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042-四十二、Java集合框架详解

Java 集合框架

早在Java 2中之前,Java就提供了特设类。比如:Dictionary, Vector, Stack, 和 Properties 这些类用来存储和操作对象组。

虽然这些类都非常有用,但是它们缺少一个核心的,统一的主题。由于这个原因,使用 Vector 类的方式和使用 Properties 类的方式有着很大不同。

集合框架被设计成要满足以下几个目标:

该框架必须是高性能的。基本集合(动态数组,链表,树,哈希表)的实现也必须是高效的。

该框架允许不同类型的集合,以类似的方式工作,具有高度的互操作性。
对一个集合的扩展和适应必须是简单的。

为此,整个集合框架就围绕一组标准接口而设计。你可以直接使用这些接口的标准实现,诸如: LinkedList, HashSet, 和 TreeSet等,除此之外你也可以通过这些接口实现自己的集合。

集合框架是一个用来代表和操纵集合的统一架构。所有的集合框架都包含如下内容:

接口:是代表集合的抽象数据类型。接口允许集合独立操纵其代表的细节。在面向对象的语言,接口通常形成一个层次。

实现(类):是集合接口的具体实现。从本质上讲,它们是可重复使用的数据结构。

算法:是实现集合接口的对象里的方法执行的一些有用的计算,例如:搜索和排序。这些算法被称为多态,那是因为相同的方法可以在相似的接口上有着不同的实现。

除了集合,该框架也定义了几个Map接口和类。Map 里存储的是键/值对。尽管 Map 不是 collections,但是它们完全整合在集合中。

集合框架体系如图所示:

42-四十二、Java集合框架详解"

Java 集合框架提供了一套性能优良,使用方便的接口和类,java集合框架位于 java.util 包中, 所以当使用集合框架的时候需要进行导包。下面介绍几个接口中常用的接口以及实现类。

List接口的常用实现类

一个 List 是一个元素有序的、可以重复、可以为 null 的集合(有时候我们也叫它“序列”)。

ArrayList

最常用的List接口实现类,底层使用可变长度的动态数组实现。ArrayList有一个初始容量(capacity = 10),当元素数量大于初始容量时进行扩容,新的数组长度 = 旧数组长度 + 旧数组长度 / 2。

因为每个元素都有固定的位置索引,所以根据索引查询元素的速度非常快。如果在中间插入元素时,由于后面的元素全部要后移一位,所以性能会比较差。

由于没有做并发访问控制,所以它是一个非线程安全的集合。允许重复元素或null元素。

LinkedList

List 接口的双向链接的实现类,允许NULL元素。它表现上是一个有序的集合,但内存中其实是无序保存。

由于原因,所以它插入的速度会很快,但是查询一个元素的速度较 ArrayList 速度慢很多。是一个非线程安全的集合。

Vector

Vector 底层使用动态数组实现,默认初始容量为10,可以通过构造方法指定初始容量,同时可以指定扩容时的增量。

扩容规则是指 新容量 = 旧容量 + 扩容增量,若未指定扩容增量则 新容量 = 2 * 旧容量。它的关键方法都加了 synchronized,所以是一个线程安全的集合。

Set集合接口

如果是实现了 Set 接口的集合类,具备的特点:无序,不可重复

添加元素 的顺序与元素出来的顺序是不一致的。
注重独一无二的性质,该体系集合可以知道某物是否已近存在于集合中,不会存储重复的元素。

hashSet

HashSet 底层是使用了哈希表来支持的,特点: 存取速度快。

往Hashset添加元素的时候,HashSet会先调用元素的hashCode方法得到元素的哈希值 ,
然后通过元素的哈希值经过移位等运算,就可以算出该元素在哈希表中的存储位置。

LinkedHashSet

LinkedHashSet 底层使用 LinkedHashMap 来保存所有元素,它继承与 HashSet,其所有的方法操作上又与 HashSet 相同,因此 LinkedHashSet 的实现上非常简单,只提供了四个构造方法。

并通过传递一个标识参数,调用父类的构造器,底层构造一个 LinkedHashMap 来实现,在相关操作上与父类 HashSet 的操作相同,直接调用父类 HashSet 的方法即可。

treeSet

treeSet 底层是以红-黑树的数据结构实现的,默认对元素进行自然排序(String)。
如果在比较的时候两个对象返回值为0,那么元素重复。

Map接口的常用实现类

Map 提供了一个更通用的元素存储方法。 Map 集合类用于存储元素对(称作“键”和“值”),其中每个键映射到一个值。

从概念上而言,您可以将 List 看作是具有数值键的 Map。 而实际上,除了 ListMap 都在定义 java.util 中外,两者并没有直接的联系。

本文将着重介绍核心 Java 发行套件中附带的 Map,同时还将介绍如何采用或实现更适用于您应用程序特定数据的专用 Map

HashMap

HashMap 添加元素的时候,首先会调用键的 hashCode 方法得到元素的哈希码值,然后经过运算 就可以算出该元素在哈希表中的存储位置。

并允许使用 null 值和 null 键。此类不保证映射的顺序,特别是它不保证该顺序恒久不变。

HashTable

HashTable 是同步的(synchronized 函数),而 HashMap 不同步,所以 HashTable 要慢一些 HashTable 不接受 null 键和值。

HashMap 接受一个 null 键和无数个 null 值除了 keySet(), entrySet(),values() 这些 HashMap 支持的迭代之外,HashTable 还支持基于 Enumerationkeys(), elements(), 但是在现在它们的实现都是基于一个实现了 EnumerationIterator 接口的类。

TreeMap

TreeMap 也是基于红黑树(二叉树)数据结构实现 的, 特点:会对元素的键进行排序存储。

注意:Set的元素不可重复,如果set元素重复将添加不成功。
Map的键不可重复,如果键重复将直接覆盖。

写完了如果写得有什么问题,希望读者能够给小编留言,也可以点击[此处扫下面二维码关注微信公众号](https://www.ycbbs.vip/?p=28 "此处扫下面二维码关注微信公众号")

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