原文:Java集合类介绍
通常,我们的程序需要根据程序运行时才知道创建多少个对象。但若非程序运行,程序开发阶段,我们根本不知道到底需要多少个数量的对象,甚至不知道它的准确类型。为了满足这些常规的编程需要,我们要求能在任何时候,任何地点创建任意数量的对象,而这些对象用什么来容纳呢?我们首先想到了数组,但是数组只能放统一类型的数据,而且其长度是固定的,那怎么办呢?集合便应运而生了。
集合与数组
数组(可以存储基本数据类型)是用来存现对象的一种容器,但是数组的长度固定,不适合在对象数量未知的情况下使用。
集合(只能存储对象,对象类型可以不一样)的长度可变,可在多数情况下使用。
Java集合类存放于 java.util 包中,是一个用来存放对象的容器。
- 集合只能存放对象。比如你存一个 int 型数据 1放入集合中,其实它是自动转换成 Integer 类后存入的,Java中每一种基本类型都有对应的引用类型。
- 集合存放的是多个对象的引用,对象本身还是放在堆内存中。
- 集合可以存放不同类型,不限数量的数据类型。
集合中的接口和类的关系
Collection接口是集合类的根接口,Java中没有提供这个接口的直接的实现类。但是却让其被继承产生了两个接口,就是Set和List。Set中不能包含重复的元素。List是一个有序的集合,可以包含重复的元素,提供了按索引访问的方式。
Map是Java.util包中的另一个接口,它和Collection接口没有关系,是相互独立的,但是都属于集合类的一部分。Map包含了key-value对。Map不能包含重复的key,但是可以包含相同的value。
Iterator所有的集合类,都实现了Iterator接口,这是一个用于遍历集合中元素的接口,主要包含以下三种方法:
1.hasNext()是否还有下一个元素。
2.next()返回下一个元素。
3.remove()删除当前元素。
因为是接口,我们不能直接new对象,所以我们主要使用的是他们的实现类。
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Q1.有序和无序指什么?
有序即你从List中取出元素的顺序和你存入的顺序相对应;无序即Set中取数据的顺序和存入的顺序没有对应关系。
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Q2.Map的一个key可以存多个value吗?
网上有使用IdentityHashMap"实现"一个key中保存多个value。下面是那段代码的例子:
import java.util.IdentityHashMap; import java.util.Map; import java.util.Map.Entry; public class MapTest { public static void main(String[] args) { String str1 = new String("xx"); String str2 = new String("xx"); System.out.println(str1 == str2); Map
map = new IdentityHashMap (); map.put(str1, "hello"); map.put(str2, "world"); for(Entry entry : map.entrySet()) { System.out.println(entry.getKey()+" " + entry.getValue()); } System.out.println(" containsKey---> " + map.containsKey("xx")); System.out.println("str1 containsKey---> " + map.containsKey(str1)); System.out.println("str2 containsKey---> " + map.containsKey(str2)); System.out.println(" value----> " + map.get("xx")); System.out.println("str1 value----> " + map.get(str1)); System.out.println("str2 value----> " + map.get(str2)); } } 输出的结果为:
false xx world xx hello containsKey---> false str1 containsKey---> true str2 containsKey---> true value----> null str1 value----> hello str2 value----> world
从输出结果可以看出,
xx
能够同时对应两个value不是因为一个key保存了多个值,而是因为srt1
和str2
通过new
产生了不同的地址,相当于是两个不同的key。apache commons工具包里有个org.apache.commons.collections.map.MultiValueMap,可以更好的完成这个功能。
import org.apache.commons.collections.map.MultiValueMap; import java.util.Collection; public class TestMain { public static void main(String[] args) throws IOException { MultiValueMap mailMap = new MultiValueMap(); mailMap.put("number", "1"); mailMap.put("number", "30"); mailMap.put("name", "wang"); mailMap.put("card", "12344"); mailMap.put("card", "65432"); Collection mapcoll = null; mapcoll = mailMap.getCollection("card"); Iterator ii = mapcoll.iterator(); while(ii.hasNext()){ String mailValue = (String) ii.next(); System.out.println(mailValue); } } }
因为我没下这个工作包,没有运行过这段代码,应该是能实现的
在网上,我也找到了一个博主自己写的MultiValueMap,实现了一个key存多个值。详情:Map之一个Key存多个Value的MultiValueMap(一个键多个值)
常用集合类介绍
常用的List、Map、Set三个接口,存取元素时,有以下特点:
List :以特定顺序来持有元素,可以有重复元素。
Set :不能有重复元素,内部排序。
Map :保存key-value值,value可多值。
- list, set,map对比
接口 | 子接口 | 是否有序 | 是否允许元素重复 |
---|---|---|---|
Collection | 否 | ||
List | ArrayList | 否 | 是 |
LinkedList | 否 | 是 | |
Vector | 否 | 是 | |
Set | AbstractSet | 否 | 否 |
HashSet | 否 | 否 | |
TreeSet | 是(用二叉排序树) | 否 | |
Map | AbstractMap | 否 | 使用key-value来映射和存储数据,key必须唯一,value可以重复 |
HashMap | 否 | ||
TreeMap | 是(用二叉排序树) | 使用key-value来映射和存储数据,key必须唯一,value可以重复 |
List
List里存放的对象是有序的,同时也是可以重复的,List关注的是索引,拥有一系列和索引相关的方法,查询速度快。因为往list集合里插入或删除数据时,会伴随着后面数据的移动,所有插入删除数据速度慢。
ArrayList
ArrayList 是一个可改变大小的数组.当更多的元素加入到ArrayList中时,其大小将会动态地增长.内部的元素可以直接通过get与set方法进行访问,因为ArrayList本质上就是一个数组.
在初始化ArrayList时,会构建空数组(Object[] elementData={})。ArrayList是一个无序的,它是按照添加的先后顺序排列,当然,他也提供了sort方法,如果需要对ArrayList进行排序,只需要调用这个方法,提供Comparator比较器即可.
LinkedList
LinkedList是基于链表的,它是一个双向链表,每个节点维护了一个prev和next指针。同时对于这个链表,维护了first和last指针,first指向第一个元素,last指向最后一个元素。LinkedList是一个无序的链表,按照插入的先后顺序排序,不提供sort方法对内部元素排序。
在添加和删除元素时具有比ArrayList更好的性能.但在get与set方面弱于ArrayList.当然,这些对比都是指数据量很大或者操作很频繁的情况下的对比,如果数据和运算量很小,那么对比将失去意义.
遍历
在类集中提供了以下四种的常见输出方式:
Iterator:迭代输出,是使用最多的输出方式。
ListIterator:是Iterator的子接口,专门用于输出List中的内容。
foreach输出:JDK1.5之后提供的新功能,可以输出数组或集合。
for循环
代码示例如下:
//for的形式:
for(int i=0;i
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Q1.迭代、遍历、循环、迭代的区别
表示“重复”这个含义的词有很多, 比如循环(loop), 递归(recursion), 遍历(traversal), 迭代(iterate).
循环算是最基础的概念, 凡是重复执行一段代码, 都可以称之为循环。大部分的递归, 遍历, 迭代, 都是循环.
递归是重复调用函数自身实现循环,将简单情况逐步转化为基本情况。
迭代是函数内某段代码实现循环,而迭代与普通循环的区别是:循环代码中参与运算的变量同时是保存结果的变量,当前保存的结果作为下一次循环计算的初始值。
Vector
Vector 和ArrayList类似,但属于强同步类(?)。如果你的程序本身是线程安全的(thread-safe,没有在多个线程之间共享同一个集合/对象),那么使用ArrayList是更好的选择。
效率太低,正在被淘汰。
Set
Set里存放的对象是无序,不能重复的,集合中的对象不按特定的方式排序,只是简单地把对象加入集合中。
HashSet
HashSet是基于HashMap来实现的,操作很简单,更像是对HashMap做了一次“封装”,而且只使用了HashMap的key来实现各种特性,而HashMap的value始终都是PRESENT。
HashSet不允许重复(HashMap的key不允许重复,如果出现重复就覆盖),允许null值,非线程安全。
TreeSet
基于 TreeMap 的 NavigableSet 实现。使用元素的自然顺序对元素进行排序,或者根据创建 set 时提供的 Comparator进行排序,具体取决于使用的构造方法。
遍历
对它的遍历和List类似。
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迭代遍历
Set
set = new HashSet (); Iterator it = set.iterator(); while (it.hasNext()) { String str = it.next(); System.out.println(str); } -
for(each)循环遍历
for (String str : set) { System.out.println(str); }
Map
Map集合中存储的是键值对,键不能重复,值可以重复。根据键得到值,对map集合遍历时先得到键的set集合,对set集合进行遍历,得到相应的值。
HashMap
数组方式存储key/value,线程非安全,允许null作为key和value,key不可以重复,value允许重复,不保证元素迭代顺序是按照插入时的顺序,key的hash值是先计算key的hashcode值,然后再进行计算,每次容量扩容会重新计算所以key的hash值,会消耗资源,要求key必须重写equals和hashcode方法。
默认初始容量16,加载因子0.75,扩容为旧容量乘2,查找元素快,如果key一样则比较value,如果value不一样,则按照链表结构存储value,就是一个key后面有多个value。
Hashtable
Hashtable与HashMap类似,但它的方法是同步的,HashMap未经同步,所以在多线程场合要手动同步HashMap这个区别就像Vector和ArrayList一样,因此也导致了Hashtale在写入时会比较慢。
它继承自Dictionary类,不同的是Hashtable不允许 null 值(key 和 value 都不可以),HashMap允许 null 值(key和value都可以)。
LinkedHashMap
LinkedHashMap保存了记录的插入顺序,在用Iteraor遍历LinkedHashMap时,先得到的记录肯定是先插入的,在遍历的时候会比HashMap慢,有HashMap的全部特性。
TreeMap
基于红黑二叉树的NavigableMap的实现,线程非安全,不允许null,key不可以重复,value允许重复,存入TreeMap的元素应当实现Comparable接口或者实现Comparator接口,会按照排序后的顺序迭代元素,两个相比较的key不得抛出classCastException。主要用于存入元素的时候对元素进行自动排序,迭代输出的时候就按排序顺序输出。
遍历
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KeySet()
将Map中所有的键存入到set集合中。因为set具备迭代器。所有可以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。 keySet():迭代后只能通过get()取key 。
取到的结果会乱序,是因为取得数据行主键的时候,使用了HashMap.keySet()方法,而这个方法返回的Set结果,里面的数据是乱序排放的。Map map = new HashMap(); map.put("key1","lisi1"); map.put("key2","lisi2"); map.put("key3","lisi3"); map.put("key4","lisi4"); //先获取map集合的所有键的set集合,keyset() Iterator it = map.keySet().iterator(); //获取迭代器 while(it.hasNext()){ Object key = it.next(); System.out.println(map.get(key)); }
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values()
获取所有的值,Collection values()不能获取到key对象
Collection
vs = map.values(); Iterator it = vs.iterator(); while (it.hasNext()) { String value = it.next(); System.out.println(" value=" + value); } -
entrySet()
Set> entrySet() //返回此映射中包含的映射关系的 Set 视图。(一个关系就是一个键-值对),就是把(key-value)作为一个整体一对一对地存放到Set集合当中的。Map.Entry表示映射关系。 entrySet():迭代后可以e.getKey(),e.getValue()两种方法来取key和value。返回的是Entry接口。
典型用法如下:// 返回的Map.Entry对象的Set集合 Map.Entry包含了key和value对象 Set
> es = map.entrySet(); Iterator > it = es.iterator(); while (it.hasNext()) { // 返回的是封装了key和value对象的Map.Entry对象 Map.Entry en = it.next(); // 获取Map.Entry对象中封装的key和value对象 Integer key = en.getKey(); String value = en.getValue(); System.out.println("key=" + key + " value=" + value); }
推荐使用第三种方式,即entrySet()方法,效率较高。
对于keySet其实是遍历了2次,一次是转为iterator,一次就是从HashMap中取出key所对于的value。而entryset只是遍历了第一次,它把key和value都放到了entry中,所以快了。两种遍历的遍历时间相差还是很明显的。
总结
Vector和ArrayList
vector是线程同步的,所以它也是线程安全的,而arraylist是线程异步的,是不安全的。如果不考虑到线程的安全因素,一般用arraylist效率比较高。
如果集合中的元素的数目大于目前集合数组的长度时,vector增长率为目前数组长度的100%,而arraylist增长率为目前数组长度的50%。如果在集合中使用数据量比较大的数据,用vector有一定的优势。
如果查找一个指定位置的数据,vector和arraylist使用的时间是相同的,如果频繁的访问数据,这个时候使用vector和arraylist都可以。而如果移动一个指定位置会导致后面的元素都发生移动,这个时候就应该考虑到使用linklist,因为它移动一个指定位置的数据时其它元素不移动。
ArrayList 和Vector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,都允许直接序号索引元素,但是插入数据要涉及到数组元素移动等内存操作,所以索引数据快,插入数据慢,Vector由于使用了synchronized方法(线程安全)所以性能上比ArrayList要差,LinkedList使用双向链表实现存储,按序号索引数据需要进行向前或向后遍历,但是插入数据时只需要记录本项的前后项即可,所以插入数度较快。
ArrayList和LinkedList
ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构,LinkedList基于链表的数据结构。
对于随机访问get和set,ArrayList觉得优于LinkedList,因为LinkedList要移动指针。
对于新增和删除操作add和remove,LinedList比较占优势,因为ArrayList要移动数据。 这一点要看实际情况的。若只对单条数据插入或删除,ArrayList的速度反而优于LinkedList。但若是批量随机的插入删除数据,LinkedList的速度大大优于ArrayList. 因为ArrayList每插入一条数据,要移动插入点及之后的所有数据。
HashMap与TreeMap
HashMap通过hashcode对其内容进行快速查找,而TreeMap中所有的元素都保持着某种固定的顺序,如果你需要得到一个有序的结果你就应该使用TreeMap(HashMap中元素的排列顺序是不固定的)。
在Map 中插入、删除和定位元素,HashMap是最好的选择。但如果您要按自然顺序或自定义顺序遍历键,那么TreeMap会更好。使用HashMap要求添加的键类明确定义了hashCode()和 equals()的实现。
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两个map中的元素一样,但顺序不一样,导致hashCode()不一样。
同样做测试:
在HashMap中,同样的值的map,顺序不同,equals时,false;
而在treeMap中,同样的值的map,顺序不同,equals时,true,说明,treeMap在equals()时是整理了顺序了的。
HashTable与HashMap
同步性:Hashtable是线程安全的,也就是说是同步的,而HashMap是线程序不安全的,不是同步的。
HashMap允许存在一个为null的key,多个为null的value 。
hashtable的key和value都不允许为null。
参考文献
杨立果:java集合(list,set,map)
技术特工队:java Map 一个key其实可以保存多个value
Warren技术宅:MultiValueMap的用法(一个key对应多个value)
YSOcean:Java 集合详解