[Java] 集合类(List、Set、Map的基本使用)
数组是一种很常见的数据结构，开始接触编程的时候多数程序都和数组相关。刚开始接触Java时也是一直使用数组写一些程序，后来越来越觉得...
数组是一种很常见的数据结构，开始接触编程的时候多数程序都和数组相关。刚开始接触Java时也是一直使用数组写一些程序，后来越来越觉得数组这东西没法满足需求了，这时一位“前辈”对我说了一句：不会用集合类就等于没学过Java。然后才知道有集合类。
想想已经是3、4年前的事了，时间如白驹过隙啊。
什么时候数组会显得力不从心，没法满足需求，需要集合类呢？
- 不知道具体数据长度
- 需要自动排序
- 存储键值对
当然，上面的情况不是绝对的，只是数组比较难满足。这时集合类（也可称为容器类）就显示了它强大的功能。
集合类的分类
被水印遮住的单词是Comparator
上图中不包含Queue内容，部分Map的实现类未给出。
常见使用的有List、Set、Map及他们的实现类。
List、Set、Map接口及各实现类的特性
|
接口 |
特性 |
实现类 |
实现类特性 |
成员要求 |
|
List |
线性、有序的存储容器，可通过索引访问元素 |
ArrayList |
数组实现。非同步。 |
|
|
Vector |
类似ArrayList，同步。 |
|
||
|
LinkedList |
双向链表。非同步。 |
|
||
|
Map |
保存键值对成员 |
HashMap |
基于哈希表的 Map 接口的实现，满足通用需求 |
任意Object对象，如果修改了equals方法，需同时修改hashCode方法 |
|
TreeMap |
默认根据自然顺序进行排序，或者根据创建映射时提供的 Comparator进行排序 |
键成员要求实现caparable接口，或者使用Comparator构造TreeMap。键成员一般为同一类型。 |
||
|
LinkedHashMap |
类似于HashMap，但迭代遍历时取得“键值对”的顺序是其插入顺序或者最近最少使用的次序 |
与HashMap相同 |
||
|
IdentityHashMap |
使用==取代equals()对“键值”进行比较的散列映射 |
成员通过==判断是否相等 |
||
|
WeakHashMap |
弱键映射，允许释放映射所指向的对象 |
|
||
|
ConcurrentHashMap |
线性安全的Map |
|
||
|
Set |
成员不能重复 |
HashSet |
为快速查找设计的Set |
元素必须定义hashCode() |
|
TreeSet |
保持次序的Set，底层为树结构 |
元素必须实现Comparable接口 |
||
|
LinkedHashSet |
内部使用链表维护元素的顺序（插入的次序） |
元素必须定义hashCode() |
在满足要求的情况下，Map应尽量使用HashMap，Set应尽量使用HashSet。
集合类的基本使用
List
List基本操作
ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<String>();
arrayList.add("Tom");
arrayList.add("Jerry");
arrayList.add("Micky");
// 使用Iterator遍历元素
Iterator<String> it = arrayList.iterator();
while (it.hasNext()) {
String str = it.next();
System.out.println(str);
}
// 在指定位置插入元素
arrayList.add(2, "Kate");
// 通过索引直接访问元素
for (int i = 0; i < arrayList.size(); i++) {
System.out.println(arrayList.get(i));
}
List<String> subList = new ArrayList<String>();
subList.add("Mike");
// addAll(Collection<? extends String> c)添加所给集合中的所有元素
arrayList.addAll(subList);
// 判断是否包含某个元素
if (arrayList.contains("Mike")) {
System.out.println("Mike is include in the list");
} LinkedList<String> linkedList = new LinkedList<String>();
linkedList.addAll(arrayList);
// 获取指定元素
System.out.println(linkedList.get(4));
// 获取第一个元素
System.out.println(linkedList.getFirst());
// 获取最后一个元素
System.out.println(linkedList.getLast());
// 获取并删除第一个元素
System.out.println(linkedList.pollFirst());
// 获取，但不移除第一个元素
System.out.println(linkedList.peekFirst());
ArrayList和LinkedList的效率比较
// ArrayList添加元素的效率
ArrayList<String> arrList = new ArrayList<String>();
long startTimeMillis, endTimeMillis;
startTimeMillis = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
arrList.add(0, "addString");
}
endTimeMillis = System.currentTimeMillis();
System.out.println("ArrayList:" + (endTimeMillis - startTimeMillis)
+ "ms"); arrList.clear(); startTimeMillis = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 20000; i++) {
arrList.add(0, "addString");
}
endTimeMillis = System.currentTimeMillis();
System.out.println("ArrayList:" + (endTimeMillis - startTimeMillis)
+ "ms"); arrList.clear(); startTimeMillis = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 40000; i++) {
arrList.add(0, "addString");
}
endTimeMillis = System.currentTimeMillis();
System.out.println("ArrayList:" + (endTimeMillis - startTimeMillis)
+ "ms"); arrList.clear(); startTimeMillis = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 80000; i++) {
arrList.add(0, "addString");
}
endTimeMillis = System.currentTimeMillis();
System.out.println("ArrayList:" + (endTimeMillis - startTimeMillis)
+ "ms"); arrList.clear(); startTimeMillis = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 160000; i++) {
arrList.add(0, "addString");
}
endTimeMillis = System.currentTimeMillis();
System.out.println("ArrayList:" + (endTimeMillis - startTimeMillis)
+ "ms"); arrList.clear(); startTimeMillis = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 320000; i++) {
arrList.add(0, "addString");
}
endTimeMillis = System.currentTimeMillis();
System.out.println("ArrayList:" + (endTimeMillis - startTimeMillis)
+ "ms");
执行时间比较
|
执行次数（在0号位置插入） |
ArrayList所用时间（ms） |
LinkedList所用时间（ms） |
|
10000 |
31 |
0 |
|
20000 |
141 |
0 |
|
40000 |
484 |
16 |
|
80000 |
1985 |
0 |
|
160000 |
7906 |
0 |
|
320000 |
31719 |
16 |
|
执行次数（在尾部插入） |
ArrayList所用时间（ms） |
LinkedList所用时间（ms） |
|
10000 |
0 |
0 |
|
20000 |
15 |
0 |
|
40000 |
0 |
0 |
|
80000 |
0 |
0 |
|
160000 |
0 |
15 |
|
320000 |
0 |
16 |
|
循环输出次数（get(index)方法） |
ArrayList所用时间（ms） |
LinkedList所用时间（ms） |
|
10000 |
93 |
204 |
|
20000 |
188 |
797 |
|
40000 |
328 |
2734 |
|
80000 |
688 |
13328 |
|
160000 |
1594 |
62313 |
|
320000 |
2765 |
太久了…… |
因为ArrayList底层由数组实现，在0号位置插入时将移动list的所有元素，在末尾插入元素时不需要移动。LinkedList是双向链表，在任意位置插入元素所需时间均相同。所以在List中有较多插入和删除操作的情况下应使用LinkedList来提高效率，而有较多索引查询的时候使用 ArrayList（使用增强型的for循环或Iterator遍历LinkedList效率将提高很多）。
Map
Map基本操作
HashMap<String, Integer> map = new HashMap<String, Integer>();
// 向Map中添加元素
map.put("Tom", 26);
map.put("Jack", 18);
map.put("Micky", 17);
map.put("Kate", 15);
// 根据Key获取Value
System.out.println("Jack is " + map.get("Jack") + " years old");
// 移除
map.remove("Micky");
// 遍历Map
for (Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) {
System.out.println("name:" + entry.getKey() + " age:"
+ entry.getValue());
}
// Key相同的元素将被覆盖
map.put("Jack", 19);
// 根据Key获取Value
System.out.println("Jack is " + map.get("Jack") + " years old");
// 判断是否包含某个Key
if (map.containsKey("Tom")) {
System.out.println(map.get("Tom"));
}
// 判断是否包含某个Value
if (map.containsValue(26)) {
System.out.println("The map include the value 26");
}
// 判断map是否为空
if (!map.isEmpty()) {
// 获取map大小
System.out.println("The map's size=" + map.size());
}
// 获取Key的集合
for (String str : map.keySet()) {
System.out.println(str);
} TreeMap<String, Integer> treeMap = new TreeMap<String, Integer>();
treeMap.putAll(map);
// 输出内容按照key值排序
for (Entry<String, Integer> entry : treeMap.entrySet()) {
System.out.println("name:" + entry.getKey() + " age:"
+ entry.getValue());
// name:Jack age:19
// name:Kate age:15
// name:Tom age:26
} LinkedHashMap<String, Integer> linkedHashMap = new LinkedHashMap<String, Integer>();
// 向Map中添加元素
linkedHashMap.put("Tom", 26);
linkedHashMap.put("Jack", 18);
linkedHashMap.put("Micky", 17);
linkedHashMap.put("Kate", 15);
// 保持了插入的顺序
for (Entry<String, Integer> entry : linkedHashMap.entrySet()) {
System.out.println("name:" + entry.getKey() + " age:"
+ entry.getValue());
// name:Tom age:26
// name:Jack age:18
// name:Micky age:17
// name:Kate age:15
}
Set
Set基础操作
List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
list.add(3);
list.add(4);
HashSet<Integer> hashSet = new HashSet<Integer>();
hashSet.add(1);
hashSet.add(3);
hashSet.add(2);
hashSet.add(6);
// 重复元素将不能被添加
hashSet.add(3);
// 只要有元素被添加就返回true
if (hashSet.addAll(list)) {
System.out.println("Add success");
}
// 判断是否存在某个集合
if (hashSet.containsAll(list)) {
System.out.println("The hashSet is contain 3 and 4");
}
Iterator<Integer> it = hashSet.iterator();
while (it.hasNext()) {
System.out.print(it.next() + " ");
// 1 2 3 4 6
// 看结果是被排序了，HashSet按照Hash函数排序，Integer值的HashCode就是其int值
}
// 换转成数组
Object[] integers = hashSet.toArray();
for (int i = 0; i < integers.length; i++) {
System.out.print((Integer) integers[i]);
}
//移除元素
hashSet.remove(3); TreeSet<String> treeSet = new TreeSet<String>();
treeSet.add("C");
treeSet.add("A");
treeSet.add("D");
treeSet.add("B");
for (Iterator<String> strIt = treeSet.iterator(); strIt.hasNext();) {
System.out.print(strIt.next());
// ABCD 按照字母顺序
}
LinkedHashSet<String> linkedHashSet = new LinkedHashSet<String>();
linkedHashSet.add("C");
linkedHashSet.add("A");
linkedHashSet.add("D");
linkedHashSet.add("B");
for (Iterator<String> linkedIt = linkedHashSet.iterator(); linkedIt
.hasNext();) {
System.out.print(linkedIt.next());
// CADB 按照插入顺序
}
本文没有对ArrayList及HashMap进行深入的分析，这两个类是集合类中最常用的类，将另开文章进行深入剖析。
ArrayList深入分析：《ArrayList源码分析》
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