(4)java資料結構--集合類及其資料結構歸納

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Java集合類及其資料結構歸納 - s小小的我 - 部落格園
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上面這張圖總結了java集合類的繼承結構，下面是對集合類的一些總結和特性描述：

Collection

Collection是一個介面，是高度抽象出來的集合，它包含了集合的基本操作：添加、刪除、清空、遍曆、是否為空白、擷取大小、是否保護某元素等等。
Collection介面的所有子類(直接子類和間接子類)都必須實現2種建構函式：不帶參數的建構函式和參數為Collection的建構函式。帶參數的建構函式，可以用來轉換Collection的類型。

 

AbstractCollection

AbstractCollection是一個抽象類別，它實現了Collection中除iterator()和size()之外的函數。由於它實現了Collection介面中的大部分函數，從而方便其它類實現Collection，比如ArrayList、LinkedList等，它們這些類想要實現Collection介面，通過繼承AbstractCollection就已經實現了大部分的介面了。

 

List

List是一個繼承於Collection的介面。

List是有序的隊列，List中的每一個元素都有一個索引。第一個元素的索引值是0，往後的元素的索引值依次+1。

和Set不同，List中允許有重複的元素。

既然List是繼承於Collection介面，它包含了Collection中的全部函數介面；由於List是有序隊列，它也額外的有自己的API介面。主要有“添加、刪除、擷取、修改指定位置的元素”、“擷取List中的子隊列”等。

List中有listIterator()方法，List的實作類別都要實現listIterator()方法，返回一個ListIterator對象。

ListIterator是一個繼承於Iterator的介面，它是隊列迭代器。專門用於便利List，能提供向前/向後遍曆。相比於Iterator，它新增了添加、是否存在上一個元素、擷取上一個元素等等API介面。

 

AbstractList

AbstractList是一個繼承於AbstractCollection，並且實現List介面的抽象類別。

它實現了List中除size()、get(int location)之外的函數。由於它實現了List介面中的大部分函數，從而方便其它類繼承List。AbstractList和AbstractCollection相比，AbstractList抽象類別中實現了iterator()介面。

 

ArrayList

ArrayList繼承了AbstractList抽象類別，實現了List介面。

它是一個數組隊列，相當於動態數組。與Java中的數組相比，它的容量能動態增長。

ArrayList還實現了RandomAccess（提供了隨機訪問功能：即可以通過元素的序號快速擷取元素對象）, Cloneable（能被複製）, java.io.Serializable（支援序列化，能通過序列化去傳輸）這些介面。

ArrayList中是非安全執行緒的，所以在單線程中才使用ArrayList，而在多線程中可以選擇Vector或者CopyOnWriteArrayList。

 

LinkedList

LinkedList 是一個繼承於AbstractSequentialList的雙向鏈表，可以被當作堆棧、隊列或雙端隊列進行操作。

LinkedList同時還實現了List、Deque（雙端隊列）、Cloneable（能複製）、java.io.Serializable（支援序列化，能通過序列化去傳輸）等介面。LinkedList是非同步的。

 

Vector

Vector 是向量隊列，它是JDK1.0版本添加的類。繼承於AbstractList，實現了List（支援相關的添加、刪除、修改、遍曆等）, RandomAccess（隨機訪問功能）, Cloneable（能被複製）這些介面。

Vector實際上是通過一個數組去儲存資料的。當我們構造Vecotr時；若使用預設建構函式，則Vector的預設容量大小是10。

當Vector容量不足以容納全部元素時，Vector的容量會增加。若容量增加係數 >0，則將容量的值增加“容量增加係數”；否則，將容量大小增加一倍。

Vector的複製函數，即是將全部元素複製到一個數組中。和ArrayList不同，Vector中的操作是安全執行緒的。

 

Stack

Stack是棧。它的特性是：先進後出(FILO, First In Last Out)。

Stack繼承於Vector(向量隊列)的，由於Vector是通過數組實現的，這就意味著，Stack也是通過數組實現的，而非鏈表。

 

Set

Set是一個繼承於Collection的介面。Set是沒有重複元素的集合。

 

AbstractSet

AbstractSet是一個繼承於AbstractCollection，並且實現Set介面的抽象類別。它實現了Set介面中的大部分函數，從而方便其它類實現Set介面。

 

HashSet

HashSet 是一個沒有重複元素的集合，繼承於AbstractSet，並且實現了Set介面。

它是由HashMap實現的，HashSet中含有一個HashMap類型的成員變數map，HashSet的操作函數，實際上都是通過map實現的。HashMap不保證元素的順序，而且HashSet允許使用 null 元素。HashSet是非同步的。

 

TreeSet

TreeSet是一個有序的集合，它是通過TreeMap實現的,TreeSet中含有一個NavigableMap類型的成員變數m，而m實際上是TreeMap的執行個體。

TreeMap繼承於AbstractSet(具有Set的屬性和方法)抽象類別，實現了NavigableSet(支援一系列的導航方法,比如尋找與指定目標最匹配項), Cloneable(能被複製), java.io.Serializable（支援序列化，能通過序列化去傳輸。當寫入到輸出資料流時，依次寫入“比較子、容量、全部元素”；當讀出輸入資料流時，再依次讀取。）介面。

TreeSet是基於TreeMap實現的。TreeSet中的元素支援2種排序方式：自然排序或者根據建立TreeSet時提供的Comparator進行排序。這取決於使用的構造方法。

TreeSet為基本操作（add、remove 和 contains）提供受保證的 log(n) 時間開銷。

TreeSet是非同步的,即非安全執行緒的。 它的iterator 方法返回的迭代器是fail-fast的。

 

Map

Map是一個索引值對(key-value)映射介面。Map映射中不能包含重複的鍵；每個鍵最多隻能映射到一個值。

Map提供介面分別用於返回鍵集、值集或鍵-值對應關係集:

　　entrySet()用於返回鍵-值集的Set集合；

　　keySet()用於返回鍵集的Set集合；

　　values()使用者傳回值集的Collection集合。

因為Map中不能包含重複的鍵；每個鍵最多隻能映射到一個值。所以，鍵-值集、鍵集都是Set，值集時Collection。

Map提供了“鍵-值對”、“根據鍵擷取值”、“刪除鍵”、“擷取容量大小”等方法。

 

AbstractMap

AbstractMap類提供Map介面的骨幹實現，以最大限度地減少實現此介面所需的工作。

 

SortedMap

SortedMap是一個繼承於Map介面的介面。它是一個有序的SortedMap索引值映射。

SortedMap的排序方式有兩種：自然排序或者使用者指定比較子。插入有序 SortedMap的所有元素都必須實現Comparable介面（或者被指定的比較子所接受）。

 

NavigableMap

NavigableMap是繼承於SortedMap的介面。它是一個可導航的鍵-值對集合，具有了為給定搜尋目標報告最接近匹配項的導航方法。

NavigableMap分別提供了擷取“鍵”、“鍵-值對”、“鍵集”、“鍵-值對集”的相關方法。

 

HashMap 

HashMap是一個散列表，它儲存的內容是索引值對(key-value)映射。

HashMap繼承於AbstractMap，實現了Map、Cloneable、java.io.Serializable介面。

HashMap的實現不是同步的，這意味著它不是安全執行緒的。它的key、value都可以為null。此外，HashMap中的映射不是有序的。

 

TreeMap

TreeMap實現SortedMap介面，能夠把它儲存的記錄根據鍵排序,預設是按索引值的升序排序，也可以指定排序的比較子，當用Iterator 遍曆TreeMap時，得到的記錄是排過序的。

TreeMap基於紅/黑樹狀結構（Red-Black tree）實現。該映射根據其鍵的自然順序進行排序，或者根據建立映射時提供的 Comparator 進行排序，具體取決於使用的構造方法。

 

Hashtable

Hashtable與HashMap類似，Hashtable繼承自Dictionary類，實現了Map介面，不同的是它不允許記錄的鍵或者值為空白；和HashMap相比，Hashtable是線程同步的，即任一時刻只有一個線程能寫Hashtable，因此也導致了 Hashtable在寫入時會比較慢。而且Hashtable可以通過Enumeration去遍曆。

 

LinkedHashMap

LinkedHashMap儲存了記錄的插入順序，在用Iterator遍曆LinkedHashMap時，先得到的記錄肯定是先插入的。也可以在構造時用帶參數，按照應用次數排序。在遍曆的時候會比HashMap慢，不過有種情況例外，當HashMap容量很大，實際資料較少時，遍曆起來可能會比LinkedHashMap慢，因為LinkedHashMap的遍曆速度只和實際資料有關，和容量無關，而HashMap的遍曆速度和他的容量有關。

 

Enumeration和Iterator比較：

(01) 函數介面不同

Enumeration只有2個函數介面。通過Enumeration，我們只能讀取集合的資料，而不能對資料進行修改。

Iterator只有3個函數介面。Iterator除了能讀取集合的資料之外，也能資料進行刪除操作。

(02) Iterator支援fail-fast機制，而Enumeration不支援。

Enumeration 是JDK 1.0添加的介面。使用到它的函數包括Vector、Hashtable等類，這些類都是JDK 1.0中加入的，Enumeration存在的目的就是為它們提供遍曆介面。Enumeration本身並沒有支援同步，而在Vector、Hashtable實現Enumeration時，添加了同步。

而Iterator 是JDK 1.2才添加的介面，它也是為了HashMap、ArrayList等集合提供遍曆介面。Iterator是支援fail-fast機制的：當多個線程對同一個集合的內容進行操作時，就可能會產生fail-fast事件。

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