JAVA的容器---List,Map,Set

JAVA的容器---List,Map,Set
Collection
├List
│├LinkedList
│├ArrayList
│└Vector
│　└Stack
└Set
Map
├Hashtable
├HashMap
└WeakHashMap

Collection接口
　　Collection是最基本的集合接口，一个Collection代表一组Object，即Collection的元素（Elements）。一些 Collection允许相同的元素而另一些不行。一些能排序而另一些不行。Java SDK不提供直接继承自Collection的类，Java SDK提供的类都是继承自Collection的“子接口”如List和Set。
　　所有实现Collection接口的类都必须提供两个标准的构造函数：无参数的构造函数用于创建一个空的Collection，有一个 Collection参数的构造函数用于创建一个新的Collection，这个新的Collection与传入的Collection有相同的元素。后一个构造函数允许用户复制一个Collection。
　　如何遍历Collection中的每一个元素？不论Collection的实际类型如何，它都支持一个iterator()的方法，该方法返回一个迭代子，使用该迭代子即可逐一访问Collection中每一个元素。典型的用法如下：
　　　　Iterator it = collection.iterator(); // 获得一个迭代子
　　　　while(it.hasNext()) {
　　　　　　Object obj = it.next(); // 得到下一个元素
　　　　}
　　由Collection接口派生的两个接口是List和Set。

List接口
　　List是有序的Collection，使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置。用户能够使用索引（元素在List中的位置，类似于数组下标）来访问List中的元素，这类似于Java的数组。
和下面要提到的Set不同，List允许有相同的元素。
　　除了具有Collection接口必备的iterator()方法外，List还提供一个listIterator()方法，返回一个 ListIterator接口，和标准的Iterator接口相比，ListIterator多了一些add()之类的方法，允许添加，删除，设定元素，还能向前或向后遍历。
　　实现List接口的常用类有LinkedList，ArrayList，Vector和Stack。

LinkedList类
　　LinkedList实现了List接口，允许null元素。此外LinkedList提供额外的get，remove，insert方法在 LinkedList的首部或尾部。这些操作使LinkedList可被用作堆栈（stack），队列（queue）或双向队列（deque）。
　　注意LinkedList没有同步方法。如果多个线程同时访问一个List，则必须自己实现访问同步。一种解决方法是在创建List时构造一个同步的List：
　　　　List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));

ArrayList类
　　ArrayList实现了可变大小的数组。它允许所有元素，包括null。ArrayList没有同步。
size，isEmpty，get，set方法运行时间为常数。但是add方法开销为分摊的常数，添加n个元素需要O(n)的时间。其他的方法运行时间为线性。
　　每个ArrayList实例都有一个容量（Capacity），即用于存储元素的数组的大小。这个容量可随着不断添加新元素而自动增加，但是增长算法并没有定义。当需要插入大量元素时，在插入前可以调用ensureCapacity方法来增加ArrayList的容量以提高插入效率。
　　和LinkedList一样，ArrayList也是非同步的（unsynchronized）。

Vector类
　　Vector非常类似ArrayList，但是Vector是同步的。由Vector创建的Iterator，虽然和ArrayList创建的 Iterator是同一接口，但是，因为Vector是同步的，当一个Iterator被创建而且正在被使用，另一个线程改变了Vector的状态（例如，添加或删除了一些元素），这时调用Iterator的方法时将抛出ConcurrentModificationException，因此必须捕获该异常。

Stack 类
　　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。

Set接口
　　Set是一种不包含重复的元素的Collection，即任意的两个元素e1和e2都有e1.equals(e2)=false，Set最多有一个null元素。
　　很明显，Set的构造函数有一个约束条件，传入的Collection参数不能包含重复的元素。
　　请注意：必须小心操作可变对象（Mutable Object）。如果一个Set中的可变元素改变了自身状态导致Object.equals(Object)=true将导致一些问题。

Map接口
　　请注意，Map没有继承Collection接口，Map提供key到value的映射。一个Map中不能包含相同的key，每个key只能映射一个 value。Map接口提供3种集合的视图，Map的内容可以被当作一组key集合，一组value集合，或者一组key-value映射。

Hashtable类
　　Hashtable继承Map接口，实现一个key-value映射的哈希表。任何非空（non-null）的对象都可作为key或者value。
　　添加数据使用put(key, value)，取出数据使用get(key)，这两个基本操作的时间开销为常数。
Hashtable通过initial capacity和load factor两个参数调整性能。通常缺省的load factor 0.75较好地实现了时间和空间的均衡。增大load factor可以节省空间但相应的查找时间将增大，这会影响像get和put这样的操作。
使用Hashtable的简单示例如下，将1，2，3放到Hashtable中，他们的key分别是”one”，”two”，”three”：
　　　　Hashtable numbers = new Hashtable();
　　　　numbers.put(“one”, new Integer(1));
　　　　numbers.put(“two”, new Integer(2));
　　　　numbers.put(“three”, new Integer(3));
　　要取出一个数，比如2，用相应的key：
　　　　Integer n = (Integer)numbers.get(“two”);
　　　　System.out.println(“two = ” + n);
　　由于作为key的对象将通过计算其散列函数来确定与之对应的value的位置，因此任何作为key的对象都必须实现hashCode和equals方法。hashCode和equals方法继承自根类Object，如果你用自定义的类当作key的话，要相当小心，按照散列函数的定义，如果两个对象相同，即obj1.equals(obj2)=true，则它们的hashCode必须相同，但如果两个对象不同，则它们的hashCode不一定不同，如果两个不同对象的hashCode相同，这种现象称为冲突，冲突会导致操作哈希表的时间开销增大，所以尽量定义好的hashCode()方法，能加快哈希表的操作。
　　如果相同的对象有不同的hashCode，对哈希表的操作会出现意想不到的结果（期待的get方法返回null），要避免这种问题，只需要牢记一条：要同时复写equals方法和hashCode方法，而不要只写其中一个。
　　Hashtable是同步的。

HashMap类
　　HashMap和Hashtable类似，不同之处在于HashMap是非同步的，并且允许null，即null value和null key。，但是将HashMap视为Collection时（values()方法可返回Collection），其迭代子操作时间开销和HashMap 的容量成比例。因此，如果迭代操作的性能相当重要的话，不要将HashMap的初始化容量设得过高，或者load factor过低。

WeakHashMap类
　　WeakHashMap是一种改进的HashMap，它对key实行“弱引用”，如果一个key不再被外部所引用，那么该key可以被GC回收。

总结
　　如果涉及到堆栈，队列等操作，应该考虑用List，对于需要快速插入，删除元素，应该使用LinkedList，如果需要快速随机访问元素，应该使用ArrayList。
　　如果程序在单线程环境中，或者访问仅仅在一个线程中进行，考虑非同步的类，其效率较高，如果多个线程可能同时操作一个类，应该使用同步的类。
　　要特别注意对哈希表的操作，作为key的对象要正确复写equals和hashCode方法。
　　尽量返回接口而非实际的类型，如返回List而非ArrayList，这样如果以后需要将ArrayList换成LinkedList时，客户端代码不用改变。这就是针对抽象编程。



示例代码：

//ArrayList
{
ArrayList arraylist=new ArrayList();
arraylist.add(0,"end");//指定索引加入值
//需注意的是，如果现有2个值，我加入索引为5的那么就会出现异常
for(int i=0;i<2;i++){
arraylist.add(i,String.valueOf(i));
}
System.out.println("ArrayList:");
for(int i=0;i System.out.print(arraylist.get(i)+";");
}
arraylist.add("0");//直接加入值到ArrayList的最后
arraylist.add("0");
System.out.print("\nArrayList\'s lastIndexOf(\"0\") is "+arraylist.lastIndexOf("0"));
}
//Arrays
{
String []array=new String[]{"a","b","c"};
List list=Arrays.asList(array);
System.out.println("\nArrays:");
for(int i=0;i System.out.print(list.get(i)+";");
}
System.out.print("\nArrays\'s length is "+array.length);//打印数组的长度
}
//Collections
{
String []array=new String[]{"a","b","c"};
List list=Arrays.asList(array);
Collections.fill(list,"Fill");//用Fill填充全部元素
System.out.println("\nCollections:");
for(int i=0;i System.out.print(list.get(i)+";");
}
array=new String[]{"1","2","3"};
List list2=Arrays.asList(array);
Collections.copy(list,list2);//拷贝list2的数据进list
System.out.println("\n"+list);
Collections.swap(list,2,1);//调换索引为1和2的元素的位置
System.out.println(list);
}
//EventObject
{
String s="hello";
String s2=s;
EventObject eventobject=new EventObject(s);//一个准容器类型，确切的归类它不是容器
System.out.println("EventObject:");
System.out.println(eventobject.getSource());
System.out.println(eventobject.equals(s2));
}
//HashMap
{
HashMap hashmap=new HashMap();//一个速度最快的容器
hashmap.put("0","c");
hashmap.put("1","a");
hashmap.put("2","b");
hashmap.put("3","a");
System.out.println("HashMap:");
System.out.println(hashmap);//该容器有其内部的排序方式
Set set=hashmap.keySet();//获取全部键
Iterator iterator=set.iterator();
while(iterator.hasNext()){
System.out.print(hashmap.get(iterator.next())+";");
}
}
//HashSet
{
HashSet hashset=new HashSet();//一个绝对不能重复的类型
hashset.add("c");
hashset.add("b");
hashset.add("a");
hashset.add("a");
hashset.add("b");
System.out.println("\nHashSet:");
System.out.println(hashset);
Iterator iterator=hashset.iterator();//取出元素
while(iterator.hasNext()){
System.out.print(iterator.next()+";");
}
}
//Hashtable
{
Hashtable hashtable=new Hashtable();//一个完全可以由其他容器替换的老容器类型
hashtable.put("0","c");
hashtable.put("1","a");
hashtable.put("3","c");
hashtable.put("2","b");
System.out.println("\nHashtable:");
Enumeration enumeration=hashtable.elements();//获取元素，Enumeration已经不是主流，Iterator是它的下一代替代品
while(enumeration.hasMoreElements()){
System.out.print(enumeration.nextElement()+";");
}
}
//IdentityHashMap
{
IdentityHashMap identityhashmap=new IdentityHashMap();
identityhashmap.put("0","c");
identityhashmap.put("1","a");
identityhashmap.put("3","b");
identityhashmap.put("2","a");
System.out.println("\nIdentityHashMap:");
System.out.println(identityhashmap);
System.out.println(identityhashmap.containsKey("3"));//是否包含这个键
System.out.println(identityhashmap.containsValue("a"));//是否包含值
Set set=identityhashmap.entrySet();//传为Set类型
System.out.println(set);
set=identityhashmap.keySet();//全部键
System.out.println(set);
}
//LinkedHashMap
{
LinkedHashMap linkedhashmap=new LinkedHashMap();
linkedhashmap.put("0","b");
linkedhashmap.put("2","a");
linkedhashmap.put("1","c");
linkedhashmap.put("3","b");
System.out.println("LinkedHashMap:");
System.out.println(linkedhashmap);
System.out.println(linkedhashmap.containsKey("2"));//是否包含这个键
System.out.println(linkedhashmap.containsValue("c"));//是否包含值
Set set=linkedhashmap.keySet();
Iterator iterator=set.iterator();
while(iterator.hasNext()){
System.out.print(linkedhashmap.get(iterator.next())+";");
}
}
//LinkedHashSet
{
LinkedHashSet linkedhashset=new LinkedHashSet();//它包含了几种Set的属性但却没有自己的特色
linkedhashset.add("c");
linkedhashset.add("a");
linkedhashset.add("a");
linkedhashset.add("b");
System.out.println("\nLinkedHashSet:");
System.out.println(linkedhashset);
System.out.println(linkedhashset.contains("a"));//是否包含对象
Iterator iterator=linkedhashset.iterator();
while(iterator.hasNext()){
System.out.print(iterator.next()+";");
}
}
//LinkedList
{
LinkedList linkedlist=new LinkedList();//自由使用是它的特色
linkedlist.add("a");
linkedlist.add(1,"c");
linkedlist.addLast("b");
linkedlist.addFirst("d");
System.out.println("\nLinkedList:");
System.out.println(linkedlist);
//linkedlist.clear();//该方法清空容器
//linkedlist.remove(0);//删除索引为0的元素
//linkedlist.remove("d");//删除值为d的元素
//linkedlist.removeFirst();//删除第一个元素
//linkedlist.removeLast();//删除最后一个元素
for(int i=0;i System.out.print(linkedlist.get(i)+";");
}
}
//Stack
{
Stack stack=new Stack();//堆栈
stack.add("b");
stack.add(0,"c");
stack.push("d");
stack.add("e");
stack.push("a");
Enumeration enumeration=stack.elements();
System.out.println("\nStack:");
while(enumeration.hasMoreElements()){
System.out.print(enumeration.nextElement()+";");
}
//后进先出
System.out.println("\n"+stack.peek());
System.out.println(stack.pop());
System.out.println(stack.contains("d")+";"+stack.contains("a"));//是否包含该元素,有趣的事情发生了
System.out.println(stack.search("c"));//非常有用的属性，检索，但是由后向前的排列
}
//TreeMap
{
TreeMap treemap=new TreeMap();
treemap.put("0","d");
treemap.put("2","a");
treemap.put("1","b");
treemap.put("3","c");
System.out.println("\nTreeMap:");//可以对键排序
System.out.println(treemap);
System.out.println(treemap.firstKey());//返回第一个键
Set set=treemap.keySet();
Iterator iterator=set.iterator();
while(iterator.hasNext()){
System.out.print(treemap.get(iterator.next())+";");
}
}
//TreeSet
{
TreeSet treeset=new TreeSet();//自动排序内容
treeset.add("b");
treeset.add("a");
treeset.add("c");
treeset.add("d");
System.out.println("\nTreeSet:");
System.out.println(treeset);
System.out.println(treeset.first());//返回第一个元素
Iterator iterator=treeset.iterator();
while(iterator.hasNext()){
System.out.print(iterator.next()+";");
}
}
//Vector
{
Vector vector=new Vector();
vector.add(0,"b");
vector.add("a");
vector.addElement("d");
vector.add("c");
System.out.println("\nVector:");
System.out.println(vector);
vector.set(2,"h");//替换掉指定索引的元素
System.out.println(vector);
Object []str=vector.toArray();
for(int i=0;i System.out.print(str[i]+";");
}
vector.setSize(2);//重新设置大小为2
System.out.println("\n"+vector);
}
//WeakHashMap
{
WeakHashMap weakhashmap=new WeakHashMap();
weakhashmap.put("1","b");
weakhashmap.put("2","c");
weakhashmap.put("0","d");
weakhashmap.put("3","a");
System.out.println("\nWeakHashMap:");
System.out.println(weakhashmap);
System.out.println(weakhashmap.containsKey("3"));//是否包含键
System.out.println(weakhashmap.containsValue("d"));//是否包含值
Set set=weakhashmap.entrySet();
Iterator iterator=set.iterator();
while(iterator.hasNext()){
System.out.print(iterator.next()+";");
}
//weakhashmap.remove("2");//删除该键对应的值
//weakhashmap.get("1");//获取指定键的值
}
}