Java-Collection Framework学习要点

发布时间:2016-12-8 22:09:13 编辑:www.fx114.net 分享查询网我要评论
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         JAVA的集合框架(Java Collection Framework)是JAVA的基础知识,在我们的开发过程中几乎是时时刻刻都要用到的东西。但是因为其中的接口和类很多,我们未必会对其完全熟悉。集合即存储对象的容器,面向对象语言对事物的体现都是以对象的形式,所以为了方便对多个对象的操作,存储对象,集合是存储对象最常用的一种方式。集合的出现就是为了持有对象。集合中可以存储任意类型的对象, 而且长度可变。在程序中有可能无法预先知道需要多少个对象, 那么用数组来装对象的话, 长度不好定义, 而集合解决了这样的问题。 前言 为什么会出现集合类:面向对象语言对事物的体现是以对象的形式,所以为了方便对多个对象的操作,就对对象进行存储,集合就是存储对象最常用的一种方式。 为什么会有这么多的容器(即集合类)呢? 因为每一个容器对数据的存储方式都有不同,这存储方式成为数据的存储结构。 数组和集合类同时容器的区别:数组虽然也可以存储对象,但数组的长度是固定的。而集合类容器的长度是可变的。 1.Collection集合类层次结构-下面的图展示了集合类的层次结构: 2.Map集合--这里需要注意Map不属于Collection集合,Map本身是另一个根节点的集合         3. 下面来做个详细的类图 或:  从上我们可以看出,最顶端其实就是4个接口:Collection ,List ,Set ,和Map , 其中List和Set是继承自Collection,而Map则自成一脉。这些接口都是在java.util路径下的,都属于java的基础类库rt.jar。 这里我们需要专门说明一下:java.util.Collections,是不属于java的集合框架的,它是一个集合的工具类,它包含专门操作集合的静态方法,如排序、拷贝、匹配查找等等,比如我们常用它的排序方法:Collections.sort(List), Collections.sort(List, Comparator)。 4. 那么该如何遍历Collection中的每一个元素 在java语言中,不论Collection的实际类型如何,它都支持一个iterator()的方法,该方法返回一个迭代子,使用该迭代子即可逐一访问Collection中每一个元素。因为Iterable接口(java.lang.Iterable)是集合类父类接口中其中一个,Collection接口继承了Iterable接口,所以所有Collection的子类都实现了Iterable接口,所以实现了该接口的类都可以采用以下的这种方式进行迭代 。  典型的用法如下:     Iterator it = collection.iterator();//获得一个迭代子     while(it.hasNext()) {       Object obj = it.next();//得到下一个元素     } // iterator方式 Collection collection = new HashSet(); //... add elements to the collection Iterator iterator = collection.iterator(); while(iterator.hasNext()){ Object object = iterator.next(); //do something to object; } // for-loop方式 Collection collection = new HashSet(); //... add elements to the collection for(Object object : collection) { //do something to object; } 代码示例:(二者的效果是一样的) import java.util.ArrayList; import java.util.Iterator; import java.util.List; public class Test123 { public static void main(String[] args) { List<Integer> list = new ArrayList<Integer>(); list.add(6); list.add(4); list.add(3); list.add(2); list.add(1); //增强for循环方式遍历输出 for (Object obj : list) { // do somthong with obj System.out.println(obj); } System.out.println("---------------------"); //利用迭代器方法输出 Iterator it = list.iterator(); while(it.hasNext()){ System.out.println(it.next()); } } } 一 、List接口 Collection是最基本的集合接口,一个Collection代表一组Object,即Collection的元素。由Collection接口派生的两个接口是List和Set。 List是有序的Collection,使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置。用户能够使用索引(元素在List中的位置,类似于数组下标)来访问List中的元素,这类似于Java的数组。和下面要提到的Set不同,List允许有相同的元素。除了具有Collection接口必备的iterator()方法外,List还提供一个listIterator迭代器类。 ListIterater(列表迭代器):List集合特有的迭代器,ListInterator是Iterator的子接口。在迭代时,不可以通过集合对象的方法操作集合中的元素,因为发生ConcurrentModifiception异常,所以在迭代时,只能用迭代器的方法操作元素,可是Iterator方法是有限的,只能对元素进行判断,取出,删除的操作,如果想要其他的操作如添加,修改等,就需要使用其子接口ListIterator,该接口只能通过List集合的listIterator方法获取listIterator常见方法: void add(E e):将指定元素添加到集合 boolean hasNext():以正向遍历列表时,是否还有元素可以迭代,则返true boolean hasPrevious():如果以逆向遍历列表,是否还有元素可以迭代,则返回 true。 Enext():返回列表中的下一个元素 Eprevious():返回列表中的前一个元素 void set(E e):修改返回的元素 void remove():从列表中删除返回的元素。对于每个 next或 previous调用,只能执行一次此调用。只有在最后一次调用 next或 previous之后,尚未调用 ListIterator.add时才可以执行该调用。 实现List接口的常用类有ArrayList,LinkedList,Vector和Stack四种。 1. ArrayList类: ArrayList实现了可变大小的数组(动态数组),它允许所有元素,包括null,存放是有序存放,且对象可以重复。其内部方法:size,isEmpty,get,set方法运行时间为常数,但是add方法开销为分摊的常数,添加n个元素需要O(n)的时间。 每个ArrayList实例都有一个容量(Capacity),即用于存储元素的数组的大小。这个容量可随着不断添加新元素而自动增加,但是增长算法并没有定义。当需要插入大量元素时,在插入前可以调用ensureCapacity方法来增加ArrayList的容量以提高插入效率。 和LinkedList一样,ArrayList也是非同步的(unsynchronized)。 2. LinkedList类 LinkedList实现了List接口,允许null元素,它以链表的形式存放对象,这样就克服了ArrayList的插入、删除的不便,但查询效率不如ArrayList高。 此外LinkedList提供额外的addFirst(), addLast(), getFirst(), getLast(), removeFirst() 和 removeLast()等方法在 LinkedList的首部或尾部。这些操作使LinkedList可被用作堆栈(stack),队列(queue)或双向队列(deque)。 注意LinkedList没有同步方法,如果多个线程同时访问一个List,则必须自己实现访问同步。一种解决方法是在创建List时构造一个同步的List: List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...)); 3. Vector类 Vector非常类似ArrayList,但是Vector是同步的。由Vector创建的Iterator,虽然和ArrayList创建的 Iterator是同一接口,但是,因为Vector是同步的,当一个Iterator被创建而且正在被使用,另一个线程改变了Vector的状态(例如,添加或删除了一些元素),这时调用Iterator的方法时将抛出ConcurrentModificationException,因此必须捕获该异常。 4. Stack 类 Stack继承自Vector,实现一个后进先出的堆栈。Stack提供5个额外的方法使得Vector得以被当作堆栈使用。基本的push和pop方法,还有peek方法得到栈顶的元素,empty方法测试堆栈是否为空,search方法检测一个元素在堆栈中的位置。Stack刚创建后是空栈。 总结:ArrayList和Vector的区别:ArrayList是非线程安全的,效率高;Vector是基于线程安全的,效率低。 二、 Set 接口 Set:集合中对象不按特殊方式排序,并且没有重复对象。它的有些实现类能够对集合中的对象按照特定方式排序。 Set特点:元素无放入顺序,元素(即对象)不可重复(注意:元素虽然无放入顺序,但是元素在set中的位置是有该元素的HashCode决定的,其位置其实是固定的)。 Set接口的两个实现类:HashSet和TreeSet,LinkedHashSet。 1. HashSet类按照哈希算法来存取对象,具有很好的存取和查找性能。由于采用这种算法,所以应该覆盖Object类中的equals()方法和hashCode()方法,否则可能会使HashSet无法正常工作。 有重复对象equals()方法返回为true; 重复对象hashCode()方法返回相同的整数; 不同的对象,应使hashCode()返回的整数尽量不同,这样可减少调用equals()方法的次数,提高程序运行效率。 2. TreeSet类:底层由平衡二叉树实现,该类实现了SortedSet接口,能够对集合中的对象进行排序。在元素添加的同时,根据给出的排序规则,进行排序。 唯一性保证:根据排序规则,compareTo()方法返回为0,就可以认定两个对象中有一个是重复对象。 总结:Set是一种不包含重复的元素的Collection,即任意的两个元素e1和e2都有e1.equals(e2)=false,Set最多有一个null元素。很明显,Set的构造函数有一个约束条件,传入的Collection参数不能包含重复的元素。 三、 Map  请注意,Map没有继承Collection接口,Map提供key到value的映射。一个Map中不能包含相同的key,每个key只能映射一个 value。Map接口提供3种集合的视图,Map的内容可以被当作一组key集合,一组value集合,或者一组key-value映射。 Map接口有三个实现类:HashMap,HashTable,TreeMap,LinkedHashMap,其中比较常用的两个是:HashMap和TreeMap。 1. Hashtable类----同步,线程安全 Hashtable继承Map接口,实现一个key-value映射的哈希表。任何非空(non-null)的对象都可作为key或者value。Hashtable通过initial capacity和load factor两个参数调整性能。通常缺省的load factor 0.75较好地实现了时间和空间的均衡。增大load factor可以节省空间但相应的查找时间将增大,这会影响像get和put这样的操作。 添加数据使用put(key, value),取出数据使用get(key),这两个基本操作的时间开销为常数。使用Hashtable的简单示例如下,将1,2,3放到Hashtable中,他们的key分别是”one”,”two”,”three”: Hashtable numbers = new Hashtable();     numbers.put(“one”,new Integer(1));     numbers.put(“two”,new Integer(2));     numbers.put(“three”,new Integer(3)); 要取出一个数,比如2,用相应的key:     Integer n = (Integer)numbers.get(“two”);     System.out.println(“two = ” + n); 由于作为key的对象将通过计算其散列函数来确定与之对应的value的位置,因此任何作为key的对象都必须实现hashCode和equals方法(因为只有获取到key的hashCode,才能根据其hashCode代入散列函数以求得value的存储位置)。注:hashCode是jdk根据对象的地址或者字符串或者数字算出来的int类型的数值。  hashCode和equals方法继承自根类Object,如果你用自定义的类当作key的话,要相当小心,按照散列函数的定义,如果两个对象相同,即obj1.equals(obj2)=true,则它们的hashCode必须相同,但如果两个对象不同,则它们的hashCode不一定不同,如果两个不同对象的hashCode相同,这种现象称为冲突,冲突会导致操作哈希表的时间开销增大,所以尽量定义好的hashCode()方法,能加快哈希表的操作。如果相同的对象有不同的hashCode,对哈希表的操作会出现意想不到的结果(期待的get方法返回null),要避免这种问题,只需要牢记一条:要同时复写equals方法和hashCode方法,而不要只写其中一个。 2. HashMap类----非同步,非线程安全 HashMap和Hashtable类似,不同之处在于HashMap是非同步的,并且允许null,即null value和null key。但是将HashMap视为Collection时(values()方法可返回Collection),其迭代子操作时间开销和HashMap 的容量成比例。因此,如果迭代操作的性能相当重要的话,不要将HashMap的初始化容量设得过高,或者load factor过低。 3. TreeMap类:TreeMap实现了SortedMap接口,能对键对象进行排序。添加元素时根据给出的排序规则进行排序。 4. WeakHashMap类:WeakHashMap是一种改进的HashMap,它对key实行“弱引用”,如果一个key不再被外部所引用,那么该key可以被GC回收。 总结: 如果涉及到堆栈,队列等操作,应该考虑用List, 对于需要快速插入,删除元素,应该使用LinkedList, 如果需要快速随机访问元素,应该使用ArrayList, 如果程序在单线程环境中,或者访问仅仅在一个线程中进行,考虑非同步的类,其效率较高,如果多个线程可能同时操作一个类,应该使用同步的类。 要特别注意对哈希表的操作,作为key的对象要正确复写equals和hashCode方法。 尽量返回接口而非实际的类型,如返回List而非ArrayList,这样如果以后需要将ArrayList换成LinkedList时,客户端代码不用改变,这就是针对抽象编程。 参考:http://blog.csdn.net/abbuggy/article/details/7720666 更多:http://www.cnblogs.com/LittleHann/p/3690187.html  

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