Java集合框架 详述

Java集合框架 详述

Collection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(Elements)。

所有实现Collection接口的类都必须提供两个标准的构造函数:无参数的构造函数用于创建一个空的Collection,有一个 Collection参数的构造函数用于创建一个新的Collection,这个新的Collection与传入的Collection有相同的元素。后 一个构造函数允许用户复制一个Collection。

如何遍历Collection中的每一个元素?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器,使用该迭代器即可遍历访问Collection中每一个元素,通过Iterator的遍历是无序的

典型的用法如下:

1 Iterator it = collection.iterator(); // 获得一个迭代子 2 while(it.hasNext()) { 3 Object obj = it.next(); // 得到下一个元素 4 }

List接口 LinkedList类

LinkedList实现了List接口,允许null元素。此外LinkedList提供额外的get,remove,insert方法。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没有同步性。如果多个线程同时访问一个LinkedList,则必须自己实现访问同步。另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(...));

ArrayList类

ArrayList实现了大小可变的数组。它允许所有元素,包括null。ArrayList没有同步性。

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。其他的方法运行时间为线性。

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。

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。  

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。

Vector、ArrayList和LinkedList比较

1.Vector是线程同步的,所以它也是线程安全的,而ArrayList和LinkedList是非线程安全的。如果不考虑到线程的安全因素,一般用ArrayList和LinkedList效率比较高。

2.ArrayList和Vector是实现了基于动态数组的数据结构,LinkedList基于链表的数据结构。

3.如果集合中的元素的数目大于目前集合数组的长度时,Vector增长率为目前数组长度的100%,而ArrayList增长率为目前数组长度的50%.如果在集合中使用数据量比较大的数据,用vector有一定的优势;反之,用ArrayList有优势。

3.如果查找一个指定位置的数据,Vector和ArrayList使用的时间是相同的,花费时间为O(1),而LinkedList需要遍历查找,花费时间为O(i),效率不如前两者。

4.而如果移动、删除一个指定位置的数据花费的时间为0(n-i)n为总长度,这个时候就应该考虑使用LinkedList,因为它移动一个指定位置的数据所花费的时间为0(1)。

5.对于在指定位置插入数据,LinedList比较占优势,因为ArrayList要移动数据。

Set接口

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。

请注意:必须小心操作可变对象(Mutable Object)。如果一个Set中的可变元素改变了自身状态导致Object.equals(Object)=true将导致一些问题。

Map接口

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。 

Hashtable类

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。

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。

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