JAVA基礎整理-集合篇（一），java基礎整理集合

JAVA基礎整理-集合篇（一），java基礎整理集合

　　集合作為JAVA的基礎知識，本來感覺自己理解的很清楚了，但是在最近的一次面試中還是答得不盡如人意！再次做一下整理，以便加深理解以及隨時查閱。

　　首先，java.util包中三個重要的介面及特點：List（列表）、Set（保證集合中元素唯一）、Map（維護多個key-value索引值對，保證key唯一）。

　　集合架構體系如所示：

　　　圖1

　　

　　各個集合類型的區別與聯絡如：

 

介面	簡述	實現	操作特性	成員要求
Set	成員不能重複	HashSet	外部無序地遍曆成員	成員可為任意Object子類的對象，但如果覆蓋了equals方法，同時注意修改hashCode方法。
		TreeSet	外部有序地遍曆成員；附加實現了SortedSet, 支援子集等要求順序的操作	成員要求實現caparable介面，或者使用 Comparator構造TreeSet。成員一般為同一類型。
		LinkedHashSet	外部按成員的插入順序遍曆成員	成員與HashSet成員類似
List	提供基於索引的對成員的隨機訪問	ArrayList	提供快速的基於索引的成員訪問，對尾部成員的增加和刪除支援較好	成員可為任意Object子類的對象
		LinkedList	對列表中任何位置的成員的增加和刪除支援較好，但對基於索引的成員訪問支援效能較差	成員可為任意Object子類的對象
Map	儲存索引值對成員，基於鍵找值操作，compareTo或compare方法對鍵排序	HashMap	能滿足使用者對Map的通用需求	鍵成員可為任意Object子類的對象，但如果覆蓋了equals方法，同時注意修改hashCode方法。
		TreeMap	支援對鍵有序地遍曆，使用時建議先用HashMap增加和刪除成員，最後從HashMap產生TreeMap；附加實現了SortedMap介面，支援子Map等要求順序的操作	鍵成員要求實現caparable介面，或者使用Comparator構造TreeMap。鍵成員一般為同一類型。
		LinkedHashMap	保留鍵的插入順序，用equals 方法檢查鍵和值的相等性	成員可為任意Object子類的對象，但如果覆蓋了equals方法，同時注意修改hashCode方法。
		IdentityHashMap	使用== 來檢查鍵和值的相等性。	成員使用的是嚴格相等
		WeakHashMap	其行為依賴於記憶體回收線程，沒有絕對理由則少用

圖2

主要集合介面詳解

Collection 介面
　　用於表示任何對象或元素組。想要儘可能以常規方式處理一組元素時，就使用這一介面。由Collection介面派生的兩個介面是List和Set

 

List介面

　　　　Java中的List是對數組的有效擴充，它是這樣一種結構，如果不使用泛型，它可以容納任何類型的元素，如果使用泛型，那麼它只能容納泛型指定的類型的元素。和數組相比，List的容量是可以動態擴充的。

　　　　List中的元素是可以重複的，裡面的元素是“有序”的，這裡的“有序”，並不是排序的意思，而是說我們可以對某個元素在集合中的位置進行指定。

　　　　List中常用的集合對象包括：ArrayList、Vector和LinkedList，其中前兩者是基於數組來進行儲存，後者是基於鏈表進行儲存。其中Vector是安全執行緒的，其餘兩個不是安全執行緒的。

　　　　List中是可以包括null的，即使是使用了泛型。

 

LinkedList類
　　LinkedList實現了List介面，允許null元素。此外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）。

ArrayList類
　　ArrayList實現了可變大小的數組。它允許所有元素，包括null。ArrayList沒有同步。
size，isEmpty，get，set方法已耗用時間為常數。但是add方法開銷為分攤的常數，添加n個元素需要O(n)的時間。其他的方法已耗用時間為線性。
　　每個ArrayList執行個體都有一個容量（Capacity），即用於儲存元素的數組的大小。這個容量可隨著不斷添加新元素而自動增加，但是增長演算法 並沒有定義。當需要插入大量元素時，在插入前可以調用ensureCapacity方法來增加ArrayList的容量以提高插入效率。
　　和LinkedList一樣，ArrayList也是非同步的（unsynchronized）。

Vector類
　　Vector非常類似ArrayList，但是Vector是同步的。由Vector建立的Iterator，雖然和 ArrayList建立的Iterator是同一介面，但是，因為Vector是同步的，當一個Iterator被建立而且正在被使用，另一個線程改變了 Vector的狀態（例如，添加或刪除了一些元素），這時調用Iterator的方法時將拋出 ConcurrentModificationException，因此必須捕獲該異常。

Stack 類
　　Stack繼承自Vector，實現一個後進先出的堆棧。Stack提供5個額外的方法使得Vector得以被當作堆棧使用。基本的push和pop 方法，還有peek方法得到棧頂的元素，empty方法測試堆棧是否為空白，search方法檢測一個元素在堆棧中的位置。Stack剛建立後是空棧。

Set介面
　　Set 介面繼承 Collection 介面，而且它不允許集合中存在重複項，每個具體的 Set 實作類別依賴添加的對象的 equals()方法來檢查獨一性。Set介面沒有引入新方法，所以Set就是一個Collection，只不過其行為不同。

　　Set可以大致分為兩類：不排序Set和排序Set，不排序Set包括HashSet和LinkedHashSet，排序Set主要指TreeSet。其中HashSet和LinkedHashSet可以包含null。

Hash表
　　Hash表是一種資料結構，用來尋找對象。Hash表為每個對象計算出一個整數，稱為Hash Code(雜湊碼)。Hash表是個連結式列表的陣列。每個列表稱為一個buckets(雜湊表元)。對象位置的計算　index = HashCode % buckets (HashCode為對象雜湊碼，buckets為雜湊表元總數)。
　　當你添加元素時，有時你會遇到已經填充了元素的雜湊表元，這種情況稱為Hash Collisions(雜湊衝突)。這時，你必須判斷該元素是否已經存在於該雜湊表中。
如果雜湊碼是合理地隨機分布的，並且雜湊表元的數量足夠大，那麼雜湊衝突的數量就會減少。同時，你也可以通過設定一個初始的雜湊表元數量來更好地控制哈 希表的運行。初始雜湊表元的數量為　buckets = size * 150% + 1 (size為預期元素的數量)。
如果雜湊 表中的元素放得太滿，就必須進行rehashing(再雜湊)。再雜湊使雜湊表元數增倍，並將原有的對象重新匯入新的雜湊表元中，而原始的雜湊表元被刪 除。load factor(載入因子)決定何時要對雜湊表進行再雜湊。在Java程式設計語言中，載入因子預設值為0.75，預設雜湊表元為101。

HashSet類
　　在更多情況下，優先使用 HashSet 儲存重複自由的集合。考慮到效率，添加到 HashSet 的對象需要採用恰當分配雜湊碼的方式來實現hashCode()方法。雖然大多數系統類別覆蓋了 Object中預設的hashCode()和equals()實現，但建立您自己的要添加到HashSet的類時，別忘了覆蓋 hashCode()和equals()。
TreeSet類
　　TreeSet是支援排序的一種Set，它的父介面是SortedSet。所以，當您要從集合中以有序的方式插入和抽取元素時，TreeSet實現會有用處。
Map介面
　　Map介面不是Collection介面的繼承。Map介面用於維護鍵/值對(key/value pairs)。該介面描述了從不重複的鍵到值的映射，和Set類似，Java中的Map也有兩種：排序的和不排序的，不排序的包括HashMap、Hashtable和LinkedHashMap，排序的包括TreeMap。

 

HashMap類
　　在Map 中插入、刪除和定位元素，HashMap 是最好的選擇。HashMap不是安全執行緒的，Hashtable是安全執行緒的，我們可以把HashMap看做是“簡化”版的Hashtable

　　無論HashMap還是Hashtable，我們觀察它的建構函式，就會發現它可以有兩個參數：initialCapacity和loadFactor，預設情況下，initialCapacity等於16，loadFactor等於0.75。這和Hash表中可以存放的元素數目有關係，當元素數目超過initialCapacity*loadFactor時，會觸發rehash方法，對hash表進行擴容。如果我們需要向其中插入過多元素，需要適當調整這兩個參數。

TreeMap類
　　但如果您要按自然順序或自訂順序遍曆鍵，那麼TreeMap會更好，它不是安全執行緒的。使用HashMap要求添加的鍵類明確定義了hashCode()和 equals()的實現。這個TreeMap沒有調優選項，因為該樹總處於平衡狀態。
LinkedHashMap類
　　LinkedHashMap擴充HashMap，以插入順序將關鍵字/值對添加進連結雜湊映像中。象LinkedHashSet一樣，LinkedHashMap內部也採用雙重連結式列表。
WeakHashMap類
　　WeakHashMap是Map的一個特殊實現，它使用WeakReference(弱引用)來存放雜湊表關鍵字。使用這種方式時，當映射的鍵在 WeakHashMap 的外部不再被引用時，垃圾收集器會將它回收，但它將把到達該對象的弱引用納入一個隊列。WeakHashMap的運行將定期檢查該隊列，以便找出新到達的 弱應用。當一個弱引用到達該隊列時，就表示關鍵字不再被任何人使用，並且它已經被收集起來。然後WeakHashMap便刪除相關的映射。
IdentityHashMap類
　　IdentityHashMap也是Map的一個特殊實現。在這個類中，關鍵字的雜湊碼不應該由hashCode()方法來計算，而應該由 System.identityHashCode方法進行計算(即使已經重新定義了hashCode方法)。這是Object.hashCode根據對象 的記憶體位址來計算雜湊碼時使用的方法。另外，為了對各個對象進行比較，IdentityHashMap將使用==，而不使用equals方法。
換句話說，不同的關鍵字對象，即使它們的內容相同，也被視為不同的對象。IdentityHashMap類可以用於實現對象拓撲結構轉換 (topology-preserving object graph transformations)(比如實現對象的序列化或深度拷貝)，在進行轉換時，需要一個“節點表”跟蹤那些已經處理過的對象的引用。即使碰巧有對 象相等，“節點表”也不應視其相等。另一個應用是維護代理對象。比如，調試工具希望在程式調試期間維護每個對象的一個代理對象。
“IdentityHashMap類不是一般意義的Map實現！它的實現有意的違背了Map介面要求通過equals方法比較對象的約定。這個類僅使用在很少發生的需要強調等同性語義的情況。”

 參考文章：

http://jianshi-dlw.iteye.com/blog/1179834

http://blog.csdn.net/zhangerqing/article/details/8122075

http://www.cnblogs.com/wing011203/archive/2013/05/07/3066021.html