Java集合类的基本接口

java 集合类的基本接口:collection 和 map

什么是接口:在软件中接口是一种规范和标准,他们可以约束类的行为,是一些方法特征的集合,但是没有方法的实现,接口其实上也可以看做是一个特殊的抽象类,但是采用和抽象类完全不同的方法来表示,两者的设计理念也是不同的,抽象类有利于代码复用,接口利于代码的扩展和维护。


  1 List:有序的Collection,包含ArrayList和LinkedList,区别在于ArrayList采用数组方式存储数据,支持索引检索数据,插入数据较慢;LinkedList采用双向链表实现存储,索引数据需要进行前向和后向遍历,插入数据通过指针记录前后元素,性能更快。相同点:都是线程不安全的。

    2 Set:对于它是否有序,要看是它的那个扩展类,HashSet是无序的,TreeSet是有序的。HashSet特点:存储顺序和添加的顺序不同、线程不安全、允许集合中的元素为null。TreeSet可以保证集合处于排序状态(按一定规则,升序或者降序。)


Collection在java中的用法体现在List和Set的使用上,这里分别阐述一下List和Set在java中的使用方法:

             1 List:存对象:List调用add(Obj e)方法存入一个对象,存入的对象按照先后的顺序在集合中排序,也可以通过调用add(int index,Obj e)在特定位置插入一个对象。一个对象可以在List集合中反复存储,不过并不是把这个对象本身多次放入集合中,而是集合中多个索引值指向同一个对象;取对象:List除了可以通过Iterator接口取得所有元素,然后遍历取值外,还可以调用get(index i)来获得所需某个对象。类似于java的数组,区别在于是否固定内存。

             2 Set:存对象:Set集合不允许有重复的元素,不能有俩个相等(不仅仅是相同)的对象,Set集合的add方法包含一个boolean的返回值,集合中没有某个对象,该对象成功加入集合Set,返回true,反之返回false;取对象:Set集合没法取某一个对象,只能通过Iterator取得所有对象,然后再逐一遍历得到需要的对象。

        3.Set和List对比: 
Set:检索元素效率低下,删除和插入效率高,插入和删除不会引起元素位置改变。 
List:和数组类似,List可以动态增长,查找元素效率高,插入删除元素效率低,因为会引起其他元素位置改变。 
    
Set:检索元素效率低下,删除和插入效率高,插入和删除不会引起元素位置改变。 
List:和数组类似,List可以动态增长,查找元素效率高,插入删除元素效率低,因为会引起其他元素位置改变。     

 俩种方法各有特点,依据所需数据操作,选用适合的接口。

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: 

 Object put(Object key, Object value): 向集合中加入元素 
    Object remove(Object key): 删除与KEY相关的元素 
    void putAll(Map t):  将来自特定映像的所有元素添加给该映像 
    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。

1.4 区别

1.4.1、Collection 和 Map 的区别

容器内每个为之所存储的元素个数不同。
Collection类型者,每个位置只有一个元素。
Map类型者,持有 key-value pair,像个小型数据库。

1.4.2、各自旗下的子类关系

Collection
     --List:将以特定次序存储元素。所以取出来的顺序可能和放入顺序不同。
           --ArrayList / LinkedList / Vector
     --Set : 不能含有重复的元素
           --HashSet / TreeSet
      Map
     --HashMap
     --HashTable
     --TreeMap

1.4.3、其他特征

List,Set,Map将持有对象一律视为Object型别。

Collection、List、Set、Map都是接口,不能实例化。
    继承自它们的 ArrayList, Vector, HashTable, HashMap是具象class,这些才可被实例化。
vector容器确切知道它所持有的对象隶属什么型别。vector不进行边界检查。


总结
1. 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。
2. 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。
3. 在除需要排序时使用TreeSet,TreeMap外,都应使用HashSet,HashMap,因为他们 的效率更高。
4. 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。
 
5. 容器类仅能持有对象引用(指向对象的指针),而不是将对象信息copy一份至数列某位置。一旦将对象置入容器内,便损失了该对象的型别信息。
6. 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。

注意:
1、Collection没有get()方法来取得某个元素。只能通过iterator()遍历元素。
2、Set和Collection拥有一模一样的接口。
3、List,可以通过get()方法来一次取出一个元素。使用数字来选择一堆对象中的一个,get(0)...。(add/get)
4、一般使用ArrayList。用LinkedList构造堆栈stack、队列queue。
5、Map用 put(k,v) / get(k),还可以使用containsKey()/containsValue()来检查其中是否含有某个key/value。
      HashMap会利用对象的hashCode来快速找到key。
6、Map中元素,可以将key序列、value序列单独抽取出来。
使用keySet()抽取key序列,将map中的所有keys生成一个Set。
使用values()抽取value序列,将map中的所有values生成一个Collection。
为什么一个生成Set,一个生成Collection?那是因为,key总是独一无二的,value允许重复。



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