JAVA常见容器_JAVA比较容器

2022-11-17 17:59:33 浏览数 (1)

本文主要介绍JAVA中常见容器间的关系和主要区别。JAVA中的容器种类很多，且各有特点。为此特意进行学习研究，写下此文，作为一点总结。若有错误，欢迎拍砖。

上图是JAVA常见的各个容器的继承关系，我们就顺着继承关系说一下各个接口或者类的特点吧。

Iterable 接口

  • Iterable是一个超级接口，被Collection所继承。它只有一个方法： Iterator<T> iterator() //即返回一个迭代器
  • 迭代器是一种设计模式，它是一个对象，它可以遍历并选择序列中的对象，而开发人员不需要了解该序列的底层结构。迭代器通常被称为**“轻量级”**对象，因为创建它的代价小。
  • Java中的Iterator功能比较简单，并且只能单向移动： 　　(1) 使用方法iterator()要求容器返回一个Iterator。第一次调用Iterator的next()方法时，它返回序列的第一个元素。注意：iterator()方法是java.lang.Iterable接口,被Collection继承。 　　(2) 使用next()获得序列中的下一个元素。 　　(3) 使用hasNext()检查序列中是否还有元素。 　　(4) 使用remove()将迭代器新返回的元素删除。
  • Iterator是Java迭代器最简单的实现，为List设计的ListIterator具有更多的功能，它可以从两个方向遍历List，也可以从List中插入和删除元素。 　　举一个例子来说明迭代器的用法：
代码语言：javascript复制
public static void main(String args[]) {
		List<String> l = new ArrayList<String>();
		l.add("aa");
		l.add("bb");
		l.add("cc");
		Iterator iter = l.iterator();
		while(iter.hasNext()){
			System.out.println((String)iter.next());
		}
//	for循环的版本
//		for(Iterator<String> iter=l.iterator();iter.hasNext();){
//			String str = (String)iter.next();
//			System.out.println(str);
//		}  			
	}

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运行结果：

很明显，iterator用于while循环更方便简洁一些。

Collection 接口

我们直接打开API文档进行查看

文档中写道，JDK 不提供此接口的任何直接 实现：它提供更具体的子接口（如 Set 和 List）实现。也就是一般不会直接使用Collection，而是会使用它的子类，如List或Set。

在图中我标注了4点，不同的Collection子类对于有序性、重复性、null、线程同步都有不同的策略。基于此，Collection的介绍就这样，下面就其具体的子类来进行介绍。

List 接口

  • List是有序的 collection（也称为序列）。此接口的用户可以对列表中每个元素的插入位置进行精确地控制。用户可以根据元素的整数索引（在列表中的位置）访问元素，并搜索列表中的元素。
  • 用户插入的顺序或者指定的位置就是元素插入的位置。它与Set不同，List允许插入重复的值。
  • List 接口提供了特殊的迭代器，称为 ListIterator，除了允许 Iterator 接口提供的正常操作外，该迭代器还允许元素插入和替换，以及双向访问。还提供了一个方法(如下)来获取从列表中指定位置开始的列表迭代器。

ListIterator <E> listIterator(int index) 返回列表中元素的列表迭代器（按适当顺序），从列表的指定位置开始

  • List 接口提供了两种搜索指定对象的方法。从性能的观点来看，应该小心使用这些方法。在很多实现中，它们将执行高开销的线性搜索。
  • List 接口提供了两种在列表的任意位置高效插入和移除多个元素的方法。
  • List的子类
    • List最流行的实现类有Vector、ArrayList、LinkedList。三者的区别将在下文提及。
    • 1.1） ArrayList （类）
    1. ArrayLis是基于数组实现的List类，它封装了一个动态的、增长的、允许再分配的Object[ ]数组.它允许对元素进行快速随机访问
    2. 当从ArrayList的中间位置插入或者删除元素时，需要对数组进行复制、移动、代价比较高。因此，它适合随机查找和遍历，不适合插入和删除。
    • 1.2）Vector （类）
    1. Vector与ArrayList一样，也是通过数组实现的，不同的是它支持线程的同步，即某一时刻只有一个线程能够写Vector，避免多线程同时写而引起的不一致性，但实现同步需要很高的花费，因此，访问它比访问ArrayList慢。所以现在已经不太常用了 1.2.1)Stack （类） Stack是Vector提供的一个子类，用于模拟”栈”这种数据结构(LIFO后进先出)
    • 1.3）LinkedList （类）
    1. LinkedList是用链表结构存储数据的，很适合数据的动态插入和删除，随机访问和遍历速度比较慢。
    2. 另外，它还实现了Deque接口，专门用于操作表头和表尾元素，可以当作堆栈、队列和双向队列使用。

    关于ArrayList和Vector的区别，再次回顾一下： 名称 扩容方式（默认） 线程安全 速度 有效个数的属性 ArrayList 增长50% 线程不安全 快 size Vector 增长一倍 线程安全 慢 elementCount 共同点 如果新增的有效元素个数超过数组本身的长度，都会导致数组进行扩容 – remove,add(index,obj)方法都会导致内部数组进行数据拷贝的操作，这样在大数据量时，可能会影响效率 –

写在后面：List接口的排序可以通过Collections.sort()来进行定制排序。 只需要继承Comparable接口后，重写compareTo()**方法。 代码如下：

代码语言：javascript复制
	public class Student extends Thread implements Comparable {	
   private int age;
   private String name;
   private String tel;
   private int height;

   public Student( String name,int age, String tel, int height) {
   	this.age = age;
   	this.name = name;
   	this.tel = tel;
   	this.height = height;
   }

   public static void main(String args[]) throws InterruptedException{
   	Student stu1 = new Student("张三",21,"156482",172);
   	Student stu2 = new Student("李四",18,"561618",168);
   	Student stu3 = new Student("王五",19,"841681",170);
   	Student stu4 = new Student("赵七",20,"562595",180);
   	
   	List<Student> list = new ArrayList<Student>();
   	//乱序插入
   	list.add(stu3);
   	list.add(stu1);
   	list.add(stu4);
   	list.add(stu2);
   	
   	System.out.println("-----------排序前----------");
   	Iterator<Student> it = list.iterator();
   	while(it.hasNext()){
   		System.out.println(it.next());
   	}
   	/*
   	 * 使用Collections的sort方法让集合排序，使用其方法必须要重写
   	 * Comparable接口的compareTo()方法
   	 * */
   	Collections.sort(list);
   	System.out.println("-----------按照年龄排序后----------");
   	for(int i=0;i<list.size();i  ){
   		System.out.println(list.get(i).toString());
   	}
   }

   //重写compareTo方法，用age来比较。也可以用别的来比较
   @Override
   public int compareTo(Object o) {
   	//使用当前对象的年龄和其他对象的年龄比较，如果<0返回负数，>0返回正数，=0返回0
   	int z = this.age - ((Student)o).getAge();
   	if(z<0) 
   		return -1;  // 返回其他负数也行
   	else if(z == 0) 
   		return 0;
   	else 
   		return 1;  //返回其他正数也行
   }
   
   //重写toString，便于输出
   @Override
   public String toString(){
   	return name "," age "," tel "," height;
   }

输出结果如下：

Set接口

  • Set，顾名思义，集合的意思。java的集合和数学的集合一样，满足集合的无序性，确定性，单一性。所以可以很好的理解，Set是无序、不可重复的。同时，如果有多个null，则不满足单一性了，所以Set只能有一个null。
  • Set类似于一个罐子，丢进Set的元素没有先后的差别。
  • Set判断两个对象相同不是使用”==”运算符，而是根据equals方法。也就是说，我们在加入一个新元素的时候，如果这个新元素对象和Set中已有对象进行注意equals比较都返回false，则Set就会接受这个新元素对象，否则拒绝。 ——因为Set的这个制约，在使用Set集合的时候，应该注意两点：
    1. 为Set集合里的元素的实现类实现一个有效的equals(Object)方法；
    2. 对Set的构造函数，传入的Collection参数不能包含重复的元素。
  • Set的子类
    • Set最流行的实现类有HashSet、TreeSet、LinkedHashSet（从HashSet继承而来）。
    • 1.1） HashSet （类）
    1. HashSet是Set接口的典型实现，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。当向HashSet集合中存入一个元素时，HashSet会调用该对象的 hashCode()方法来得到该对象的hashCode值，然后根据该HashCode值决定该对象在HashSet中的存储位置。
    2. 值得主要的是，HashSet集合判断两个元素相等的标准是两个对象通过equals()方法比较相等，并且两个对象的hashCode()方法的返回值相等 。 1.1.1）LinkedHashSet（类）
      1. LinkedHashSet集合也是根据元素的hashCode值来决定元素的存储位置，但和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。
      2. 当遍历LinkedHashSet集合里的元素时，LinkedHashSet将会按元素的添加顺序来访问集合里的元素。
      3. LinkedHashSet需要维护元素的插入顺序，因此性能略低于HashSet的性能，但在迭代访问Set里的全部元素时(遍历)将有很好的性能(链表很适合进行遍历)LinkedHashSet需要维护元素的插入顺序，因此性能略低于HashSet的性能，但在迭代访问Set里的全部元素时(遍历)将有很好的性能(链表很适合进行遍历)
    • 1.2） SortedSet （接口）: 此接口主要用于排序操作，实现了此接口的子类都属于排序的子类
      • 1.2.1）TreeSet（类）
      • TreeSet是SortedSet接口的实现类，TreeSet可以确保集合元素处于排序状态
    • 1.3） EnumSet （类）
    • EnumSet是一个专门为枚举类设计的集合类，EnumSet中所有元素都必须是指定枚举类型的枚举值，该枚举类型在创建EnumSet时显式、或隐式地指定。EnumSet的集合元素也是有序的，

Queue 接口

此接口用于模拟“队列”数据结构（FIFO）。新插入的元素放在队尾，队头存放着保存时间最长的元素。

  • Queue的子类、子接口
    • 1.1） PriorityQueue—— 优先队列（类）
    • 其实它并没有按照插入的顺序来存放元素，而是按照队列中某个属性的大小来排列的。故而叫优先队列。
    • 1.2） Deque——双端队列（接口）
      • 1.2.1）ArrayDeque（类） 基于数组的双端队列，类似于ArrayList有一个Object[] 数组。
      • 1.2.2）LinkedList （类）（上文已有，略）

    简单回顾一下上述三个接口的区别

容器名

是否有序

是否可重复

null的个数

List

有序

可重复

允许多个null

Set

无序

不可重复

只允许一个null

Queue

有序（FIFO）

可重复

通常不允许插入null

Map 接口

  • Map不是collection的子接口或者实现类。Map是一个接口。
  • Map用于保存具有“映射关系”的数据。每个Entry都持有键-值两个对象。其中，Value可能重复，但是Key不允许重复（和Set类似）。
  • Map可以有多个Value为null，但是只能有一个Key为null。
  • Map的子类、子接口
  • 1） HashMap （类） 和HashSet集合不能保证元素的顺序一样，HashMap也不能保证key-value对的顺序。并且类似于HashSet判断两个key是否相等的标准一样: 两个key通过equals()方法比较返回true、 同时两个key的hashCode值也必须相等
    • 1.1) LinkedHashMap （类）
    • LinkedHashMap也使用双向链表来维护key-value对的次序，该链表负责维护Map的迭代顺序，与key-value对的插入顺序一致(注意和TreeMap对所有的key-value进行排序区分）。
  • 2） HashTable （类） 是一个古老的Map实现类。
    • 2.1) Properties（类）
    • Properties对象在处理属性文件时特别方便（windows平台的.ini文件）。Properties类可以把Map对象和属性文件关联，从而把Map对象的key – value对写入到属性文件中，也可把属性文件中的“属性名-属性值”加载进Map对象中。
  • 3） SortedMap（接口） 如同Set->SortedSet->TreeSet一样，Map也有Map->SortedMap->TreeMap的继承关系。
    • 3.1) TreeMap（类）
    • TreeMap是一个红黑树结构，每个键值对都作为红黑树的一个节点。TreeMap存储键值对时，需要根据key对节点进行排序，TreeMap可以保证所有的key-value对处于有序状态。 同时，TreeMap也有两种排序方式：自然排序、定制排序（类似于上面List的重写CompareTo()方法）。
  • 4） WeakHashMap（类）
    • 看名字就能发现，这是Weak后的HashMap。但是二者大体差别不大。
    • 区别在于，HashMap的key保留了对实际对象的强引用，这意味着只要该HashMap对象不被销毁，该HashMap所引用的对象就不会被垃圾回收。
    • 但WeakHashMap的key只保留了对实际对象的弱引用，这意味着如果WeakHashMap对象的key所引用的对象没有被其他强引用变量所引用，则这些key所引用的对象可能被垃圾回收，当垃圾回收了该key所对应的实际对象之后，WeakHashMap也可能自动删除这些key所对应的key-value对。
  • 5） IdentityHashMap（类）
    • 这个类也和HashMap类似（怎么那么多类似的hhhh），区别在于，在IdentityHashMap中，当且仅当两个key严格相等(key1==key2)时，IdentityHashMap才认为两个key相等
  • 6） EnumMap（类）
    • EnumMap是一个与枚举类一起使用的Map实现，EnumMap中的所有key都必须是单个枚举类的枚举值。创建EnumMap时必须显式或隐式指定它对应的枚举类。EnumMap根据key的自然顺序存储。

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java hashmap 编程算法

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