Java集合類: Set、List、Map、Queue使用場景梳理

本文主要關注Java編程中涉及到的各種集合類，以及它們的使用場景

 

相關學習資料

http://files.cnblogs.com/LittleHann/java%E9%9B%86%E5%90%88%E6%8E%92%E5%BA%8F%E5%8F%8Ajava%E9%9B%86%E5%90%88%E7%B1%BB%E8%AF%A6%E8%A7%A3%28collection%E3%80%81list%E3%80%81map%E3%80%81set%29.rar
http://blog.sina.com.cn/s/blog_a345a8960101k9vx.html
http://f51889920.iteye.com/blog/1884810

 

目錄

1. Java集合類基本概念
2. Java集合類架構層次關系
3. Java集合類的應用場景代碼

 

1. Java集合類基本概念

在編程中，常常需要集中存放多個數據。從傳統意義上講，數組是我們的一個很好的選擇，前提是我們事先已經明確知道我們將要保存的對象的數量。一旦在數組初始化時指定了這個數組長度，這個數組長度就是不可變的，如果我們需要保存一個可以動態增長的數據(在編譯時無法確定具體的數量)，java的集合類就是一個很好的設計方案了。

集合類主要負責保存、盛裝其他數據，因此集合類也被稱為容器類。所以的集合類都位於java.util包下，后來為了處理多線程環境下的並發安全問題，java5還在java.util.concurrent包下提供了一些多線程支持的集合類。

在學習Java中的集合類的API、編程原理的時候，我們一定要明白，"集合"是一個很古老的數學概念，它遠遠早於Java的出現。從數學概念的角度來理解集合能幫助我們更好的理解編程中什么時候該使用什么類型的集合類。

Java容器類類庫的用途是"保存對象"，並將其划分為兩個不同的概念：

1) Collection
一組"對立"的元素，通常這些元素都服從某種規則
 　　1.1) List必須保持元素特定的順序
 　　1.2) Set不能有重復元素
 　　1.3) Queue保持一個隊列(先進先出)的順序
2) Map
一組成對的"鍵值對"對象

Collection和Map的區別在於容器中每個位置保存的元素個數:

1) Collection 每個位置只能保存一個元素(對象)
2) Map保存的是"鍵值對"，就像一個小型數據庫。我們可以通過"鍵"找到該鍵對應的"值"

 

2. Java集合類架構層次關系

1. Interface Iterable
迭代器接口，這是Collection類的父接口。實現這個Iterable接口的對象允許使用foreach進行遍歷，也就是說，所有的Collection集合對象都具有"foreach可遍歷性"。這個Iterable接口只
有一個方法: iterator()。它返回一個代表當前集合對象的泛型<T>迭代器，用於之后的遍歷操作
1.1 Collection
Collection是最基本的集合接口，一個Collection代表一組Object的集合，這些Object被稱作Collection的元素。Collection是一個接口，用以提供規范定義，不能被實例化使用
    1) Set
    Set集合類似於一個罐子，"丟進"Set集合里的多個對象之間沒有明顯的順序。Set繼承自Collection接口，不能包含有重復元素(記住，這是整個Set類層次的共有屬性)。
    Set判斷兩個對象相同不是使用"=="運算符，而是根據equals方法。也就是說，我們在加入一個新元素的時候，如果這個新元素對象和Set中已有對象進行注意equals比較都返回false，　　
 　 則Set就會接受這個新元素對象，否則拒絕。
    因為Set的這個制約，在使用Set集合的時候，應該注意兩點：1) 為Set集合里的元素的實現類實現一個有效的equals(Object)方法、2) 對Set的構造函數，傳入的Collection參數不能包
　　含重復的元素
        1.1) HashSet
        HashSet是Set接口的典型實現，HashSet使用HASH算法來存儲集合中的元素，因此具有良好的存取和查找性能。當向HashSet集合中存入一個元素時，HashSet會調用該對象的
　　　　 hashCode()方法來得到該對象的hashCode值，然后根據該HashCode值決定該對象在HashSet中的存儲位置。
        值得主要的是，HashSet集合判斷兩個元素相等的標准是兩個對象通過equals()方法比較相等，並且兩個對象的hashCode()方法的返回值相等
            1.1.1) LinkedHashSet
            LinkedHashSet集合也是根據元素的hashCode值來決定元素的存儲位置，但和HashSet不同的是，它同時使用鏈表維護元素的次序，這樣使得元素看起來是以插入的順序保存的。
　　　　　　　當遍歷LinkedHashSet集合里的元素時，LinkedHashSet將會按元素的添加順序來訪問集合里的元素。
            LinkedHashSet需要維護元素的插入順序，因此性能略低於HashSet的性能，但在迭代訪問Set里的全部元素時(遍歷)將有很好的性能(鏈表很適合進行遍歷)
        1.2) SortedSet    
        此接口主要用於排序操作，即實現此接口的子類都屬於排序的子類
            1.2.1) TreeSet
            TreeSet是SortedSet接口的實現類，TreeSet可以確保集合元素處於排序狀態
        1.3) EnumSet
        EnumSet是一個專門為枚舉類設計的集合類，EnumSet中所有元素都必須是指定枚舉類型的枚舉值，該枚舉類型在創建EnumSet時顯式、或隱式地指定。EnumSet的集合元素也是有序的，
　　　　 它們以枚舉值在Enum類內的定義順序來決定集合元素的順序
    2) List
    List集合代表一個元素有序、可重復的集合，集合中每個元素都有其對應的順序索引。List集合允許加入重復元素，因為它可以通過索引來訪問指定位置的集合元素。List集合默認按元素
　　 的添加順序設置元素的索引
        2.1) ArrayList
        ArrayList是基於數組實現的List類，它封裝了一個動態的增長的、允許再分配的Object[]數組。
        2.2) Vector
        Vector和ArrayList在用法上幾乎完全相同，但由於Vector是一個古老的集合，所以Vector提供了一些方法名很長的方法，但隨着JDK1.2以后，java提供了系統的集合框架，就將
　　　　 Vector改為實現List接口，統一歸入集合框架體系中
            2.2.1) Stack
            Stack是Vector提供的一個子類，用於模擬"棧"這種數據結構(LIFO后進先出)
        2.3) LinkedList
        implements List<E>, Deque<E>。實現List接口，能對它進行隊列操作，即可以根據索引來隨機訪問集合中的元素。同時它還實現Deque接口，即能將LinkedList當作雙端隊列
　　　　 使用。自然也可以被當作"棧來使用"
    3) Queue
    Queue用於模擬"隊列"這種數據結構(先進先出 FIFO)。隊列的頭部保存着隊列中存放時間最長的元素，隊列的尾部保存着隊列中存放時間最短的元素。新元素插入(offer)到隊列的尾部，
　　 訪問元素(poll)操作會返回隊列頭部的元素，隊列不允許隨機訪問隊列中的元素。結合生活中常見的排隊就會很好理解這個概念
        3.1) PriorityQueue
        PriorityQueue並不是一個比較標准的隊列實現，PriorityQueue保存隊列元素的順序並不是按照加入隊列的順序，而是按照隊列元素的大小進行重新排序，這點從它的類名也可以
　　　　 看出來
        3.2) Deque
        Deque接口代表一個"雙端隊列"，雙端隊列可以同時從兩端來添加、刪除元素，因此Deque的實現類既可以當成隊列使用、也可以當成棧使用
            3.2.1) ArrayDeque
            是一個基於數組的雙端隊列，和ArrayList類似，它們的底層都采用一個動態的、可重分配的Object[]數組來存儲集合元素，當集合元素超出該數組的容量時，系統會在底層重
　　　　　　　新分配一個Object[]數組來存儲集合元素
            3.2.2) LinkedList
1.2 Map
Map用於保存具有"映射關系"的數據，因此Map集合里保存着兩組值，一組值用於保存Map里的key，另外一組值用於保存Map里的value。key和value都可以是任何引用類型的數據。Map的key不允
許重復，即同一個Map對象的任何兩個key通過equals方法比較結果總是返回false。
關於Map，我們要從代碼復用的角度去理解，java是先實現了Map，然后通過包裝了一個所有value都為null的Map就實現了Set集合
Map的這些實現類和子接口中key集的存儲形式和Set集合完全相同(即key不能重復)
Map的這些實現類和子接口中value集的存儲形式和List非常類似(即value可以重復、根據索引來查找)
    1) HashMap
    和HashSet集合不能保證元素的順序一樣，HashMap也不能保證key-value對的順序。並且類似於HashSet判斷兩個key是否相等的標准也是: 兩個key通過equals()方法比較返回true、
　　 同時兩個key的hashCode值也必須相等
        1.1) LinkedHashMap
        LinkedHashMap也使用雙向鏈表來維護key-value對的次序，該鏈表負責維護Map的迭代順序，與key-value對的插入順序一致(注意和TreeMap對所有的key-value進行排序進行區
分)
    2) Hashtable
    是一個古老的Map實現類
        2.1) Properties 
        Properties對象在處理屬性文件時特別方便(windows平台上的.ini文件)，Properties類可以把Map對象和屬性文件關聯起來，從而可以把Map對象中的key-value對寫入到屬性文
　　　　　件中，也可以把屬性文件中的"屬性名-屬性值"加載到Map對象中
    3) SortedMap
    正如Set接口派生出SortedSet子接口，SortedSet接口有一個TreeSet實現類一樣，Map接口也派生出一個SortedMap子接口，SortedMap接口也有一個TreeMap實現類
        3.1) TreeMap
        TreeMap就是一個紅黑樹數據結構，每個key-value對即作為紅黑樹的一個節點。TreeMap存儲key-value對(節點)時，需要根據key對節點進行排序。TreeMap可以保證所有的
　　　　 key-value對處於有序狀態。同樣，TreeMap也有兩種排序方式: 自然排序、定制排序
    4) WeakHashMap
    WeakHashMap與HashMap的用法基本相似。區別在於，HashMap的key保留了對實際對象的"強引用"，這意味着只要該HashMap對象不被銷毀，該HashMap所引用的對象就不會被垃圾回收。
　　但WeakHashMap的key只保留了對實際對象的弱引用，這意味着如果WeakHashMap對象的key所引用的對象沒有被其他強引用變量所引用，則這些key所引用的對象可能被垃圾回收，當垃
　　圾回收了該key所對應的實際對象之后，WeakHashMap也可能自動刪除這些key所對應的key-value對
    5) IdentityHashMap
    IdentityHashMap的實現機制與HashMap基本相似，在IdentityHashMap中，當且僅當兩個key嚴格相等(key1 == key2)時，IdentityHashMap才認為兩個key相等
    6) EnumMap
    EnumMap是一個與枚舉類一起使用的Map實現，EnumMap中的所有key都必須是單個枚舉類的枚舉值。創建EnumMap時必須顯式或隱式指定它對應的枚舉類。EnumMap根據key的自然順序
　　(即枚舉值在枚舉類中的定義順序)

 

 

3. Java集合類的應用場景代碼

學習了集合類的基本架構框架之后，我們接着來學習它們各自的應用場景、以及細節處的注意事項

0x1: Set

HashSet

import java.util.*; 

//類A的equals方法總是返回true,但沒有重寫其hashCode()方法。不能保證當前對象是HashSet中的唯一對象
class A
{
    public boolean equals(Object obj)
    {
        return true;
    }
}

//類B的hashCode()方法總是返回1,但沒有重寫其equals()方法。不能保證當前對象是HashSet中的唯一對象
class B
{
    public int hashCode()
    {
        return 1;
    }
}

//類C的hashCode()方法總是返回2,且有重寫其equals()方法
class C
{
    public int hashCode()
    {
        return 2;
    }
    public boolean equals(Object obj)
    {
        return true;
    }
}
public class HashSetTest
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        HashSet books = new HashSet();
        //分別向books集合中添加兩個A對象，兩個B對象，兩個C對象
        books.add(new A());
        books.add(new A());

        books.add(new B());
        books.add(new B());

        books.add(new C());
        books.add(new C());
        System.out.println(books);
    }
}

result:

[B@1, B@1, C@2, A@3bc257, A@785d65]

可以看到，如果兩個對象通過equals()方法比較返回true，但這兩個對象的hashCode()方法返回不同的hashCode值時，這將導致HashSet會把這兩個對象保存在Hash表的不同位置，從而使對象可以添加成功，這就與Set集合的規則有些出入了。所以，我們要明確的是: equals()決定是否可以加入HashSet、而hashCode()決定存放的位置，它們兩者必須同時滿足才能允許一個新元素加入HashSet
但是要注意的是: 如果兩個對象的hashCode相同，但是它們的equlas返回值不同，HashSet會在這個位置用鏈式結構來保存多個對象。而HashSet訪問集合元素時也是根據元素的HashCode值來快速定位的，這種鏈式結構會導致性能下降。

所以如果需要把某個類的對象保存到HashSet集合中，我們在重寫這個類的equlas()方法和hashCode()方法時，應該盡量保證兩個對象通過equals()方法比較返回true時，它們的hashCode()方法返回值也相等

LinkedHashSet

import java.util.*; 

public class LinkedHashSetTest
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        LinkedHashSet books = new LinkedHashSet();
        books.add("Java");
        books.add("LittleHann");
        System.out.println(books);

        //刪除 Java
      books.remove("Java");
        //重新添加 Java
        books.add("Java");
        System.out.println(books);
    }
}

元素的順序總是與添加順序一致，同時要明白的是，LinkedHashSetTest是HashSet的子類，因此它不允許集合元素重復

TreeSet

import java.util.*;

public class TreeSetTest
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        TreeSet nums = new TreeSet();
        //向TreeSet中添加四個Integer對象
        nums.add(5);
        nums.add(2);
        nums.add(10);
        nums.add(-9);

        //輸出集合元素，看到集合元素已經處於排序狀態
        System.out.println(nums);

        //輸出集合里的第一個元素
        System.out.println(nums.first());

        //輸出集合里的最后一個元素
        System.out.println(nums.last());

        //返回小於4的子集，不包含4
        System.out.println(nums.headSet(4));

        //返回大於5的子集，如果Set中包含5，子集中還包含5
        System.out.println(nums.tailSet(5));

        //返回大於等於-3，小於4的子集。
        System.out.println(nums.subSet(-3 , 4));
    }
}

與HashSet集合采用hash算法來決定元素的存儲位置不同，TreeSet采用紅黑樹的數據結構來存儲集合元素。TreeSet支持兩種排序方式: 自然排序、定制排序
1. 自然排序:

TreeSet會調用集合元素的compareTo(Object obj)方法來比較元素之間的大小關系，然后將集合元素按升序排序，即自然排序。如果試圖把一個對象添加到TreeSet時，則該對象的類必須實現Comparable接口，否則程序會拋出異常。

當把一個對象加入TreeSet集合中時，TreeSet會調用該對象的compareTo(Object obj)方法與容器中的其他對象比較大小，然后根據紅黑樹結構找到它的存儲位置。如果兩個對象通過compareTo(Object obj)方法比較相等，新對象將無法添加到TreeSet集合中(牢記Set是不允許重復的概念)。

注意: 當需要把一個對象放入TreeSet中，重寫該對象對應類的equals()方法時，應該保證該方法與compareTo(Object obj)方法有一致的結果，即如果兩個對象通過equals()方法比較返回true時，這兩個對象通過compareTo(Object obj)方法比較結果應該也為0(即相等)

看到這里，我們應該明白：

1) 對與Set來說，它定義了equals()為唯一性判斷的標准，而對於到了具體的實現，HashSet、TreeSet來說，它們又會有自己特有的唯一性判斷標准，只有同時滿足了才能判定為唯一性
2) 我們在操作這些集合類的時候，對和唯一性判斷有關的函數重寫要重點關注

 2. 定制排序

TreeSet的自然排序是根據集合元素的大小，TreeSet將它們以升序排序。如果我們需要實現定制排序，則可以通過Comparator接口的幫助(類似PHP中的array_map回調處理函數的思想)。該接口里包含一個int compare(T o1， T o2)方法，該方法用於比較大小

import java.util.*;

class M
{
    int age;
    public M(int age)
    {
        this.age = age;
    }
    public String toString()
    {
        return "M[age:" + age + "]";
    }
}

public class TreeSetTest4
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        TreeSet ts = new TreeSet(new Comparator()
        {
            //根據M對象的age屬性來決定大小
            public int compare(Object o1, Object o2)
            {
                M m1 = (M)o1;
                M m2 = (M)o2;
                return m1.age > m2.age ? -1
                    : m1.age < m2.age ? 1 : 0;
            }
        });    
        ts.add(new M(5));
        ts.add(new M(-3));
        ts.add(new M(9));
        System.out.println(ts);
    }
}

看到這里，我們需要梳理一下關於排序的概念

1) equals、compareTo決定的是怎么比的問題，即用什么field進行大小比較
2) 自然排序、定制排序、Comparator決定的是誰大的問題，即按什么順序(升序、降序)進行排序
它們的關注點是不同的，一定要注意區分

EnumSet

 

import java.util.*;

enum Season
{
    SPRING,SUMMER,FALL,WINTER
}
public class EnumSetTest
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        //創建一個EnumSet集合，集合元素就是Season枚舉類的全部枚舉值
        EnumSet es1 = EnumSet.allOf(Season.class);
        //輸出[SPRING,SUMMER,FALL,WINTER]
        System.out.println(es1);

        //創建一個EnumSet空集合，指定其集合元素是Season類的枚舉值。
        EnumSet es2 = EnumSet.noneOf(Season.class); 
        //輸出[]
        System.out.println(es2); 
        //手動添加兩個元素
        es2.add(Season.WINTER);
        es2.add(Season.SPRING);
        //輸出[SPRING,WINTER]
        System.out.println(es2);

        //以指定枚舉值創建EnumSet集合
        EnumSet es3 = EnumSet.of(Season.SUMMER , Season.WINTER); 
        //輸出[SUMMER,WINTER]
        System.out.println(es3);

        EnumSet es4 = EnumSet.range(Season.SUMMER , Season.WINTER); 
        //輸出[SUMMER,FALL,WINTER]
        System.out.println(es4);

        //新創建的EnumSet集合的元素和es4集合的元素有相同類型，
        //es5的集合元素 + es4集合元素 = Season枚舉類的全部枚舉值
        EnumSet es5 = EnumSet.complementOf(es4); 
        //輸出[SPRING]
        System.out.println(es5);
    }
}

以上就是Set集合類的編程應用場景。那么應該怎樣選擇何時使用這些集合類呢？

1) HashSet的性能總是比TreeSet好(特別是最常用的添加、查詢元素等操作)，因為TreeSet需要額外的紅黑樹算法來維護集合元素的次序。只有當需要一個保持排序的Set時，才應該使用TreeSet，否則都應該使用HashSet
2) 對於普通的插入、刪除操作，LinkedHashSet比HashSet要略慢一點，這是由維護鏈表所帶來的開銷造成的。不過，因為有了鏈表的存在，遍歷LinkedHashSet會更快
3) EnumSet是所有Set實現類中性能最好的，但它只能保存同一個枚舉類的枚舉值作為集合元素
4) HashSet、TreeSet、EnumSet都是"線程不安全"的，通常可以通過Collections工具類的synchronizedSortedSet方法來"包裝"該Set集合。
SortedSet s = Collections.synchronizedSortedSet(new TreeSet(...));

 

0x2: List

ArrayList

如果一開始就知道ArrayList集合需要保存多少元素，則可以在創建它們時就指定initialCapacity大小，這樣可以減少重新分配的次數，提供性能，ArrayList還提供了如下方法來重新分配Object[]數組

1) ensureCapacity(int minCapacity): 將ArrayList集合的Object[]數組長度增加minCapacity
2) trimToSize(): 調整ArrayList集合的Object[]數組長度為當前元素的個數。程序可以通過此方法來減少ArrayList集合對象占用的內存空間

import java.util.*;

public class ListTest
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        List books = new ArrayList();
        //向books集合中添加三個元素
        books.add(new String("輕量級Java EE企業應用實戰"));
        books.add(new String("瘋狂Java講義"));
        books.add(new String("瘋狂Android講義"));
        System.out.println(books);

        //將新字符串對象插入在第二個位置
        books.add(1 , new String("瘋狂Ajax講義"));
        for (int i = 0 ; i < books.size() ; i++ )
        {
            System.out.println(books.get(i));
        }

        //刪除第三個元素
        books.remove(2);
        System.out.println(books);

        //判斷指定元素在List集合中位置：輸出1，表明位於第二位
        System.out.println(books.indexOf(new String("瘋狂Ajax講義")));  //①
        //將第二個元素替換成新的字符串對象
        books.set(1, new String("LittleHann"));
        System.out.println(books);

        //將books集合的第二個元素（包括）
        //到第三個元素（不包括）截取成子集合
        System.out.println(books.subList(1 , 2));
    }

Stack

注意Stack的后進先出的特點

import java.util.*;

public class VectorTest
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        Stack v = new Stack();
        //依次將三個元素push入"棧"
        v.push("瘋狂Java講義");
        v.push("輕量級Java EE企業應用實戰");
        v.push("瘋狂Android講義");

        //輸出：[瘋狂Java講義, 輕量級Java EE企業應用實戰 , 瘋狂Android講義]
        System.out.println(v);

        //訪問第一個元素，但並不將其pop出"棧"，輸出：瘋狂Android講義
        System.out.println(v.peek());

        //依然輸出：[瘋狂Java講義, 輕量級Java EE企業應用實戰 , 瘋狂Android講義]
        System.out.println(v);

        //pop出第一個元素，輸出：瘋狂Android講義
        System.out.println(v.pop());

        //輸出：[瘋狂Java講義, 輕量級Java EE企業應用實戰]
        System.out.println(v);
    }
}

LinkedList

import java.util.*;

public class LinkedListTest
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        LinkedList books = new LinkedList();

        //將字符串元素加入隊列的尾部(雙端隊列)
        books.offer("瘋狂Java講義");

        //將一個字符串元素加入棧的頂部(雙端隊列)
        books.push("輕量級Java EE企業應用實戰");

        //將字符串元素添加到隊列的頭(相當於棧的頂部)
        books.offerFirst("瘋狂Android講義");

        for (int i = 0; i < books.size() ; i++ )
        {
            System.out.println(books.get(i));
        }

        //訪問、並不刪除棧頂的元素
        System.out.println(books.peekFirst());
        //訪問、並不刪除隊列的最后一個元素
        System.out.println(books.peekLast());
        //將棧頂的元素彈出"棧"
        System.out.println(books.pop());
        //下面輸出將看到隊列中第一個元素被刪除
        System.out.println(books);
        //訪問、並刪除隊列的最后一個元素
        System.out.println(books.pollLast());
        //下面輸出將看到隊列中只剩下中間一個元素：
        //輕量級Java EE企業應用實戰
        System.out.println(books);
    }
}

從代碼中我們可以看到，LinkedList同時表現出了雙端隊列、棧的用法。功能非常強大

 

0x3: Queue

PriorityQueue

import java.util.*;

public class PriorityQueueTest
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        PriorityQueue pq = new PriorityQueue();
        //下面代碼依次向pq中加入四個元素
        pq.offer(6);
        pq.offer(-3);
        pq.offer(9);
        pq.offer(0);

        //輸出pq隊列，並不是按元素的加入順序排列，
        //而是按元素的大小順序排列，輸出[-3, 0, 9, 6]
        System.out.println(pq);
        //訪問隊列第一個元素，其實就是隊列中最小的元素：-3
        System.out.println(pq.poll());
    }
}

PriorityQueue不允許插入null元素，它還需要對隊列元素進行排序，PriorityQueue的元素有兩種排序方式

1) 自然排序:
采用自然順序的PriorityQueue集合中的元素對象都必須實現了Comparable接口，而且應該是同一個類的多個實例，否則可能導致ClassCastException異常
2) 定制排序
創建PriorityQueue隊列時，傳入一個Comparator對象，該對象負責對隊列中的所有元素進行排序
關於自然排序、定制排序的原理和之前說的TreeSet類似

 ArrayDeque

import java.util.*;

public class ArrayDequeTest
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        ArrayDeque stack = new ArrayDeque();
        //依次將三個元素push入"棧"
        stack.push("瘋狂Java講義");
        stack.push("輕量級Java EE企業應用實戰");
        stack.push("瘋狂Android講義");

        //輸出：[瘋狂Java講義, 輕量級Java EE企業應用實戰 , 瘋狂Android講義]
        System.out.println(stack);

        //訪問第一個元素，但並不將其pop出"棧"，輸出：瘋狂Android講義
        System.out.println(stack.peek());

        //依然輸出：[瘋狂Java講義, 輕量級Java EE企業應用實戰 , 瘋狂Android講義]
        System.out.println(stack);

        //pop出第一個元素，輸出：瘋狂Android講義
        System.out.println(stack.pop());

        //輸出：[瘋狂Java講義, 輕量級Java EE企業應用實戰]
        System.out.println(stack);
    }
}

以上就是List集合類的編程應用場景。我們來梳理一下思路

1. java提供的List就是一個"線性表接口"，ArrayList(基於數組的線性表)、LinkedList(基於鏈的線性表)是線性表的兩種典型實現
2. Queue代表了隊列，Deque代表了雙端隊列(既可以作為隊列使用、也可以作為棧使用)
3. 因為數組以一塊連續內存來保存所有的數組元素，所以數組在隨機訪問時性能最好。所以的內部以數組作為底層實現的集合在隨機訪問時性能最好。
4. 內部以鏈表作為底層實現的集合在執行插入、刪除操作時有很好的性能
5. 進行迭代操作時，以鏈表作為底層實現的集合比以數組作為底層實現的集合性能好

我們之前說過，Collection接口繼承了Iterable接口，也就是說，我們以上學習到的所有的Collection集合類都具有"可遍歷性"

Iterable接口也是java集合框架的成員，它隱藏了各種Collection實現類的底層細節，向應用程序提供了遍歷Collection集合元素的統一編程接口:

1) boolean hasNext(): 是否還有下一個未遍歷過的元素
2) Object next(): 返回集合里的下一個元素
3) void remove(): 刪除集合里上一次next方法返回的元素

iterator實現遍歷:

import java.util.*;

public class IteratorTest
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        //創建一個集合
        Collection books = new HashSet();
        books.add("輕量級Java EE企業應用實戰");
        books.add("瘋狂Java講義");
        books.add("瘋狂Android講義");


        //獲取books集合對應的迭代器
        Iterator it = books.iterator();
        while(it.hasNext())
        {
            //it.next()方法返回的數據類型是Object類型，
            //需要強制類型轉換
            String book = (String)it.next();
            System.out.println(book);
            if (book.equals("瘋狂Java講義"))
            {
                //從集合中刪除上一次next方法返回的元素
                it.remove();
            }
            //對book變量賦值，不會改變集合元素本身
            book = "測試字符串";    
        }
        System.out.println(books);
    }
}

從代碼可以看出，iterator必須依附於Collection對象，若有一個iterator對象，必然有一個與之關聯的Collection對象。

除了可以使用iterator接口迭代訪問Collection集合里的元素之外，使用java5提供的foreach循環迭代訪問集合元素更加便捷

foreach實現遍歷:

import java.util.*;

public class ForeachTest
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        //創建一個集合
        Collection books = new HashSet();
        books.add(new String("輕量級Java EE企業應用實戰"));
        books.add(new String("瘋狂Java講義"));
        books.add(new String("瘋狂Android講義"));

        for (Object obj : books)
        {
            //此處的book變量也不是集合元素本身
            String book = (String)obj;
            System.out.println(book);
            if (book.equals("瘋狂Android講義"))
            {
                //下面代碼會引發ConcurrentModificationException異常
                //books.remove(book);      
            }
        }
        System.out.println(books);
    }
}

除了Collection固有的iterator()方法，List還額外提供了一個listIterator()方法，該方法返回一個ListIterator對象，ListIterator接口繼承了Iterator接口，提供了專門操作List的方法。ListIterator接口在Iterator接口的繼承上增加了如下方法:

1) boolean hasPrevious(): 返回該迭代器關聯的集合是否還有上一個元素
2) Object previous(): 返回該迭代器的上一個元素(向前迭代)
3) void add(): 在指定位置插入一個元素

ListIterator實現遍歷:

import java.util.*;

public class ListIteratorTest
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        String[] books = {
            "瘋狂Java講義",
            "輕量級Java EE企業應用實戰"
        };
        List bookList = new ArrayList();
        for (int i = 0; i < books.length ; i++ )
        {
            bookList.add(books[i]);
        }
        ListIterator lit = bookList.listIterator();
        while (lit.hasNext())
        {
            System.out.println(lit.next());
            lit.add("-------分隔符-------");
        }
        System.out.println("=======下面開始反向迭代=======");
        while(lit.hasPrevious())
        {
            System.out.println(lit.previous());
        }
    }
}

 

0x4: Map

HashMap、Hashtable

import java.util.*;

class A
{
    int count;
    public A(int count)
    {
        this.count = count;
    }
    //根據count的值來判斷兩個對象是否相等。
    public boolean equals(Object obj)
    {
        if (obj == this)
            return true;
        if (obj!=null &&
            obj.getClass()==A.class)
        {
            A a = (A)obj;
            return this.count == a.count;
        }
        return false;
    }
    //根據count來計算hashCode值。
    public int hashCode()
    {
        return this.count;
    }
}
class B
{
    //重寫equals()方法，B對象與任何對象通過equals()方法比較都相等
    public boolean equals(Object obj)
    {
        return true;
    }
}
public class HashtableTest
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        Hashtable ht = new Hashtable();
        ht.put(new A(60000) , "瘋狂Java講義");
        ht.put(new A(87563) , "輕量級Java EE企業應用實戰");
        ht.put(new A(1232) , new B());
        System.out.println(ht);

        //只要兩個對象通過equals比較返回true，
        //Hashtable就認為它們是相等的value。
        //由於Hashtable中有一個B對象，
        //它與任何對象通過equals比較都相等，所以下面輸出true。
        System.out.println(ht.containsValue("測試字符串"));  //①

        //只要兩個A對象的count相等，它們通過equals比較返回true，且hashCode相等
        //Hashtable即認為它們是相同的key，所以下面輸出true。
        System.out.println(ht.containsKey(new A(87563)));   //②

        //下面語句可以刪除最后一個key-value對
        ht.remove(new A(1232));    //③

        //通過返回Hashtable的所有key組成的Set集合，
        //從而遍歷Hashtable每個key-value對
        for (Object key : ht.keySet())
        {
            System.out.print(key + "---->");
            System.out.print(ht.get(key) + "\n");
        }
    }
}

當使用自定義類作為HashMap、Hashtable的key時，如果重寫該類的equals(Object obj)和hashCode()方法，則應該保證兩個方法的判斷標准一致--當兩個key通過equals()方法比較返回true時，兩個key的hashCode()的返回值也應該相同

LinkedHashMap

import java.util.*;

public class LinkedHashMapTest
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        LinkedHashMap scores = new LinkedHashMap();
        scores.put("語文" , 80);
        scores.put("英文" , 82);
        scores.put("數學" , 76);
        //遍歷scores里的所有的key-value對
        for (Object key : scores.keySet())
        {
            System.out.println(key + "------>" + scores.get(key));
        }
    }
}

Properties

import java.util.*;
import java.io.*;

public class PropertiesTest
{
    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        Properties props = new Properties();
        //向Properties中增加屬性
        props.setProperty("username" , "yeeku");
        props.setProperty("password" , "123456");

        //將Properties中的key-value對保存到a.ini文件中
        props.store(new FileOutputStream("a.ini"), "comment line");   //①

        //新建一個Properties對象
        Properties props2 = new Properties();
        //向Properties中增加屬性
        props2.setProperty("gender" , "male");

        //將a.ini文件中的key-value對追加到props2中
        props2.load(new FileInputStream("a.ini") );    //②
        System.out.println(props2);
    }
}

Properties還可以把key-value對以XML文件的形式保存起來，也可以從XML文件中加載key-value對

TreeMap

import java.util.*;

class R implements Comparable
{
    int count;
    public R(int count)
    {
        this.count = count;
    }
    public String toString()
    {
        return "R[count:" + count + "]";
    }
    //根據count來判斷兩個對象是否相等。
    public boolean equals(Object obj)
    {
        if (this == obj)
            return true;
        if (obj!=null
            && obj.getClass()==R.class)
        {
            R r = (R)obj;
            return r.count == this.count;
        }
        return false;
    }
    //根據count屬性值來判斷兩個對象的大小。
    public int compareTo(Object obj)
    {
        R r = (R)obj;
        return count > r.count ? 1 :
            count < r.count ? -1 : 0;
    }
}
public class TreeMapTest
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        TreeMap tm = new TreeMap();
        tm.put(new R(3) , "輕量級Java EE企業應用實戰");
        tm.put(new R(-5) , "瘋狂Java講義");
        tm.put(new R(9) , "瘋狂Android講義");

        System.out.println(tm);

        //返回該TreeMap的第一個Entry對象
        System.out.println(tm.firstEntry());

        //返回該TreeMap的最后一個key值
        System.out.println(tm.lastKey());

        //返回該TreeMap的比new R(2)大的最小key值。
        System.out.println(tm.higherKey(new R(2)));

        //返回該TreeMap的比new R(2)小的最大的key-value對。
        System.out.println(tm.lowerEntry(new R(2)));

        //返回該TreeMap的子TreeMap
        System.out.println(tm.subMap(new R(-1) , new R(4)));
    }
}

從代碼中可以看出，類似於TreeSet中判斷兩個元素是否相等的標准，TreeMap中判斷兩個key相等的標准是: 

1) 兩個key通過compareTo()方法返回0
2) equals()放回true

我們在重寫這兩個方法的時候一定要保證它們的邏輯關系一致。

再次強調一下:

Set和Map的關系十分密切，java源碼就是先實現了HashMap、TreeMap等集合，然后通過包裝一個所有的value都為null的Map集合實現了Set集合類

WeakHashMap

import java.util.*;

public class WeakHashMapTest
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        WeakHashMap whm = new WeakHashMap();
        //將WeakHashMap中添加三個key-value對，
        //三個key都是匿名字符串對象（沒有其他引用）
        whm.put(new String("語文") , new String("良好"));
        whm.put(new String("數學") , new String("及格"));
        whm.put(new String("英文") , new String("中等"));

        //將WeakHashMap中添加一個key-value對，
        //該key是一個系統緩存的字符串對象。"java"是一個常量字符串強引用
        whm.put("java" , new String("中等"));
        //輸出whm對象，將看到4個key-value對。
        System.out.println(whm);
        //通知系統立即進行垃圾回收
        System.gc();
        System.runFinalization();
        //通常情況下，將只看到一個key-value對。
        System.out.println(whm);
    }
}

如果需要使用WeakHashMap的key來保留對象的弱引用，則不要讓key所引用的對象具有任何強引用，否則將失去使用WeakHashMap的意義

IdentityHashMap

import java.util.*;

public class IdentityHashMapTest
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        IdentityHashMap ihm = new IdentityHashMap();
        //下面兩行代碼將會向IdentityHashMap對象中添加兩個key-value對
        ihm.put(new String("語文") , 89);
        ihm.put(new String("語文") , 78);

        //下面兩行代碼只會向IdentityHashMap對象中添加一個key-value對
        ihm.put("java" , 93);
        ihm.put("java" , 98);
        System.out.println(ihm);
    }
} 

EnumMap

import java.util.*;

enum Season
{
    SPRING,SUMMER,FALL,WINTER
}
public class EnumMapTest
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        //創建一個EnumMap對象，該EnumMap的所有key
        //必須是Season枚舉類的枚舉值
        EnumMap enumMap = new EnumMap(Season.class);
        enumMap.put(Season.SUMMER , "夏日炎炎");
        enumMap.put(Season.SPRING , "春暖花開");
        System.out.println(enumMap);
    }
}

與創建普通Map有所區別的是，創建EnumMap是必須指定一個枚舉類，從而將該EnumMap和指定枚舉類關聯起來

以上就是Map集合類的編程應用場景。我們來梳理一下思路

1) HashMap和Hashtable的效率大致相同，因為它們的實現機制幾乎完全一樣。但HashMap通常比Hashtable要快一點，因為Hashtable需要額外的線程同步控制
2) TreeMap通常比HashMap、Hashtable要慢(尤其是在插入、刪除key-value對時更慢)，因為TreeMap底層采用紅黑樹來管理key-value對
3) 使用TreeMap的一個好處就是： TreeMap中的key-value對總是處於有序狀態，無須專門進行排序操作

 

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