Java集合概述和总结分析与图示

    xiaoxiao2021-11-18  60

    Java集合中主要分为两大体系:collection和Map。也就是值的集合和键值对(Entry<K,V>)的集合。

    JDK1.2 引入了 Java 集合框架,包含一组数据结构。与数组不同,这些数据结构的存储空间会随着元素添加动态增加。其中,一些支持添加重复元素另一些不支持,一些支持 null,一些能自动升序打印元素。

    所有这些数据结构在 java.util 包里,包含了 Collection、List、Set、Map、SortedMap 接口。这些接口的实现类有 LinkedList、TreeSet、ArrayList、HashMap 等。除了这些数据结构,java.util 包还提供了 Date、GregorianCalender、StringTokenizer、Random 这样的工具类。

    分类

    可以按照接口、实现、算法三个方面对集合框架中的数据结构进行分类:

    接口:Collection、List、Map 组成了集合框架中所有具体实现类的接口,它们定义了子类必须实现的方法,非常好记。比如向集合添加元素,会用到 Collection 中定义的 add() 方法

    实现:所有实现了上述3个接口的类,都被称作集合框架,实际上就是数据结构。比如 LinkedList、TreeSet 等

    算法:集合框架提供了很多可以直接调用的算法,比如求最大最小值、排序、填充等

    【1】Collection接口


    【2】Map接口继承树

    Map接口下面的均为键值对实体(Entry)集合,类名通常以*Map结尾,比较特殊的有HashTable和Properties。

    集合框架核心接口及实现类:

    Collection:根接口,大部分数据结构都实现了 Collection 接口中的方法

    Set:实现 Set 接口的数据结构不允许重复的元素,例如 HashSet、LinkedHashSet

    SortedSet:实现 SortedSet 接口的数据结构默认可按升序打印元素,例如 TreeSet

    List:实现 List 接口的数据结构允许重复元素,可通过 index 访问元素,例如 LinkedList、ArrayList、Vector

    Map:实现 Map 接口的数据结构存储键值对,不允许重复的 key,例如 HashMap、LinkedHashMap、Hashtable

    SortedMap:继承了 Map 接口,存储键值对,不允许重复的 key,默认可按 key 升序打印元素,例如 TreeMap

    SortedSet 与 SortedMap 默认的排序是自然序,可通过 Comparator 或 Comparable 接口实现自定义排序。

    在接口与具体的实现类之间还有一些抽象类,如下图:

    这些抽象类为集合增加了很多功能:

    HashSet:实现 Set 接口,不允许重复的元素,底层数据结构 hash table

    LinkedHashSet:实现 Set 接口,不允许重复的元素,底层数据结构 hash table 与双链表

    TreeSet:实现 NavigableSet 接口,不允许重复的元素,底层数据结构红黑树

    ArrayList:实现 List 接口,允许重复元素,底层数据结构可变数组

    LinkedList:实现 List 接口,允许重复元素,底层数据结构双链表

    Vector:实现 List 接口,允许重复元素,底层数据结构可变数组

    HashMap:实现 Map 接口,不允许重复的 key,底层数据结构 hash table

    LinkedHashMap:实现 Map 接口,不允许重复的 key,底层数据结构 hash table 与双链表

    HashTable:实现 Map 接口,不允许重复的 key,底层数据结构 hash table

    TreeMap:实现 SortedMap 接口,不允许重复的 key,底层数据结构红黑树


    【3】Collection接口详解

    Collection 接口是 List、Set 和 Queue 接口的父接口,该接口里定义的方法既可用于操作 Set 集合,也可用于操作 List 和 Queue 集合。

    JDK不提供此接口的任何直接实现,而是提供更具体的子接口(如:Set和List)实现。

    在 Java5 之前,Java 集合会丢失容器中所有对象的数据类型,把所有对象都当成 Object 类型处理。从 Java5 增加了泛型以后,Java 集合可以记住容器中对象的数据类型

    主要方法:


    【4】Map接口详解

    Map与Collection并列存在。用于保存具有映射关系的数据:Key-Value。

    Map 中的 key 和 value 都可以是任何引用类型的数据

    Map 中的 key 用Set来存放,不允许重复,即同一个 Map 对象所对应的类,须重写hashCode()和equals()方法。

    常用String类作为Map的“键”。

    key 和 value 之间存在单向一对一关系,即通过指定的 key 总能找到唯一的、确定的 value。


    Map 常用方法

    添加、删除操作: Object put(Object key,Object value) Object remove(Object key) void putAll(Map t) void clear() 元视图操作的方法: Set<K> keySet() Collection<V> values() Set<Map.Entry<K, V>> entrySet() 元素查询的操作: Object get(Object key) boolean containsKey(Object key) boolean containsValue(Object value) int size() boolean isEmpty() boolean equals(Object obj)

    【5】使用Iterator接口遍历集合

    Iterator对象称为迭代器(设计模式的一种),主要用于遍历 Collection 集合中的元素。所有实现了Collection接口的集合类都有一个iterator()方法,用以返回一个实现了Iterator接口的对象。

    Iterator 仅用于遍历集合,Iterator 本身并不提供承装对象的能力。如果需要创建 Iterator 对象,则必须有一个被迭代的集合。

    Iterator iterator = coll.iterator(); while(iterator.hasNext()){ System.out.println(iterator.next()); }

    Java 5 还提供了 foreach 循环迭代访问 Collection:


    【6】实现类对比分析

    List容器中的每个元素都有一个整数型的序号记载其位置,元素值可以重复,允许多个null。

    Map容器中元素为Key-Value对,key不可重复,元素值可以重复,允许一个key为null,HashMap中允许存在多个null为键值。

    HashTable是Dictionary的子类并实现了Map接口。

    Set容器中元素根据hash算法无序存放,元素不可重复,允许一个null。

    类\特性有序可重复线程安全存储结构适用情况父类或接口ArrayList是是否数组默认缺省选择ListLinkedList是是否链表频繁插入删除ListVector是是是数组线程安全ListHashMap无序key不可重复Value可重复否根据hashcode进行hash算法得到的值进行存储默认缺省选择MapLinkedHashMap有序迭代次序与插入顺序一致key不可重复Value可重复否hash算法+指针需要排序HashMapTreeMap有序根据Key-Value进行排序key不可重复Value可重复否hash算法+key特定排序特定要求排序SortedMapHashTable无序key不可重复Value可重复是hash算法线程安全MapProperties无序key不可重复Value可重复是hash算法线程安全,属性文件HashTableHashSet无序不可重复否hash算法默认缺省选择SetLinkedHashSet有序根据插入顺序排序不可重复否hash算法+指针有序HashSetTreeSet有序根据特定排序不可重复否hash算法+排序特定排序SortedSet

    参考博文: 一文快速了解Java集合框架

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