java提高篇集合

「爱情、让人受尽委屈。」 2023-10-10 10:01 33阅读 0赞

# 集合 #

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1.集合的由来?因为数组的长度固定，不适合做变化的需求，Java就提供了集合供我们使用。  
2.集合和数组的区别?  
A:长度区别  
数组固定  
集合可变  
B:内容区别  
数组可以是基本类型，也可以是引用类型  
集合只能是引用类型  
C:元素内容  
数组只能存储同一种类型  
集合可以存储不同类型(其实集合一般存储的也是同一种类型)  
3.集合的继承体系结构?  
由于需求不同，Java就提供了不同的集合类。这多个集合类的数据结构不同，但是它们都是要  
提供存储和遍历功能的，  
我们把它们的共性不断的向上提取，最终就形成了集合的继承体系结构图。  
Collection  
|–List  
|-------ArrayList  
|-------Vector  
|-------LinkedList  
|–Set  
|-------HashSet  
|-------TreeSet  
Collection:是集合的顶层接口，它的子体系有重复的，有唯一的(HashSet)，有有序的(List)，有无序的(Set)。

## 1.collection接口 ##

Collection即单列集合。统一定义了一套单列集合的接口。  
collection接口是最基本的集合接口，它不提供直接的集合实现。Collection 所代表的是一种规则，它所包含的元素都必须遵循一条或者多条规则。如有些允许重复而有些则不能重复、有些必须要按照顺序插入而有些则是散列，有些支持排序但是有些则不支持。  
在 Java 中所有实现了 Collection 接口的类都必须提供两套标准的构造函数，一个是无参，用于创建一个空的 Collection，一个是带有 Collection 参数的有参构造函数，用于创建一个新的 Collection，这个新的 Collection与传入进来的 Collection 具备相同的元素。

## 2.list接口 ##

List 接口为 Collection 直接接口。List 所代表的是有序的 Collection，即它用某种特定的插入顺序来维护元素顺序。

##### 概括 #####

List集合特点  
List是Collection的子接口  
特点：有序(存储顺序和取出顺序一致)，可重复。  
常见数据结构  
A:栈 先进后出  
B:队列 先进先出  
C:数组 查询快，增删慢  
D:链表 查询慢，增删快  
List的子类特点  
ArrayList  
底层数据结构是数组，查询快，增删慢。  
线程不安全，效率高。  
Vector  
底层数据结构是数组，查询快，增删慢。  
线程安全，效率低。  
LinkedList  
底层数据结构是链表，查询慢，增删快。  
线程不安全，效率高。  
到底使用谁呢?看需求?  
分析：  
要安全吗?  
要：Vector(即使要，也不使用这个)  
不要：ArrayList或者LinkedList  
查询多；ArrayList  
增删多：LinkedList  
什么都不知道，就用ArrayList

### 2.1ArrayList ###

ArrayList是一个动态数组，也是我们最常用的集合。它允许任何符合规则的元素插入甚至包括null。  
如果我们明确所插入元素的多少，最好指定一个初始容量值，避免过多的进行扩容操作而浪费时间、效率。  
ArrayList擅长于随机访问。同时ArrayList是非同步的。

### 2.2LinkedList ###

同样实现List接口的LinkedList与ArrayList不同，ArrayList是一个动态数组，而LinkedList是一个双向链表。  
由于实现的方式不同，LinkedList不能随机访问，它所有的操作都是要按照双重链表的需要执行。在列表中索引的操作将从开头或结尾遍历列表（从靠近指定索引的一端）。这样做的好处就是可以通过较低的代价在List中进行插入和删除操作。  
与ArrayList一样，LinkedList也是非同步的。如果多个线程同时访问一个List，则必须自己实现访问同步。

### 2.3Vector ###

与ArrayList相似，但是Vector是同步的。所以说Vector是线程安全的动态数组。它的操作与ArrayList几乎一样。

### 2.4Stack ###

Stack继承自Vector，实现一个后进先出的堆栈。  
Stack提供5个额外的方法使得Vector得以被当作堆栈使用。  
基本的push和pop 方法，还有peek方法得到栈顶的元素，empty方法测试堆栈是否为空，search方法检测一个元素在堆栈中的位置。  
Stack刚创建后是空栈。

## 3.Set接口 ##

Set是一种不包括重复元素的Collection。它维持它自己的内部排序，所以随机访问没有任何意义。  
与List一样，它同样运行null的存在但是仅有一个。  
由于Set接口的特殊性，所有传入Set集合中的元素都必须不同。

实现了Set接口的集合有：EnumSet、HashSet、TreeSet。

##### 概括 #####

Set集合的特点  
无序(存储顺序和取出顺序不一致),  
唯一(通过hashCode()和equals()方法比较是否唯一)  
HashSet集合  
A:底层数据结构是哈希表(是一个元素为链表的数组)  
B:哈希表底层依赖两个方法：hashCode()和equals()  
执行顺序：  
首先比较哈希值是否相同  
相同：继续执行equals()方法  
返回true：元素重复了，不添加  
返回false：直接把元素添加到集合  
不同：就直接把元素添加到集合  
C:如何保证元素唯一性的呢?  
由hashCode()和equals()保证的  
TreeSet集合  
A:底层数据结构是红黑树(是一个自平衡的二叉树)  
B:保证元素的排序方式  
a:自然排序(元素具备比较性)  
让元素所属的类实现Comparable接口 compareTo()方法  
b:比较器排序(集合具备比较性)  
让集合构造方法接收Comparator的实现类对象 compare()方法 匿名内部类实现  
Collection集合的使用  
唯一吗?  
是：Set  
排序吗?  
是：TreeSet  
否：HashSet  
如果你知道是Set，但是不知道是哪个Set，就用HashSet。  
否：List  
要安全吗?  
是：Vector  
否：ArrayList或者LinkedList  
查询多：ArrayList  
增删多：LinkedList  
如果你知道是List，但是不知道是哪个List，就用ArrayList。  
如果你知道是Collection集合，但是不知道使用谁，就用ArrayList。  
如果你知道用集合，就用ArrayList。  
Collection和Collections的区别  
A:Collection 是单列集合的顶层接口，有两个子接口List和Set ，  
map是双列集合很多用于集合嵌套  
B:Collections 是针对集合进行操作的工具类，可以对集合进行排序和查找等

### 3.1EnumSet ###

是枚举的专用Set。所有的元素都是枚举类型。

### 3.2HashSet ###

HashSet堪称查询速度最快的集合，因为其内部是以HashCode来实现的。它内部元素的顺序是由哈希码来决定的，所以它不保证set 的迭代顺序；特别是它不保证该顺序恒久不变。

### 3.3TreeSet ###

基于TreeMap，生成一个总是处于排序状态的set，内部以TreeMap来实现。它是使用元素的自然顺序对元素进行排序，或者根据创建Set 时提供的 Comparator 进行排序，具体取决于使用的构造方法。

## 4.Map接口 ##

Map与List、Set接口不同，它是由一系列键值对组成的集合，提供了key到Value的映射。同时它也没有继承Collection。在Map中它保证了key与value之间的一一对应关系。也就是说一个key对应一个value，所以它不能存在相同的key值，当然value值可以相同。  
实现map的有：HashMap、TreeMap、HashTable、Properties、EnumMap。

##### 概括 #####

1、Map集合的特点  
将键映射到值的对象。一个映射不能包含重复的键；每个键最多只能映射到一个值。  
2、Map和Collection区别  
Map集合存储元素是成对出现的，Map集合的键是唯一的，值是可重复的。可以把这个理解为：  
夫妻对,属于双列集合  
Collection集合存储元素是单独出现的，Collection的儿子Set是唯一的，List是  
可重复的。可以把这个理解为：光棍(11.11) 属于单列集合  
3、Hashtable和HashMap的区别  
Hashtable是基于陈旧的Dictionary类  
HashMap是Java 1.2引进的Map接口的一个实现  
Hashtable:线程安全，效率低。不允许null键和null值  
HashMap:线程不安全，效率高。允许null键和null值

### 4.1HashMap ###

以哈希表数据结构实现，查找对象时通过哈希函数计算其位置，它是为快速查询而设计的。  
其内部定义了一个hash表数组（Entry\[\] table），元素会通过哈希转换函数将元素的哈希地址转换成数组中存放的索引，如果有冲突，则使用散列链表的形式将所有相同哈希地址的元素串起来，可能通过查看HashMap.Entry的源码它是一个单链表结构。

### 4.2TreeMap ###

键以某种排序规则排序，内部以red-black（红-黑）树数据结构实现，实现了SortedMap接口

### 4.3HashTable ###

也是以哈希表数据结构实现的，解决冲突时与HashMap也一样也是采用了散列链表的形式，不过性能比HashMap要低

## 5.Queue ##

队列，它主要分为两大类：  
一类是阻塞式队列，队列满了以后再插入元素则会抛出异常，主要包括ArrayBlockQueue、PriorityBlockingQueue、LinkedBlockingQueue。  
另一种队列则是双端队列，支持在头、尾两端插入和移除元素，主要包括：ArrayDeque、LinkedBlockingDeque、LinkedList。

## 6.异同 ##

### 6.1Vector和ArrayList ###

1.vector线程同步，因而它的线程是安全的，而Arraylist线程是异步的，所以不安全。但当不考虑线程安全的因素，一般用arraylist效率比较高。  
2.如果集合中的元素的数目大于目前集合数组的长度时，vector增长率为目前数组长度的100%,而arraylist增长率为目前数组长度的50%.如过在集合中使用数据量比较大的数据，用vector有一定的优势。  
3.如果查找一个指定位置的数据，vector和arraylist使用的时间是相同的，都是0(1),这个时候使用vector和arraylist都可以。

### 6.2Aarraylist和Linkedlist ###

1.ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，LinkedList基于链表的数据结构。  
2.对于随机访问get和set，ArrayList优于LinkedList，因为LinkedList要移动指针。  
3.对于新增和删除操作add和remove，LinedList比较占优势，因为ArrayList要移动数据。  
这一点要看实际情况的。若只对单条数据插入或删除，ArrayList的速度反而优于LinkedList。但若是批量随机的插入删除数据，LinkedList的速度大大优于ArrayList. 因为ArrayList每插入一条数据，要移动插入点及之后的所有数据。

### 6.3HashMap与TreeMap ###

1.、HashMap通过hashcode对其内容进行快速查找，而TreeMap中所有的元素都保持着某种固定的顺序，如果你需要得到一个有序的结果你就应该使用TreeMap（HashMap中元素的排列顺序是不固定的）。  
集合框架”提供两种常规的Map实现：HashMap和TreeMap (TreeMap实现SortedMap接口)。  
2.在Map 中插入、删除和定位元素，HashMap 是最好的选择。但如果您要按自然顺序或自定义顺序遍历键，那么TreeMap会更好。使用HashMap要求添加的键类明确定义了hashCode()和 equals()的实现。 这个TreeMap没有调优选项，因为该树总处于平衡状态。

### 6.4hashtable与hashmap ###

1、历史原因:Hashtable是基于陈旧的Dictionary类的，HashMap是Java 1.2引进的Map接口的一个实现 。  
2、同步性:Hashtable是线程安全的，也就是说是同步的，而HashMap是线程序不安全的，不是同步的 。  
3、值：只有HashMap可以让你将空值作为一个表的条目的key或value 。

## 7.对集合的选择 ##

### 7.1对List的选择 ###

1、对于随机查询与迭代遍历操作，数组比所有的容器都要快。所以在随机访问中一般使用ArrayList  
2、LinkedList使用双向链表对元素的增加和删除提供了非常好的支持，而ArrayList执行增加和删除元素需要进行元素位移。  
3、对于Vector而言，我们一般都是避免使用。  
4、将ArrayList当做首选，毕竟对于集合元素而已我们都是进行遍历，只有当程序的性能因为List的频繁插入和删除而降低时，再考虑LinkedList。

### 7.2 对Set的选择 ###

1.HashSet由于使用HashCode实现，所以在某种程度上来说它的性能永远比TreeSet要好，尤其是进行增加和查找操作。  
2.虽然TreeSet没有HashSet性能好，但是由于它可以维持元素的排序，所以它还是存在用武之地的。

### 7.3对Map的选择 ###

1 、HashMap与HashSet同样，支持快速查询。虽然HashTable速度的速度也不慢，但是在HashMap面前还是稍微慢了些，所以HashMap在查询方面可以取代HashTable。  
2、由于TreeMap需要维持内部元素的顺序，所以它通常要比HashMap和HashTable慢。

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