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  • Java之旅_高级教_集合框架

    摘自:http://www.runoob.com/java/java-collections.html

    Java 集合框架

    早在Java2之前,java 就提供了特设类。比如:Dictionary,Vector,Stack,和Properties这些类用来存储和操作对象组。

    虽然这些类都非常有用,但是它们缺少一个核心的,统一的主题。由于这个原因,使用Vector类的方式和使用Properties类的方式有着很大不同。

    集合框架被设计成要满足以下几个目标。

    • 该框架必须是高性能的。基本集合(动态数组,链表,树,哈希表)的实现也必须是高效的。
    • 该框架允许不同类型的集合,以类似的方式工作,具有高度的互操作性。
    • 对一个集合的扩展和适应必须是简单的。

    为此,整个集合框架就围绕一组标准接口而设计。你可以直接使用这些接口的标准实现,诸如:LinkedList、HashSet、和TreeSet等,除此之外你也可以

    通过这些接口实现自己的集合。

    集合框架是一个用来代表和操纵集合的统一架构。所有的集合框架都包含如下内容:

    • 接口:是代表集合的抽象数据类型。接口允许集合独立操纵其代表的细节。在面向对象的语言,接口通常形成一个层次。
    • 实现(类):是集合接口的具体实现。从本质上讲,它们是可重复使用的数据结构。
    • 算法:是实现集合接口的对象里的方法执行的一些有用的计算,例如:搜索和排序。这些算法被称为多态,那是因为相同的方法可以在相似的接口上有着不同的实现。

    除了集合,该框架也定义了几个Map接口和类。Map里存储的是键/值对。尽管Map不是collections,但是它们完全整合在集合中。

     集合框架体系如图

    Java集合框架提供了一套性能优良,使用方便的接口和类,java集合框架位于java.util包中,所以当使用集合框架的时候需要进行导包。

    集合接口 

    集合框架定义了一些接口,本节提供了每个接口的概述:

    序号 方法描述
    1

    Collection 接口

    Collection 是最基本的集合接口,一个Collection代表一组Object,即Collection的元素,Java不提供直接继承自Collection的类,

    只提供继承于它的子接口(如List 和 Set)。

    2

    List 接口

    List 接口是一个有序的 Collection,使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置,能够通过索引(元素在List中位置,类似于数组的下标)

    来访问List中的元素,第一个元素的索引为0,而且允许有相同的元素。

    3

    Set

    Set 具有与 Collection 完全一样的接口,只是行为上不同,Set 不保存重复的元素。

    4

    SortedSet

    继承于 Set 保存有序的集合。

    5

    Map

    将唯一的键映射到值。

    6

    Map.Entry

    描述在一个Map中的一个元素(键/值对)。是一个Map的内部类。

    7

    SortedMap

    继承于Map,使 Key保持在升序排列。

    8

    Enumeration

    这是一个传统的接口和定义的方法,通过它可以枚举(一次获得一个)对象集合中的元素。这个传统接口已被迭代器取代。

    Set 和 List 的区别

    • Set 接口实例存储的是无序的,不重复的数据。List 接口实例存储的是有序的,可以重复的元素。
    • Set 检索效率低下,删除和插入效率高,删除和插入不会引起元素位置改变《实现类有TreeSet、HashSet》。
    • List 和数组类似,可以动态增长,根据实际存储的数据的长度自动增长List的长度。查找元素效率高,插入删除效率低,因为会引起其他元素位置的改变《实现类有ArrayList、LinkedList》。

    集合实现类(集合类)

    Java提供了一套实现了Collection接口的标准实现类。其中一些是具体类,这些类可以直接拿来使用,而另外一些是抽象类,提供了接口的部分实现。

    标准集合类汇总于下表:

    序号 方法描述
    1

    AbstractCollection

    实现了大部分的集合接口。

    2

    AbstractList

    继承于AbstractCollection并且实现了大部分List接口。

    3

    AbstractSequentialList

    继承于AbstractList,提供了对数据元素的发链式访问而不是随机访问。

    4

    LinkedList

    该类实现了List接口,允许有null元素,主要用于创建链表数据结构,该类没有同步方法,如果多个线程同时访问一个List,则必须

    自己实现访问同步,解决方法就是在创建List时候构造一个同步的List。例如:

    Listlist = Collections.synchronizedList(newLinkedList(...));

    LinkList查找效率低。

    5

     ArrayList

    该类也是实现了List的接口,实现了可变大小的数组,随机访问和遍历元素时,提供更好的性能。该类也是非同步的,在多线程的情况下不要

    使用。ArrayList增长当前长度的50%,插入删除效率低。

    6

     AbstractSet

    继承于AbstractCollection 并且实现了大部分Set接口。

    7

    HashSet

    该类实现了Set接口,不允许出现重复元素,不保证集合中元素的顺序,允许包含值为null的元素,但最多只能一个。 

    8

     LinkedHashSet

    具有可预知迭代顺序的 Set 接口的哈希表和链接列表实现。

    9

     TreeSet

    该类实现了Set接口,可以实现排序等功能。

    10 

    AbstractMap

    实现了大部分的Map接口。 

    11 

     HashMap

    HashMap是一个散列表,它存储的内容是键值对(key-value)映射。

    该类实现了Map接口,根据键的HashCode值存储数据,具有很快的访问速度,最多允许一条记录的键为null,不支持线程同步。

    12 

    TreeMap

    继承了AbstractMap,并且使用一颗树。 

    13 

    WeakHashMap

    继承AbstractMap类,使用弱密钥的哈希表。

    14 

    LinkedHashMap

    继承于HashMap,使用元素的自然顺序对元素进行排序。 

    15 

     IdentityHashMap

    继承于AbstractMap类,比较文档时使用引用相等。

    在前面的教程中已经讨论通过java.util包中定义的类,如下所示:

    序号 方法描述
    1

    Vector

    该类和ArrayList非常相似,但是该类是同步的,可以用在多线程的情况,该类允许设置默认的增长长度,默认扩展方式为原来的2倍。

    2

    Stack

    栈是Vector的一个子类,它实现了一个标准的后进先出的栈。

    3

    Dictionary

    Dictionary类是一个抽象类,用来存储键/值对,作用和Map类相似。

    4

    Hashtable

    Hashtable是Dictionary类的子类,位于java.util包中。

    5

    Properties 

    Properties继承于Hashtable,表示一个持久的属性集,属性列表中每个键及其对应值都是一个字符串。

    6

    BitSet

    一个BitSet类创建一种特殊类型的数组来保存位值。BitSet中数组大小会随需要增加。

    集合算法

    集合框架定义了几种算法,可用于集合和映射。这些算法被定义为集合类的静态方法。

    在尝试比较不兼容的类型时,一些方法能够抛出 ClassCastException 异常。当试图修改一个不可修改的集合时,抛出UnsupporedOperationException 异常。

    集合定义的三个静态变量 :EMPTY_SET,EMPTY_LIST,EMPTY_MAP。这些变量都不可改变。

    如何使用迭代器

    通常情况下,你会希望遍历一个集合中的元素。例如,显示集合中的每个元素。

    一般遍历数组都是采用for循环或者增加for,这两个方法也可以用在集合框架,但是还有一种方法是采用迭代器遍历集合框架。

    这是一个对象,实现了Iterator接口或者ListIterator接口。

    迭代器,使你能够通过循环来得到或删除集合的元素。ListIterator继承了Iterator,以允许双向遍历列表和修改元素。

    遍历ArrayList

    package javaLearn;
    import java.util.*;
    
    public class IteratorTest01{
        public static void main(String[] args){
            List<String> list = new ArrayList<String>();
            list.add("hello");
            list.add("world");
            list.add("HHA");
            
            //第一种遍历方法:foreach遍历
            for(String str:list){
                System.out.println(str);
            }
            //第二种遍历方法:把链表变为数组进行遍历
            String[] strArray = new String[list.size()];
            list.toArray(strArray);
            for(int i=0;i<strArray.length;i++){
                System.out.println(strArray[i]);
            }
            //第三种遍历方法:使用迭代器进行遍历,不用担心遍历过程中会超出集合的长度。
            Iterator<String> ite = list.iterator();
            while(ite.hasNext()){
                System.out.print(ite.next());
            }
        }
    }

    遍历Map

    package javaLearn;
    import java.util.*;
    
    public class IteratorTest02{
        public static void main(String[] args){
            Map<String,String> map = new HashMap<String,String>();
            map.put("1", "value1");
            map.put("2", "value2");
            map.put("3", "value3");
            
            //第一种方法:普遍使用
            for(String key:map.keySet()){
                System.out.println(key+" "+map.get(key));
            }
            
            //第二种方法:通过Map.entrySet使用iterator遍历
            Iterator<Map.Entry<String,String>> it = map.entrySet().iterator();
            while(it.hasNext()){
                Map.Entry<String, String> entry = it.next();
                System.out.println(entry.getKey()+"  "+entry.getValue());
            }
            
            //第三种方法:推荐,尤其容量大时,通过Map.entrySet遍历key和value
            for(Map.Entry<String, String> entry:map.entrySet()){
                System.out.println(entry.getKey()+"  "+entry.getValue());
            }
            
            //第四种方法:通过Map.values()遍历所有的value,但不能遍历key
            for(String v:map.values()){
                System.out.println(v);
            }
        }
    }

    总结

    Java集合框架为程序员提供了预先包装的数据结构和算法来操纵他们。

    集合是一个对象,可容纳其他对象的引用。集合接口声明对每一种类型的集合可以执行的操作。

    集合框架的类和接口均在java.util包中

    任何对象加入集合类后,自动转变为Object类型,所以在取出的时候,需要进行强制类型转换,使用泛型之后不用强制转换。

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