集合的学习 | 易学教程

JAVA常用的数据结构知识，主要看集合相关。

数组和集合都是用来存储对象的，区别在于数组长度固定，集合的长度可变；数组存储基本数据类型，集合存储对象。

集合特点：只用于存储对象，长度可变，可以存储不同类型的对象。

集合框架体系

Collection接口是List、Set、Queue的父级接口。

Set接口有两个常用的实现类：HashSet和TreeSet。List接口的常用接口有ArrayList和Vector接口。

Map接口有两个常用的实现类：Hashtable和HashMap。

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

1、Iterator接口

　　Iterator接口，这是一个用于遍历集合中元素的接口，主要包含hashNext(),next(),remove()三种方法。它的一个子接口LinkedIterator在它的基础上又添加了三种方法，分别是add(),previous(),hasPrevious()。也就是说如果是先Iterator接口，那么在遍历集合中元素的时候，只能往后遍历，被遍历后的元素不会在遍历到，通常无序集合实现的都是这个接口，比如HashSet，HashMap；而那些元素有序的集合，实现的一般都是LinkedIterator接口，实现这个接口的集合可以双向遍历，既可以通过next()访问下一个元素，又可以通过previous()访问前一个元素，比如ArrayList。

　　抽象类的使用。如果要自己实现一个集合类，去实现那些抽象的接口会非常麻烦，工作量很大。这个时候就可以使用抽象类，这些抽象类中给我们提供了许多现成的实现，我们只需要根据自己的需求重写一些方法或者添加一些方法就可以实现自己需要的集合类，工作流昂大大降低。

2、Collection （集合的最大接口）继承关系

　　——List　可以存放重复的内容

　　——Set　　不能存放重复的内容，所以的重复内容靠hashCode()和equals()两个方法区分

　　——Queue　　队列接口

　　——SortedSet　　可以对集合中的数据进行排序

　　Collection定义了集合框架的共性功能。

　　add方法的参数类型是Object。以便于接收任意类型对象。

　　集合中存储的都是对象的引用(地址)。

3、List的常用子类

　　特有方法。凡是可以操作角标的方法都是该体系特有的方法。　

　　——ArrayList 　　线程不安全，查询速度快;存储的元素超过存储容量，ArrayList每次增长原来的0.5倍

　　——Vector　　线程安全，但速度慢，已被ArrayList替代;存储的元素超过存储容量，Vector每次增长原来的1倍

ArrayList和Vector都可以设置初始空间的大小，Vector还可以设置增长的空间大小，而ArrayList没有提供设置增长空间的方法。

　　——LinkedList　　链表结果，增删速度快

4、Set接口

　　Set：元素是无序(存入和取出的顺序不一定一致)，元素不可以重复。

　　——HashSet:底层数据结构是哈希表。是线程不安全的。不同步。

　　　　HashSet是如何保证元素唯一性的呢？

　　　　是通过元素的两个方法，hashCode和equals来完成。

　　　　如果元素的HashCode值相同，才会判断equals是否为true。

　　　　如果元素的hashcode值不同，不会调用equals。

　　　　注意,对于判断元素是否存在，以及删除等操作，依赖的方法是元素的hashcode和equals方法。

　　——TreeSet：

　　　　有序的存放：TreeSet　　线程不安全，可以对Set集合中的元素进行排序

　　　　通过compareTo或者compare方法来保证元素的唯一性，元素以二叉树的形式存放。

5、Object类

　　在实际开发中经常会碰到区分同一对象的问题，一个完整的类最好覆写Object类的hashCode()、equals()、toString()三个方法。

6、集合的输出

　　——4种常见的输出方式

　　——Iterator：迭代输出，使用最多的输出方式

　　——ListIterator： Iterator的子接口，专门用于输出List中的内容

　　——Enumeration

　　——foreach

　　在迭代时，不可以通过集合对象的方法操作集合中的元素，因为会发生ConcurrentModificationException异常。所以，在迭代器时，只能用迭代器的放过操作元素，可是Iterator方法是有限的，只能对元素进行判断，取出，删除的操作，如果想要其他的操作如添加，修改等，就需要使用其子接口，ListIterator。该接口只能通过List集合的listIterator方法获取。

7、Map接口

　　Correction、Set、List接口都属于单值的操作，而Map中的每个元素都使用key——>value的形式存储在集合中。

　　Map集合：该集合存储键值对。一对一对往里存。而且要保证键的唯一性。

8、Map接口的常用子类

　　Map

　　——HashMap：底层是哈希表数据结构，允许使用 null 值和 null 键，该集合是不同步的。将hashtable替代，jdk1.2.效率高。

　　——TreeMap：底层是二叉树数据结构。线程不同步。可以用于给map集合中的键进行排序。

9、集合工具类

　　Collections:集合框架的工具类。里面定义的都是静态方法。

　　Collections和Collection有什么区别？

　　　　Collection是集合框架中的一个顶层接口，它里面定义了单列集合的共性方法。

　　　　　　它有两个常用的子接口，

　　　　　　——List：对元素都有定义索引。有序的。可以重复元素。

　　　　　　——Set：不可以重复元素。无序。

　　　　Collections是集合框架中的一个工具类。该类中的方法都是静态的。

　　　　　　提供的方法中有可以对list集合进行排序，二分查找等方法。

　　　　　　通常常用的集合都是线程不安全的。因为要提高效率。

　　　　　　如果多线程操作这些集合时，可以通过该工具类中的同步方法，将线程不安全的集合，转换成安全的。

10.比较

区别：

问：Collection和Collections的区别

答：

java.util.Collection

public interface Collection<E> extends Iterable<E> {....}

是集合类的上级接口，继承与他有关的接口主要有List和Set；它提供了对集合对象进行基本操作的通用接口方法。Collection接口在Java 类库中有很多具体的实现。Collection接口的意义是为各种具体的集合提供了最大化的统一操作方式。

java.util.Collections

public class Collections {...}

是针对集合类的一个帮助类，他提供一系列静态方法实现对各种集合的搜索、排序、线程安全等操作

问：ArrayList和Vector的区别（是否有序、是否重复、数据结构、底层实现）

答：

第一，线程安全。Vector是线程安全的，而ArrayList是线程不安全的。因此在如果集合数据只有单线程访问，那么使用ArrayList可以提高效率。而如果有多线程访问你的集合数据，那么就必须要用Vector，因为要保证数据安全。

第二，数据增长。ArrayList和Vector都有一个初始的容量大小，当存储进它们里面的元素超过了容量时，就需要增加它们的存储容量。ArrayList每次增长原来的0.5倍，而Vector增长原来的一倍。ArrayList和Vector都可以设置初始空间的大小，Vector还可以设置增长的空间大小，而ArrayList没有提供设置增长空间的方法。

问：HashMap和Hashtable的区别

答：

HashMap和Hashtable都实现了Map接口，并且都是key-value的数据结构。它们的不同点主要在三个方面：

第一，Hashtable是Java1.1的一个类，它基于陈旧的Dictionary类。而HashMap是Java1.2引进的Map接口的一个实现。

第二，Hashtable是线程安全的，也就是说是线程同步的，而HashMap是线程不安全的。也就是说在单线程环境下应该用HashMap，这样效率更高。

第三，HashMap允许将null值作为key或value，但Hashtable不允许（会抛出NullPointerException）。

问：List 和 Map 区别？（数据结构，存储特点）

答：

这个要从两个方面来回答，一方面是List和Map的数据结构，另一方面是存储数据的特点。在数据结构方面，List存储的是单列数据的集合，而Map存储的是key、value类型的数据集合。在数据存储方面，List存储的数据是有序且可以重复的，而Map中存储的数据是无序且key值不能重复（value值可以重复）。

问：List、Map、Set三个接口，存取元素时，各有什么特点？

答：

List与Set具有相似性，它们都是单列元素的集合，所以，它们有一个功共同的父接口，叫Collection。Set里面不允许有重复的元素，所谓重复，即不能有两个相等（注意，不是仅仅是相同）的对象，即假设Set集合中有了一个A对象，现在我要向Set集合再存入一个B对象，但B对象与A对象equals相等，则B对象存储不进去。所以，Set集合的add方法有一个boolean的返回值，当集合中没有某个元素，此时add方法可成功加入该元素时，则返回true，当集合含有与某个元素equals相等的元素时，此时add方法无法加入该元素，返回结果为false。Set取元素时，没法说取第几个，只能以Iterator接口取得所有的元素，再逐一遍历各个元素。

List表示有先后顺序的集合，注意，不是那种按年龄、按大小、按价格之类的排序。当我们多次调用add(Obj e)方法时，每次加入的对象就像火车站买票有排队顺序一样，按先来后到的顺序排序。有时候，也可以插队，即调用add(int index,Obj e)方法，就可以指定当前对象在集合中的存放位置。一个对象可以被反复存储进List中，每调用一次add方法，这个对象就被插入进集合中一次，其实，并不是把这个对象本身存储进了集合中，而是在集合中用一个索引变量指向这个对象，当这个对象被add多次时，即相当于集合中有多个索引指向了这个对象，如图x所示。List除了可以以Iterator接口取得所有的元素，再逐一遍历各个元素之外，还可以调用get(index i)来明确说明取第几个。

Map与List和Set不同，它是双列的集合，其中有put方法，定义如下：put(obj key,obj value)，每次存储时，要存储一对key/value，不能存储重复的key，这个重复的规则也是按equals比较相等。取则可以根据key获得相应的value，即get(Object key)返回值为key 所对应的value。另外，也可以获得所有的key的结合（map.keySet()），还可以获得所有的value的结合（map.values()），还可以获得key和value组合成的Map.Entry对象的集合（map.entrySet()）。

List 以特定次序来持有元素，可有重复元素。Set 无法拥有重复元素,内部排序。Map 保存key-value值，value可多值。

11.总结：

　　List：add/remove/get/set。

　　　　1，ArrayList：其实就是数组，容量一大，频繁增删就是噩梦，适合随机查找；

　　　　2，LinkedList：增加了push/[pop|remove|pull]，其实都是removeFirst；

　　　　3，Vector：历史遗留产物，同步版的ArrayList，代码和ArrayList太像；

　　　　4，Stack：继承自Vector。Java里其实没有纯粹的Stack，可以自己实现，用组合的方式，封装一下LinkedList即可；

　　　　5，Queue：本来是单独的一类，不过在SUN的JDK里就是用LinkedList来提供这个功能的，主要方法是offer/pull/peek，因此归到这里呢。

　　Set：add/remove。可以用迭代器或者转换成list。

　　　　1，HashSet：内部采用HashMap实现的；

　　　　2，LinkedHashSet：采用LinkedHashMap实现；

　　　　3，TreeSet：TreeMap。