java集合类总结

选自：http://android.yaohuiji.com/archives/category/java/

今天在网上搜索了一下，发现一篇关于java集合的博文，里面整理得非常好， 特意copy过来和大家分享一下

本讲内容：集合 collection

讲集合collection之前，我们先分清三个概念：

1. colection 集合，用来表示任何一种数据结构
2. Collection 集合接口，指的是 java.util.Collection接口，是 Set、List 和 Queue 接口的超类接口
3. Collections 集合工具类，指的是 java.util.Collections 类。

SCJP考试要求了解的接口有：Collection , Set , SortedSet , List , Map , SortedMap , Queue , NavigableSet , NavigableMap, 还有一个 Iterator 接口也是必须了解的。

SCJP考试要求了解的类有： HashMap , Hashtable ,TreeMap , LinkedHashMap , HashSet , LinkedHashSet ,TreeSet , ArrayList , Vector , LinkedList , PriorityQueuee , Collections , Arrays

下面给出一个集合之间的关系图：

上图中加粗线的ArrayList 和 HashMap 是我们重点讲解的对象。下面这张图看起来层级结构更清晰些。

我们这里说的集合指的是小写的collection，集合有4种基本形式，其中前三种的父接口是Collection。

1. List 关注事物的索引列表
2. Set 关注事物的唯一性
3. Queue 关注事物被处理时的顺序
4. Map 关注事物的映射和键值的唯一性

 

一、Collection 接口

Collection接口是 Set 、List 和 Queue 接口的父接口，提供了多数集合常用的方法声明，包括 add()、remove()、contains() 、size() 、iterator() 等。

add(E e)	将指定对象添加到集合中
remove(Object o)	将指定的对象从集合中移除，移除成功返回true,不成功返回false
contains(Object o)	查看该集合中是否包含指定的对象，包含返回true,不包含返回flase
size()	返回集合中存放的对象的个数。返回值为int
clear()	移除该集合中的所有对象，清空该集合。
iterator()	返回一个包含所有对象的iterator对象，用来循环遍历
toArray()	返回一个包含所有对象的数组,类型是Object
toArray(T[] t)	返回一个包含所有对象的指定类型的数组

我们在这里只举一个把集合转成数组的例子，因为Collection本身是个接口所以，我们用它的实现类ArrayList做这个例子：

01 import java.util.ArrayList;
02 import java.util.Collection;
03
04 public class CollectionTest {
05
06     public static void main(String[] args) {
07
08         String a = "a",b="b",c="c";
09         Collection list = new ArrayList();
10         list.add(a);
11         list.add(b);
12         list.add(c);
13
14         String[] array =  list.toArray(new String[1]);
15
16         for(String s : array){
17             System.out.println(s);
18         }
19     }
20 }

编译并运行程序，检查结果：

二、几个比较重要的接口和类简介

1、List接口

List 关心的是索引，与其他集合相比，List特有的就是和索引相关的一些方法：get(int index) 、 add(int index,Object o) 、 indexOf(Object o) 。

ArrayList 可以将它理解成一个可增长的数组，它提供快速迭代和快速随机访问的能力。

LinkedList 中的元素之间是双链接的，当需要快速插入和删除时LinkedList成为List中的不二选择。

Vector 是ArrayList的线程安全版本，性能比ArrayList要低，现在已经很少使用

2、Set接口

Set关心唯一性，它不允许重复。

HashSet 当不希望集合中有重复值，并且不关心元素之间的顺序时可以使用此类。

LinkedHashset 当不希望集合中有重复值，并且希望按照元素的插入顺序进行迭代遍历时可采用此类。

TreeSet 当不希望集合中有重复值，并且希望按照元素的自然顺序进行排序时可以采用此类。（自然顺序意思是某种和插入顺序无关，而是和元素本身的内容和特质有关的排序方式，譬如“abc”排在“abd”前面。）

3、Queue接口

Queue用于保存将要执行的任务列表。

LinkedList 同样实现了Queue接口，可以实现先进先出的队列。

PriorityQueue 用来创建自然排序的优先级队列。番外篇中有个例子http://android.yaohuiji.com/archives/3454你可以看一下。

4、Map接口

Map关心的是唯一的标识符。他将唯一的键映射到某个元素。当然键和值都是对象。

HashMap 当需要键值对表示，又不关心顺序时可采用HashMap。

Hashtable 注意Hashtable中的t是小写的，它是HashMap的线程安全版本，现在已经很少使用。

LinkedHashMap 当需要键值对，并且关心插入顺序时可采用它。

TreeMap 当需要键值对，并关心元素的自然排序时可采用它。

三、ArrayList的使用

ArrayList是一个可变长的数组实现，读取效率很高，是最常用的集合类型。

1、ArrayList的创建

在Java5版本之前我们使用：

1 List list = new ArrayList();

在Java5版本之后，我们使用带泛型的写法：

1 List<String> list = new ArrayList<String>();

上面的代码定义了一个只允许保存字符串的列表，尖括号括住的类型就是参数类型，也成泛型。带泛型的写法给了我们一个类型安全的集合。关于泛型的知识可以参见这里。

２、ArrayList的使用：

01 List<String> list = new ArrayList<String>();
02 list.add("nihao!");
03 list.add("hi!");
04 list.add("konikiwa!");
05 list.add("hola");
06 list.add("Bonjour");
07 System.out.println(list.size());
08 System.out.println(list.contains(21));
09 System.out.println(list.remove("hi!"));
10 System.out.println(list.size());

关于List接口中的方法和ArrayList中的方法，大家可以看看JDK中的帮助。

3、基本数据类型的的自动装箱：

我们知道集合中存放的是对象，而不能是基本数据类型，在Java5之后可以使用自动装箱功能，更方便的导入基本数据类型。

1 List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
2 list.add(new Integer(42));
3 list.add(43);

4、ArrayList的排序：

ArrayList本身不具备排序能力，但是我们可以使用Collections类的sort方法使其排序。我们看一个例子：

01 import java.util.ArrayList;
02 import java.util.Collections;
03 import java.util.List;
04
05 public class Test {
06
07     public static void main(String[] args) {
08         List<String> list = new ArrayList<String>();
09         list.add("nihao!");
10         list.add("hi!");
11         list.add("konikiwa!");
12         list.add("hola");
13         list.add("Bonjour");
14
15         System.out.println("排序前："+ list);
16
17         Collections.sort(list);
18
19         System.out.println("排序后："+ list);
20     }
21
22 }

编译并运行程序查看结果：

排序前：[nihao!, hi!, konikiwa!, hola, Bonjour]

排序后：[Bonjour, hi!, hola, konikiwa!, nihao!]

5、数组和List之间的转换

从数组转换成list，可以使用Arrays类的asList()方法：

01 import java.util.ArrayList;
02 import java.util.Collections;
03 import java.util.List;
04
05 public class Test {
06
07     public static void main(String[] args) {
08
09             String[] sa = {"one","two","three","four"};
10             List list = Arrays.asList(sa);
11             System.out.println("list:"+list);
12             System.out.println("list.size()="+list.size());
13     }
14
15 }

6、Iterator和for-each

在for-each出现之前，我们想遍历ArrayList中的每个元素我们会使用Iterator接口：

01 import java.util.Arrays;
02 import java.util.Iterator;
03 import java.util.List;
04
05 public class Test {
06
07     public static void main(String[] args) {
08
09         // Arrays类为我们提供了一种list的便捷创建方式
10         List<String> list = Arrays.asList("one", "two", "three", "four");
11
12         // 转换成Iterator实例
13         Iterator<String> it = list.iterator();
14
15         //遍历
16         while (it.hasNext()) {
17             System.out.println(it.next());
18         }
19
20     }
21
22 }

在for-each出现之后，遍历变得简单一些：

01	import java.util.Arrays;

02	import java.util.Iterator;

03	import java.util.List;

04

05	public class Test {

06

07	public static void main(String[] args) {

08

09	// Arrays类为我们提供了一种list的便捷创建方式

10	List<String> list = Arrays.asList("one", "two", "three", "four");

11

12	for (String s : list) {

13	System.out.println(s);

14

}

15

16

}

17

18

}

本讲内容：Map HashMap

前面课程中我们知道Map是个接口，它关心的是映射关系，它里面的元素是成对出现的，键和值都是对象且键必须保持唯一。这一点上看它和Collection是很不相同的。

一、Map接口

Map接口的常用方法如下表所示：

put(K key, V value)	向集合中添加指定的键值对
putAll(Map <? extends K,? extends V> t)	把一个Map中的所有键值对添加到该集合
containsKey(Object key)	如果包含该键，则返回true
containsValue(Object value)	如果包含该值，则返回true
get(Object key)	根据键,返回相应的值对象
keySet()	将该集合中的所有键以Set集合形式返回
values()	将该集合中所有的值以Collection形式返回
remove(Object key)	如果存在指定的键，则移除该键值对，返回键所对应的值，如果不存在则返回null
clear()	移除Map中的所有键值对，或者说就是清空集合
isEmpty()	查看Map中是否存在键值对
size()	查看集合中包含键值对的个数，返回int类型

因为Map中的键必须是唯一的，所以虽然键可以是null，只能由一个键是null，而Map中的值可没有这种限制，值为null的情况经常出现，因此get(Object key)方法返回null,有两种情况一种是确实不存在该键值对，二是该键对应的值对象为null。为了确保某Map中确实有某个键，应该使用的方法是 containsKey(Object key) 。

二、HashMap

HashMap是最常用的Map集合，它的键值对在存储时要根据键的哈希码来确定值放在哪里。

1、HashMap的基本使用：

01 import java.util.Collection;
02 import java.util.HashMap;
03 import java.util.Map;
04 import java.util.Set;
05
06 public class Test {
07
08     public static void main(String[] args) {
09
10         Map<Integer,String> map = new HashMap<Integer,String>();
11
12         map.put(1, "白菜");
13         map.put(2, "萝卜");
14         map.put(3, "茄子");
15         map.put(4, null);
16         map.put(null, null);
17         map.put(null, null);
18
19         System.out.println("map.size()="+map.size());
20         System.out.println("map.containsKey(1)="+map.containsKey(2));
21         System.out.println("map.containsKey(null)="+map.containsKey(null));
22         System.out.println("map.get(null)="+map.get(null));
23
24         System.out.println("map.get(2)="+map.get(2));
25         map.put(null, "黄瓜");
26         System.out.println("map.get(null)="+map.get(null));
27
28         Set set = map.keySet();
29         System.out.println("set="+set);
30
31         Collection<String> c = map.values();
32
33         System.out.println("Collection="+c);
34
35     }
36
37 }

编译并运行程序，查看结果：

1 map.size()=5
2 map.containsKey(1)=true
3 map.containsKey(null)=true
4 map.get(null)=null
5 map.get(2)=萝卜
6 map.get(null)=黄瓜
7 set=[null, 1, 2, 3, 4]
8 Collection=[黄瓜, 白菜, 萝卜, 茄子, null]

2、HashMap 中作为键的对象必须重写Object的hashCode()方法和equals()方法

下面看一个我花了1个小时构思的例子，熟悉龙枪的朋友看起来会比较亲切，设定了龙和龙的巢穴，然后把它们用Map集合对应起来，我们可以根据龙查看它巢穴中的宝藏数量，例子只是为了说明hashCode这个知识点，所以未必有太强的故事性和合理性，凑合看吧：

01 import java.util.HashMap;
02 import java.util.Map;
03
04 public class Test {
05
06     public static void main(String[] args) {
07
08         // 龙和它的巢穴映射表
09         Map<dragon , Nest> map = new HashMap<dragon , Nest>();
10
11         // 在Map中放入四只克莱恩大陆上的龙
12         map.put(new Dragon("锐刃", 98), new Nest(98));
13         map.put(new Dragon("明镜", 95), new Nest(95));
14         map.put(new Dragon("碧雷", 176), new Nest(176));
15         map.put(new Dragon("玛烈", 255), new Nest(255));
16
17         // 查看宝藏
18         System.out.println("碧雷巢穴中有多少宝藏：" + map.get(new Dragon("碧雷", 176)).getTreasure());
19     }
20
21 }
22
23 // 龙
24 class Dragon {
25
26     Dragon(String name, int level) {
27         this.level = level;
28         this.name = name;
29     }
30
31     // 龙的名字
32     private String name;
33
34     // 龙的级别
35     private int level;
36
37     public int getLevel() {
38         return level;
39     }
40
41     public void setLevel(int level) {
42         this.level = level;
43     }
44
45     public String getName() {
46         return name;
47     }
48
49     public void setName(String name) {
50         this.name = name;
51     }
52
53 }
54
55 // 巢穴
56 class Nest {
57
58     //我研究的龙之常数
59     final int DRAGON_M = 4162;
60
61     // 宝藏
62     private int treasure;
63
64     // 居住的龙的级别
65     private int level;
66
67     Nest(int level) {
68         this.level = level;
69         this.treasure = level * level * DRAGON_M;
70     }
71
72     int getTreasure() {
73         return treasure;
74     }
75
76     public int getLevel() {
77         return level;
78     }
79
80     public void setLevel(int level) {
81         this.level = level;
82         this.treasure = level * level * DRAGON_M;
83     }
84
85 }

编译并运行查看结果：

1 Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
2     at Test.main(Test.java:18)

我们发现竟然报了错误，第18行出了空指针错误，也就是说get方法竟然没有拿到预期的巢穴对象。

在这里我们就要研究一下为什么取不到了。我们这里先解释一下HashMap的工作方式。

假设现在有个6张中奖彩票的存根，放在5个桶里（彩票首位只有1-5，首位是1的就放在一号桶，是2的就放在2号桶，依次类推），现在你拿了3张彩票来兑奖，一个号码是113，一个号码是213，一个号码是313。那么现在先兑第一张，取出一号桶里的存根发现存根号码和你的号码不符，所以你第一张没中奖。继续兑第二张，二号桶里就没存根所以就直接放弃了，把三号桶里的所有彩票存根都拿出来对应一番，最后发现有一个存根恰好是313，那么恭喜你中奖了。

HashMap在确定一个键对象和另一个键对象是否是相同时用了同样的方法，每个桶就是一个键对象的散列码值，桶里放的就是散列码相同的彩票存根，如果散列码不同，那么肯定没有相关元素存在，如果散列码相同，那么还要用键的equals()方法去比较是否相同，如果相同才认为是相同的键。简单的说就是 hashCode()相同 && equals()==true 时才算两者相同。

到了这里我们应该明白了，在没有重写一个对象的hashcode()和equals()方法之前，它们执行的是Object中对应的方法。而 Object的hashcode()是用对象在内存中存放的位置计算出来的，每个对象实例都不相同。Object的equals()的实现更简单就是看两个对象是否==，也就是两个对象除非是同一个对象，否则根本不会相同。因此上面的例子虽然都是名字叫碧雷的龙，但是HashMap中却无法认可它们是相同的。

因此我们只有重写Key对象的hashCode()和equals()方法，才能避免这种情形出现，好在Eclipse可以帮我们自动生成一个类的hashCode()和equals()，我们把上面的例子加上这两个方法再试试看：

001 import java.util.HashMap;
002 import java.util.Map;
003
004 public class Test {
005
006     public static void main(String[] args) {
007
008         // 龙和它的巢穴映射表
009         Map<dragon , Nest> map = new HashMap<dragon , Nest>();
010
011         // 在Map中放入四只克莱恩大陆上的龙
012         map.put(new Dragon("锐刃", 98), new Nest(98));
013         map.put(new Dragon("明镜", 95), new Nest(95));
014         map.put(new Dragon("碧雷", 176), new Nest(176));
015         map.put(new Dragon("玛烈", 255), new Nest(255));
016
017         // 查看宝藏
018         System.out.println("碧雷巢穴中有多少宝藏：" + map.get(new Dragon("碧雷", 176)).getTreasure());
019     }
020
021 }
022
023 // 龙
024 class Dragon {
025
026     Dragon(String name, int level) {
027         this.level = level;
028         this.name = name;
029     }
030
031     // 龙的名字
032     private String name;
033
034     // 龙的级别
035     private int level;
036
037     public int getLevel() {
038         return level;
039     }
040
041     public void setLevel(int level) {
042         this.level = level;
043     }
044
045     public String getName() {
046         return name;
047     }
048
049     public void setName(String name) {
050         this.name = name;
051     }
052
053     @Override
054     public int hashCode() {
055         final int PRIME = 31;
056         int result = 1;
057         result = PRIME * result + level;
058         result = PRIME * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
059         return result;
060     }
061
062     @Override
063     public boolean equals(Object obj) {
064         if (this == obj)
065             return true;
066         if (obj == null)
067             return false;
068         if (getClass() != obj.getClass())
069             return false;
070         final Dragon other = (Dragon) obj;
071         if (level != other.level)
072             return false;
073         if (name == null) {
074             if (other.name != null)
075                 return false;
076         } else if (!name.equals(other.name))
077             return false;
078         return true;
079     }
080
081 }
082
083 // 巢穴
084 class Nest {
085
086     //我研究的龙之常数
087     final int DRAGON_M = 4162;
088
089     // 宝藏
090     private int treasure;
091
092     // 居住的龙的级别
093     private int level;
094
095     Nest(int level) {
096         this.level = level;
097         this.treasure = level * level * DRAGON_M;
098     }
099
100     int getTreasure() {
101         return treasure;
102     }
103
104     public int getLevel() {
105         return level;
106     }
107
108     public void setLevel(int level) {
109         this.level = level;
110         this.treasure = level * level * DRAGON_M;
111     }
112
113 }

编译并运行查看结果：

1 碧雷巢穴中有多少宝藏：128922112

这一次正常输出了，真不容易^_^

好了本讲就到这里。



以下引用自： http://www.blogjava.net/hitlang/archive/2006/06/09/51569.html

java集合类总结

 对象的集合
如果程序的对象数量有限，且寿命可知，那么这个程序是相当简单的。

数组
数组与其它容器的区别体现在三个方面：效率，类型识别以及可以持有primitives。数组是Java提供的，能随机存储和访问reference序列的诸多方法中的，最高效的一种。数组是一个简单的线性序列，所有它可以快速的访问其中的元素。但是速度是有代价的；当你创建了一个数组之后，它的容量就固定了，而且在其生命周期里不能改变。也许你会提议先创建一个数组，等到快不够用的时候，再创建一个新的，然后将旧的数组里的reference全部导到新的里面。其实（我们以后会讲的）ArrayList就是这么做的。但是这种灵活性所带来的开销，使得ArrayList的效率比起数组有了明显下降。
Java对数组和容器都做边界检查；如果过了界，它旧会给一个RuntimeException。这种异常表明这个错误是由程序员造成的，这样你就用不着再在程序里面检查了。
还有一些泛型容器类包括List，Set和Map。他们处理对象的时候就好像这些对象都没有自己的具体类型一样。也就是说，容器将它所含的元素都看成是（Java中所有类的根类）Object的。这样你只需要建一种容器，就能把所有类型的对象全都放进去。从这个角度来看，这种做法很不错（只是苦了 primitive。如果是常量，你还可以用Java的primitive的Wrapper类；如果是变量，那就只能放在你自己的类里了）。与其他泛型容器相比，这里体现数组的第二革优势：创建数组的时候，你也同时指明了它所持有的对象的类型（这又引出了第三点－－数组可以持有primitives，而容器却不行）。也就是说，它会在编译的时候作类型检查，从而防止你插入错误类型的对象，或者是在提取对象的时候把对象的类型给搞错了。Java在编译和运行时都能阻止你将一个不恰当的消息传给对象。所有这并不是说使用容器就有什么危险，只是如果编译器能够帮你指定，那么程序运行会更快，最终用户也会较少收到程序运行异常的骚扰。
从效率和类型检查的角度来看，使用数组总是没错的。但是，如果你在解决一个更为一般的问题，那数组就会显得功能太弱了点。

数组是第一流的对象
不管你用的是那种类型的数组，数组的标识符实际上都是一个“创建在堆（heap）里的实实在在的对象的”reference。实际上是那个对象持有其他对象的reference。你即可以用数组的初始化语句，隐含地创建这个对象，也可以用new表达式，明确地创建这个对象，只读的length属性能告诉你数组能存储多少元素。它是数组对象的一部分（实际上也是你唯一能访问的属性或方法）。‘[]’语法是另一条访问数组对象的途径。
你没法知道数组里面究竟放了多少元素，因为length只是告诉你数组能放多少元素，也就是说是数组对象的容量，而不是它真正已经持有的元素的数量。但是，创建数组对象的时候，它所持有的reference都会被自动地初始化为null，所以你可以通过检查数组的某个“槽位”是否为null，来判断它是否持有对象。以此类推，primitive的数组，会自动来数字初始化为零，字符初始化为(char)0，boolean初始化为false。

primitive容器
容器类只能持有Object对象的reference。而数组除了能持有Objects的reference之外，还可以直接持有primitive。当然可以使用诸如Integer，Double之类的wrapper类。把primitive的值放到容器中，淡这样总有点怪怪的。此外， primitive数组的效率要比wrapper类容器的高出许多。
当然，如果你使用primitive的时候，还需要那种“能随需要自动扩展的”容器类的灵活性，那就不能用数组了。你只能用容器来存储primitive的wrapper类。

返回一个数组
假设你写了一个方法，它返回的不是一个而是一组东西。那么在Java中就可以返回的“就是一个数组”。与C++不同，你永远也不必为Java的数组操心－－只要你还需要它，它就还在；一旦你用完了，垃圾回收器会帮你把它打扫干净。

Arrays类
java.util里面有一个Arrays类，它包括了一组可用于数组的static方法，这些方法都是一些实用工具。其中有四个基本方法：用来比较两个数组是否相等的equals()；用来填充的fill()；用来对数组进行排序的sort()；以及用于在一个已排序的数组中查找元素的 binarySearch()。所有这些方法都对primitive和Object进行了重载。此外还有一个asList()方法，它接受一个数组，然后把它转成一个List容器。
虽然Arrays还是有用的，但它的功能并不完整。举例来说，如果它能让我们不用写for循环就能直接打印数组，那就好了。此外，正如你所看到的fill()只能用一个值填数组。所以，如果你想把随即生成的数字填进数组的话，fill()是无能为力的。

复制一个数组
Java标准类库提供了一个System.arraycopy()的static方法。相比for循环，它能以更快的速度拷贝数组。System.arraycopy()对所有类型都作了重载。
对象数组和primitive数组都能拷贝。但是如果你拷贝的是对象数组，那么你只拷贝了它们的reference－－对象本身不会被拷贝。这被成为浅拷贝（shallow copy）。

数组的比较
为了能比较数组是否完全相等，Arrays提供了经重载的equals()方法。当然，也是针对各种primitive以及Object的。两个数组要想完全相等，他们必须有相同数量的元素，而且数组的每个元素必须与另一个数组的相对应的位置上的元素相等。元素的相等姓，用equals()判断。（对于 primitive，它会使用其wrapper类的equals()；比如int使用Integer.equals()。）。

数组元素的比较
Java里面有两种能让你实现比较功能的方法。一是实现java.lang.Comparable接口，并以此实现类“自有的”比较方法。这是一个很简单的接口，它只有一个方法compareTo()。这个方法能接受另一个对象作为参数，如果现有对象比参数小，它就会返回一个负数，如果相同则返回零，如果现有的对象比参数大，它就返回一个正数。
static randInt()方法会生成一个介于0到100之间的正数。
现在架设，有人给你一个没有实现Comparable接口的类，或者这个类实现了Comparable接口，但是你发现它的工作方式不是你所希望的，于是要重新定义一个新的比较方法。Java没有强求你一定要把比较代码塞进类里，它的解决方案是使用“策略模式（strategy design pattern）”。有了策略之后，你就能把会变的代码封装到它自己的类里（即所谓的策略对象strategy object）。你把策略对象交给不会变的代码，然后用它运用策略完成整个算法。这样，你就可以用不同的策略对象来表示不同的比较方法，然后把它们都交给同一个排序程序了。接下来就要“通过实现Comparator接口”来定义策略对象了。这个接口有两个方法compare()和equals()。但是除非是有特殊的性能要求，否则你用不着去实现equals()。因为只要是类，它就都隐含地继承自Object，而Object里面已经有了一个 equals()了。所以你尽可以使用缺省的Object的equals()，这样就已经满足接口的要求了。
Collections类里专门有一个会返回与对象自有的比较法相反的Comparator的方法。它能很轻易地被用到CompType上面。
Collections.reverseOrder()返回了一个Comparator的reference。
compare()方法会根据第一个参数是小于，等于还是大于第二个参数，分别返回负整数，零或是正整数。

数组的排序
有了内置的排序方法之后，你就能对任何数组排序了，不论是primitive的还是对象数组的，只要它实现了Comparable接口或有一个与之相关的Comparator对象就行了。
Java标准类库所用的排序算法已经作了优化－－对primitive，它用的是“快速排序（Quicksort）”，对对象，它用的是“稳定合并排序（stable merge sort）”。所以除非是prolier表明排序算法是瓶颈，否则你不用为性能担心。

查询有序数组
一旦数组排完序，你就能用Arrays.binarySearch()进行快速查询了。但是切忌对一个尚未排序的数组使用binarySearch()；因为这么做的结果是没意义的。
如果Arrays.binarySearch()找到了，它就返回一个大于或等于0的值。否则它就返回一个负值，而这个负值要表达的意思是，如果你手动维护这个数组的话，这个值应该插在哪个为止。这个值就是：
-(插入点)-1
“插入点”就是，在所有“比要找的那个值”更大值中，最小的那个值的下标，或者，如果数组中所有的值都比要找的值小，它就是a.size()。
如果数组里面有重复元素，那它不能保证会返回哪一个。这个算法不支持重复元素，不过它也不报错。所以，如果你需要的是一个无重复元素的有序序列的话，那么可以考虑使用本章后面所介绍的TreeSet（支持【排序顺序“sorted order”】）和LinkedHashSet（支持【插入顺序“sorted order”】）。这两个类会帮你照看所有细节。只有在遇到性能瓶颈的时候，你才应该用手动维护的数组来代替这两个类。
如果排序的时候用到了Comparator（针对对象数组，primitive数组不允许使用Comparator），那么binarySearch()的时候，也必须使用同一个Comparator（用这个方法的重载版）。

数组部分的总结
总而言之，如果你要持有一组对象，首选，同时也是效率最高的选择，应该是数组。而且，如果这是一组primitive的话，你也只能用数组。还有一些更为一般的情况，也就是写程序的时候还不知道要用多少对象，或者要用一种更复杂方式来存储对象情况。为此，Java提供了“容器类（container class）”。其基本类型有List，Set和Map。
它们还有一些别的特性。比方说Set所持有的对象，个个都不同，Map则是一个“关联性数组（associative array）”，它能在两个对象之间建立联系。此外，与数组不同，它们还能自动调整大小，所以你可以往里面放任意数量的对象。

容器简介
Java2的重新设计了1.0和1.1里面那个表现差劲的容器类。新的设计更紧凑也更合理。同时它也补齐了容器类库的功能，提供了链表（linked list），队列（queue）和双向队列（deques，读成“decks”）这几种数据结构的功能。
Java2的容器类要解决“怎样持有对象”，而它把这个问题分成两类：
1。Collection：通常是一组有一定规律的独立元素。List必须按照特定的顺序持有这些元素，而Set则不能保存重复的元素。（bag没有这个限制，但是Java的容器类库没有实现它，因为List已经提供这种功能了）
2。Map：一组以“键－－值”（key-value）形式出现的pair。初看上去，它应该是一个pair的Collection，但是真这么去做的话，它就会变得很滑稽，所以还是把这个概念独立列出来为好。退一步说，真的要用到Map的某个自己的时候，创建一个Collection也是很方便的。 Map可以返回“键（key）的”Set，值的Collection，或者pair的Set。和数组一样，Map不需要什么修改，就能很容易地扩展成多维。你只要直接把Map的值设成Map就可以了（然后它的值再是Map，依此类推）。
Java的容器类分成两种基本类型。它们的区别就在，每个位置能放多少对象。Collection只允许每个位置上放一个对象（这个名字有点误导，因为容器类库也常被统称为collections）。它包括“以一定顺序持有一组对象”的List，以及“只能允许添加不重复的对象”的Set。 ArrayList是一种List，而HashSet则是一种Set。你可以用add()方法往Collection里面加对象。
Map保存的是“键（key）－－值”形式的pair，很像是一个微型数据库。
Map又被称为关联性数组（associative array）。你可以用put()方法往Map里面加元素。它接受键－－值形式pair作参数。
fill()方法还为Collection和Map作了重载。输出在默认情况下使用容器类的toString()方法。打印出来的Collection会用方括号括起来，元素与元素之间用逗号分开。Map会用花括号括起来，键和值之间用等号联起来（键在左边，值在右边）。
List会老老实实地持有你所输入的所有对象，既不做排序也不做编辑。Set则每个对象只接受一次，而且还要用它自己的规则对元素进行重新排序（一般情况下，你关心的只是Set包没包括某个对象，而不是它到底排在哪里－－如果是那样，你最好还是用List）。而Map也不接收重复的pair，至于是不是重复，要由key来决定。此外，它也有它自己的内部排序规则，不会受输入顺序影响。如果插入顺序是很重要的，那你就只能使用LinkedHashSet或 LinkedHashMap了。

填充容器
和Arrays一样，Collection也有一个叫Collections的辅助类，它包含了一些静态的实用工具方法，其中就有一个fill()。这个 fill()也只是把同一个对象的reference复制到整个容器，而且它还只能为List，不能为Set和Map工作。

容器的缺点：不知道对象的类型
Java的容器有个缺点，就是往容器里面放对象的时候，会把对象的类型信息给弄丢了。这是因为开发容器类的程序员不会知道你要用它来保存什么类型的对象，而让容器仅只保存特定类型的对象又会影响它的通用性。所以容器被做成只有持有Object，也就是所有对象的根类的reference，这样它就能持有任何类型的对象了。（当然不包括primitive，因为它们不是对象，也没有继承别的对象。）这是一个很了不起的方案，只是：
1，由于在将对象放入容器的时候，它的类型信息被扔掉了，所以容器对“能往里面加什么类型的对象”没有限制。比方说，即使你想让它只持有cat，别人也能很轻易地把dog放进去。
2，由于对象的类型信息没了，容器只知道它持有的Object的reference，所以对象在使用之前还必须进行类型转换。
好的一面是，Java不会让你误用放进容器里的对象。假设你往cat的容器里面扔了个dog，然后要把这个容器里的所有对象都当cat来用，当你把dog 的reference从cat的容器里面拉出来，并且试图将它转换成cat的时候，就会引发一个RuntimeException。
ArrayList的用法也是很简单：先创建一个，用add()把对象放进去，要用的时候再给get()传一个下标－－就跟用数组差不多，只是不需要用方括号了。ArrayList也有一个size()方法，它会告诉你容器里面有多少对象，这样你就不会粗心大意地过了界然后引发异常了。

有时即使不正确它也能运行
有时，即使不把对象转换成原先的类型，它好像也能正常工作。有一种情况比较特殊：String能从编译器哪里得到一些能使之平稳工作的特殊帮助。只要编译器没能得到它所期望的String对象，它就会调用toString()。这个方法油Object定义，能被任何Java类覆写。它所返回的String 对象，会被用到任何要用它的地方。
于是只要覆写了类的toString()方法，你就能打印对象了。

做一个类型敏感的ArrayList

参数化类型（Parameterized types）

迭代器
无论是哪种容器，你都得有办法既能放东西进去，也能拿东西出来。毕竟，容器的主要任务就是存放对象。ArrayList的add()就是用来放东西的，而 get()则是把对象拿出来的办法。ArrayList恨灵活；你可以随时提取任何东西，并且换一个下标，马上就能选择另一个元素。
“迭代器（iterator 又是一个设计模式）”是一个对象，它的任务是，能在让“客户程序在不知道，或者不关心他所处理的是什么样的底层序列结构”的情况下，就能在一个对象序列中前后移动，并选取其中的对象。此外迭代器还是一种通常所说的“轻量级”的对象，既创建代价很小的对象。
Java的Iterator就属于有这种限制的迭代器。它做不了很多事情，除了：
1，用iterator()方法叫容器传给你一个Iterator对象。第一次调用Iterator的next()方法的时候，它就会传给你序列中的第一个元素。
2，用next()方法获取序列中的下一个对象。
3，用hasNext()方法查询序列中是否还有其他对象。
4，用remove()方法删除迭代器所返回的最后一个元素。
就这么多了。这只是迭代器的一个恨简单的实现，不过还是很强大（对List来说，还有一个更精巧的ListIterator）。

不经意的递归（Unintended recursion）
由于Java的标准容器类（同其它类一样）也是继承Object的，因此它们也有一个toString()方法。这个方法已经被覆写了，所以它能生成一个表示它自己以及所有它所保存的对象的String。比如ArrayList的toString()方法就会遍历ArrayList的每个元素，然后调用它们的toString()方法。假设你要打印类的地址。好像最直接的办法就是使用this。但是会出现很多异常，解决的办法就是去调用Object的 toString()方法，它就是干这活的。所以不要用this，应该写super.toString()。

容器分类学
根据编程的需要，Collection和Map分别有好几个实现。实际上只有三种容器组件－－Map，List和Set，而每种又有两到三个实现。
与存放对象有关的接口包括Collection, List, Set和Map。在理想情况下，绝大多数代码应该只同这些接口打交道，只是在创建容器的时候才要精确地指明它的确切类型。
add()，就像它的名字告诉我们的，会把新的元素放进Collection。但是文档里面特别仔细地声明，“add()会确保容器包含指定的元素”。这句话是说给Set的，因为它只添加原先没有的元素，对ArrayList或其他List，add()总是“把它放进去”，因为List并不关心它是不是保存了相同的元素。
Collection都能用iterator()方法产生一个Iterator。这里，我们用Iterator来遍历整个Collection，然后把他们打印出来。

Collection的功能
下面这张表给出了Collection的所有功能，也就是你能用Set和List做什么事（不包括从Object自动继承过来的方法）。（List还有一些额外的功能。）Map不是继承Collection的，所以我们会区别对待。

boolean add(Object)：确保容器能持有你传给它的那个参数。如果没有把它加进去，就返回false。（这是个“可选”的方法，本章稍后会再作解释。）
boolean addAll(Collection)：加入参数Collection所含的所有元素。只要加了元素，就返回true。
void clear()：清除容器所保存的所有元素。（“可选”）
boolean contains(Object)：如果容器持有参数Object，就返回true。
boolean containsAll(Collection)：如果容器持有参数Collection所含的全部元素，就返回true。
boolean isEmpty()：如果容器里面没有保存任何元素，就返回true。
Iterator iterator()：返回一个可以在容器的各元素之间移动的Iterator。
boolean removeAll(Collection)：删除容器里面所有参数Collection所包含的元素。只要删过东西，就返回true。（“可选”）
boolean retainAll(Collection)：只保存参数Collection所包括的元素（集合论中“交集”的概念）。如果发生过变化，则返回true。（“可选”）
int size()：返回容器所含元素的数量。
Object[] toArray()：返回一个包含容器中所有元素的数组。
Object[] toArray(Object[] a)：返回一个包含容器中所有元素的数组，且这个数组不是普通的Object数组，它的类型应该同参数数组a的类型相同（要做类型转换）。
注意，这里没有能进行随机访问的get()方法。这是因为Collection还包括Set。而Set有它自己的内部顺序（因此随即访问事毫无意义的）。所以如果你要检查Collection的元素，你就必须使用迭代器。
接下来讲List, Set和Map的各种实现了，每讲一种容器，我都会（用星号）告诉你默认情况下应该选用哪种实现。

List的功能
List的基本用法事相当将但的。虽然绝大多数时候，你只是用add()加对象，用get()取对象，用iterator()获取这个序列的Iterator，但List还有一些别的很有用的方法。
实际上有两种List：擅长对元素进行随机访问的，较常用的ArrayList，和更强大的LinkedList。LinkedList不是为快速的随机访问而设计的，但是它却有一组更加通用的方法。
Lisk（接口）：List的最重要的特征就是有序；它会确保以一定的顺序保存元素。List在Collection的基础上添加了大量方法，使之能在序列中间插入和删除元素。（只对LinkedList推荐使用。）List可以制造ListIterator对象，你除了能用它在List的中间插入和删除元素之外，还能用它沿两个方法遍历List。
ArrayList*：一个用数组实现的List。能进行快速的随机访问，但是往列表中间插入和删除元素的时候比较慢。ListIterator只能用在反向遍历ArrayList的场合，不要用它来插入和删除元素，因为相比LinkedList，在ArrayList里面用ListIterator的系统开销比较高。
LinkedList：对顺序访问进行了优化。在List中间插入和删除元素的代价也不高。随机访问的速度相对较慢。（用ArrayList吧。）此外它还有addFirst()，addLast()，getFirst()，getLast()，removeFirst()和removeLast()等方法（这些方法，接口和基类均未定义），你能把它当成栈（stack），队列（queue）或双向队列（deque）来用。
记住，容器只是一个存储对象的盒子。如果这个笑盒子能帮你解决所有的问题，那你就用不着取管它事怎么实现的（在绝大多数情况下，这是使用对象的基本概念）。如果开发环境里面还有一些别的，会造成固定的性能开销的因素存在，那么ArrayList和LinkedList之间的性能差别就会变得不那么重要了。你只需要它们中的一个，你甚至可以想象有这样一种“完美”的抽象容器；它能根据用途，自动地切换其底层的实现。

用LinkedList做一个栈
“栈（stack）”有时也被称为“后进先出”（LIFO）的容器。就是说，最后一个被“压”进栈中的东西，会第一个“弹”出来。同其他Java容器一样，压进去和弹出来的东西都是Object，所以除非你只用Object的功能，否则就必须对弹起来的东西进行类型转换。
LinkedList的方法能直接实现栈的功能，所以你完全可以不写Stack而直接使用LinkedList。
如果你只想要栈的功能，那么继承就不太合适了，因为继承出来的是一个拥有LinkedList的所有方法的类。

用LinkedList做一个队列
队列（queue）是一个“先进先出”（FIFO）容器。也就是，你把一端把东西放进去，从另一端把东西取出来。所以你放东西的顺序也就是取东西的顺序。LinkedList有支持队列的功能的方法，所以它也能被当作Queue来用。
还能很轻易地用LinkedList做一个deque（双向队列）。它很像队列，只是你可以从任意一端添加和删除元素。

Set的功能
Set的接口就是Collection的，所以不像那两个List，它没有额外的功能。实际上Set确确实实就是一个Collection－－只不过行为方式不同罢了。（这是继承和多态性的完美运用：表达不同地行为。）Set会拒绝持有多个具有相同值的对象的实例（对象的“值”又是由什么决定的呢？这个问题比较复杂，我们以后会讲）。
Set（接口）：加入Set的每个元素必须是唯一的；否则，Set是不会把它加进去的。要想加进Set，Object必须定义equals()，这样才能标明对象的唯一性。Set的接口和Collection的一摸一样。Set的接口不保证它会用哪种顺序来存储元素。
HashSet*：为优化查询速度而设计的Set。要放进HashSet里面的Object还得定义hashCode()。
TreeSet：是一个有序的Set，其底层是一颗树。这样你就能从Set里面提取一个有序序列了。
LinkedHashSet(JDK 1.4)：一个在内部使用链表的Set，既有HashSet的查询速度，又能保存元素被加进去的顺序（插入顺序）。用Iterator遍历Set的时候，它是按插入顺序进行访问的。
HashSet保存对象的顺序是和TreeSet和LinkedHashSet不一样的。这是因为它们是用不同的方法来存储和查找元素的。（TreeSet用了一种叫红黑树的数据结构【red-black tree data structure】来为元素排序，而HashSet则用了“专为快速查找而设计”的散列函数。LinkedHashSet在内部用散列来提高查询速度，但是它看上去像是用链表来保存元素的插入顺序的。）你写自己的类的时候，一定要记住，Set要有一个判断以什么顺序来存储元素的标准，也就是说你必须实现 Comparable接口，并且定义compareTo()方法。

SortedSet
SortedSet（只有TreeSet这一个实现可用）中的元素一定是有序的。这使得SortedSet接口多了一些方法：
Comparator comparator()：返回Set锁使用的Comparator对象，或者用null表示它使用Object自有的排序方法。
Object first()：返回最小的元素。
Object last()：返回最大的元素。
SortedSet subSet(fromElement, toElement)：返回Set的子集，其中的元素从fromElement开始到toElement为止（包括fromElement，不包括toElement）。
SortedSet headSet(toElement)：返回Set的子集，其中的元素都应小于toElement。
SortedSet headSet(toElement)：返回Set的子集，其中的元素都应大于fromElement。
注意，SortedSet意思是“根据对象的比较顺序”，而不是“插入顺序”进行排序。

Map的功能
ArrayList能让你用数字在一愕嘎对象序列里面进行选择，所以从某种意义上讲，它是将数字和对象关联起来。但是，如果你想根据其他条件在一个对象序列里面进行选择的话，那又该怎么做呢？栈就是一个例子。它的标准是“选取最后一个被压入栈的对象”。我们常用的术语map，dictionary，或 associative array就是一种非常强大的，能在序列里面进行挑选的工具。从概念上讲，它看上去像是一个ArrayList，但它不用数字，而是用另一个对象来查找对象！这是一种至关重要的编程技巧。
这一概念在Java中表现为Map。put(Object key, Object value)方法会往Map里面加一个值，并且把这个值同键（你查找时所用的对象）联系起来。给出键之后，get(Object key)就会返回与之相关的值。你也可以用containsKey()和containsValue()测试Map是否包含有某个键或值。
Java标准类库里有好几种Map：HashMap，TreeMap，LinkedHashMap，WeakHashMap，以及 IdentityHashMap。它们都实现了Map的基本接口，但是在行为方式方面有着明显的诧异。这些差异体现在，效率，持有和表示对象pair的顺序，持有对象的时间长短，以及如何决定键的相等性。
性能时Map所要面对的一个大问题。如果你知道get()时怎么工作的，你就会发觉（比方说）在ArrayList里面找对象会是相当慢的。而这正是 HashMap的强项。它不是慢慢地一个个地找这个键，而是用了一种被称为hash code的特殊值来进行查找的。散列（hash）时一种算法，它会从目标对象当中提取一些信息，然后生成一个表示这个对象的“相对独特”的int。 hashCode()是Object根类的方法，因此所有Java对象都能生成hash code。HashMap则利用对象的hashCode()来进行快速的查找。这样性能就有了急剧的提高。
Map（接口）：维持键－－值的关系（既pairs），这样就能用键来找值了。
HashMap*：基于hash表的实现。（用它来代替Hashtable。）提供时间恒定的插入与查询。在构造函数种可以设置hash表的capacity和load factor。可以通过构造函数来调节其性能。
LinkedHashMap(JDK 1.4)：很像HashMap，但是用Iterator进行遍历的时候，它会按插入顺序或最先使用的顺序（least-recently-used (LRU)order）进行访问。除了用Iterator外，其他情况下，只是比HashMap稍慢一点。用Iterator的情况下，由于是使用链表来保存内部顺序，因此速度会更快。
TreeMap：基于红黑树数据结构的实现。当你查看键或pair时，会发现它们时按顺序（根据Comparable或Comparator，我们过一会讲）排列的。TreeMap的特点时，你锁得到的时一个有序的Map。TreeMap是Map中唯一有subMap()方法的实现。这个方法能让你获取这个树中的一部分。
WeakHashMap：一个weak key的Map，是为某些特殊问题而设计的。它能让Map释放其所持有的对象。如果某个对象除了在Map当中充当键之外，在其他地方都没有其reference的话，那它将被当作垃圾回收。
IdentityHashMap(JDK 1.4)：一个用＝＝，而不是equals()来比较键的hash map。不是为我们平常使用而设计的，是用来解决特殊问题的。
散列是往Map里存数据的常用算法。

SortedMap
SortedMap（只有TreeMap这一个实现）的键肯定是有序的，因此这个接口里面就有一些附加功能的方法了。
Comparator comparator()：返回Map所使用的comparator，如果是用Object内置的方法的话，则返回null。
Object firstKey()：返回第一个键。
Object lastKey()：返回最后一个键。
SortedMap subMap(fromKey, toKey)：返回这个Map的一个子集，其键从fromKey开始到toKey为止，包括前者，不包括后者。
SortedMap headMap(toKey)：返回这个Map的一愕嘎子集，其键均小于toKey。
SortedMap tailMap(fromKey)：返回这个Map的一个子集，其键均大于等于fromKey。
pair是按key的顺序存储的，由于TreeMap有顺序的概念，因此“位置”是有意义的，所以你可以去获取它的第一个和最后一个元素，以及它的子集。

LinkedHashMap
为了提高速度，LinkedHashMap对所有东西都做了hash，而且遍历的时候（println()会遍历整个Map，所以你能看到这个过程）还会按插入顺序返回pair。此外，你还可以在LinkedHashMap的构造函数里面进行配置，让它使用基于访问的LRU（least-recently -used）算法，这样还没被访问过的元素（同时也是要删除的候选对象）就会出现在队列的最前头。这样，为节省资源而写一个定时清理的程序就变得很简单了。

散列算法与Hash数
一个合适的equals()必须做到一下五点：
1 反身性：对任何x, x.equals(x)必须是true的。
2 对称性：对任何x和y，如果y.equals(x)是true的，那么
x.equals(y)也必须是true的。
3 传递性：对任何x，y和z，如果x.equals(y)是true的，且
y.equals(z)也是true的，那么x.equals(z)也必须是true的。
4 一致性：对任何x和y，如果对象里面用来判断相等姓的信息没有修
改过，那么无论调用多少次x.equals(y)，它都必须一致地返回
true或false。
5 对于任何非空的x，x.equals(null)必须返回false。
默认的Object.equals()只是简单地比较两个对象的地址。
如果你想把子集写的类当HashMap的键来用的话，你就必须把hashCode()和equals（）都给覆写了。

理解hashCode()
如果你不覆写键的hashCode()和equals()的话，散列数据结构（HashSet，HashMap，LinkedHashSet，或LinkedHashMap）就没法正确地处理键。
散列的价值就在于速度：散列算法能很快地找出东西。
数组是最快的数据结构。

持有reference
java.lang.ref类库里有一套能增进垃圾回收器工作的灵活性的类。一旦碰到了“对象达到要耗光内存”的时候，这些类就会闲的格外有用。有三个类是继承抽象类Reference的：SoftReference，WeakReference和PhantomReference。如果待处理的对象只能通过这些Reference进行访问的话，那么这些Reference对象就会向垃圾回收器提供一些不同级别的暗事。

……

总结Java标准类库的容器类：
1。数组把对象和数字形式的下标联系起来。它持有的是类型确定的对象，这样提取对象的时候就不用再作类型传递了。它可以是多维的，也可以持有primitive。但是创建之后它的容量不能改了。
2。Collection持有单个元素，而Map持有相关联的pair。
3。和数组一样，List也把数字下标同对象联系起来，你可以把数组和List想成有序的容器。List会随元素的增加自动调整容量。但是List只能持有Object reference，所以不能存放primitive，而且把Object提取出来之后，还要做类型传递。
4。如果要做很多随机访问，那么请用ArrayList，但是如果要再List的中间做很多插入和删除的话，就应该用LinkedList了。
5。LinkedList能提供队列，双向队列和栈的功能。
6。Map提供的不是对象与数组的关联，而是对象和对象的关联。
HashMap看重的是访问速度，而TreeMap各国那看重键的顺序，因而它不如HashMap那么快。而LinkedHashMap则保持对象插入的顺序，但是也可以用LRU算法为它重新排序。
7。Set只接受不重复的对象。HashSet提供了最快的查询速度。而TreeSet则保持元素有序。LinkedHashSet保持元素的插入顺序。
8。没必要再在新代码里使用旧类库留下来的Vector，Hashtable和Stack了。
容器类库是你每天都会用到的工具，它能使程序更简介，更强大并且更搞笑。