java中Map,List與Set的區別

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Set,List,Map的區別java集合的主要分為三種類型：

• Set（集）
• List（列表）
• Map（映射）

要深入理解集合首先要瞭解下我們熟悉的數組：數組是大小固定的，並且同一個數組只能存放類型一樣的資料（基本類型/參考型別），而JAVA集合可以儲存和運算元目不固定的一組資料。 所有的JAVA集合都位於 java.util包中！ JAVA集合只能存放參考型別的的資料，不能存放基礎資料型別 (Elementary Data Type)。簡單說下集合和數組的區別：(參考文章：《Thinking In Algorithm》03.資料結構之數組)  

1. 世間上本來沒有集合,(只有數組參考C語言)但有人想要,所以有了集合  
2. 有人想有可以自動擴充的數組,所以有了List  
3. 有的人想有沒有重複的數組,所以有了set  
4. 有人想有自動排序的組數,所以有了TreeSet,TreeList,Tree**  
5.   
6. 而幾乎有有的集合都是基於數組來實現的.  
7. 因為集合是對數組做的封裝,所以,數組永遠比任何一個集合要快  
8.   
9. 但任何一個集合,比數組提供的功能要多  
10.   
11. 一：數組聲明了它容納的元素的類型，而集合不聲明。這是由於集合以object形式來儲存它們的元素。  
12.   
13. 二：一個數組執行個體具有固定的大小，不能伸縮。集合則可根據需要動態改變大小。  
14.   
15. 三：數組是一種可讀/可寫資料結構－－－沒有辦法建立一個唯讀數組。然而可以使用集合提供的ReadOnly方法，以唯讀方式來使用集合。該方法將返回一個集合的唯讀版本。  

Java所有“儲存及隨機訪問一連串對象”的做法，array是最有效率的一種。 

1、
效率高，但容量固定且無法動態改變。
array還有一個缺點是，無法判斷其中實際存有多少元素，length只是告訴我們array的容量。

 

2、Java中有一個Arrays類，專門用來操作array。
     arrays中擁有一組static函數，
equals()：比較兩個array是否相等。array擁有相同元素個數，且所有對應元素兩兩相等。
fill()：將值填入array中。
sort()：用來對array進行排序。
binarySearch()：在排好序的array中尋找元素。
System.arraycopy()：array的複製。

若撰寫程式時不知道究竟需要多少對象，需要在空間不足時自動擴增容量，則需要使用容器類庫，array不適用。所以就要用到集合。那我們開始討論java中的集合。集合分類：Collection：List、Set
Map：HashMap、HashTable1.1 Collection介面Collection是最基本的集合介面，聲明了適用於JAVA集合（只包括Set和List）的通用方法。 Set 和List 都繼承了Conllection,Map。

 

1.1.1  Collection介面的方法：  

1. 向集合中加入一個對象的引用   
2.   
3. void clear()：刪除集合中所有的對象，即不再持有這些對象的引用   
4.   
5. boolean isEmpty()    ：判斷集合是否為空白   
6.   
7. boolean contains(Object o) ： 判斷集合中是否持有特定對象的引用   
8.   
9. Iterartor iterator()  ：返回一個Iterator對象，可以用來遍曆集合中的元素   
10.   
11. boolean remove(Object o) ：從集合中刪除一個對象的引用   
12.   
13. int size()       ：返回集合中元素的數目   
14.   
15. Object[] toArray()    ： 返回一個數組，該數組中包括集合中的所有元素 

 

關於：Iterator() 和toArray() 方法都用於集合的所有的元素，前者返回一個Iterator對象，後者返回一個包含集合中所有元素的數組。1.1.2  Iterator介面聲明了如下方法：  

1. hasNext()：判斷集合中元素是否遍曆完畢，如果沒有，就返回true   
2.   
3. next() ：返回下一個元素   
4.   
5. remove()：從集合中刪除上一個有next()方法返回的元素。  

1.2  Set(集合) Set是最簡單的一種集合。集合中的對象不按特定的方式排序，並且沒有重複對象。 Set介面主要實現了兩個實作類別：

• HashSet： HashSet類按照雜湊演算法來存取集合中的對象，存取速度比較快 
• TreeSet ：TreeSet類實現了SortedSet介面，能夠對集合中的對象進行排序。 

Set 的用法：存放的是對象的引用，沒有重複對象

1. Set set=new HashSet();  
2.  
3. String s1=new String("hello");  
4.  
5. String s2=s1;  
6.  
7. String s3=new String("world");  
8.  
9. set.add(s1);  
10.  
11. set.add(s2);  
12.  
13. set.add(s3);  
14.  
15. System.out.println(set.size());//列印集合中對象的數目 為 2。  

Set 的 add()方法是如何判斷對象是否已經存放在集合中？ 

1. boolean isExists=false;  
2.  
3. Iterator iterator=set.iterator();  
4.  
5. while(it.hasNext())           {  
6.  
7. String oldStr=it.next();  
8.  
9. if(newStr.equals(oldStr)){  
10.  
11. isExists=true;  
12.  
13. }  
14.  
15. } 

Set的功能方法 

Set具有與Collection完全一樣的介面，因此沒有任何額外的功能，不像前面有兩個不同的List。實際上Set就是Collection,只 是行為不同。(這是繼承與多態思想的典型應用：表現不同的行為。)Set不儲存重複的元素(至於如何判斷元素相同則較為負責) 

Set : 存入Set的每個元素都必須是唯一的，因為Set不儲存重複元素。加入Set的元素必須定義equals()方法以確保對象的唯一性。Set與Collection有完全一樣的介面。Set介面不保證維護元素的次序。 

 

• HashSet：為快速尋找設計的Set。存入HashSet的對象必須定義hashCode()。 

• TreeSet： 儲存次序的Set, 底層為樹結構。使用它可以從Set中提取有序的序列。 

LinkedHashSet：具有HashSet的查詢速度，且內部使用鏈表維護元素的順序(插入的次序)。於是在使用迭代器遍曆Set時，結果會按元素插入的次序顯示。 

 

1.3  List(列表)List的特徵是其元素以線性方式儲存，集合中可以存放重複對象。 

List介面主要實作類別包括：（參考文章：ArrayList與LinkedList的區別）

• ArrayList() : 代表長度可以改變得數組。可以對元素進行隨機的訪問，向ArrayList()中插入與刪除元素的速度慢。 
• LinkedList(): 在實現中採用鏈表資料結構。插入和刪除速度快，訪問速度慢。 

對於List的隨機訪問來說，就是只隨機來檢索位於特定位置的元素。 List 的 get(int index) 方法放回集合中由參數index指定的索引位置的對象，下標從“0” 開始。最基本的兩種檢索集合中的所有對象的方法： 


      1： for迴圈和get()方法：   

 

1. for(int i=0; i<list.size();i++){  
2.  
3. System.out.println(list.get(i));  
4.  
5. }  

 

2： 使用 迭代器（Iterator）: 

1. Iterator it=list.iterator();  
2.  
3. while(it.hashNext()){  
4.  
5. System.out.println(it.next());  
6.  
7. }  

List的功能方法 

實際上有兩種List：一種是基本的ArrayList,其優點在於隨機訪問元素，另一種是更強大的LinkedList,它並不是為快速隨機訪問設計的，而是具有一套更通用的方法。

 

• List：次序是List最重要的特點：它保證維護元素特定的順序。List為Collection添加了許多方法，使得能夠向List中間插入與移除元素(這隻推 薦LinkedList使用。)一個List可以產生ListIterator,使用它可以從兩個方向遍曆List,也可以從List中間插入和移除元 素。 
• ArrayList：由數組實現的List。允許對元素進行快速隨機訪問，但是向List中間插入與移除元素的速度很慢。ListIterator只應該用來由後向前遍曆 ArrayList,而不是用來插入和移除元素。因為那比LinkedList開銷要大很多。 
• LinkedList ：對順序訪問進行了最佳化，向List中間插入與刪除的開銷並不大。隨機訪問則相對較慢。(使用ArrayList代替。)還具有下列方 法：addFirst(), addLast(), getFirst(), getLast(), removeFirst() 和 removeLast(), 這些方法 (沒有在任何介面或基類中定義過)使得LinkedList可以當作堆棧、隊列和雙向隊列使用。

 

1.4 Map(映射)

Map 是一種把鍵對象和值對象映射的集合，它的每一個元素都包含一對鍵對象和值對象。 Map沒有繼承於Collection介面 從Map集合中檢索元素時，只要給出鍵對象，就會返回對應的值對象。 

Map 的常用方法： 

1 添加，刪除操作： 

 

 

1. Object put(Object key, Object value)： 向集合中加入元素   
2.    Object remove(Object key)： 刪除與KEY相關的元素   
3.    void putAll(Map t)：  將來自特定映像的所有元素添加給該映像   
4.    void clear()：從映像中刪除所有映射   

 

2 查詢操作： 

Object get(Object key)：獲得與關鍵字key相關的值 。Map集合中的鍵對象不允許重複，也就說，任意兩個鍵對象通過equals()方法比較的結果都是false.，但是可以將任意多個鍵獨享映射到同一個值對象上。 

 

Map的功能方法

方法put(Object key, Object value)添加一個“值”(想要得東西)和與“值”相關聯的“鍵”(key)(使用它來尋找)。方法get(Object key)返回與給定“鍵”相關聯的“值”。可以用containsKey()和containsValue()測試Map中是否包含某個“鍵”或“值”。 標準的Java類庫中包含了幾種不同的Map：HashMap, TreeMap, LinkedHashMap, WeakHashMap, IdentityHashMap。它們都有同樣的基本介面Map，但是行為、效率、排序策略、儲存對象的生命週期和判定“鍵”等價的策略等各不相同。 

執行效率是Map的一個大問題。看看get()要做哪些事，就會明白為什麼在ArrayList中搜尋“鍵”是相當慢的。而這正是HashMap提高速 度的地方。HashMap使用了特殊的值，稱為“散列碼”(hash code)，來取代對鍵的緩慢搜尋。“散列碼”是“相對唯一”用以代表對象的int值，它是通過將該對象的某些資訊進行轉換而產生的。所有Java對象都 能產生散列碼，因為hashCode()是定義在基類Object中的方法。 

HashMap就是使用對象的hashCode()進行快速查詢的。此方法能夠顯著提高效能。 

Map : 維護“索引值對”的關聯性，使你可以通過“鍵”尋找“值”

HashMap：Map基於散列表的實現。插入和查詢“索引值對”的開銷是固定的。可以通過構造器設定容量capacity和負載因子load factor，以調整容器的效能。 

LinkedHashMap： 類似於HashMap，但是迭代遍曆它時，取得“索引值對”的順序是其插入次序，或者是最近最少使用(LRU)的次序。只比HashMap慢一點。而在迭代訪問時發而更快，因為它使用鏈表維護內部次序。 

TreeMap ： 基於紅/黑樹狀結構資料結構的實現。查看“鍵”或“索引值對”時，它們會被排序(次序由Comparabel或Comparator決定)。TreeMap的特點在 於，你得到的結果是經過排序的。TreeMap是唯一的帶有subMap()方法的Map，它可以返回一個子樹。 

WeakHashMao ：弱鍵(weak key)Map，Map中使用的對象也被允許釋放: 這是為解決特殊問題設計的。如果沒有map之外的引用指向某個“鍵”，則此“鍵”可以被垃圾收集器回收。 

IdentifyHashMap： : 使用==代替equals()對“鍵”作比較的hash map。專為解決特殊問題而設計。

 

1.4 區別 1.4.1、Collection 和 Map 的區別

容器內每個為之所儲存的元素個數不同。
Collection類型者，每個位置只有一個元素。
Map類型者，持有 key-value pair，像個小型資料庫。

1.4.2、各自旗下的子類別關係

Collection
     --List：將以特定次序儲存元素。所以取出來的順序可能和放入順序不同。
           --ArrayList / LinkedList / Vector
     --Set ： 不能含有重複的元素
           --HashSet / TreeSet
      Map
     --HashMap
     --HashTable
     --TreeMap

1.4.3、其他特徵

List，Set，Map將持有對象一律視為Object型別。

Collection、List、Set、Map都是介面，不能執行個體化。
    繼承自它們的 ArrayList, Vector, HashTable, HashMap是具象class，這些才可被執行個體化。
vector容器確切知道它所持有的對象隸屬什麼型別。vector不進行邊界檢查。

總結1. 如果涉及到堆棧，隊列等操作，應該考慮用List，對於需要快速插入，刪除元素，應該使用LinkedList，如果需要快速隨機訪問元素，應該使用ArrayList。
2. 如果程式在單線程環境中，或者訪問僅僅在一個線程中進行，考慮非同步的類，其效率較高，如果多個線程可能同時操作一個類，應該使用同步的類。
3. 在除需要排序時使用TreeSet,TreeMap外,都應使用HashSet,HashMap,因為他們 的效率更高。
4. 要特別注意對雜湊表的操作，作為key的對象要正確複寫equals和hashCode方法。
 
5. 容器類僅能持有對象引用（指向對象的指標），而不是將對象資訊copy一份至數列某位置。一旦將對象置入容器內，便損失了該對象的型別資訊。
6. 盡量返回介面而非實際的類型，如返回List而非ArrayList，這樣如果以後需要將ArrayList換成LinkedList時，用戶端代碼不用改變。這就是針對抽象編程。

 

注意：1、Collection沒有get()方法來取得某個元素。只能通過iterator()遍曆元素。2、Set和Collection擁有一模一樣的介面。3、List，可以通過get()方法來一次取出一個元素。使用數字來選擇一堆對象中的一個，get(0)...。(add/get)4、一般使用ArrayList。用LinkedList構造堆棧stack、隊列queue。5、Map用 put(k,v) / get(k)，還可以使用containsKey()/containsValue()來檢查其中是否含有某個key/value。      HashMap會利用對象的hashCode來快速找到key。6、Map中元素，可以將key序列、value序列單獨抽取出來。使用keySet()抽取key序列，將map中的所有keys產生一個Set。使用values()抽取value序列，將map中的所有values產生一個Collection。為什麼一個產生Set，一個產生Collection？那是因為，key總是獨一無二的，value允許重複。 

Reference:

http://developer.51cto.com/art/201309/410205_all.htm

http://billy-lee.iteye.com/blog/356398

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