JAVA常见容器_JAVA比较容器

JAVA常见容器_JAVA比较容器假设上面已经有了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…

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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。
JAVA各容器继承关系

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:

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:
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
Collection接口 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。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 size
    Vector 增长一倍 线程安全 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:

	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:
在这里插入图片描述



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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