Github issues:https://github.com/littlejoyo/Blog/issues/
个人博客:https://littlejoyo.github.io/
微信公众号:Joyo说
Collectionjava中最基本的集合接口,它存放在java.util包中,实现它的接口主要有List、Set、Queue,他们的实现细节有很大的不同,下面逐个介绍它们的主要作用和区别,还有Map不属于Collection的内容,Map的框架图如下:
Collection集合框架图
Collection框架图
Map接口框架图
List
- 元素是有序的、可重复,可以对列表中每个元素的插入位置进行精确地控制。
- 是一个有序容器,保持了每个元素的插入顺序,输出的顺序就是插入的顺序。
- 常用的实现类有 ArrayList、LinkedList 和 Vector。
List接口的实现类
ArrayList
- ArrayList底层使用了Object的数组作为容器去存储数据
- ArrayList 提供了使用索引的随意访问数据
- ArrayList 是线程非安全的,效率较高,查询速度高
LinkedList
- LinkedList底层使用了链表的数据结构
- LinkedList随机位置插入、删除数据时比线性表快,遍历比线性表慢。
- 相对于ArrayList,LinkedList 对于经常需要从 List 中添加或删除元素的场合更为合适。
- 和LinkedList一样,ArrayList也是非同步的(unsynchronized)
Vector
- Vector非常类似ArrayList,但是Vector是同步的,效率相对比较低
- Vector的底层结构也是数组,但是它们对数组的扩容方式不同
- 当Vector或ArrayList中的元素超过它的初始大小时,Vector会将它的容量翻倍,而ArrayList只增加50%的大小,这样ArrayList就有利于节约内存空间。
即Vector增长原来的一倍,ArrayList增加原来的0.5倍。
Stack栈继承于Vector,栈的存储特点是后进先出,
它基于动态数组实现的一个线程安全的栈,所以栈是线程安全的。
Set
- 元素无序的、不可重复。
- 无序容器,你无法保证每个元素的存储顺序,但是其中的TreeSet是特别的,TreeSet通过 Comparator 或者 Comparable 维护了一个排序顺序。
- 取出元素的方法只有迭代器和增强型for。
- 只允许一个 null 元素
- Set 接口最流行的几个实现类是 HashSet、LinkedHashSet 以及 TreeSet。
- Set和Map的底层联系密切,可以说想要了解Set直接先了解好Map即可
- Set说白了就是对Map的功能的限制
HashSet
- HashSet底层实现其实是HashMap(看源码可以知道)
- HashSet实现了Set接口,它不允许集合中出现重复元素。
- 将对象存储在HashSet之前,要确保重写hashCode()方法和equals()方法,这样才能比较对象的值是否相等,确保集合中没有储存相同的对象。
- HashSet实现Set接口,由哈希表(实际上是一个HashMap实例)支持。
- 在HashSet中,元素都存到HashMap键值对的Key上面,而Value时有一个统一的值private static final Object PRESENT = new Object();
- 当有新值加入时,底层的HashMap会判断Key值是否存在
-
线程非安全的
HashSet源码
HashSet源码介绍
public class HashSet
extends AbstractSet
implements Set, Cloneable, java.io.Serializable
{
static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;
// 底层使用HashMap来保存HashSet中所有元素。
private transient HashMap map;
// 定义一个虚拟的Object对象作为HashMap的value,将此对象定义为static final。
private static final Object PRESENT = new Object();
/**
* 默认的无参构造器,构造一个空的HashSet。
*
* 实际底层会初始化一个空的HashMap,并使用默认初始容量为16和加载因子0.75。
*/
public HashSet() {
map = new HashMap();
}
/**
* 构造一个包含指定collection中的元素的新set。
*
* 实际底层使用默认的加载因子0.75和足以包含指定
* collection中所有元素的初始容量来创建一个HashMap。
* @param c 其中的元素将存放在此set中的collection。
*/
public HashSet(Collection c) {
map = new HashMap(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));
addAll(c);
}
/**
* 以指定的initialCapacity和loadFactor构造一个空的HashSet。
*
* 实际底层以相应的参数构造一个空的HashMap。
* @param initialCapacity 初始容量。
* @param loadFactor 加载因子。
*/
public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
map = new HashMap(initialCapacity, loadFactor);
}
/**
* 以指定的initialCapacity构造一个空的HashSet。
*
* 实际底层以相应的参数及加载因子loadFactor为0.75构造一个空的HashMap。
* @param initialCapacity 初始容量。
*/
public HashSet(int initialCapacity) {
map = new HashMap(initialCapacity);
}
/**
* 以指定的initialCapacity和loadFactor构造一个新的空链接哈希集合。
* 此构造函数为包访问权限,不对外公开,实际只是是对LinkedHashSet的支持。
*
* 实际底层会以指定的参数构造一个空LinkedHashMap实例来实现。
* @param initialCapacity 初始容量。
* @param loadFactor 加载因子。
* @param dummy 标记。
*/
HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {
map = new LinkedHashMap(initialCapacity, loadFactor);
}
/**
* 返回对此set中元素进行迭代的迭代器。返回元素的顺序并不是特定的。
*
* 底层实际调用底层HashMap的keySet来返回所有的key。
* 可见HashSet中的元素,只是存放在了底层HashMap的key上,
* value使用一个static final的Object对象标识。
* @return 对此set中元素进行迭代的Iterator。
*/
public Iterator iterator() {
return map.keySet().iterator();
}
/**
* 返回此set中的元素的数量(set的容量)。
*
* 底层实际调用HashMap的size()方法返回Entry的数量,就得到该Set中元素的个数。
* @return 此set中的元素的数量(set的容量)。
*/
public int size() {
return map.size();
}
/**
* 如果此set不包含任何元素,则返回true。
*
* 底层实际调用HashMap的isEmpty()判断该HashSet是否为空。
* @return 如果此set不包含任何元素,则返回true。
*/
public boolean isEmpty() {
return map.isEmpty();
}
/**
* 如果此set包含指定元素,则返回true。
* 更确切地讲,当且仅当此set包含一个满足(o==null ? e==null : o.equals(e))
* 的e元素时,返回true。
*
* 底层实际调用HashMap的containsKey判断是否包含指定key。
* @param o 在此set中的存在已得到测试的元素。
* @return 如果此set包含指定元素,则返回true。
*/
public boolean contains(Object o) {
return map.containsKey(o);
}
/**
* 如果此set中尚未包含指定元素,则添加指定元素。
* 更确切地讲,如果此 set 没有包含满足(e==null ? e2==null : e.equals(e2))
* 的元素e2,则向此set 添加指定的元素e。
* 如果此set已包含该元素,则该调用不更改set并返回false。
*
* 底层实际将将该元素作为key放入HashMap。
* 由于HashMap的put()方法添加key-value对时,当新放入HashMap的Entry中key
* 与集合中原有Entry的key相同(hashCode()返回值相等,通过equals比较也返回true),
* 新添加的Entry的value会将覆盖原来Entry的value,但key不会有任何改变,
* 因此如果向HashSet中添加一个已经存在的元素时,新添加的集合元素将不会被放入HashMap中,
* 原来的元素也不会有任何改变,这也就满足了Set中元素不重复的特性。
* @param e 将添加到此set中的元素。
* @return 如果此set尚未包含指定元素,则返回true。
*/
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null;
}
/**
* 如果指定元素存在于此set中,则将其移除。
* 更确切地讲,如果此set包含一个满足(o==null ? e==null : o.equals(e))的元素e,
* 则将其移除。如果此set已包含该元素,则返回true
* (或者:如果此set因调用而发生更改,则返回true)。(一旦调用返回,则此set不再包含该元素)。
*
* 底层实际调用HashMap的remove方法删除指定Entry。
* @param o 如果存在于此set中则需要将其移除的对象。
* @return 如果set包含指定元素,则返回true。
*/
public boolean remove(Object o) {
return map.remove(o)==PRESENT;
}
/**
* 从此set中移除所有元素。此调用返回后,该set将为空。
*
* 底层实际调用HashMap的clear方法清空Entry中所有元素。
*/
public void clear() {
map.clear();
}
/**
* 返回此HashSet实例的浅表副本:并没有复制这些元素本身。
*
* 底层实际调用HashMap的clone()方法,获取HashMap的浅表副本,并设置到HashSet中。
*/
public Object clone() {
try {
HashSet newSet = (HashSet) super.clone();
newSet.map = (HashMap) map.clone();
return newSet;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
throw new InternalError();
}
}
}
LinkedHashSet
- LinkedHashSet集合同样是根据元素的hashCode值来决定元素的存储位置
- 它同时使用链表维护元素的次序。
- LinkedHashSet在迭代访问Set中的全部元素时,性能比HashSet好,但是插入时性能稍微逊色于HashSet。
- LinkedHashSet取出元素的顺序和存入的顺序一致
- LinkedHashSet的底层实现是继承了HashSet
TreeSet
- TreeSet类型唯一可实现自动排序的类型,即是取出的元素是经过排序后输出
- TreeSet是SortedSet接口的唯一实现类,TreeSet可以确保集合元素处于排序状态。
- TreeSet判断两个对象不相等的方式是两个对象通过equals方法返回false,或者通过CompareTo方法比较没有返回0
- TreeSet的底层实现是TreeMap的变形
HashSet、LinkedHashSet、TreeSet取出元素的区别
Set中不能存放重复的代码,但是对于存取的方式它们也是存在着不同,这里做一个对比,关于取出元素的不同:
HashSet取出元素不能保证顺序
HashSet set = new HashSet();
set.add("555");
set.add("222");
set.add("111");
set.add("333");
for (String s:set
) {
System.out.println(s);
}
输出结果:
222
111
333
555
LinedHashSet取出元素和存入顺序一致
LinkedHashSet set = new LinkedHashSet();
set.add("555");
set.add("222");
set.add("111");
set.add("333");
for (String s:set
) {
System.out.println(s);
}
输出结果:
555
222
111
333
TreeSet取出元素是经过自然排序的
TreeSet set = new TreeSet();
set.add("555");
set.add("222");
set.add("111");
set.add("333");
for (String s:set
) {
System.out.println(s);
}
输出结果:
111
222
333
555
Set存放对象,重写hashcode和equal判断不同对象的实例
如果不对hashcode和equal进行重写,这两个方法会照循Object基类的方法来进行对象的判断,但是这样无法满足我们自定义类是否相同的判断。
不重写hashcode和equals
class Student {
private String sid;//学生学号
private String name;//学生姓名
private String age;//学生年龄
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Student s1 = new Student("111","小明","18");
Student s2 = new Student("111","小明","18");
System.out.println(s1.equals(s2));
Set set = new HashSet();
set.add(s1);
set.add(s2);
for (Student s:set
) {
System.out.println(s.getName());
}
}
输出结果:
false
小明
小明
事实上,这两个学生是同一个的,但是由于不重写所以按照Object的方法进行判断,s1和s2是两个不同的对象
因此为了实现对自定义类进行判断就需要进行对hashcode和equals的判断
class Student {
private String sid;//学生学号
private String name;//学生姓名
private String age;//学生年龄
@Override
public int hashCode() {
Student stu = (Student) this;
return sid.hashCode();
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (obj instanceof Student)
{
Student stu = (Student) obj;
return (sid.equals(stu.sid));
}
return super.equals(obj);
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Student s1 = new Student("111","小明","18");
Student s2 = new Student("111","小明","18");
System.out.println(s1.equals(s2));
Set set = new HashSet();
set.add(s1);
set.add(s2);
for (Student s:set
) {
System.out.println(s.getName());
}
}
输出结果:
true
小明
Map
- 用于存储健值对、根据键得到值、
- 不允许键重复(重复了覆盖了),但允许值重复
- 实现类主要是HashMap、 HashTable 、LinkedHashMap 和 TreeMap
HashTable和HashMap的对比
- HashTable产生于JDK 1.1,而HashMap产生于JDK 1.2
- HashTable的底层存储是使用了数组+链表,1.7及之前HashMap使用数组+链表,1.8使用了数组+红黑树
- Hashtable是线程安全的,HashMap是线程不安全的,所以HashMap比Hashtable的性能高一点
- Hashtable不允许使用null作为key和value;但HashMap可以使用null作为key或value。
- 关于HashMap中,在jdk1.8之前是插入头部的,在jdk1.8中是插入尾部的。
LinkedHashMap
- LinkedHashMap保存了记录的插入顺序、在用Iterator遍历LinkedHashMap时、先得到的记录肯定是先插入的.也可以在构造时用带参数、按照应用次数排序、在遍历的时候会比HashMap慢
- LinkedHashMap的遍历速度只和实际数据有关、和容量无关、而HashMap的遍历速度和他的容量有关
TreeMap
- TreeMap实现SortMap接口、能够把它保存的记录根据键排序,默认是按键值的升序排序
- 当用Iterator 遍历TreeMap时、得到的记录是排过序的
- TreeMap取出来的是排序后的键值对、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
- LinkedHashMap 是HashMap的一个子类、如果需要输出的顺序和输入的相同,那么用LinkedHashMap可以实现,它还可以按读取顺序来排列
- TreeMap的底层实现是红黑树
HashMap、LinkedHashMap、TreeMap取出元素的情况和Set的实现类是一样的,这里就不再举例。
微信公众号
扫一扫关注Joyo说公众号,共同学习和研究开发技术。
![](http://img.e-com-net.com/image/info10/8d3c02462cf4420b88b3a89c12515ec9.jpg)
关注我