java容器類總結

1.java容器分類圖

　　說明：左圖為簡化圖（其中粗線部分是重點的容器），右圖為完整容器分類圖

                         

 

2.容器類接口和抽象容器類

 

2.1 說明

　　容器接口是容器的基礎。使用接口可以將容器的實現與容器接口分開，因而可以使用相同的方法訪問容器而不需關心容器具體的數據結構。

　　同理，Iterator接口也使用戶能夠使用相同的方法訪問不同的容器類。

 

2.2 容器接口（Collection，Map，Iterator）

　　1）collection接口

　　　　* boolean add(Object obj): 添加對象，集合發生變化則返回true
　　　　* Iterator iterator()：返回Iterator接口的對象
　　　　* int size()
　　　　* boolean isEmpty()
　　　　* boolean contains(Object obj)
　　　　* void clear()
 　　　 * <T> T[] toArray(T[] a)

　　2）Map接口（存放鍵值對，Map中的值也可以是一個容器）

　　　　* Object get（Object key）
　　　　* Object put（Object key, Object value）
　　　　* Set keySet() : returns the keys set      Set<K> keySet()
　　　　* Set entrySet(): returns mappings set    Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()
　　　　* containsKey()
　　　　* containsValue() 

　　3）Iterator接口

　　　　* Object next()
　　　　* boolean hasNext()
　　　　* void remove()

 　　注意：remove函數不能連續執行多次，否則返回IllegalStateException 

             （ if the next method has not yet been called, or the remove method has already been called after the last call to the next method.）

      通常用法：

　　Iterator it=collection.iterator();
　　　　while(it.hasNext())
　　　　{
　　　　 Object obj=it.next();
 　　　　//do something 
　　　　}

 

2.3 子接口（List，Set，ListIterator，SortedMap，SortedSet）

　　1）List（有順序可以重復，有順序所以操作時可以在方法中加入索引參數，如下：）

　　* boolean add(E element)
　　* void add(int index, E element) 
　　* E set（int index, E element）
　　* E get(int index);

　　2）Set（無順序不可以重復，無序因而不能通過索引操作對象）

　　3）ListIterator（Iterator for List，List是雙向表，因而在Iterator上增加了一些新的方法，允許traverse the List in either direction）

　　* boolean hasPrevious();
　　* E previous();
　　* int previousIndex()

　　4) SortedMap

　　說明：保證按照鍵的升序排列的映射，可以按照鍵的自然順序（ Comparable 接口）進行排序， 或者通過創建有序映射時提供的比較器進行排序

　　(A Map that further provides a total ordering on its keys. The map is ordered according to the natural ordering of its keys, or by a Comparator typically provided at sorted map creation time)

　　public interface SortedMap<K,V>extends Map<K,V>

　　* Comparator comparator()
　　*　Object firstKey()
　　*　Object lastKey()

　　5)SortedSet　 

　　主要用於排序操作，實現此接口的子類都是排序的子類

 public interface SortedSet<E>extends Set<E>

　　* Comparator comparator()
　　*　E first() ：返回第一個元素
　　*　E last() 
   *  SortedSet<E> headSet(E toElement): 返回less than toElement
　　*  SortedSet<E> tailSet(E fromElement)
　　*  SortedSet<E> subSet(E fromElement) 

 

2.4抽象容器類

　　1）說明：使用抽象容器類可以方便的定義類，而不用在每個類中都實現容器接口container 中的所有的方法

　　2）包含：

　  * AbstractCollection  　　　 public abstract class AbstractCollection<E>extends Objectimplements Collection<E>
 　 * AbstractList              public abstract class AbstractList<E>extends AbstractCollection<E>implements List<E>
 　 * AbstractSet   　　　　　　  public abstract class AbstractSet<E>extends AbstractCollection<E>implements Set<E>
　　* AbstactMap                public abstract class AbstractMap<K,V>extends Object implements Map<K,V>
　  * AbstractSequentialList    public abstract class AbstractSequentialList<E> extends AbstractList<E>

 

 

3.具體容器類

3.1概括

1）collection: ArrayList,LinkedLsit,Vector,Stack

　　　　　　   TreeSet,HashSet,LinkedHashSet

2) Map: 　　  HashMap,LinkedHashMap,WeakHashMap, TreeMap, HashTable, IdentityHashTable(其中key的比較是通過==而不是equals)

 

3.2常用的容器類

1）ArrayList 與 LinkedList（均非同步，多線程時需要考慮線程安全問題），Vector（同步）,Stack

　 　　1. List 接口支持通過索引的方法來訪問元素：ArrayList 隨機訪問快改慢；LinkedList改快隨機訪問慢；Vector實現了同步，因而比ArrayList慢

　　　 2. LinkedList使用雙向鏈表實現LinkedList提供額外的get，remove，insert方法在LinkedList的首部或尾部。這些操作使LinkedList可被用作堆棧（stack），隊列（queue）或雙向隊列（deque）。

　　　 3. ArrayList沒有定義增長算法，當需要插入大量元素是，可調用ensureCapacity方法提高添加效率

　　    4. Vector類似與ArrayList，但是是同步的，多線程安全（另外一點區別是ArrayList擴容時默認增長一半，Vector增長一倍）。無論是單線程還是多線程，Vector都比ArrayList慢

　　　 5. Stack繼承自Vector，實現一個后進先出的堆棧

　　　 6.若需要實現同步可以調用Collections工具類的synchronizedList方法，如下：

List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList());
synchronized(list) {
      Iterator i = list.iterator(); // Must be in synchronized block
      while (i.hasNext())
          foo(i.next());
  }
或者：
List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList());

　　　7.定義如下：（注意LinkedList實現了Deque）

public class ArrayList<E>extends AbstractList<E>implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, Serializable

public class LinkedList<E>extends AbstractSequentialList<E>implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, Serializable

public class Vector<E>extends AbstractList<E>implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, Serializable

　　

2）TreeSet, HashSet, LinkedHashSet（HashSet，TreeSet不是線程安全的）

　　1. TreeSet是SortedSet接口的唯一實現類，TreeSet可以確保集合元素處於排序狀態，效率很高，可提高程序的效率；TreeSet通過compareTo或者compare排序，因而只要值相等即使equals不等（不同對象）也不能加到集合中（fails to obey Set interface）

　　2. HashSet，效率很高，和TreeSet不同的是通過比較對象的equals區分不同對象，這樣不同的對象可以不被重復的加入到集合中。

　　   hashCode()函數不好確定，對象默認的hashCode函數試對象的內存地址值，hashCode函數的好壞是HashSet性能的關鍵。

　　3. LinkedHashSet,和HashSet相同，同樣是根據元素的hashCode值來決定元素的存儲位置，但是它同時使用鏈表維護元素的次序。LinkedHashSet在迭代訪問Set中的全部元素時，性能比HashSet好，但是插入時性能稍微遜色於HashSet。

　　4. Set可以插入null，最多一個null

 

3) HashMap（非同步）, HashTable（線程安全）, TreeMap,  WeakHashMap

　　1.HashTable與HashMap區別：（詳情請查看HashTable與HashMap）

　　　　　　　　　　　　　　　　　1） Hashtable繼承自Dictionary類，而HashMap繼承自AbstractMap類。但二者都實現了Map接口。

　　　　　　　　　　　　　　　　　2） Hashtable 中的方法是Synchronize的，而HashMap中的方法在缺省情況下是非Synchronize的

　　　　　　　　　　　　　　　　　3）Hashtable中，key和value都不允許出現null值;HashMap中，null可以作為鍵，這樣的鍵只有一個；可以有一個或多個鍵所對應 的值為null

　　　　　　　　　　　　　　　　　4） HashTable直接使用對象的hashCode。而HashMap重新計算hash值。

　 2. WeakHashMap是一種改進的HashMap，它對key實行“弱引用”，WeakHashMap使用元素的引用而不是值作為key，也就是說必須在引用相同（a==b）的情況下才能找到相關的值。另外，如果一個key不再被外部所引用，那么該key可以被GC回收。

    3. TreeMap是SortedMap接口的基於紅黑樹的實現。此類保證了映射按照升序順序排列關鍵字， 根據使用的構造方法不同，可能會按照鍵的類的自然順序進行排序

    4.定義如下：

public class Hashtable  extends Dictionary  implements Map, Cloneable, Serializable    
public class HashMap  extends AbstractMap  implements Map, Cloneable, Serializable 
public class TreeMap<K,V>extends AbstractMap<K,V>implements NavigableMap<K,V>, Cloneable, Serializable

 

4.容器類使用補充

　　1）使用抽象編程思想，創建時使用父類引用指向子類對象，返回時返回抽象接口

　　2）如果涉及到堆棧，隊列等操作，應該考慮用List，對於需要快速插入，刪除元素，應該使用LinkedList，如果需要快速隨機訪問元素，應該使用ArrayList。

　　3）如果程序在單線程環境中使用非同步的類，其效率較高

　　4）可以使用Collections 工具類中unmodifiableList/unmodifiableMap/unmodifiableSet/unmodifiableSortedMap/unmodifiableSortedSet等創建不能修改的List,Map,List等

　　5）可以使用Collections工具類中Collections.synchronizedList(new ArrayList())等實現同步

　　6) 可以使用Arrays.equal()判斷兩個數組是否相等