Java集合框架学习（一）介绍

介绍

Java集合框架是一组接口和类的集合，它使得存储和处理数据更加有效率。

该框架有一些类，有很多函数使得程序员更加容易的处理集合类型数据。

后面的教程就是针对这些常用类展开，配合例子代码来给大家一一讲解，希望对自己和大家有所帮助。

再看下官方的解释：

Collections Framework是一个用来表示和操作集合的统一的架构。集合的框架包括了：

Interfaces:

这些是表示集合的抽象数据类型，接口允许集合完成操作，独立与其详细的实现。在面向对象的语言中，接口构成了体系架构；

Implementations:

这些是接口的具体实现。本质上，是一些可复用的数据结构；

Algorithms:

这些方法可以对接口实现的对象进行有用的计算，比如搜索、排序。这些算法是具有多态性的：也就是说，同样的方法可以用在

合适的接口的不同实现。本质上，是一些可复用的函数。

使用集合框架有什么好处？

Java的集合框架提供了一下优点：

1.减少编程的工作量：通过提供有用的数据结构和算法，集合框架能让你更专注的实现程序的核心功能，而不是去做一个底层的

“管道工”。

Java框架通过促进无关API的互操作性，使得你不用自己去实现不同API的适配

2.提高程序的速度与质量：集合框架提供了一些有用数据结构和算法的高性能、高质量的实现。

每个接口的不同的实现也是可以互换的，所以程序可以通过切换集合来做一些调整。

正因为你从实现数据结构的那些苦差事中脱离出来，你才可以有更多的实现去改善你自己程序的性能和质量

3.允许无关APIs的互操作：集合接口是API之间传递集合的一个“方言”，比如我的网络管理API有一个节点名的集合，而GUI工

具需要一个列标题的集合，即使是分开实现它们，我们的APIs也可以无缝的接合。

4.省力地学习和使用新API：

这是另一个领先的优势，设计者和实现者没必要在每次都重新设计API的时候都“推倒重来”地实现集合，而是直接使用标准的

集合接口就好了。

促进软件的复用：符合标准集合接口的新数据结构本质上是可以复用的。对于操作这些新数据结构算法也是一样可以复用的。

集合框架层级图

Set

Set是最简单的一种集合。集合中的对象不按特定的方式排序，并且没有重复对象。

Set接口主要实现了两个实现类：

HashSet：为快速查找设计,HashSet类按照哈希算法来存取集合中的对象，存取速度比较快。

TreeSet：TreeSet类实现了SortedSet接口，保存次序的Set,底层为树结构,能够对集合中的对象进行排序。

package com.dylan.collection;

import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

/**
 * @author xusucheng
 * @create 2018-01-21
 **/
public class HashSetTest {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> set = new HashSet<>();
        set.add("123");
        set.add("123");//覆盖
        set.add("456");
        set.add("abc");
        set.add("efg");

        //Iterator遍历
        Iterator it = set.iterator();
        while (it.hasNext()){
            System.out.println(it.next());
        }

        //foreach遍历，前提是指定了元素类型为String
        for(String str:set){
            System.out.println();
        }
    }
}

List

List的特征是其元素以顺序存储，可以存放重复对象。

List接口主要实现类包括：

1. ArrayList是最常用的List实现类，内部是通过数组实现的，它允许对元素进行快速随机访问。

数组的缺点是每个元素之间不能有间隔，当数组大小不满足时需要增加存储能力，就要讲已经有数组的数据复制到新的存储空间中。

当从ArrayList的中间位置插入或者删除元素时，需要对数组进行复制、移动、代价比较高。因此，它适合随机查找和遍历，不适

合插入和删除。

2. Vector与ArrayList一样，也是通过数组实现的，不同的是它支持线程的同步，即某一时刻只有一个线程能够写Vector，

避免多线程同时写而引起的不一致性，但实现同步需要很高的花费，因此，访问它比访问ArrayList慢。

3. LinkedList是用链表结构存储数据的，很适合数据的动态插入和删除，随机访问和遍历速度比较慢。

另外，他还提供了List接口中没有定义的方法，专门用于操作表头和表尾元素，可以当作堆栈、队列和双向队列使用。

关于ArrayList和Vector区别如下：

ArrayList在内存不够时默认是扩展50% + 1个，Vector是默认扩展1倍。

Vector提供indexOf(obj, start)接口，ArrayList没有。

Vector属于线程安全级别的，但是大多数情况下不使用Vector，因为线程安全需要更大的系统开销。

package com.dylan.collection;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

/**
 * @author xusucheng
 * @create 2018-01-21
 **/
public class ArrayListTest {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list=new ArrayList<>();
        list.add("W");
        list.add("o");
        list.add("r");
        list.add("l");
        list.add("d");

        Iterator<String> it = list.iterator();
        String str="";
        while (it.hasNext()){
            str+=it.next();
        }

        //输出World
        System.out.println(str);
    }
}

Map

Map是一种把键对象和值对象映射的集合，它的每一个元素都包含一对键对象和值对象。

Map没有继承于Collection接口。从Map集合中检索元素时，只要给出键对象，就会返回对应的值对象。

标准的Java类库中包含了几种不同的Map：HashTable, HashMap,TreeMap,LinkedHashMap

HashMap:  继承自AbstractMap; 不保证顺序；非线程安全；只支持iterator；key和value都可为null; 一般用于单线程环境中。

Hashtable：继承自Dictionary; 线程安全；支持Iterator和Enumeration；key和value都不可为null; 一般用于多线程环境中。

TreeMap：实现了sortedMap接口，实现了元素自动排序。

LinkedHashMap: Key和Value都允许null；有序；非线程安全；Key重复会覆盖、Value允许重复。

package com.dylan.collection;

import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;

/**
 * @author xusucheng
 * @create 2018-01-21
 **/
public class HashMapTest {
    public static void main(String[] args) {
        Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
        map.put(1, "H");
        map.put(2, "e");
        map.put(3, "l");
        map.put(4, "l");
        map.put(5, "o");

        //iterator遍历
        Iterator<Map.Entry<Integer, String>> it = map.entrySet().iterator();
        String str = "";
        while (it.hasNext()) {

            str += it.next().getValue();
        }

        //输出Hello
        System.out.println(str);
    }
}

四、总结

1、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。

2、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。

3、在除需要排序时使用TreeSet、TreeMap外，都应使用HashSet、HashMap，因为他们的效率更高。

4、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。

5、容器类仅能持有对象引用（指向对象的指针），而不是将对象信息copy一份至数列某位置。一旦将对象置入容器内，便损失

了该对象的型别信息。

6、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。

注意：

1、Collection没有get()方法来取得某个元素。只能通过iterator()遍历元素。

2、Set和Collection拥有一模一样的接口。

3、List可以通过get()方法来一次取出一个元素。

4、一般使用ArrayList。用LinkedList构造堆栈stack、队列queue。

5、Map用put(k,v)/get(k)，还可以使用containsKey()/containsValue()来检查其中是否含有某个key/value。HashMap会利用

对象的hashCode来快速找到key。

参考文章

https://yikun.github.io/2015/03/31/Java%E9%9B%86%E5%90%88%E6%A1%86%E6%9E%B6/

https://beginnersbook.com/java-collections-tutorials/