java核心（十五）：List、Set、Map功能分析

一、List、Set、Map三者关系分析

 

　　解释一：List与Set的区别

1. List和Set都是接口继承于Collection接口；
2. 最大的不同就是List是可以重复的。而Set是不能重复的；
3. List接口有三个实现类：LinkedList、ArrayList、Vector ，Set接口有两个实现类：HashSet(底层由HashMap实现)、TreeSet、LinkedHashSet；
4. List适合经常追加数据、插入、删除数据。但随机取数效率比较低；
5. Set适合经常地随机储存、插入、删除。但是在遍历时效率比较低。

 

　　解释二：Set与Map

1. Set对每个对象只接受一次，并使用自己内部的排序方法(通常，你只关心某个元素是否属于Set，而不关心它的顺序--否则应该使用List)。
2. Map同样对每个元素保存一份，但这是基于"键"的，Map也有内置的排序，因而不关心元素添加的顺序。如果添加元素的顺序对你很重要，应该使用LinkedHashSet或者LinkedHashMap.

 　　总结：

1. List有顺序有重复没有排序，set无重复有排序。
2. map的key也和set一样。
3. 如果想跟List一样需要有插入元素的顺序，请使用LinkedHashSet或者LinkedHashMap。

　　

特别说明

1. 容器类仅能持有对象引用（指向对象的指针），而不是将对象信息copy一份至数列某位置。
2. Collection没有get()方法，只能通过iterator()遍历元素。Set和Collection拥有一模一样的接口。List可以通过get()方法来一次取出一个元素。
3. 一般使用ArrayList。用LinkedList构造堆栈stack、队列queue。
4. HashMap会利用对象的hashCode来快速找到key。说明：哈希码就是将对象的信息经过一些转变形成一个独一无二的int值，这个值存储在一个array中。我们都知道所有存储结构中，array查找速度是最快的，所以，可以加速查找。发生碰撞时，让array指向多个values，即，数组每个位置上又生成一个梿表。
5. LinkedList、ArrayList、HashSet是非线程安全的，Vector是线程安全的;
6. HashMap是非线程安全的，HashTable是线程安全的;

 

二、List的功能方法

　　1、List接口及实现类

　　实际上有两种List: 一种是基本的ArrayList,其优点在于随机访问元素，另一种是更强大的LinkedList,它并不是为快速随机访问设计的，而是具有一套更通用的方法。

　　List : 次序是List最重要的特点：它保证维护元素特定的顺序。List为Collection添加了许多方法，使得能够向List中间插入与移除元素(这只推荐LinkedList使用。)一个List可以生成ListIterator,使用它可以从两个方向遍历List,也可以从List中间插入和移除元素。

　　ArrayList : 由数组实现的List。允许对元素进行快速随机访问，但是向List中间插入与移除元素的速度很慢。ListIterator只应该用来由后向前遍历ArrayList,而不是用来插入和移除元素。因为那比LinkedList开销要大很多。

　　LinkedList : 对顺序访问进行了优化，向List中间插入与删除的开销并不大。随机访问则相对较慢。(使用ArrayList代替。)还具有下列方法：addFirst(), addLast(), getFirst(), getLast(), removeFirst() 和 removeLast(), 这些方法 (没有在任何接口或基类中定义过)使得LinkedList可以当作堆栈、队列和双向队列使用。

 

　　2、ArrayList 与 LinkedList 的区别和适用场景

 

　　（1）Arraylist ：

• 优点：ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构,因为地址连续，一旦数据存储好了，查询操作效率会比较高（在内存里是连着放的）。
• 缺点：因为地址连续， ArrayList要移动数据,所以插入和删除操作效率比较低。   

 

　　（2）LinkedList：

• 优点：LinkedList基于链表的数据结构,地址是任意的，所以在开辟内存空间的时候不需要等一个连续的地址，对于新增和删除操作add和remove，LinedList比较占优势。LinkedList 适用于要头尾操作或插入指定位置的场景
• 缺点：因为LinkedList要移动指针,所以查询操作性能比较低。

 

　　（3）适用场景分析：

•  当需要对数据进行多次访问的情况下选用ArrayList，当需要对数据进行多次增加删除修改时采用LinkedList。

//ArrayList 有三个构造方法。比LinkedList多了一个指定初始容量的空列表。
ArrayList()
          构造一个初始容量为 10 的空列表。 
ArrayList(Collection<? extends E> c)
          构造一个包含指定 collection 的元素的列表，这些元素是按照该 collection 的迭代器返回它们的顺序排列的。 
ArrayList(int initialCapacity)
          构造一个具有指定初始容量的空列表。 

//LinkedList 有两个构造方法
LinkedList()
          构造一个空列表。 
LinkedList(Collection<? extends E> c)
          构造一个包含指定集合中的元素的列表，这些元素按其集合的迭代器返回的顺序排列。

 

三、Set的功能方法

　　1、Set接口及实现类

　　Set : 存入Set的每个元素都必须是唯一的，因为Set不保存重复元素。加入Set的元素必须定义equals()方法以确保对象的唯一性。Set与Collection有完全一样的接口。Set接口不保证维护元素的次序。

　　HashSet : 为快速查找设计的Set。存入HashSet的对象必须定义hashCode()。

　　TreeSet : 保存次序的Set, 底层为树结构。使用它可以从Set中提取有序的序列。

　　LinkedHashSet : 具有HashSet的查询速度，且内部使用链表维护元素的顺序(插入的次序)。于是在使用迭代器遍历Set时，结果会按元素插入的次序显示。

 

　　2、HashSet 与Treeset 的区别及适用场景

　　（1）TreeSet：

• TreeSet 是二差树（红黑树的树据结构）实现的,Treeset中的数据是自动排好序的，不允许放入null值 

　　（2）HashSet：

• HashSet 是哈希表实现的,HashSet中的数据是无序的，可以放入null，但只能放入一个null，两者中的值都不能重复，就如数据库中唯一约束 
• HashSet要求放入的对象必须实现HashCode()方法，放入的对象，是以hashcode码作为标识的，而具有相同内容的String对象，hashcode是一样，所以放入的内容不能重复。但是同一个类的对象可以放入不同的实例

  　　（3） 适用场景分析:

• HashSet是基于Hash算法实现的，其性能通常都优于TreeSet。为快速查找而设计的Set，我们通常都应该使用HashSet。
• 在我们需要排序的功能时，我们才使用TreeSet。

 

四、Map的功能方法

　　1、Map接口及实现类

　　标准的Java类库中包含了几种不同的Map：HashMap、TreeMap、 LinkedHashMap，它们都有同样的基本接口Map，但是行为、效率、排序策略、保存对象的生命周期和判定“键”等价的策略等各不相同。

　　执行效率是Map的一个大问题。看看get()要做哪些事，就会明白为什么在ArrayList中搜索“键”是相当慢的。而这正是HashMap提高速度的地方。HashMap使用了特殊的值，称为“散列码”(hash code)，来取代对键的缓慢搜索。“散列码”是“相对唯一”用以代表对象的int值，它是通过将该对象的某些信息进行转换而生成的。所有Java对象都能产生散列码，因为hashCode()是定义在基类Object中的方法。

　　HashMap就是使用对象的hashCode()进行快速查询的。此方法能够显著提高性能。

　　Map : 维护“键值对”的关联性，使你可以通过“键”查找“值”

　　HashMap : Map基于散列表的实现。插入和查询“键值对”的开销是固定的。可以通过构造器设置容量capacity和负载因子load factor，以调整容器的性能。

　　LinkedHashMap : 类似于HashMap，但是迭代遍历它时，取得“键值对”的顺序是其插入次序，或者是最近最少使用(LRU)的次序。只比HashMap慢一点。而在迭代访问时发而更快，因为它使用链表维护内部次序。

　　TreeMap : 基于红黑树数据结构的实现。查看“键”或“键值对”时，它们会被排序(次序由Comparabel或Comparator决定)。TreeMap的特点在于，你得到的结果是经过排序的。TreeMap是唯一的带有subMap()方法的Map，它可以返回一个子树。 

 

 　　2、HashMap与TreeMap、HashTable的区别及适用场景

　　(1)HashMap : 

• HashMap 非线程安全  
• HashMap：基于哈希表实现。使用HashMap要求添加的键类明确定义了hashCode()和equals()[可以重写hashCode()和equals()]，为了优化HashMap空间的使用，您可以调优初始容量和负载因子。 

 　　(2)TreeMap : 

• TreeMap：非线程安全基于红黑树实现。
• TreeMap没有调优选项，因为该树总处于平衡状态。 

 　　(3)适用场景分析：

• HashMap和HashTable:HashMap去掉了HashTable的contains方法，但是加上了containsValue()和containsKey()方法。HashTable同步的，而HashMap是非同步的，效率上比HashTable要高。HashMap允许空键值，而HashTable不允许。
• HashMap：适用于Map中插入、删除和定位元素。 
• Treemap：适用于按自然顺序或自定义顺序遍历键(key)。

　　（3）推荐阅读：HashMap的底层实现

• 漫画：什么是HashMap？

• 高并发下的HashMap，在ReHash的时候可能会出现链表环，导致查询可能会出现死循环

以上文章，部分内容转载自CSDN：
作者：星眸之心 
原文：https://blog.csdn.net/wangguidong520/article/details/51038574

作者：安卓之夜 
原文：https://blog.csdn.net/qq_22118507/article/details/51576319