[转帖]java.util包详解
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[转帖]java.util包详解
guoliang 发表于6年前
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移动开发云端新模式探索实践 >>>   

最近想详细了解java里面提供的util工具,所以查了一下,也不知道原帖是哪的

保留doc上面的一个链接:http://docs.oracle.com/javase/6/docs/api/index.html?java/util/package-tree.html

介绍Java的实用工具类库java.util包。在这个包中,Java提供了一些实用的方法和数据结构。本章介绍Java的实用工具类库java.util包。在这个包中,Java提供了一些实用的方法和数据结构。例如,Java提供日期(Data)类、日历(Calendar)类来产生和获取日期及时间,提供随机数(Random)类产生各种类型的随机数,还提供了堆栈(Stack)、向量(Vector) 、位集合(Bitset)以及哈希表(Hashtable)等类来表示相应的数据结构。
  图8.1给出了java.util包的基本层次结构图。下面我们将具体介绍其中几个重要的类。
           ┌java.util.BitSet
           │java.util.Calendar
           │      └java.util.GregorianCalendar
           │java.util.Date
           │java.util.Dictionary
           │      └java.util.Hashtable
           │             └java.util.Properties
           │java.util.EventObject
           │java.util.ResourceBundle
       ┌普通类┤      ├java.util.ListResourceBundle
       │   │      └java.util.PropertyResourceBundle
       │   │java.util.Local
       │   │java.util.Observable
       │   │java.util.Random
       │   │java.util.StringTokenizer
       │   │java.util.Vector
       │   │      └java.util.Stack
  Java.util┤   └java.util.TimeZone
       │          └java.util.SimpleTimeZone
       │   ┌java.util.Enumeration
       ├接 口┤java.util.EventListener
       │   └java.util.Observer
       │   ┌java.util.EmptyStackException
       └异常类┤java.util.MissingResourceException
           │java.util.NoSuchElementException
           └java.util.TooManyListenersException

       图8.1 java.util包的基本层次结构

1.日期类Date

略过

2. 日历类Calendar

掠过

3.随机数类Random

  Java实用工具类库中的类java.util.Random提供了产生各种类型随机数的方法。它可以产生int、long、float、double以及Goussian等类型的随机数。这也是它与java.lang.Math中的方法Random()最大的不同之处,后者只产生double型的随机数。
  类Random中的方法十分简单,它只有两个构造方法和六个普通方法。
  构造方法:
  (1)public Random()
  (2)public Random(long seed)
  Java产生随机数需要有一个基值seed,在第一种方法中基值缺省,则将系统时间作为seed。
  普通方法:
  (1)public synonronized void setSeed(long seed)
  该方法是设定基值seed。
  (2)public int nextInt()
  该方法是产生一个整型随机数。
  (3)public long nextLong()
  该方法是产生一个long型随机数。
  (4)public float nextFloat()
  该方法是产生一个Float型随机数。
  (5)public double nextDouble()
  该方法是产生一个Double型随机数。
  (6)public synchronized double nextGoussian()

  该方法是产生一个double型的Goussian随机数。

4.向量类Vector

Java.util.Vector提供了向量(Vector)类以实现类似动态数组的功能。在Java语言中。正如在一开始就提到过,是没有指针概念的,但如果能正确灵活地使用指针又确实可以大大提高程序的质量,比如在C、C++中所谓"动态数组"一般都由指针来实现。为了弥补这点缺陷,Java提供了丰富的类库来方便编程者使用,Vector类便是其中之一。事实上,灵活使用数组也可完成向量类的功能,但向量类中提供的大量方法大大方便了用户的使用。
  创建了一个向量类的对象后,可以往其中随意地插入不同的类的对象,既不需顾及类型也不需预先选定向量的容量,并可方便地进行查找。对于预先不知或不愿预先定义数组大小,并需频繁进行查找、插入和删除工作的情况,可以考虑使用向量类。
  向量类提供了三种构造方法:
  public vector()
  public vector(int initialcapacity,int capacityIncrement)
  public vector(int initialcapacity)
  使用第一种方法,系统会自动对向量对象进行管理。若使用后两种方法,则系统将根据参数initialcapacity设定向量对象的容量(即向量对象可存储数据的大小),当真正存放的数据个数超过容量时,系统会扩充向量对象的存储容量。参数capacityIncrement给定了每次扩充的扩充值。当capacityIncrement为0时,则每次扩充一倍。利用这个功能可以优化存储。
  在Vector类中提供了各种方法方便用户使用:
  ■插入功能
  (1)public final synchronized void addElement(Object obj)
  将obj插入向量的尾部。obj可以是任何类的对象。对同一个向量对象,可在其中插入不同类的对象。但插入的应是对象而不是数值,所以插入数值时要注意将数值转换成相应的对象(好像现在已经可以直接加入数值了)
 
  (2)public final synchronized void setElementAt(object obj,int index)
  将index处的对象设成obj,原来的对象将被覆盖。
  (3)public final synchronized void insertElementAt(Object obj,int index)
  在index指定的位置插入obj,原来对象以及此后的对象依次往后顺延。
  ■删除功能
  (1)public final synchronized void removeElement(Object obj)
  从向量中删除obj。若有多个存在,则从向量头开始试,删除找到的第一个与obj相同的向量成员。
  (2)public final synchronized void removeAllElement()
  删除向量中所有的对象。
  (3)public final synchronized void removeElementlAt(int index)
  删除index所指的地方的对象。
  ■查询搜索功能
  (1)public final int indexOf(Object obj)
  从向量头开始搜索obj ,返回所遇到的第一个obj对应的下标,若不存在此obj,返回-1。
  (2)public final synchronized int indexOf(Object obj,int index)
  从index所表示的下标处开始搜索obj。
  (3)public final int lastIndexOf(Object obj)
  从向量尾部开始逆向搜索obj。
  (4)public final synchronized int lastIndexOf(Object obj,int index)
  从index所表示的下标处由尾至头逆向搜索obj。
  (5)public final synchronized Object firstElement()
  获取向量对象中的首个obj。
  (6)public final synchronized Object lastelement()
  获取向量对象中的最后一个obj。
 
  从例8.3运行的结果中可以清楚地了解上面各种方法的作用,另外还有几点需解释。
  (1)类Vector定义了方法
  public final int size()
  此方法用于获取向量元素的个数。它的返回值是向是中实际存在的元素个数,而非向量容量。可以调用方法capactly()来获取容量值。
  方法:
  public final synchronized void setsize(int newsize)
  此方法用来定义向量大小。若向量对象现有成员个数已超过了newsize的值,则超过部分的多余元素会丢失。
  (2)程序中定义了Enumeration类的一个对象
  Enumeration是java.util中的一个接口类,在Enumeration中封装了有关枚举数据集合的方法。
  在Enumeration中提供了方法hawMoreElement()来判断集合中是束还有其它元素和方法nextElement()来获取下一个元素。利用这两个方法可以依次获得集合中元素。
  Vector中提供方法:
  public final synchronized Enumeration elements()

  此方法将向量对象对应到一个枚举类型。java.util包中的其它类中也大都有这类方法,以便于用户获取对应的枚举类型。

5.栈类Stack

  Stack类是Vector类的子类。它向用户提供了堆栈这种高级的数据结构。栈的基本特性就是先进后出。即先放入栈中的元素将后被推出。Stack类中提供了相应方法完成栈的有关操作。
  基本方法:
  public Object push(Object Hem)
  将Hem压入栈中,Hem可以是任何类的对象。
  public Object pop()
  弹出一个对象。
  public Object peek()
  返回栈顶元素,但不弹出此元素。
  public int search(Object obj)
  搜索对象obj,返回它所处的位置。
  public boolean empty()
  判别栈是否为空。
 6.哈希表类Hashtable   哈希表是一种重要的存储方式,也是一种常见的检索方法。其基本思想是将关系码的值作为自变量,通过一定的函数关系计算出对应的函数值,把这个数值解释为结点的存储地址,将结点存入计算得到存储地址所对应的存储单元。检索时采用检索关键码的方法。现在哈希表有一套完整的算法来进行插入、删除和解决冲突。在Java中哈希表用于存储对象,实现快速检索。
  Java.util.Hashtable提供了种方法让用户使用哈希表,而不需要考虑其哈希表真正如何工作。
  哈希表类中提供了三种构造方法,分别是:
  public Hashtable()
  public Hashtable(int initialcapacity)
  public Hashtable(int initialCapacity,float loadFactor)
  参数initialCapacity是Hashtable的初始容量,它的值应大于0。loadFactor又称装载因子,是一个0.0到0.1之间的float型的浮点数。它是一个百分比,表明了哈希表何时需要扩充,例如,有一哈希表,容量为100,而装载因子为0.9,那么当哈希表90%的容量已被使用时,此哈希表会自动扩充成一个更大的哈希表。如果用户不赋这些参数,系统会自动进行处理,而不需要用户操心。
  Hashtable提供了基本的插入、检索等方法。
  ■插入
  public synchronized void put(Object key,Object value)
给对象value设定一关键字key,并将其加到Hashtable中。若此关键字已经存在,则将此关键字对应的旧对象更新为新的对象Value。这表明在哈希表中相同的关键字不可能对应不同的对象(从哈希表的基本思想来看,这也是显而易见的)。
  ■检索
  public synchronized Object get(Object key)
  根据给定关键字key获取相对应的对象。
  public synchronized boolean containsKey(Object key)
  判断哈希表中是否包含关键字key。
  public synchronized boolean contains(Object value)
  判断value是否是哈希表中的一个元素。
  ■删除
  public synchronized object remove(object key)
  从哈希表中删除关键字key所对应的对象。
  public synchronized void clear()
  清除哈希表
  另外,Hashtalbe还提供方法获取相对应的枚举集合:
  public synchronized Enumeration keys()
  返回关键字对应的枚举对象。
  public synchronized Enumeration elements()
  返回元素对应的枚举对象。

  Hashtable是Dictionary(字典)类的子类。在字典类中就把关键字对应到数据值。字典类是一个抽象类。在java.util中还有一个类Properties,它是Hashtable的子类。用它可以进行与对象属性相关的操作。

7.其他

线性表,链表,哈希表是常用的数据结构,在进行Java开发时,JDK已经为我们提供了一系列相应的类来实现基本的数据结构。这些类均在java.util包中。本文试图通过简单的描述,向读者阐述各个类的作用以及如何正确使用这些类。

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。

标签: util java
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