转载请注明出处:Java集合中List,Set以及Map等集合体系详解(史上最全)
概述:
- List , Set, Map都是接口，前两个继承至Collection接口，Map为独立接口
- Set下有HashSet，LinkedHashSet，TreeSet
- List下有ArrayList，Vector，LinkedList
- Map下有Hashtable，LinkedHashMap，HashMap，TreeMap
- Collection接口下还有个Queue接口，有PriorityQueue类
注意:
-
Queue接口与List、Set同一级别，都是继承了Collection接口。
看图你会发现,LinkedList既可以实现Queue接口,也可以实现List接口.只不过呢, LinkedList实现了Queue接口。Queue接口窄化了对LinkedList的方法的访问权限（即在方法中的参数类型如果是Queue时，就完全只能访问Queue接口所定义的方法 了，而不能直接访问 LinkedList的非Queue的方法），以使得只有恰当的方法才可以使用。 -
SortedSet是个接口，它里面的（只有TreeSet这一个实现可用）中的元素一定是有序的。
总结:
Connection接口:
— List 有序,可重复
- ArrayList
优点: 底层数据结构是数组，查询快，增删慢。
缺点: 线程不安全，效率高 - Vector
优点: 底层数据结构是数组，查询快，增删慢。
缺点: 线程安全，效率低 - LinkedList
优点: 底层数据结构是链表，查询慢，增删快。
缺点: 线程不安全，效率高
—Set 无序,唯一
-
HashSet
底层数据结构是哈希表。(无序,唯一)
如何来保证元素唯一性?
1.依赖两个方法：hashCode()和equals() -
LinkedHashSet
底层数据结构是链表和哈希表。(FIFO插入有序,唯一)
1.由链表保证元素有序
2.由哈希表保证元素唯一 -
TreeSet
底层数据结构是红黑树。(唯一，有序)
1. 如何保证元素排序的呢?
自然排序
比较器排序
2.如何保证元素唯一性的呢?
根据比较的返回值是否是0来决定
针对Collection集合我们到底使用谁呢?(掌握)
唯一吗?
是：Set
排序吗?
是：TreeSet或LinkedHashSet
否：HashSet
如果你知道是Set，但是不知道是哪个Set，就用HashSet。
否：List
要安全吗?
是：Vector
否：ArrayList或者LinkedList查询多：ArrayList
增删多：LinkedList
如果你知道是List，但是不知道是哪个List，就用ArrayList。
如果你知道是Collection集合，但是不知道使用谁，就用ArrayList。
如果你知道用集合，就用ArrayList。
说完了Collection,来简单说一下Map.
Map接口:
上图:
Map接口有三个比较重要的实现类，分别是HashMap、TreeMap和HashTable。
- TreeMap是有序的，HashMap和HashTable是无序的。
- Hashtable的方法是同步的，HashMap的方法不是同步的。这是两者最主要的区别。
这就意味着:
- Hashtable是线程安全的，HashMap不是线程安全的。
- HashMap效率较高，Hashtable效率较低。
如果对同步性或与遗留代码的兼容性没有任何要求，建议使用HashMap。 查看Hashtable的源代码就可以发现，除构造函数外，Hashtable的所有 public 方法声明中都有 synchronized关键字，而HashMap的源码中则没有。 - Hashtable不允许null值，HashMap允许null值（key和value都允许）
- 父类不同：Hashtable的父类是Dictionary，HashMap的父类是AbstractMap
重点问题重点分析:
(一).TreeSet, LinkedHashSet and HashSet 的区别
1. 介绍
- TreeSet, LinkedHashSet and HashSet 在java中都是实现Set的数据结构
- TreeSet的主要功能用于排序
- LinkedHashSet的主要功能用于保证FIFO即有序的集合(先进先出)
- HashSet只是通用的存储数据的集合
2. 相同点
- Duplicates elements: 因为三者都实现Set interface，所以三者都不包含duplicate elements
- Thread safety: 三者都不是线程安全的，如果要使用线程安全可以Collections.synchronizedSet()
3. 不同点
- Performance and Speed: HashSet插入数据最快，其次LinkHashSet，最慢的是TreeSet因为内部实现排序
- Ordering: HashSet不保证有序，LinkHashSet保证FIFO即按插入顺序排序，TreeSet安装内部实现排序，也可以自定义排序规则
- null:HashSet和LinkHashSet允许存在null数据，但是TreeSet中插入null数据时会报NullPointerException
4. 代码比较
public static void main(String args[]) {
HashSet<String> hashSet = new HashSet<>();
LinkedHashSet<String> linkedHashSet = new LinkedHashSet<>();
TreeSet<String> treeSet = new TreeSet<>();
for (String data : Arrays.asList("B", "E", "D", "C", "A")) {
hashSet.add(data);
linkedHashSet.add(data);
treeSet.add(data);
}
//不保证有序
System.out.println("Ordering in HashSet :" + hashSet);
//FIFO保证安装插入顺序排序
System.out.println("Order of element in LinkedHashSet :" + linkedHashSet);
//内部实现排序
System.out.println("Order of objects in TreeSet :" + treeSet);
}运行结果:
Ordering in HashSet :[A, B, C, D, E] (无顺序)
Order of element in LinkedHashSet :[B, E, D, C, A] (FIFO插入有序)
Order of objects in TreeSet :[A, B, C, D, E] (排序)
(二).TreeSet的两种排序方式比较
1.排序的引入(以基本数据类型的排序为例)
由于TreeSet可以实现对元素按照某种规则进行排序，例如下面的例子
public class MyClass {
public static void main(String[] args) {
// 创建集合对象
// 自然顺序进行排序
TreeSet<Integer> ts = new TreeSet<Integer>();
// 创建元素并添加
// 20,18,23,22,17,24,19,18,24
ts.add(20);
ts.add(18);
ts.add(23);
ts.add(22);
ts.add(17);
ts.add(24);
ts.add(19);
ts.add(18);
ts.add(24);
// 遍历
for (Integer i : ts) {
System.out.println(i);
}
}
}运行结果:
17
18
19
20
22
23
24
2.如果是引用数据类型呢,比如自定义对象,又该如何排序呢?
测试类:
public class MyClass {
public static void main(String[] args) {
TreeSet<Student> ts=new TreeSet<Student>();
//创建元素对象
Student s1=new Student("zhangsan",20);
Student s2=new Student("lis",22);
Student s3=new Student("wangwu",24);
Student s4=new Student("chenliu",26);
Student s5=new Student("zhangsan",22);
Student s6=new Student("qianqi",24);
//将元素对象添加到集合对象中
ts.add(s1);
ts.add(s2);
ts.add(s3);
ts.add(s4);
ts.add(s5);
ts.add(s6);
//遍历
for(Student s:ts){
System.out.println(s.getName()+"-----------"+s.getAge());
}
}
}Student.java:
public class Student {
private String name;
private int age;
public Student() {
super();
// TODO Auto-generated constructor stub
}
public Student(String name, int age) {
super();
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
}结果报错:
原因分析：
由于不知道该安照那一中排序方式排序，所以会报错。
解决方法：
1.自然排序
2.比较器排序
(1).自然排序
自然排序要进行一下操作：
1.Student类中实现 Comparable接口
2.重写Comparable接口中的Compareto方法
compareTo(T o) 比较此对象与指定对象的顺序。- 1
public class Student implements Comparable<Student>{
private String name;
private int age;
public Student() {
super();
// TODO Auto-generated constructor stub
}
public Student(String name, int age) {
super();
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
@Override
public int compareTo(Student s) {
//return -1; //-1表示放在红黑树的左边,即逆序输出
//return 1; //1表示放在红黑树的右边，即顺序输出
//return o; //表示元素相同，仅存放第一个元素
//主要条件 姓名的长度,如果姓名长度小的就放在左子树，否则放在右子树
int num=this.name.length()-s.name.length();
//姓名的长度相同，不代表内容相同,如果按字典顺序此 String 对象位于参数字符串之前，则比较结果为一个负整数。
//如果按字典顺序此 String 对象位于参数字符串之后，则比较结果为一个正整数。
//如果这两个字符串相等，则结果为 0
int num1=num==0?this.name.compareTo(s.name):num;
//姓名的长度和内容相同，不代表年龄相同，所以还要判断年龄
int num2=num1==0?this.age-s.age:num1;
return num2;
}
}运行结果:
lis-----------22
qianqi-----------24
wangwu-----------24
chenliu-----------26
zhangsan-----------20
zhangsan-----------22
(2).比较器排序
比较器排序步骤：
1.单独创建一个比较类，这里以MyComparator为例，并且要让其继承Comparator接口
2.重写Comparator接口中的Compare方法
compare(T o1,T o2) 比较用来排序的两个参数。3.在主类中使用下面的 构造方法
TreeSet(Comparator<? superE> comparator)
构造一个新的空 TreeSet，它根据指定比较器进行排序。测试类:
public class MyClass {
public static void main(String[] args) {
//创建集合对象
//TreeSet(Comparator<? super E> comparator) 构造一个新的空 TreeSet，它根据指定比较器进行排序。
TreeSet<Student> ts=new TreeSet<Student>(new MyComparator());
//创建元素对象
Student s1=new Student("zhangsan",20);
Student s2=new Student("lis",22);
Student s3=new Student("wangwu",24);
Student s4=new Student("chenliu",26);
Student s5=new Student("zhangsan",22);
Student s6=new Student("qianqi",24);
//将元素对象添加到集合对象中
ts.add(s1);
ts.add(s2);
ts.add(s3);
ts.add(s4);
ts.add(s5);
ts.add(s6);
//遍历
for(Student s:ts){
System.out.println(s.getName()+"-----------"+s.getAge());
}
}
}Student.java:
public class Student {
private String name;
private int age;
public Student() {
super();
// TODO Auto-generated constructor stub
}
public Student(String name, int age) {
super();
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
}MyComparator类：
public class MyComparator implements Comparator<Student> {
@Override
public int compare(Student s1,Student s2) {
// 姓名长度
int num = s1.getName().length() - s2.getName().length();
// 姓名内容
int num2 = num == 0 ? s1.getName().compareTo(s2.getName()) : num;
// 年龄
int num3 = num2 == 0 ? s1.getAge() - s2.getAge() : num2;
return num3;
}
}运行结果:
lis-----------22
qianqi-----------24
wangwu-----------24
chenliu-----------26
zhangsan-----------20
zhangsan-----------22
(三). 性能测试
对象类:
class Dog implements Comparable<Dog> {
int size;
public Dog(int s) {
size = s;
}
public String toString() {
return size + "";
}
@Override
public int compareTo(Dog o) {
//数值大小比较
return size - o.size;
}
}主类:
public class MyClass {
public static void main(String[] args) {
Random r = new Random();
HashSet<Dog> hashSet = new HashSet<Dog>();
TreeSet<Dog> treeSet = new TreeSet<Dog>();
LinkedHashSet<Dog> linkedSet = new LinkedHashSet<Dog>();
// start time
long startTime = System.nanoTime();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
int x = r.nextInt(1000 - 10) + 10;
hashSet.add(new Dog(x));
}
// end time
long endTime = System.nanoTime();
long duration = endTime - startTime;
System.out.println("HashSet: " + duration);
// start time
startTime = System.nanoTime();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
int x = r.nextInt(1000 - 10) + 10;
treeSet.add(new Dog(x));
}
// end time
endTime = System.nanoTime();
duration = endTime - startTime;
System.out.println("TreeSet: " + duration);
// start time
startTime = System.nanoTime();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
int x = r.nextInt(1000 - 10) + 10;
linkedSet.add(new Dog(x));
}
// end time
endTime = System.nanoTime();
duration = endTime - startTime;
System.out.println("LinkedHashSet: " + duration);
}
}运行结果:
HashSet: 1544313
TreeSet: 2066049
LinkedHashSet: 629826
虽然测试不够准确,但能反映得出，TreeSet要慢得多,因为它是有序的。
