Java集合类

线性表，链表，哈希表是常用的数据结构，在进行Java开发时，JDK已经为我们提供了一系列相应的类来实现基本的数据结构。这些类均在java.util包中。本文试图通过简单的描述，向读者阐述各个类的作用以及如何正确使用这些类。

以下是java.util包的部分类继承关系图：
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Collection忽悠,忽悠社区,忽悠论坛.4 I1 t: P/ |' \8 D- |/ d
├List忽悠社区是综合性社区网站,将最新、最快、最专业的资讯、新闻,图片,视频奉献给所有爱好者。+ y, t5 u2 B4 Q* h8 M
│├ LinkedListwww.huuoo.com2 m' M! i, h) Z! b6 L+ y! C
│├ ArrayList5 z1 |8 Y/ s3 t
│└ Vector
│　└ Stack忽悠社区  [  E; x7 _* F, k# D4 E% a& C* D, M
└ Setwww.huuoo.com( R% R" u$ }6 x  \6 _
Map
├ Hashtable4 O6 E) Q" m$ c7 w
├ HashMap: h# j9 \, z* m6 n! h2 K
└ WeakHashMap

Collection接口www.huuoo.com/ p0 t  r& Q- H% L
　　Collection是最基本的集合接口，一个Collection代表一组Object，即Collection的元素（Elements）。一些Collection允许相同的元素而另一些不行。一些能排序而另一些不行。Java SDK不提供直接继承自Collection的类，Java SDK提供的类都是继承自Collection的“子接口”如List和Set。忽悠,忽悠社区,忽悠论坛.1 S' l) a7 R+ K" Y5 a& V  x  |
　　所有实现Collection接口的类都必须提供两个标准的构造函数：无参数的构造函数用于创建一个空的Collection，有一个Collection参数的构造函数用于创建一个新的Collection，这个新的Collection与传入的Collection有相同的元素。后一个构造函数允许用户复制一个Collection。8 j' j7 y) k0 I$ {9 t
　　如何遍历Collection中的每一个元素？不论Collection的实际类型如何，它都支持一个iterator()的方法，该方法返回一个迭代子，使用该迭代子即可逐一访问Collection中每一个元素。典型的用法如下：

Iterator it = collection.iterator(); // 获得一个迭代子
while(it.hasNext()) {
Object obj = it.next(); // 得到下一个元素
}

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由Collection接口派生的两个接口是List和Set。' C2 r8 _6 ^4 Q: j
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List接口
# p5 y9 ]% U1 ^　　List是有序的Collection，使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置。用户能够使用索引（元素在List中的位置，类似于数组下标）来访问List中的元素，这类似于Java的数组。
和下面要提到的Set不同，List允许有相同的元素。
　　除了具有Collection接口必备的iterator()方法外，List还提供一个listIterator()方法，返回一个ListIterator接口，和标准的Iterator接口相比，ListIterator多了一些add()之类的方法，允许添加，删除，设定元素，还能向前或向后遍历。忽悠社区) {$ y: J3 D7 ?# r% ]2 s
　　实现List接口的常用类有LinkedList，ArrayList，Vector和Stack。

LinkedList类0 O' m3 }8 A9 H0 c1 Z# i
　　LinkedList实现了List接口，允许null元素。此外LinkedList提供额外的get，remove，insert方法在LinkedList的首部或尾部。这些操作使LinkedList可被用作堆栈（stack），队列（queue）或双向队列（deque）。忽悠,忽悠社区,忽悠论坛.+ T0 q) G9 e, v( u3 c
　　注意LinkedList没有同步方法。如果多个线程同时访问一个List，则必须自己实现访问同步。一种解决方法是在创建List时构造一个同步的List：

List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));

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ArrayList类
. J  S* i6 W" t  c9 U* ]　　ArrayList实现了可变大小的数组。它允许所有元素，包括null。ArrayList没有同步。忽悠,忽悠社区,忽悠论坛.$ S# Z4 o% c% z: ^( [4 l
size，isEmpty，get，set方法运行时间为常数。但是add方法开销为分摊的常数，添加n个元素需要O(n)的时间。其他的方法运行时间为线性。忽悠社区是综合性社区网站,将最新、最快、最专业的资讯、新闻,图片,视频奉献给所有爱好者。* \! G  h4 h4 R; y
　　每个ArrayList实例都有一个容量（Capacity），即用于存储元素的数组的大小。这个容量可随着不断添加新元素而自动增加，但是增长算法并没有定义。当需要插入大量元素时，在插入前可以调用ensureCapacity方法来增加ArrayList的容量以提高插入效率。忽悠社区. v2 h) n' n. I; i6 {# S+ K; t
　　和LinkedList一样，ArrayList也是非同步的（unsynchronized）。忽悠社区, o( W/ p+ `$ e/ k5 |& M

Vector类
　　Vector非常类似ArrayList，但是Vector是同步的。由Vector创建的Iterator，虽然和ArrayList创建的Iterator是同一接口，但是，因为Vector是同步的，当一个Iterator被创建而且正在被使用，另一个线程改变了Vector的状态（例如，添加或删除了一些元素），这时调用Iterator的方法时将抛出ConcurrentModificationException，因此必须捕获该异常。

Stack类忽悠,忽悠社区,忽悠论坛., H# F  [" G/ J
　　Stack继承自Vector，实现一个后进先出的堆栈。Stack提供5个额外的方法使得Vector得以被当作堆栈使用。基本的push和pop方法，还有peek方法得到栈顶的元素，empty方法测试堆栈是否为空，search方法检测一个元素在堆栈中的位置。Stack刚创建后是空栈。

Set接口
　　Set是一种不包含重复的元素的Collection，即任意的两个元素e1和e2都有e1.equals(e2)=false，Set最多有一个null元素。
　　很明显，Set的构造函数有一个约束条件，传入的Collection参数不能包含重复的元素。
　　请注意：必须小心操作可变对象（Mutable Object）。如果一个Set中的可变元素改变了自身状态导致Object.equals(Object)=true将导致一些问题。忽悠,忽悠社区,忽悠论坛.; S3 Q' b. a# Q8 f9 l4 i! E
忽悠社区- @) q: u, e/ ]
Map接口
　　请注意，Map没有继承Collection接口，Map提供key到value的映射。一个Map中不能包含相同的key，每个key只能映射一个value。Map接口提供3种集合的视图，Map的内容可以被当作一组key集合，一组value集合，或者一组key-value映射。& O3 [* n. V, I  c" w. \

Hashtable类
　　Hashtable继承Map接口，实现一个key-value映射的哈希表。任何非空（non-null）的对象都可作为key或者value。
　　添加数据使用put(key, value)，取出数据使用get(key)，这两个基本操作的时间开销为常数。
Hashtable通过initial capacity和load factor两个参数调整性能。通常缺省的load factor 0.75较好地实现了时间和空间的均衡。增大load factor可以节省空间但相应的查找时间将增大，这会影响像get和put这样的操作。忽悠社区' N0 Z: A+ O3 X+ e0 E9 C3 o
　　使用Hashtable的简单示例如下，将1，2，3放到Hashtable中，他们的key分别是”one”，”two”，”three”：

Hashtable numbers = new Hashtable();
numbers.put(“one”, new Integer(1));
numbers.put(“two”, new Integer(2));
numbers.put(“three”, new Integer(3));

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要取出一个数，比如2，用相应的key：

Integer n = (Integer)numbers.get(“two”);
System.out.println(“two = ” + n);

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由于作为key的对象将通过计算其散列函数来确定与之对应的value的位置，因此任何作为key的对象都必须实现hashCode和equals方法。hashCode和equals方法继承自根类Object，如果你用自定义的类当作key的话，要相当小心，按照散列函数的定义，如果两个对象相同，即obj1.equals(obj2)=true，则它们的hashCode必须相同，但如果两个对象不同，则它们的hashCode不一定不同，如果两个不同对象的hashCode相同，这种现象称为冲突，冲突会导致操作哈希表的时间开销增大，所以尽量定义好的hashCode()方法，能加快哈希表的操作。
　　如果相同的对象有不同的hashCode，对哈希表的操作会出现意想不到的结果（期待的get方法返回null），要避免这种问题，只需要牢记一条：要同时复写equals方法和hashCode方法，而不要只写其中一个。
　　Hashtable是同步的。

HashMap类) j" X& n8 i/ H6 T; D
　　HashMap和Hashtable类似，不同之处在于HashMap是非同步的，并且允许null，即null value和null key。，但是将HashMap视为Collection时（values()方法可返回Collection），其迭代子操作时间开销和HashMap的容量成比例。因此，如果迭代操作的性能相当重要的话，不要将HashMap的初始化容量设得过高，或者load factor过低。

WeakHashMap类
　　WeakHashMap是一种改进的HashMap，它对key实行“弱引用”，如果一个key不再被外部所引用，那么该key可以被GC回收。忽悠,忽悠社区,忽悠论坛.- y% o& O! s6 ?4 W+ j
# R; f) ]0 B0 P$ t, E: u# O4 T
总结
　　如果涉及到堆栈，队列等操作，应该考虑用List，对于需要快速插入，删除元素，应该使用LinkedList，如果需要快速随机访问元素，应该使用ArrayList。忽悠社区$ U& e+ Y- I' H! _$ k4 x! ~
　　如果程序在单线程环境中，或者访问仅仅在一个线程中进行，考虑非同步的类，其效率较高，如果多个线程可能同时操作一个类，应该使用同步的类。
　　要特别注意对哈希表的操作，作为key的对象要正确复写equals和hashCode方法。) ?" {7 |" i$ [& n) D' G
　　尽量返回接口而非实际的类型，如返回List而非ArrayList，这样如果以后需要将ArrayList换成LinkedList时，客户端代码不用改变。这就是针对抽象编程。

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onions发表于 2007-4-5 20:51 | 只看该作者

Java集合类的种类( G6 Y) }" |' ^/ i/ s
注意图1第二列，Java在设计集合结构时，把集合划成3类：第一种Set，普通的无序集；第二种List，偏序集；第三种Map，有序对的集合。其中Set和List都继承自Collection接口，Map没有从Collection继承。这样做也是没办法的事，因为Map并不是一个通常意义的集合，它的元素是一个key-value-pair，而Collection根本就不是Map，它还没有key的概念。虽然Collection和Map彼此没有继承关系，但它们有大量同名的方法。值得注意的是，Map提供了keySet()和values()两个方法，分别返回一个key的集合和值的集合。

示例1：通过对一个HashSet对象和一个ArrayList对象中元素使用跌代器可以显示Set与List中元素之间的顺序关系：Set中元素是无序的，List不是。

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
import java.util.Set;
public class ElementOrder {
public static void main(String[] args) {
Iterator it = null;
Set ht = new HashSet();
ht.add("htA");
ht.add("htB");
ht.add("htC");
ht.add("htD");
it = ht.iterator();
while (it.hasNext()) {
System.out.println(it.next());
}
List al = new ArrayList();
al.add("alA");
al.add("alB");
al.add("alC");
al.add("adD");
it = al.iterator();
while (it.hasNext()) {
System.out.println(it.next());
}
}
}

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示例2：Map类型的集合对象通过keySet()和values()两个方法，分别返回一个key的集合(Set类型)和值的集合(Collection类型)。

import java.util.Collection;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
public class TestMap {
public static void main(String[] args) {
Iterator it = null;
Map tm = new HashMap();
tm.put("a", new Integer(1));
tm.put("b", new Integer(2));
tm.put("c", new Integer(3));
Set tk = tm.keySet();
it = tk.iterator();
while (it.hasNext()) {
System.out.println(it.next());
}
Collection tv = tm.values();
it = tv.iterator();
while (it.hasNext()) {
System.out.println(it.next());
}
}
}

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