java的集合类【Map（映射）、List（列表）与Set（集）比较】

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集合类存放于java.util包中。

集合类存放的都是对象的引用，而非对象本身，出于表达上的便利，我们称集合中的对象就是指集合中对象的引用（reference)。

集合类型主要有3种：set(集）、list(列表）和map(映射)。

集合接口分为：Collection和Map，list、set实现了Collection接口

我们为什么要设定不同的集合类型，是为了放置不同的数据，而且不同类型用在不同的场合。这三个类放在何处呢，它们放在java.util包中，Set、List和Map都是接口，它们有各自的实现类。Set的主要实现类：HashSet和TreeSet，List的主要实现类是ArrayList，LinkedList而Map主要实现类是HashMap和TreeMap。

总的说来，Java API中所用的集合类，都是实现了Collection接口，他的一个类继承结构如下：

Collection<--List<--Vector<--Stack

Collection<--List<--ArrayList

Collection<--List<--LinkedList

Collection<--Set<--HashSet

Collection<--Set<--HashSet<--LinkedHashSet

Collection<--Set<--SortedSet<--TreeSet

List 接口及其实现类

• 有序集合，集合中每个元素都有其对应的顺序索引，类似数组，索引也是从 0 开始，可以根据元素的索引，来访问元素。

• List 集合允许添加相同的元素，因为它是通过下标来取值的，不会因为元素相同而产生冲突。

　　如何应用接口List的一个重要实现类 ArrayList呢？

1. ArrayList集合类的定义与添加集合元素（不同类型的元素）

　　

　　2.访问集合元素通过get(集合下标) 获取的是抽象Object对象类型，这里需要强转弱，自动拆箱

• 　　String s1=(String)ls.get(0);
• 　　int s2=(Integer)ls.get(1);
• 　　double s1=(Double)ls.get(2);

　　3.删除元素

　　ls.remove(1);//删除下标为1的对象

　　4.遍历集合元素

　　数组遍历是通过游标遍历，List集合类遍历集合元素类似于数组遍历，也可以通过索引遍历，另外List集合类还可以使用Iterator接口遍历集合元素（实际上，所有Collection集合类都可以使用Iterator接口遍历集合元素，因为实现类都实现Iterable<E>接口

　　

• 使用Iterator接口遍历集合元素

　　

　　5.对元素集合进行排序

　　一般有两种方式

　　第一种是

　　封装类实现了Comparator接口，封装类就是平常的VO/PO类，例如User

　　

public class User implements Comparable<User>
{
    private String name;
    private Integer age;
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public Integer getAger() {
        return age;
    }
    public void setAge(Integer age) {
        this.age= age;
    }
    public int compareTo(User arg0) {
        return this.getAge().compareTo(arg0.getAge());
    }
}  

//测试客户端代码

public static void main(String[] args) {
        User user1 = new User();
        user1.setName("zhangsan");
        user1.setAge(10);
        User user2 = new User();
        user2.setName("lisi");
        user2.setAge(6);
        List<User> list = new ArrayList<User>();
        list.add(user1);
        list.add(user2);
        Collections.sort(list);  //排序
        for(User u : list){
            System.out.println(u.getName());  //输出

　　　　 } 

　　　　
  }  

  lisi
　zhangshan

　　第二种是封装类没有实现Comparable接口，此时需要在调用sort的另一个有参方法，依旧是这个封装类，但是没有实现Comparable，我这里就不写封装类，同上

　　

        User user1 = new User();
        user1.setName("zhangsan");
        user1.setAge(10);
        User user2 = new User();
        user2.setName("lisi");
        user2.setAge(6);
        List<User> list = new ArrayList<User>();
        list.add(user1);
        list.add(user2);          //初始化list
        Collections.sort(list,new new Comparator<User >(){

            //覆盖排序方法
          public int compare(User u1, User u2) {
                //按照User的年龄进行升序排列
                if(u1.getAge() > u2.getAge()){
                    return 1;
                }
                if(u1.getAge() == u2.getAge()){
                    return 0;
                }
                return -1;
            }
         });  //排序
  

　　如何应用Vector？

　　Vector与ArrayList在用法上几乎完全相同。但是它是线程安全的，也就是加了同步锁，相比之下性能会显得慢一些

　　那么在多线程下的ArrayList怎么样？

　　两个线程同时访问，对容器的同一位置进行了同一时刻的赋值，则会达不到希望容器产生的效果，比如

• 　　循环10000次在多线程可能会小于100000次
• 　　在ArrayList扩容的时候会造成数组越界，产生非常诡异的异常

　　Set接口及其实现类

　　Set集合类特点是什么？

• 无序集合

• 不允许包含重复元素，根据equals方法判断两个对象相同

　　如何应用Set接口的一个重要实现类HashSet呢

　　1.HashSet集合类的定义与添加集合元素

• HashSet集合添加一个元素时，会先得到该对象的hashCode值，然后通过equals方法判断集合内是否已存在相同的对象，如果已存在相同的对象，即hashcode指向的内存地址相同，则无法添加该对象。String字符串重写了equals方法，虽然str1(小明)与str2(小张)是两个不同的对象，但str1.equals(str2);返回是false，因此添加str2失败。
• HashSet是先比较元素的HashCode的值，也就是哈希值，如果哈希值相同的情况下，会调用equals方法比较两个元素的值是否相同。
• Set的另外一个实现类TreeSet则是通过调用CompareTo的方法，如果返回值为0，证明两个元素相同，因此TreeSet其实是一个有序的集合。

　　2.遍历集合元素

• HashSet集合只能通过Iterator接口或者增强for循环遍历集合元素，且因为HashSet不能保证元素的排列顺序，因而遍历读取集合元素的顺序是有可能发生变化的

//增强for的方式
for(Person p:set){
    System.out.println(p.name+p.age);
}

　　3.删除元素

• set.remove(p1);

　　Map接口及其实现类

　   Map集合的特点是什么？

• 双列集合，保存两组值，一组是键key，另一组是值value，key和value之间存在单向一对一关系，通过指定的key，总能找到唯一的、确定的value

• Map集合类的key不允许重复，根据equals方法判断两个key相同

• Map集合类的key和value可以是任何类型的数据（键和值都可以为null）

　　如何应用HashMap？

• HashMap集合类添加键值对时，先根据equals方法判断要添加键值对的key是否存在，如果存在，value会发生覆盖，如果不存在，添加新的键值对。

　　遍历集合元素

　　1.keySet()方法获取元素

　　原理：

• 将Map集合中的所有键（Key）存入到Set集合中，因为Set集合具备迭代器，所以可以用迭代方式取出所有的键，再根据get方法获取每一个键对应的值。简单说就是：Map集合---->Set集合 ---->迭代器取出

　　2.entrySet()方法获取元素：

　　原理：

• 将Map集合中的映射关系（Key-Value）存入到了Set集合中，而这个映射关系的数据类型是Map.Entry，在通过迭代器将映射关系存入到Map.Entry集合中，并通过其中的getKey()和getValue()放取出键值。

　　其余还有其他遍历方式，比如说增强for，但是前提都是要获得Set存储Key的集合，即调用map.KeySet()，然后转化为String,在通过getValue("Key")的方式获取值，在实际开发当中比如获取数据库查询回来的ResultSet 都是rs,getString("字段名)

• 遍历得到结果的顺序并不是添加顺序，实际上，Map里的key和Set集合的存储形式(无序)类似，与HashSet集合不能保证元素的顺序一样，HashMap也不能保证其中key-value键值对的顺序。

　　删除集合元素

　　map.remove(key);

　　集合类之间的几种比较（小结）

　　1.Vector、ArrayList、LinkedList的异同？分别适用于何种需求？

ArrayList和Vector都是采用数组方式存储数据，此数组元素数大于实际存储的数据以便增加和插入元素，都允许通过顺序索引查找元素，但是插入数据、删除数据要设计到数组元素移动等内存操作，所以查找数据快、增删数据慢。ArrayList和Vector在用法上几乎相同，但有一点明显区别：ArrayList是线程不安全的，多线程情况下，需要写代码保证集合的同步性；Vector是线程安全的，它使用了synchronized方法保证了多线程情况下集合的同步性；也正因为Vector的线程安全，它在性能上比ArrayList差。

LinkedList，首先它是一个List集合，可以根据索引来随机访问集合中的元素，这个与ArrayList的用法相同。除此之外，LinkedList采用双向链表实现存储，查找数据时需要进行向前或向后遍历，直到找到索引数据；但是插入数据时只需要记录本项的前后项即可，所以查找数据慢、增删数据快。

Arraylist 底层使用的是Object数组；LinkedList 底层使用的是双向链表数据结构（注意双向链表和双向循环链表的区别）

ArrayList的空 间浪费主要体现在在list列表的结尾会预留一定的容量空间，而LinkedList的空间花费则体现在它的每一个元素都需要消耗比ArrayList更多的空间（因为要存放直接后继和直接前驱以及数据）

适用需求建议：

• 需要经常遍历集合元素，建议使用ArrayList、Vector
• 需要经常执行插入、删除操作来改变集合的大小，建议使用LinkedList
• 多线程的情况下，可以考虑Vector。但也可以考虑ArrayList，另外写代码保证集合的同步性
• 关于CopyOnWriteArrayList也是一个线程安全的容器，原理是

　　CopyOnWriteArrayList底层就是数组，加锁就交由ReentrantLock来完成。

　　在添加的时候就上锁，并复制一个新数组，增加操作在新数组上完成，将array指向到新数组中，最后解锁。

　　在修改时，复制出一个新数组，修改的操作在新数组中完成，最后将新数组交由array变量指向。

　　写加锁，读不加锁

　　2.HashSet与TreeSet的异同？分别适用于何种需求？

HashSet与TreeSet相同点：都是Set接口的实现类，集合元素都不允许重复；

HashSet与TreeSet不同点：

HashSet中的数据是无序的，可以放入null，且只能放入一个null，通过计算元素的hashCode值快速操作，所以HashSet的效率很高。

TreeSet中的数据是自动排序的，这个有序不同于List接口那样按照插入的先后顺序而且有对应的索引，这个顺序是按照元素对象自己定义的排序规则而定的。默认情况下，TreeSet会调用集合元素的compareTo(Object obj)方法来比较元素之间大小关系，然后将集合元素按升序排列，基于TreeMap。因此，TreeSet中的每个对象的类都必须实现Comparable接口定义排序规则才可以正常使用，如String等这些类本身已经实现Comparable接口并有默认顺序，而null没有实现Comparable接口，所以TreeSet不允许放入null值。

　　3.HashMap、TreeMap、HashTable的异同？分别适用于何种需求？

HashMap和HashTable的关系类似于ArrayList和Vector的关系，HashTable与HashMap的用法基本相同，两者的区别有：

HashMap允许有空键（null）与空值（null），非线程安全，效率较高；

Hashtable不允许有空键（null）与空值（null），线程安全，效率较低；

TreeMap与HashMap的关系也类似与TreeSet和HashSet的关系，TreeMap实现SortMap接口，能够把它保存的键值对根据key排序，基于红黑树，从而保证TreeMap中所有键值对处于有序状态。TreeMap要求所有的key必须实现Comparable接口，默认遵循key的默认排序规则，也可以指定排序的比较器。当用Iterator 遍历TreeMap时，得到的记录是排过序的（类似TreeSet），不允许有空键（null）。

　　by the way

　　fail-fast 机制是java集合(Collection)中的一种错误机制。当多个线程对同一个集合的内容进行操作时，就可能会产生fail-fast事件。抛java.util.ConcurrentModificationException