thinking in java筆記 17 容器深入研究

***Collections類

     public  static <T> List<T> nCopies(  int n, T o)       用單個對象的引用填充Collection     public  static <T>  void fill (List<?  super T> list, T obj) {   替換已經在list中存在的元素，不能添加新的元素。
***填充容器   所有Collection子類型都有接受另一個Collection對象的構造器，用接受對象中的元素來填充新的容器。
***可選操作   執行各種不同的添加和移除的方法在Collection介面中都是可選操作，這意味著實作類別 並不需要為這些方法提供功能定義。   可選操作聲明調用某些方法將不會執行有意義的行為，反而會拋出異常。   定義可選操作的目的：防治在設計中出現介面爆炸的情況。它使Java容器類庫能達到易學易用的目標。未獲支援的操作是一種特例，可以延時到需要的時候再實現。但為了能使這種方式工作：   1 UnsupportedOperationException必須是一種罕見事件。   2 若一個操作是未獲支援的，那麼在實現介面的時候可能就會導致UnsupportedOperationException，而不是將產品程式交給客戶以後才出現。因為它表示了編程上有錯誤：使用了不正確的介面實現。   最常見的未獲支援的操作，都來源於背後由固定尺寸的資料結構支援的容器。   1 使用Arrays.  asList將數群組轉換為List時    2  Collections.  unmodifiableList (  new ArrayList<String>())建立的不可修改的容器   對於將容器作為參數接受的方法，其文檔應該指定哪些可選方法必須實現。
***List的功能方法   常用：add 添加對象， get一次取出一個元素， iterator擷取用於該序列的iterator
***Set   Set介面： 元素唯一，不保證維護元素次序   HashSet:尋找速度快，存入元素必須定義hashCode()   TreeSet:保持次序，底層為樹結構。使用它可以從Set中提取有序的序列。元素必須實現Comparable介面   LinkedHashSet:具有HashSet的速度，且內部使用鏈表維護元素的順序（插入的次序），必須定義hashCode()   SortedSet:按對象的比較函數對元素排序
***隊列   除並發外，Queue實現包括LinkedList,PriorityQueue.其差異在於排序行為而不是效能。可以將元素從隊列的一段插入，另一端取出。除了優先順序隊列，Queue都為FIFO。   優先順序隊列：可通過儲存實現了Comparable介面的對象，按照compareTo()確定對象的優先順序實現控制元素儲存順序。   雙向隊列：可以在任一段添加移除元素。Java類庫中無用於雙向隊列的介面。但LinkedList包含支援雙向隊列的方法，可使用組合方式利用其來實現Deque<T>類，但不常用。
***Map   映射表(關聯陣列)的基本思想是它維護的是索引值關聯，因此可以用鍵來尋找值。在映射表中執行線性搜尋速度很慢。     HashMap使用了散列碼進行快速查詢，散列碼是每個對象都有的int值（Object類中的hashCode()） 。 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。

     WeakHashMap : 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。

   任何鍵都必須有equals()，如果鍵被用於散列Map，那麼它必須具備恰當的hashCode()，如果鍵被用於TreeMap，那麼它必須實現Comparable。
***散列與散列碼   預設的Object.equals()只是比較對象的地址，預設的hashCode()使用對象的地址計算散列碼，所以一個Groundhog(3)並不等於另一個Groundhog(3)。因此，若想使用自己的類作為HashMap的鍵，必須同時重載hashCode()和equals().   正確的equals()必須滿足以下條件：   1 自反性。對任意x，x.equals(x)一定返回true   2 對稱性。對任意x,y. 如果x.equals(y)==true,那麼y.equals(x)==true   3 傳遞性。對任意x,y,z.若x.equals(y)==true，y.equals(z)==true那麼x.equals(z)==true   4 一致性。對任意x,y.若對象中用於等價比較的資訊沒有改變，那麼無論調用多少次x.equals(y)，結果應該一致。   5 對任何不是null的x，x.equals(null)返回false
   使用散列的目的在於：使用一個對象來尋找另一個對象。其關鍵點在於速度，而提高速度必須快速的尋找到鍵。Hashing的目的在於將key存放到一個能快速尋找到的地方。它使用一個array來存放index值（因為array尺寸固定，不能直接存放資料，已不能直接存放hashcode，因此使用固定大小的array存放索引值，hashcode % size = index），每個index值對應一個list，鍵和值被儲存到這個list中。應用時，首先找到index值，然後對對應的list進行線性查詢，這個過程是慢的，但好的雜湊演算法會使值均勻分布在list中。   自訂hashCode（）：       重要的原則是不論hashCode()何時被調用，特定對象都會產生特定的hashCode值，否則put()和get()時hashCode不同，則無法找到對象。我們有時不想每個新對象都會產生不同的hashCode(預設是Object產生的)，而是想通過對象中的值是否相同來決定是否產生新hashCode,因此需要自訂方法.
***選擇合適的容器   List：預設情況下應選擇ArrayList.當存在大量的插入刪除操作並影響效能時，可考慮使用 LinkedList（實現了雙向鏈表，每個對象都包含List中上一個對象和下一個對象的引用，因此適合在列表中做插入刪除操作）。如果元素個數固定，可以使用Arrays.asList()得到固定大小的List，或者直接使用Array。   Set：預設選擇HashSet,其add()和contains()速度快.當需要排序的set時，才選擇TreeSet(其iterate()速度較快)。LinkedHashSet add()耗時比HashSet多，因為其維持列表與hash容器一致有額外的花費.   Map:首選HashMap，因此速度快。當需要頻繁排序時，選擇TreeMap。 除IdentityHashMap外其餘map插入操作會隨map變大而變慢。Hashtable和Hashmap速度相同，因HashMap要替代Hashtable，所以底層實現原理相同。LinkedHashMap插入速度稍慢，因其要保留插入順序，因此其iteration速度快。   HashMap參數：          Initial capacity：初始化容量。如果會儲存很多條目，應調大初始化容量，避免頻繁的rehash。        Load factor：到達此閾值後，capacity會加倍，並進行rehash。0.75是比較折中的值。           List的排序和尋找：      對array排序時若使用Comparator，則在尋找時必須使用相同的Comparator進行尋找。   唯讀Collections Map          List<String> a = Collections. unmodifiableList(         new ArrayList<String>(  data ));        unmodifiableCollection         unmodifiableSet         unmodifiableSortedSet         unmodifiableMap         unmodifiableSortedMap       通過這些方法，可以在類內部提供private可寫的容器，而對外提供唯讀容器。            同步的Collections Map，文法同上      Collection<String> c =      Collections. synchronizedCollection(         new ArrayList<String>());
   Fail fast：      java容器有Fail fast機制，以防止多個地方同時對容器進行操作。如果使用過程中檢測到其他人修改容器，則會拋出異常：ConcurrentModification- Exception.     The ConcurrentHashMap, CopyOnWriteArrayList, and CopyOnWriteArraySet use  techniques that avoid ConcurrentModificationExceptions
   Reference:      在 java.lang.ref庫中，使gc更為靈活。如想保持對一個對象的引用，但又允許其被gc回收，可使用Reference對對象進行引用，包含 SoftReference, WeakReference, and PhantomReference。SoftReference用於記憶體敏感的快取。    SoftReference         的原理是：在保持對對象的引用時保證在 JVM 報告記憶體不足情況之前將清除所有的軟引用。  WeakReference   類的一個典型用途就是正常化映射（canonicalized mapping）。另外，對於那些生存期相對較長而且重新建立的開銷也不高的對象來說，弱引用也比較有用， 不管當前記憶體空間足夠與否，都會回收它的記憶體 。  PhantomReference  類只能用於跟蹤對被引用對象即將進行的收集。 虛引用”顧名思義，就是形同虛設，與其他幾種引用都不同，虛引用並不會決定對象的生命週期。如果一個對象僅持有虛引用，那麼它就和沒有任何引用一樣，在任何時候都可能被記憶體回收行程回收。