Java集合框架和泛型机制

1、容器类

JDK API中专门设计用来存储其他对象的类,一般称为对象容器类,简称容器类,这组类和接口的设计结构也被统称为集合框架(Collection Framework)。集合框架中容器类的关系如下图示:

Java集合框架和泛型机制_第1张图片

Set的三个常用实现类:

HashSet类是Set接口实现类之一,使用较广泛,它不保存元素的加入顺序。HashSet类根据元素的哈希码进行存放,取出时也可以根据哈希码快速找到。

LinkedHashSet类根据元素的哈希码进行存放,同时用链表记录元素加入的顺序。通过链表来存储对象,一般插入和删除效率较高,检索效率相对较低。

TreeSet类使用红黑树结构对加入的元素进行排序存放,通过TreeSet构造方法来获取TreeSet对象。

List的三个常用实现类:

ArrayList类扩展AbstractList并执行List接口,ArrayList类支持可随需要而增长的动态数组。ArrayList类对于使用索引取出元素有较高的效率,它可以使用索引来快速定位对象。但元素做删除或插入速度较慢,因为使用了数组,需要移动后面的元素已调整索引顺序。

LinkedList类扩展AbstractSequentialList并执行List接口。它提供了一个链接列表数据结构,LinkedList容器类通过连接指针来关联前后两个元素。LinkedList是使用双向链表实现的容器,所以针对频繁的插入和删除元素使用LinkedList类效率较高,它适合实现栈和队列。

Vector类提供了实现可增长数组的功能,Vector类大多数操作与ArrayList类相同,区别在于Vector类是线程同步的。

Java集合中不能存放基本类型数据,而只能存放对象的引用。

主要从两方面来选择容器:

(1)存放要求

无序:Set,不能重复

有序:List,允许重复

“key-value”对:Map

(2)读写数据效率

Hash:两者都最高。

Array:读快改慢。

Linked:读慢改快。

Tree:加入元素可排序使用。


数据结构——表(线性表和链表)需要关注数据在内存中的存储形式

线性表:在内存中分配一块连续的存储空间。在线性表中访问数据元素是很快的,但当改变线性表长度的时候(往中间添加数据或删除数据),其会在移动元素上花费大量的时间。例如数组Array,或ArrayList都是数据结构中线性表的实现。

链表:存储的链式的,不强迫数据是在一片连续的内存空间,可以是分散存储的,这样表中的每个元素除了包括元素的值外,还要包括一些额外的信息。查找时间比线性表慢。

备注:通过链表来存储对象,一般插入和删除效率较高,检索效率相对较低。

2、泛型

应用背景:存入容器的对象在取出时需要强制转换类型,因为对象加入容器时都被转化为Object类型,而取出时又要转成实际类型。

在Java中向下类型转换时容易出现ClassCastException的异常,这时应当尽量避免。有什么办法可以让装入容器中的数据保存自己的类型而不被转化为Object对象呢,这就需要用到JDK5.0支持的新功能——Java的泛型。

定义:泛型只是编译时的概念,是供编译器进行语法检查用的。所谓泛型,就是在定义(类型的定义,方法的定义,形式参数的定义,成员变量的定义等等)的时候,指定它为通用类型,也就是数据类型可以是任意的类型,如List<?> list = null,具体调用时,要将通用类型转换成指定的类型。泛型提高了大型程序的类型安全和可维护性。

目的:

  • 努力将运行时异常转换成编译时的问题,减少运行时异常数量(提高了编译器的能力)。
  • 解决模版编程的问题。

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