Java容器及其常用方法汇总

1 概述

Java Collections 框架中包含了大量的接口及其实现类和操作它们的算法，主要包括列表（List）、集合（Set）、映射（Map），如下：

接口	实现类	数据结构	初始容量	加载因子	扩容	线程安全	允许 key = null
List	ArrayList	数组	10		1.5倍+1	否
LinkedList	双向链表				否
Vector	数组	10		2倍	是
Set	HashSet	hash 表	16	0.75	2倍	否
TreeSet	红黑树				否
Map	HashMap	数组+链表+红黑树	16	0.75	2倍	否	是
Hashtable	数组+链表+红黑树	11		2倍+1	是	否
ConcurrentHashMap	Node数组+链表+红黑树				是
TreeMap	红黑树				否

• List

（按插入顺序保存对象，允许元素重复）

（1）ArrayList：数组实现，默认大小为10，扩充1.5倍（向下取整）+1，不够时采用需求值（如需初始为10，需求容量为17，扩容1.5倍+1为16，仍不够，此时将容量设置为17）

（2）LinkedList：双向链表实现

（3）Vector：数组实现，默认大小为10，扩充2倍，线程安全的

• Set

（不允许元素重复）

（1）HashSet: hash表实现，默认大小为16，2倍扩充。

（2）TreeSet: 红黑树实现。

• Map

（存储“键—值”对，键具有唯一性）

（1）HashMap：数组+链表+红黑树实现，hash数组默认大小16，若给定初值，会自动扩充至最近的2的幂次方大小（如指定初值为20，则自动扩充至32），扩充：2倍，允许一条记录key=null

（2）Hashtable：数组+链表+红黑树实现，hash数组默认大小11，若指定初值，会直接使用这个值，扩充：2*old+1，线程安全的，继承自Dictionary类

（3）ConcurrentHashMap：Node数组+链表+红黑树实现，线程安全的（jdk1.8以前Segment锁，1.8以后CAS锁）

（4）TreeMap：红黑树实现

注：HashMap中，当链表长度大于阈值（默认为8）时，才将链表转换为红黑树；HashTable中没有这个限制。

Collection框架

注意：上图是一个简图，部分抽象类和继承关系省略了。

Map框架

注意：上图是一个简图，部分抽象类和继承关系省略了。

2 容器常用方法

java容器存在于 java.util.* 中。

2.1 List

//增删改查方法
public void add(Object element) //增添元素
public void add(int index,Object element) //在指定位置增添元素
public boolean remove(Object o) //删除指定对象
public Object remove(int index) //删除指定位置的元素
public Object set(int index,Object element) //修改指定位置元素的值
public Object get(int index) //获取指定位置元素
public int indexOf(Object o) //获取指定元素的位置
public boolean contains(Object o) //判断指定元素是否存在

//其他常用方法
public int size() //获取容器中元素个数
public Iterator<E> iterator() //获取迭代器
public void clear() //清空元素

ArrayList适合快速查找元素，LinkedList适合频繁地对列表进行增加或删除元素操作，因此LinkedList类可用于实现堆栈和队列，对此LinkedList类中定义了特定的方法，如下：

//模拟栈和队列操作
public void addFirst(Object o) //在链表头增添元素
public void addLast(Object o) //在链表尾增添元素
public Object removeFirst() //删除链表头元素，并返回该元素
public Object removeLast() //删除链表尾元素，并返回该元素
public boolean isEmpty() //判断链表是否为空

public void push(E e) //等价于addFirst()
public E pop() //等价于removeFirst()
public E getFirst() //获取链表首元素
public E getLast() //获取链表尾元素

2.2 Set

//增删查方法
public void add(Object element) //增添元素
public boolean remove(object element) //删除元素
public boolean contains(Object o) //判断元素是否存在

//其他常用方法
public int size() //获取容器中元素个数
public boolean isEmpty() //判断集合是否为空
public Iterator<E> iterator() //获取迭代器
public void clear() //清空元素

2.3 Map

//增删查
public Object put(Object key,Object value) //增添元素
public Object remove(Object key) //删除元素,并返回键对应的值
public Object get(Object key) //获取键对应的值
public boolean containsKey(Object key) //判断指定键是否存在
public boolean containsValue(Object value) //判断指定值是否存在

//获取键、值、元素集合
public Collection values() //获取值集合
public Set KeySet() //获取键集合
public Set entrySet() //获取元素集合

//其他方法
public int size() //获取容器中元素个数
public boolean isEmpty() //判断容器是否为空
public void clear() //清空元素

Map 接口没有提供 iterator() 方法，其子接口 Entry 提供了 iterator() 方法，并且提供了获取键、值的方法，如下：

//Map.Entry接口主要方法
public Iterator<E> iterator() //获取迭代器
public Object getKey() //获取键
public Object getValue() //获取值

//调用案例
Iterator(Entry) iter=map.entrySet().iterator();
while(iter.hasNext()){
    Entry entry=iter.next();
    int key=(Integer)entry.getKey();
    int val=(Integer)entry.getValue();
}

3 其他容器常用方法

3.1 Arrays

public static int binarySearch(Object[] a, Object key) //二分查找（a已排序）
public static boolean equals(Object[] a, Object[] a2) //判断两数组是否完全一致
public static void fill(Object[] a, Object val) //在a中所有位置填充val
public static void fill(Object[] a, int fromIndex, int toIndex, Object val) //在[fromIndex,toIndex)中填充元素val
public static String toString(Object[] a) //将数组a转换为字符串，如"[1, 2, 3]"
public static void sort(Object[] a) //改进的快速排序（升序）
public static void sort(Object[] a, int fromIndex, int toIndex) //对[fromIndex,toIndex)中的元素排序（升序）
public static <T> void sort(T[] a, Comparator<? super T> c) //自定义比较器排序

排序案例：升序排序直接调用 sort() ，降序排序需要实现比较器（Comparator ）接口

import java.util.Arrays;
import java.util.Comparator;

public class Sort{
	static Integer[] a= {5,8,4,2,9,3,1,6,7};
	static String[] s= {"Tom","John","Marry","Katty","Jerry"};

	public static void main(String[] args) {
		Arrays.sort(a); //1 2 3 4 5 6 7 8 9
		Arrays.sort(s); //Jerry John Katty Marry Tom 

		Arrays.sort(a,new Comparator<Integer>() {
			public int compare(Integer o1, Integer o2) {
				return o2-o1;
			}
		}); //9 8 7 6 5 4 3 2 1 

		Arrays.sort(s,new Comparator<String>() {
			public int compare(String o1, String o2) {
				return o2.compareTo(o1);
			}
		}); //Tom Marry Katty John Jerry
	}
}

3.2 Collections

3.2.1 Collections 类对 Collection 对象提供的方法

public static Object max(Collection coll) //获取最大值
public static Object min(Collection coll) //获取最小值

3.2.2 Collections 类对List对象提供的方法

public static int binarySearch(List list, Object key) //查找元素
public static void copy(List dest, List src) //将src复制给dest
public static void fill(List list, Object obj) //在list中填充obj
public static void reverse(List list) //列表元素倒置
public static void sort(List list) //升序排序
public static <T> void sort(List<T> list, Comparator<? super T> c) //自定义比较器排序

排序案例：升序排序直接调用 sort() ，降序排序需要实现比较器（Comparator ）接口

import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;
import java.util.List;

public class Sort{
	static int[] a= {5,8,4,2,9,3,1,6,7};
	static String[] s= {"Tom","John","Marry","Katty","Jerry"};
	static List list1=new ArrayList<Integer>();
	static List list2=new ArrayList<String>();

	public static void main(String[] args) {
		for(int i=0;i<a.length;i++) {
			list1.add(a[i]);
		}
		for(int i=0;i<s.length;i++) {
			list2.add(s[i]);
		}

		Collections.sort(list1); //[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
		Collections.sort(list2); //[Jerry, John, Katty, Marry, Tom]

		Collections.sort(list1,new Comparator<Integer>() {
			public int compare(Integer o1, Integer o2) {
				return o2-o1;
			}
		}); //[9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1]

		Collections.sort(list2,new Comparator<String>() {
			public int compare(String o1, String o2) {
				return o2.compareTo(o1);
			}
		}); //[Tom, Marry, Katty, John, Jerry]
	}
}

3.2.3 Collections 类提供的集合同步处理方法

public static Collection synchronizedCollection(Collection c) //Collection对象同步
public static List  synchronizedList(List list) //List对象同步
public static Set  synchronizedSet(Set s) //Set对象同步
public static Map  synchronizedMap(Map m) //Map对象同步

案例：

List list=Collections.synchronizedList(new ArrayList());
...
synchronized(list) {
	Iterator<E> iter=list.iterator();
	while(iter.hasNext()) {
		foo(iter.next());
	}
}

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