Android List、Set和Map的介绍和使用

一、前言

Android中常用的数据结构包括List、Set和Map这三大类的集合，其中List和Set属于Collection。List与Set的区别在于List可以存放重复的数据，但是Set不可以。
Map一般为key-value这样的对于关系，比如常用的HashMap。
Android中的集合类关系图

Collection        接口的接口   对象的集合
|-List            子接口      按进入的先后顺序进行保存，可重复
|   |-LinkedList  接口实现类   链表，插入删除，非线程安全
|   |-ArrayList   接口实现类   数组，随机访问，线程非安全
|   |_Vector      接口实现类   数组，线程安全
|_Set             子接口      仅接收一次，并做内部排序
|   |-HashSet      接口实现类   HashSet使用Hash算法来存储集合中的元素，因此具有良好的存取和查找性能
| 
|   |-LinkedHashSet 接口实现类  LinkedHashSet集合也是根据元素的hashCode值来决定元素的存储位置，但是和HashSet不同的是，它同时使用链表维护元素的次序，这样使得元素看起来是以插入的顺序保存的。
|—Queue           子接口      保持一个队列(先进先出)的顺序
   |-PriorityQueue 
Map               接口        把键对象和值对象进行关联的容器，并且值对象可以是另一个Map
|-HashMap         接口实现类     根据key算出一个hash值，确定一个存放index，期间需要解决hash冲突。非线程安全。
|-LinkedHashMap   继承自HashMap  相比HashMap，其特点是内部存放数据是有顺序的，增加了记住元素插入或者访问顺序的功能。
|-TreeMap         接口的实现类    使用大致与HashMap类似，只是内部实现是根据红黑树来实现的。
|HashTable        接口实现类      Hashtable是线程安全的，内部实现与HashMap差不多。

二、List、Set和Map的介绍和使用范例

常用的List包括ArrayList、Linked List和Vector，下面将对他们进行一一介绍。
2.1 ArrayList
ArrayList非线程安全，底层由数组实现，它的构造主要从AbstractList实现，主要是判断下初始元素的容量，ArrayList最大的特点就是提供了Add、Get操作，当然可以通过迭代器来遍历，对于元素的存在可以通过contains方法判断。
ArrayList初始化和赋值

//方式一：
  ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
  String str01 = String("test1");
  String str02 = String("test2");
  list.add(test1);
  list.add(test2);
//方式二：
 ArrayList<String> list = new ArrayList<String>(){{add("test1"); add("test2");}};  

ArrayList在使用过程中需要注意的一个问题便是在遍历的过程中删除Item元素，该问题的关键在于面试者使用的是ArrayList的remove还是Iterator的remove，如果操作不当，会出现删除的元素并没有完全被删除，或者出现ConcurrentModificationException异常。

//采用For循环进行删除，该方法会造成某些对象没有被删除的情况
public class Test1 {  

    public static void main(String[] args) {  
        ArrayList<String> aList = new ArrayList<String>();  
        aList.add("a");  
        aList.add("ab");  
        aList.add("abc");  
        aList.add("abc");  
        aList.add("abcr");  
        aList.add("abc");  
        aList.add("abcf");  
        aList.add("abc");  
        aList.add("abdc");  

        for(int i = 0;i < aList.size();i++){  
            if(aList.get(i).equals("abc")){  
                aList.remove(i);   
            }  
        }            
        System.out.println(aList);  
    }  
}
//输出结果为：[a, ab, abc, abcr, abcf, abdc]，其中有一个abc没有被删除

//采用遍历器进行删除
Iterator<String> iter = aList.iterator();  
        while(iter.hasNext()){  
            if(iter.next().equals("abc")){  
                iter.remove();   
            }  
//输出结果[a, ab, abcr, abcf, abdc]

//采用遍历器进行删除
 for (String tar : aList) {
            if (tar.equals("abc")){
                aList.remove(tar);
            }
        }
//结果是出现异常

综上所述，在对ArrayList进行遍历删除时，建议使用遍历器iterator进行遍历删除。

2.2 LinkedList
Android中的LinkedList是通过双向列表实现的。链表元素除了含有自身的值以外，还含有上一个元素和下一个元素的引用。

private static final class Link<T> {
        T data;//当前值

        Link<T> previous, next;//上一个，和下个链表对象的引用

        Link(T o, Link<T> p, Link<T> n) {
            data = o;
            previous = p;
            next = n;
        }
    }

LinkedList的插入和删除操作就是双向链表的插入和删除操作，参加如下：

//插入操作操作
private boolean addLastImpl(E object) {
        Link<E> oldLast = voidLink.previous;
      //新元素的头指向上一个元素，尾指向链表的头部
        Link<E> newLink = new Link<E>(object, oldLast, voidLink);
      //头元素的头指向新元素
        voidLink.previous = newLink;
       //上一个结尾元素的尾 指向新元素
        oldLast.next = newLink;
        size++;
        modCount++;
        return true;
    }
//删除操作
@Override
    public E remove(int location) {
        if (location >= 0 && location < size) {
            Link<E> link = voidLink;
            if (location < (size / 2)) {
                for (int i = 0; i <= location; i++) {
                    link = link.next;
                }
            } else {
                for (int i = size; i > location; i--) {
                    link = link.previous;
                }
            }
            Link<E> previous = link.previous;
            Link<E> next = link.next;
            previous.next = next;
            next.previous = previous;
            size--;
            modCount++;
            return link.data;
        }
        throw new IndexOutOfBoundsException();
    }

LinkedList在实现List的接口的同时也实现了Queue 的接口。

2.3 Vector
Vector相当于具有同步操作的ArrayList，但是由于同步特性会造成一部分性能的损失。Vector基于数组和同步特性，支持包括添加、移除和替换元素在内的所有操作，允许包括NULL在内元素。
2.4 HashSet
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。HashSet类按照哈希算法来存取集合中的对象，存取速度比较快。一般会用HashSet对List中相同的元素进行去重，参考如下：

public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("a");
        list.add("f");
        list.add("b");
        list.add("c");
        list.add("a");
        list.add("d");
        System.out.println(list);

        list = removeSame(list);
        System.out.println(list);

    }

    private static List<String> removeSame(List<String> list) {
        Set<String> set = new HashSet<>();
        set.addAll(list);
        List<String> listSingle = new ArrayList<>();
        for(String s : set){
            listSingle.add(s);
        }
        return listSingle;
    }

2.5 TreeSet和LinkedHashSet
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，结构会按元素插入的次序显示。
2.6 Queue
Queue用于模拟“队列”这种数据结构（先进先出）。Queue提供的操作函数如下：

入队	出队	检索
offer(E e)	poll()	peek()
add(E e)	remove()	element()

Queue的实现类主要分为三类
非线程安全：LinkedList，PriorityQueue等。
线程安全：非阻塞ConcurrentLinkedQueue
线程安全，阻塞：BlockingQueue实现类：ArrayBlockingQueue，LinkedBlockingQueue，PriorityBlockingQueue。
Queue在Android开发中很多场景都会用到，比如在线程池的任务队列就一般会用LinkedBlockingQueue来进行存放。

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
        return new ThreadPoolExecutor(
                nThreads, nThreads,
                0L, TimeUnit.SECONDS,
                new LinkedBlockingQueue<Runnable>() //任务队列采用LinkedBlockingQueue进行存放
        );

2.7 Map
Map除去平常代码中用到的保存键值对的功能外，在此只总结一下Map在平常使用中的遍历操作，参见如下：

// Map.values()遍历所有的value，不遍历key  
for (String v : map.values()) {  
    System.out.println("value= " + v);  
} 

//取二次值，先取key再取value，建议只需要用key的时候使用，节省时间、空间  
// keySet遍历key和value  
for (String key : map.keySet()) {  
    System.out.println("key= "+ key + " and value= " + map.get(key));  
}

// 取一次值，一次把key和value全部取出  
// entrySet使用iterator遍历key和value  
Iterator<Map.Entry<String, String>> it = map.entrySet().iterator();  
while (it.hasNext()) {  
    Map.Entry<String, String> entry = it.next();  
    System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue());  
}

// 推荐，尤其是容量大时，TreeMap尤其推荐  
// entrySet遍历key和value  
for (Map.Entry<String, String> entry : map.entrySet()) {  
    System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue());  
} 

三、Android中常用类其它数据结构

SparseArray类型，SparseArray有如下特性：

1、SparseArray是android提供的一个工具类，它可以用来替代hashmap进行对象的存储
2、SparseArray比HashMap更省内存，它对数据采取了矩阵压缩的方式来表示稀疏数组的数据，从而节约内存空间
3、SparseArray只能存储key为整型的数据
4、SparseArray在存储和读取数据时候，使用的是二分查找法，提高了查找的效率
5、SparseArray有自己的垃圾回收机制。（当数量不是很多的时候，这个不必关心。）

SparseArray的插取

SparseArray<String> sparseArray = new android.util.SparseArray<String>(16);
sparseArray.put(10, "value");
sparseArray.get(10);

四、参考博客

从源码看Android常用的数据结构 ( SDK23版本 ) ( 三 , Queue篇)
Android List，Set，Map集合安全 集合区别 并发集合类性能分析
Android中List、Set、Map数据结构详解
List、Set、Map 和 Queue 之间的区别
Android之collection（集合）
java 利用HashSet去重并保持排序
Android中的HashMap,ArrayMap和SparseArray