浅谈java中List Set Map

java集合的主要分为三种类型:
  • Set(集)
  • List(列表)
  • Map(映射)
1、List,Set都是继承自Collection接口,Map则不是
Collection接口包括两个接口:.List接口和Set接口(包括SortedSet接口)。
Map接口包括SortedMap接口。
集合框架接口的分类:

Collection接口:集合中每一个元素为一个对象,这个接口将这些对象组织在一起,形成一维结构。

List接口代表按照元素一定的相关顺序来组织(在这个序列中顺序是主要的),List接口中数据可重复。
Set接口是数学中集合的概念:其元素无序,且不可重复。(正好与List对应)
SortedSet会按照数字将元素排列,为“可排序集合”。

Map(映射)

Map接口中每一个元素不是一个对象,而是一个键对象和值对象组成的键值对(Key-Value)
  Key-Value是用一个不可重复的key集合对应可重复的value集合。(典型的例子是字典:通过页码的key值找字的value值)
SortedMap:如果一个Map可以根据key值排序,则称其为SortedMap。
JAVA中所有与集合有关的实现类都是这六个接口的实现类。
!!注意数组和集合的区别:数组中只能存简单数据类型。Collection接口和Map接口只能存对象。
List接口:(介绍其下的两个实现类:ArrayList和LinkedList)
ArrayList和数组非常类似,其底层①也用数组组织数据,ArrayList是动态可变数组。①底层:指存储格式。说明ArrayList对象都是存在于数组中。注:数组和集合都是从下标0开始。      ArrayList有一个add(Object o)方法用于插入数组。
用ArrayList在一个数组中添加数据,并遍历。ArrayList中数组的顺序与添加顺序一致。只有List可用get和size。而Set则不可用(因其无序)。
LinkedList(非连续的内存);ArrayList(连续的内存)。
Collection接口都是通过Iterator()(即迭代器)来对Set和List遍历。通过语句:Iterator it=c.iterator(); 得到一个迭代器,将集合中所有元素顺序排列。然后可以通过interator方法进行遍历,迭代器有一个游标(指针)指向首位置。Interator有hasNext(),用于判断元素右边是否还有数据,返回True说明有。然后就可以调用next动作。Next()会将游标移到下一个元素,并把它所跨过的元素返回。(这样就可以对元素进行遍历)
哈希(hash)数组:<k,v>,k:key键;v:value值。用键映射值!
hashMap:无序性;key不允许重复;可以扩容。
hashmap的key可以为空,而hashtable不能。hashmap是非线程安全。

1.1 Collection接口

Collection是最基本的集合接口,声明了适用于JAVA集合(只包括Set和List)的通用方法。 Set 和List 都继承了Conllection,Map。 1.1.1   Collection接口的方法: 
向集合中加入一个对象的引用   
void clear():删除集合中所有的对象,即不再持有这些对象的引用   
boolean isEmpty()    :判断集合是否为空   
boolean contains(Object o) : 判断集合中是否持有特定对象的引用    
Iterartor iterator()  :返回一个Iterator对象,可以用来遍历集合中的元素    
boolean remove(Object o) :从集合中删除一个对象的引用   
int size()       :返回集合中元素的数目   
Object[] toArray()    : 返回一个数组,该数组中包括集合中的所有元素 

关于:Iterator() 和toArray() 方法都用于集合的所有的元素,前者返回一个Iterator对象,后者返回一个包含集合中所有元素的数组

1.1.2  Iterator接口声明了如下方法:  

hasNext():判断集合中元素是否遍历完毕,如果没有,就返回true   
next() :返回下一个元素   
remove():从集合中删除上一个有next()方法返回的元素。 

1.2  Set(集合) 

Set是最简单的一种集合。集合中的对象不按特定的方式排序,并且没有重复对象。 Set接口主要实现了两个实现类:
  • HashSet: HashSet类按照哈希算法来存取集合中的对象,存取速度比较快 
  • TreeSet :TreeSet类实现了SortedSet接口,能够对集合中的对象进行排序。 
Set 的用法:存放的是对象的引用,没有重复对象

 
Set set=new HashSet();  
 
String s1=new String("hello");  
 
String s2=s1;  
 
String s3=new String("world");  
 
set.add(s1);  
 
set.add(s2);  
 
set.add(s3);  
 
System.out.println(set.size());//打印集合中对象的数目 为 2。  
Set 的 add()方法是如何判断对象是否已经存放在集合中? 
boolean isExists=false;  
Iterator iterator=set.iterator();  
while(it.hasNext())           {  
String oldStr=it.next();  
if(newStr.equals(oldStr)){  
isExists=true;  

}   
} 

Set的功能方法 

Set具有与Collection完全一样的接口,因此没有任何额外的功能,不像前面有两个不同的List。实际上Set就是Collection,只 是行为不同。(这是继承与多态思想的典型应用:表现不同的行为。)Set不保存重复的元素(至于如何判断元素相同则较为负责) 

Set : 存入Set的每个元素都必须是唯一的,因为Set不保存重复元素。加入Set的元素必须定义equals()方法以确保对象的唯一性。Set与Collection有完全一样的接口。Set接口不保证维护元素的次序。 

  • HashSet:为快速查找设计的Set。存入HashSet的对象必须定义hashCode()。 
  • TreeSet: 保存次序的Set, 底层为树结构。使用它可以从Set中提取有序的序列。 
LinkedHashSet:具有HashSet的查询速度,且内部使用链表维护元素的顺序(插入的次序)。于是在使用迭代器遍历Set时,结果会按元素插入的次序显示。
1.3  List(列表)
List的特征是其元素以线性方式存储,集合中可以存放重复对象。 

List接口主要实现类包括:(参考文章:ArrayList与LinkedList的区别
  • ArrayList() : 代表长度可以改变得数组。可以对元素进行随机的访问,向ArrayList()中插入与删除元素的速度慢。 
  • LinkedList(): 在实现中采用链表数据结构。插入和删除速度快,访问速度慢。 
对于List的随机访问来说,就是只随机来检索位于特定位置的元素。 List 的 get(int index) 方法放回集合中由参数index指定的索引位置的对象,下标从“0” 开始。最基本的两种检索集合中的所有对象的方法: 


      1: for循环和get()方法: 
for(int i=0; i<list.size();i++){  
 
System.out.println(list.get(i));  
 
}  
2: 使用 迭代器(Iterator): 
Iterator it=list.iterator();  
 
while(it.hashNext()){  
 
System.out.println(it.next());  
 
}  

实际上有两种List:一种是基本的ArrayList,其优点在于随机访问元素,另一种是更强大的LinkedList,它并不是为快速随机访问设计的,而是具有一套更通用的方法。

  • List:次序是List最重要的特点:它保证维护元素特定的顺序。List为Collection添加了许多方法,使得能够向List中间插入与移除元素(这只推 荐LinkedList使用。)一个List可以生成ListIterator,使用它可以从两个方向遍历List,也可以从List中间插入和移除元 素。 
  • ArrayList:由数组实现的List。允许对元素进行快速随机访问,但是向List中间插入与移除元素的速度很慢。ListIterator只应该用来由后向前遍历 ArrayList,而不是用来插入和移除元素。因为那比LinkedList开销要大很多。 
  • LinkedList :对顺序访问进行了优化,向List中间插入与删除的开销并不大。随机访问则相对较慢。(使用ArrayList代替。)还具有下列方 法:addFirst(), addLast(), getFirst(), getLast(), removeFirst() 和 removeLast(), 这些方法 (没有在任何接口或基类中定义过)使得LinkedList可以当作堆栈、队列和双向队列使用。

1.4 Map(映射)

Map 是一种把键对象和值对象映射的集合,它的每一个元素都包含一对键对象和值对象。 Map没有继承于Collection接口 从Map集合中检索元素时,只要给出键对象,就会返回对应的值对象。 

Map 的常用方法: 

1 添加,删除操作: 

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  1. Object put(Object key, Object value): 向集合中加入元素   
  2.    Object remove(Object key): 删除与KEY相关的元素   
  3.    void putAll(Map t):  将来自特定映像的所有元素添加给该映像   
  4.    void clear():从映像中删除所有映射   

2 查询操作: 

Object get(Object key):获得与关键字key相关的值 。Map集合中的键对象不允许重复,也就说,任意两个键对象通过equals()方法比较的结果都是false.,但是可以将任意多个键独享映射到同一个值对象上。 

Map的功能方法

方法put(Object key, Object value)添加一个“值”(想要得东西)和与“值”相关联的“键”(key)(使用它来查找)。方法get(Object key)返回与给定“键”相关联的“值”。可以用containsKey()和containsValue()测试Map中是否包含某个“键”或“值”。 标准的Java类库中包含了几种不同的Map:HashMap, TreeMap, LinkedHashMap, WeakHashMap, IdentityHashMap。它们都有同样的基本接口Map,但是行为、效率、排序策略、保存对象的生命周期和判定“键”等价的策略等各不相同。 

执行效率是Map的一个大问题。看看get()要做哪些事,就会明白为什么在ArrayList中搜索“键”是相当慢的。而这正是HashMap提高速 度的地方。HashMap使用了特殊的值,称为“散列码”(hash code),来取代对键的缓慢搜索。“散列码”是“相对唯一”用以代表对象的int值,它是通过将该对象的某些信息进行转换而生成的。所有Java对象都 能产生散列码,因为hashCode()是定义在基类Object中的方法。 

HashMap就是使用对象的hashCode()进行快速查询的。此方法能够显着提高性能。 

Map : 维护“键值对”的关联性,使你可以通过“键”查找“值”

HashMap:Map基于散列表的实现。插入和查询“键值对”的开销是固定的。可以通过构造器设置容量capacity和负载因子load factor,以调整容器的性能。 

LinkedHashMap: 类似于HashMap,但是迭代遍历它时,取得“键值对”的顺序是其插入次序,或者是最近最少使用(LRU)的次序。只比HashMap慢一点。而在迭代访问时发而更快,因为它使用链表维护内部次序。 

TreeMap : 基于红黑树数据结构的实现。查看“键”或“键值对”时,它们会被排序(次序由Comparabel或Comparator决定)。TreeMap的特点在 于,你得到的结果是经过排序的。TreeMap是唯一的带有subMap()方法的Map,它可以返回一个子树。 

WeakHashMao :弱键(weak key)Map,Map中使用的对象也被允许释放: 这是为解决特殊问题设计的。如果没有map之外的引用指向某个“键”,则此“键”可以被垃圾收集器回收。 

IdentifyHashMap: : 使用==代替equals()对“键”作比较的hash map。专为解决特殊问题而设计。

ArrayListLinkedList的区别和适用场景


Arraylist

优点:ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构,因为地址连续,一旦数据存储好了,查询操作效率会比较高(在内存里是连着放的)。

缺点:因为地址连续, ArrayList要移动数据,所以插入和删除操作效率比较低。   

LinkedList

优点:LinkedList基于链表的数据结构,地址是任意的,所以在开辟内存空间的时候不需要等一个连续的地址,对于新增和删除操作addremoveLinedList比较占优势LinkedList 适用于要头尾操作或插入指定位置的场景

缺点:因为LinkedList要移动指针,所以查询操作性能比较低。

适用场景分析:

 当需要对数据进行对此访问的情况下选用ArrayList,当需要对数据进行多次增加删除修改时采用LinkedList。



ArrayList与Vector的区别和适用场景


 ArrayList有三个构造方法:

 

Java代码  
  1. public ArrayList(int initialCapacity)//构造一个具有指定初始容量的空列表。    
  2. public ArrayList()//构造一个初始容量为10的空列表。    
  3. public ArrayList(Collection<? extends E> c)//构造一个包含指定 collection 的元素的列表   

 Vector有四个构造方法:

 

Java代码  
  1. public Vector()//使用指定的初始容量和等于零的容量增量构造一个空向量。    
  2. public Vector(int initialCapacity)//构造一个空向量,使其内部数据数组的大小,其标准容量增量为零。    
  3. public Vector(Collection<? extends E> c)//构造一个包含指定 collection 中的元素的向量    
  4. public Vector(int initialCapacity,int capacityIncrement)//使用指定的初始容量和容量增量构造一个空的向量    


ArrayListVector都是用数组实现的,主要有这么三个区别:


1.Vector是多线程安全的,线程安全就是说多线程访问同一代码,不会产生不确定的结果。而ArrayList不是,这个可以从源码中看出,Vector类中的方法很多有synchronized进行修饰,这样就导致了Vector在效率上无法与ArrayList相比;

 

2.两个都是采用的线性连续空间存储元素,但是当空间不足的时候,两个类的增加方式是不同。

 

3.Vector可以设置增长因子,而ArrayList不可以。


4.Vector是一种老的动态数组,是线程同步的,效率很低,一般不赞成使用。

适用场景分析:

1.Vector是线程同步的,所以它也是线程安全的,而ArrayList是线程异步的,是不安全的。如果不考虑到线程的安全因素,一般用ArrayList效率比较高。
2.如果集合中的元素的数目大于目前集合数组的长度时,在集合中使用数据量比较大的数据,用Vector有一定的优势。


HashSetTreeset的适用场景


1.TreeSet 是二差树(红黑树的树据结构)实现的,Treeset中的数据是自动排好序的,不允许放入null 

2.HashSe是哈希表实现的,HashSet中的数据是无序的,可以放入null,但只能放入一个null,两者中的值都不能重复,就如数据库中唯一约束 

3.HashSet要求放入的对象必须实现HashCode()方法,放入的对象,是以hashcode码作为标识的,而具有相同内容的String对象,hashcode是一样,所以放入的内容不能重复。但是同一个类的对象可以放入不同的实例

  

   适用场景分析:HashSet是基于Hash算法实现的,其性能通常都优于TreeSet为快速查找而设计的Set,我们通常都应该使用HashSet,在我们需要排序的功能时,我们才使用TreeSet

 

                             HashMap与TreeMap、HashTable的区别及适用场景

 

HashMap 非线程安全  

HashMap基于哈希表实现。使用HashMap要求添加的键类明确定义了hashCode()equals()[可以重写hashCode()equals()],为了优化HashMap空间的使用,您可以调优初始容量和负载因子。 

 

TreeMap非线程安全基于红黑树实现。TreeMap没有调优选项,因为该树总处于平衡状态。 


适用场景分析:

HashMap和HashTable:HashMap去掉了HashTable的contains方法,但是加上了containsValue()和containsKey()方法。HashTable同步的,而HashMap是非同步的,效率上比HashTable要高。HashMap允许空键值,而HashTable不允许。

HashMap适用于Map中插入、删除和定位元素。 

Treemap适用于按自然顺序或自定义顺序遍历键(key) 





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