Java集合框架概述

Java集合框架类图概览

上述类图中，实线边框的是实现类，比如ArrayList，LinkedList，HashMap等，折线边框的是抽象类，比如AbstractCollection，AbstractList，AbstractMap等，而点线边框的是接口，比如Collection，Iterator，List等。

Java集合可以被分为两大类，一类是单列集合，这类集合的根接口是Collection，另一类是双列集合，这类集合的根接口是Map

Collection

Collection接口有3个主要的子接口：List接口、Set接口、Queue接口

一.List集合

List代表一个元素有序、可重复的集合，集合中的每个元素都有其对应的索引。用户可以对集合中的每个元素的插入位置进行精确的控制，同时可以元素的整数索引访问元素。实现List接口的集合主要有：ArrayList、LinkedLidt、Vector、Stack。

 

• ArrayList是一个动态数组，它的特点是内部元素的随机访问速度快，它是非同步的（线程不安全）
• LinkedList基于双向链表实现，它对元素的随机访问性能差，但是在插入和删除元素时表现出色，它也是非同步的
• Vector和ArrayList类似，但它是同步的（线程安全的），可以说Vector是线程安全的动态数组。
• Stack继承自Vector,它实现了一个后进先出的栈结构

二.Set集合

Set集合是一种不允许有重复元素的集合。Set判断元素是否相同的依据是调用元素的equal方法，即如果有e1.equals（e2）==true，那么e1和e2不能同时存在于一个Set集合中。正如其名称所暗示的，此接口模仿了数学上的set抽象。该接口的主要实现类有：HashSet、TreeSet、LinkedHashSet。

1.HashSet

HashSet按hash算法存储集合中的元素，具有很好的存取和查找性能。它不保证元素的顺序（这里的顺序是指：元素的插入顺序和输出顺序不一致），集合中的元素可以是null，但只能存入一个null值。同时它是非同步的（线程不安全）。

HashSet如何保证集合元素的唯一性？

它是通过对象的hashCode和equals方法来完成对象唯一性的，具体如下：
        如果对象的hashCode值不同，那么不用判断equals方法，就直接存储到哈希表中。 
        如果对象的hashCode值相同，那么要再次判断对象的equals方法是否为true。
        如果为true，视为相同元素，不存。如果为false，那么视为不同元素，就进行存储。
        记住：如果元素要存储到HashSet集合中，必须覆盖hashCode方法和equals方法。
        一般情况下，如果定义的类会产生很多对象，比如人，学生，书，通常都需要覆盖equals，hashCode方法。
        建立对象判断是否相同的依据。

HashSet的contains方法和remove方法都会依据hashcode和equals方法判断元素是否存在。

2.LinkedHashSet

LinkedHashSet是HashSet的子类。它的特点是使用链表维护了元素的次序，即其内部元素的输出顺序可以与插入顺序保持一致。

3.TreeSet

TreeSet是SortedSet接口的实现类。正如接口所暗示的，TreeSet是一个有序集合，它可以确保集合中的元素处于排序状态。它支持两种排序方式：自然排序和定制排序。它也是非同步的（线程不安全）。

TreeSet对元素进行排序的方式一(自然排序）：
       让元素自身具备比较功能，元就需要实现Comparable接口。覆盖compareTo方法。

实例如下

public static void main(String[] args) {

		TreeSet ts = new TreeSet(new ComparatorByName());
		

         以Person对象年龄进行从小到大的排序，年龄一致的情况下按姓名的字典顺序进行排序

		
		ts.add(new Person("zhangsan",28));
		ts.add(new Person("lisi",21));
		ts.add(new Person("zhouqi",21));
		ts.add(new Person("zhaoliu",25));
		ts.add(new Person("wangu",24));
		
		Iterator it = ts.iterator();
		
		while(it.hasNext()){
			Person p = (Person)it.next();
			
			System.out.println(p.getName()+":"+p.getAge());
		}
	
	}

public class Person implements Comparable {
	private String name;
	private int age;
	public Person(String name, int age) {
		super();
		this.name = name;
		this.age = age;
	}
    public String getName() {
		return name;
	}
	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
	public int getAge() {
		return age;
	}
	public void setAge(int age) {
		this.age = age;
	}
	public String toString(){
		return name+":"+age;
	}

    @Override
	public int compareTo(Object o) {
		
		Person p = (Person)o;
		
		int  temp = this.age-p.age;
		return temp==0?this.name.compareTo(p.name):temp;
    }
}

排序结果如下

 如果对象中不具备自然顺序。怎么办？

可以使用TreeSet集合第二种排序方式二（定制排序）：
        让集合自身具备比较功能，定义一个类实现Comparator接口，覆盖compare方法。
        将该类对象作为参数传递给TreeSet集合的构造函数。

实例如下

 创建了一个比较器，该比较器根据person类的name的字典顺序进行排序，在name顺序相同的情况下根据age进行 
 排序
public class ComparatorByName implements Comparator {

	@Override
	public int compare(Object o1, Object o2) {

		Person p1 = (Person)o1;
		Person p2 = (Person)o2;
		
		int temp = p1.getName().compareTo(p2.getName());
		
		return temp==0?p1.getAge()-p2.getAge(): temp;
	}

}

public static void main(String[] args) {

		TreeSet ts = new TreeSet(new ComparatorByName());
		
		ts.add(new Person("zhangsan",28));
		ts.add(new Person("lisi",21));
		ts.add(new Person("lisi",29));
		ts.add(new Person("zhaoliu",25));
		ts.add(new Person("wangu",24));
		
		Iterator it = ts.iterator();
		
		while(it.hasNext()){
			Person p = (Person)it.next();
			
			System.out.println(p.getName()+":"+p.getAge());
		}
	
	}

排序结果如下：

TreeSet如何保证集合元素的唯一性？

判断元素唯一性的方式：就是根据比较方法的返回结果是否是0，是0，就是相同元素，不存。

三、Map

与Collection集合不同，Map集合是由一系列键值对组成的集合，它提供了key到value的一对一映射，集合中的key不能重复。它与collection集合的联系是它提供了三种collection视图，允许以键集、值集、键-值映射关系集的形式查看某个映射的内容。Map接口的主要实现类有：HashMap、LinkedHashMap、TreeMap、HashTable。

1.HashMap

以哈希表的数据结构实现，查找对象时通过哈希函数计算其位置，查询速度快。可以使用null作为key或者value。它是非同步的（线程不安全），且不保证映射的顺序。

2.Hashtable

Hashtable与HashMap类似，它是一个古老的Map接口实现类，从JDK1.0便开始提供。与HashMap的不同之处在于，它不允许使用null作为key或者value，同时它是同步的（线程安全的）。

3.LinkedHashMap

LinkedHashMap是HashMap的子类，相比于HashMap，它使用一个链表来维护内部元素的顺序，可以在迭代输出时保证元素的输出顺序与插入顺序一致。由于需要维护元素的插入顺序，因此其性能略低于HashMap。它也是非同步的（线程不安全）。

4.TreeMap

TreeMap是一个有序的key-value集合。它基于红黑树实现，每一个key-value节点作为红黑树的一个节点。它将插入的元素根据key进行排序，排序方式有自然排序和定制排序两种。它也是非同步的（线程不安全）。

 

参考资料

1.https://www.cnblogs.com/xiaoxi/p/6089984.html

2.https://www.jianshu.com/p/589d58033841

3.HashMap源码分析