Java容器详解

2015/03/23 23:43
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虚线框表示接口。
实线框表示实体类。
粗线框表示最常用的实体类。
点线的箭头表示实现了这个接口。
实线箭头表示类可以制造箭头所指的那个类的对象。

java中的容器主要分为三种:长度(大小)固定的Array(即数组)、不固定长度的Collection与Map。(本文参考sun jdk 1.6的实现)

容器类持有对象方式

1, Collection:只允许每个位置上放一个对象。它包括“以一定顺序持有一组对象”的List,以及“只能允许添加不重复对象”的Set。你可以用add()方法向Collection对象中加元素。

2, Map:一组以“键-值”(key-value)的形式出现的pair,Map也不接受重复的key值。你可以用put()方法往Map里面加元素。

 Collection 和 Collections的区别 

Collections是个java.util下的类,它包含有各种有关集合操作的静态方法,实现对各种集合的搜索、排序、线程安全化等操作。

Collection是个java.util下的接口,它是各种集合结构的父接口。继承自它的接口主要有Set 和List.

 SET

无论使用哪种Set,都需要定义equals(),但是只有在“要把对象放进HashSet”的情况下,才需要定义hashCode().因为HashSet是我们通常用的Set,所以通常也需要定义hashCode()。作为一种编程风格,你应该在覆写equals()的同时把hashCode()也覆写了。

 

LinkedList


  LinkedList使用双向链表来实现的,也就是每个对象,除了保存数据之外,还保存着在它前面和后面的那两个对象的reference,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


  ArrayList擅长对元素进行随机访问,可以把它想成“一个能够自动扩展的数组”。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(legacy,遗留的)


  Vector非常类似ArrayList。

 

ArrayList和Vector的区别

 

一.同步性:Vector是线程安全的,也就是说是同步的,而ArrayList是线程序不安全的,不是同步的。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。
    二.数据增长:当需要增长时,Vector默认增长为原来一培,而ArrayList却是原来的一半

 

Stack 类(legacy,遗留的)


  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。

iterator()方法

Enumeration接口定义了可以对一个对象的类集中的元素进行枚举(一次获得一个)的方法。这个接口尽管没有被摈弃,但已经被Iterator所替代。

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。

iterator()方法不必知道对象序列的具体实现,就能在序列中移动,选取其中的对象

用iterator()方法叫容器传给你一个Iterator对象。

List simple=new ArrayList();Iterator e= simple.iterator();

第一次调用Iterator的next()方法的时候,它会传给你序列中的第一个元素。

用next()方法获取序列中的下一个对象。

用hasNext()方法查询序列中是否还有其它对象。

用remove()方法删除迭代器所返回的最后一个元素。

 

Hashtable类(legacy,遗留的)


  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()是Object根类的方法(缺省情况下返回对象的内存地址),因此所有java对象都能生成hash code。

equals()是Object根类的方法,只是简单地比较两个对象的地址。

 

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。
  

 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。

 HashMap和Hashtable的区别 HashTable的应用非常广泛,HashMap是Hashtable的轻量级实现(非线程安全的实现),HashMap是新框架中用来代替HashTable的类,也就是说建议使用HashMap,不要使用HashTable1.HashTable的方法是同步的,HashMap未经同步,所以在多线程场合要手动同步HashMap这个区别就像Vector和ArrayList一样。2.HashTable不允许null值(key和value都不可以),HashMap允许null值(key和value都可以)。3.HashMap把Hashtable的contains方法去掉了,改成containsvalue和containsKey。因为contains方法容易让人引起误解。4.HashTable使用Enumeration,HashMap使用Iterator。

 

hashCode()与equals()方法

 

hashCode()是Object根类的方法(缺省情况下返回对象的内存地址),因此所有java对象都能生成hash code。HashMap利用对象的hashCode()来进行快速的查找。

equals()是Object根类的方法,只是简单地比较两个对象的地址。

无论使用哪种Set,都需要定义equals(),但是只有在“要把对象放进HashSet”的情况下,才需要定义hashCode().因为HashSet是我们通常用的Set,所以通常也需要定义hashCode()。

如果你不覆写键的hashCode()和equals()的话,散列数据结构(HashSet,HashMap,LinkedHashSet,LinkedHashMap)就没法正确的处理键。


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