JAVA 中的Collection，javacollection

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在 Java2中，有一套設計優良的介面和類組成了Java集合架構Collection，使程式員操作成批的資料或對象元素極為方便。這些介面和類有很多對抽象資料類型操作的API，而這是我們常用的且在資料結構中熟知的。例如Map，Set，List等。並且Java用物件導向的設計對這些資料結構和演算法進行了封裝，這就極大的減化了程式員編程時的負擔。程式員也可以以這個集合架構為基礎，定義更進階別的資料抽象，比如棧、隊列和安全執行緒的集合等，從而滿足自己的需要。 

Java2的集合架構，抽其核心，主要有三種：List、Set和Map。如所示： 

需要注意的是，這裡的 Collection、List、Set和Map都是介面（Interface），不是具體的類實現。 List lst = new ArrayList(); 這是我們平常經常使用的建立一個新的List的語句，在這裡， List是介面，ArrayList才是具體的類。 

常用集合類的繼承結構如下： 
Collection<--List<--Vector 
Collection<--List<--ArrayList 
Collection<--List<--LinkedList 
Collection<--Set<--HashSet 
Collection<--Set<--HashSet<--LinkedHashSet 
Collection<--Set<--SortedSet<--TreeSet 
Map<--SortedMap<--TreeMap 
Map<--HashMap 

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List： 
List是有序的Collection，使用此介面能夠精確的控制每個元素插入的位置。使用者能夠使用索引（元素在List中的位置，類似於數組下 >標）來訪問List中的元素，這類似於Java的數組。 

Vector： 
基於數組（Array）的List，其實就是封裝了數組所不具備的一些功能方便我們使用，所以它難易避免數組的限制，同時效能也不可能超越數組。所以，在可能的情況下，我們要多運用數組。另外很重要的一點就是Vector是線程同步的(sychronized)的，這也是Vector和ArrayList 的一個的重要區別。 

ArrayList： 
同Vector一樣是一個基於數組上的鏈表，但是不同的是ArrayList不是同步的。所以在效能上要比Vector好一些，但是當運行到多線程環境中時，可需要自己在管理線程的同步問題。 

LinkedList： 
LinkedList不同於前面兩種List，它不是基於數組的，所以不受數組效能的限制。 
它每一個節點（Node）都包含兩方面的內容： 
1.節點本身的資料（data）； 
2.下一個節點的資訊（nextNode）。 
所以當對LinkedList做添加，刪除動作的時候就不用像基於數組的ArrayList一樣，必須進行大量的資料移動。只要更改nextNode的相關資訊就可以實現了，這是LinkedList的優勢。 

List總結： 

• 所有的List中只能容納單個不同類型的對象組成的表，而不是Key－Value索引值對。例如：[ tom,1,c ]

 

• 所有的List中可以有相同的元素，例如Vector中可以有 [ tom,koo,too,koo ]

 

• 所有的List中可以有null元素，例如[ tom,null,1 ]

 

• 基於Array的List（Vector，ArrayList）適合查詢，而LinkedList 適合添加，刪除操作

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Set： 
Set是一種不包含重複的元素的無序Collection。 

HashSet： 
雖然Set同List都實現了Collection介面，但是他們的實現方式卻大不一樣。List基本上都是以Array為基礎。但是Set則是在 HashMap的基礎上來實現的，這個就是Set和List的根本區別。HashSet的儲存方式是把HashMap中的Key作為Set的對應儲存項。看看 HashSet的add（Object obj）方法的實現就可以一目瞭然了。 

Java代碼  

1. public boolean add(Object obj) {   
2.    return map.put(obj, PRESENT) == null;   
3. }   

這個也是為什麼在Set中不能像在List中一樣有重複的項的根本原因，因為HashMap的key是不能有重複的。 

LinkedHashSet： 
HashSet的一個子類，一個鏈表。 

TreeSet： 
SortedSet的子類，它不同於HashSet的根本就是TreeSet是有序的。它是通過SortedMap來實現的。 

Set總結： 

• Set實現的基礎是Map（HashMap）

 

• Set中的元素是不能重複的，如果使用add(Object obj)方法添加已經存在的對象，則會覆蓋前面的對象

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Map： 
Map 是一種把鍵對象和值對象進行關聯的容器，而一個值對象又可以是一個Map，依次類推，這樣就可形成一個多級映射。對於鍵對象來說，像Set一樣，一個 Map容器中的鍵對象不允許重複，這是為了保持尋找結果的一致性;如果有兩個鍵對象一樣，那你想得到那個鍵對象所對應的值對象時就有問題了，可能你得到的並不是你想的那個值對象，結果會造成混亂，所以鍵的唯一性很重要，也是符合集合的性質的。當然在使用過程中，某個鍵所對應的值對象可能會發生變化，這時會按照最後一次修改的值對象與鍵對應。對於值對象則沒有唯一性的要求，你可以將任意多個鍵都映射到一個值對象上，這不會發生任何問題（不過對你的使用卻可能會造成不便，你不知道你得到的到底是那一個鍵所對應的值對象）。 

Map有兩種比較常用的實現：HashMap和TreeMap。 

HashMap也用到了雜湊碼的演算法，以便快速尋找一個鍵， 

TreeMap則是對鍵按序存放，因此它便有一些擴充的方法，比如firstKey(),lastKey()等，你還可以從TreeMap中指定一個範圍以取得其子Map。 
鍵和值的關聯很簡單，用put(Object key,Object value)方法即可將一個鍵與一個值對象相關聯。用get(Object key)可得到與此key對象所對應的值對象。 

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其它： 
一、幾個常用類的區別 
1．ArrayList: 元素單個，效率高，多用於查詢 
2．Vector: 元素單個，安全執行緒，多用於查詢 
3．LinkedList:元素單個，多用於插入和刪除 
4．HashMap: 元素成對，元素可為空白 
5．HashTable: 元素成對，安全執行緒，元素不可為空白 

二、Vector、ArrayList和LinkedList 
大多數情況下，從效能上來說ArrayList最好，但是當集合內的元素需要頻繁插入、刪除時LinkedList會有比較好的表現，但是它們三個效能都比不上數組，另外Vector是線程同步的。所以： 
如果能用數組的時候(元素類型固定，數組長度固定)，請盡量使用數組來代替List； 
如果沒有頻繁的刪除插入操作，又不用考慮多線程問題，優先選擇ArrayList； 
如果在多線程條件下使用，可以考慮Vector； 
如果需要頻繁地刪除插入，LinkedList就有了用武之地； 
如果你什麼都不知道，用ArrayList沒錯。 

三、Collections和Arrays 
在 Java集合類架構裡有兩個類叫做Collections（注意，不是Collection！）和Arrays，這是JCF裡面功能強大的工具，但初學者往往會忽視。按JCF文檔的說法，這兩個類提供了封裝器實現（Wrapper Implementations）、資料結構演算法和數組相關的應用。 
想必大家不會忘記上面談到的“折半尋找”、“排序”等經典演算法吧，Collections類提供了豐富的靜態方法協助我們輕鬆完成這些在資料結構課上煩人的工作： 
binarySearch：折半尋找。 

sort：排序，這裡是一種類似於快速排序的方法，效率仍然是O(n * log n)，但卻是一種穩定的排序方法。 

reverse：將線性表進行逆序操作，這個可是從前資料結構的經典考題哦！ 

rotate：以某個元素為軸心將線性表“旋轉”。 

swap：交換一個線性表中兩個元素的位置。 
…… 
Collections還有一個重要功能就是“封裝器”（Wrapper），它提供了一些方法可以把一個集合轉換成一個特殊的集合，如下： 

unmodifiableXXX：轉換成唯讀集合，這裡XXX代表六種基本集合介面：Collection、List、Map、Set、SortedMap和SortedSet。如果你對唯讀集合進行插入刪除操作，將會拋出UnsupportedOperationException異常。 

synchronizedXXX：轉換成同步集合。 

singleton：建立一個僅有一個元素的集合，這裡singleton產生的是單元素Set， 
singletonList和singletonMap分別產生單元素的List和Map。 

空集：由Collections的靜態屬性EMPTY_SET、EMPTY_LIST和EMPTY_MAP表示。 

這次關於Java集合類概述就到這裡，下一次我們來講解Java集合類的具體應用，如List排序、重複資料刪除元素。