前言：在java開發(fā)中我們肯定會大量的使用集合，在這里我將總結(jié)常見的集合類，每個集合類的優(yōu)點和缺點，以便我們能更好的使用集合。下面我用一幅圖來表示

其中淡綠色的表示接口，紅色的表示我們經(jīng)常使用的類。

1：基本概念

Java容器類類庫的用途是保存對象，可以將其分為2個概念。

1.1：Collection

一個獨立元素的序列，這些元素都服從一條或多條規(guī)則。其中List必須按照插入的順序保存元素、Set不能有重復的元素、Queue按照排隊規(guī)則來確定對象的產(chǎn)生順序（通常也是和插入順序相同）

1.2：Map

一組成對的值鍵對對象，允許用鍵來查找值。ArrayList允許我們用數(shù)字來查找值，它是將數(shù)字和對象聯(lián)系在一起。而Map允許我們使用一個對象來查找某個對象，它也被稱為關聯(lián)數(shù)組?；蛘呓凶鲎值?。

2：List

List承諾可以將元素維護在特定的序列中。List接口在Collection的基礎上加入了大量的方法，使得可以在List中間可以插入和移除元素。下面主要介紹2種List

2.1：基本的ArrayList

它的優(yōu)點在于隨機訪問元素快，但是在中間插入和移除比較慢

那么現(xiàn)在我們就一起來看看為什么ArrayList隨機訪問快，而插入移除比較慢。先說關于ArrayList的初始化。

ArrayList有三種方式進行初始化如下

private transient Object[] elementData;
public ArrayList() {
    this(10);
  }
 public ArrayList(int initialCapacity) {
    super();
    if (initialCapacity < 0)
      throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
    this.elementData = new Object[initialCapacity];
  }
 public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
    elementData = c.toArray();
    size = elementData.length;
    // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
    if (elementData.getClass() != Object[].class)
      elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
  }

我們可以看出ArrayList其實就是采用的是數(shù)組（默認是長度為10的數(shù)組）。所有ArrayList在讀取的時候是具有和數(shù)組一樣的效率，它的時間復雜度為1。

插入尾部就是elementData[size++] = e;當然中間會進行擴容。現(xiàn)在主要說插入中間為什么相對來說比較慢源碼如下

public void add(int index, E element) {
    rangeCheckForAdd(index);//驗證（可以不考慮）
    ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!（超過當前數(shù)組長度進行擴容）
    System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
             size - index);(核心代碼)
    elementData[index] = element;
    size++;
  }

System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1)第一個參數(shù)是源數(shù)組，源數(shù)組起始位置，目標數(shù)組，目標數(shù)組起始位置，復制數(shù)組元素數(shù)目。那么這個意思就是從index索性處每個元素向后移動一位，最后把索引為index空出來，并將element賦值給它。這樣一來我們并不知道要插入哪個位置，所以會進行匹配那么它的時間賦值度就為n。

2.2：LinkedList

它是通過代價較低在List中間進行插入和移除，提供了優(yōu)化的順序訪問，但是在隨機訪問方面相對較慢。但是他的特性功能要比ArrayList強大的多。支持Queue和Stack

ListedList采用的是鏈式存儲。鏈式存儲就會定一個節(jié)點Node。包括三部分前驅(qū)節(jié)點、后繼節(jié)點以及data值。所以存儲存儲的時候他的物理地址不一定是連續(xù)的。

我們看下它的中間插入實現(xiàn)

從代碼我們可以看出先獲取插入索引元素的前驅(qū)節(jié)點，然后把這個元素作為后繼節(jié)點，然后在創(chuàng)建新的節(jié)點，而新的節(jié)點前驅(qū)節(jié)點和獲取前驅(qū)節(jié)點相同，而后繼節(jié)點則等于要移動的這個元素。所以這里是不需要循環(huán)的，從而在插入和刪除的時候效率比較高。

我們在來看看查詢（我們可以分析出它的效率要比ArrayList低了不少）

3：Set

Set也是一個集合，但是他的特點是不可以有重復的對象，所以Set最常用的就是測試歸屬性，很容易的詢問出某個對象是否存在Set中。并且Set是具有和Collection完全一樣的接口，沒有額外的功能，只是表現(xiàn)的行為不同。

3.1：HashSet

HashSet查詢速度比較快，但是存儲的元素是隨機的并沒有排序，下面我寫一段程序看一下

public static void main(String[] args){
    /**
     * 沒有順序可循，這是因為hashset采用的是散列（處于速度考慮）
     */
    Random random=new Random(47);
    Set<Integer> intset=new HashSet<Integer>();
    for (int i=0;i<10000;i++){
      intset.add(random.nextInt(30));
    }
    System.out.print(intset);
  }

3.2：TreeSet

TreeSet是將元素存儲紅-黑樹結(jié)構中，所以存儲的結(jié)果是有順序的（所以如果你想要自己存儲的集合有順序那么選擇TreeSet）

public static void main(String[] args){
    Random random=new Random(47);
    Set<Integer> intset=new TreeSet<Integer>();
    for (int i=0;i<10000;i++){
      intset.add(random.nextInt(30));
    }
    System.out.print(intset);
  }

關于LinkedHashSet后面再說。

4：Queue

Queue是隊列，隊列是典型的先進先出的容器，就是從容器的一端放入元素，從另一端取出，并且元素放入容器的順序和取出的順序是相同的。LinkedList提供了對Queue的實現(xiàn)，LinkedList向上轉(zhuǎn)型為Queue。其中Queue有offer、peek、element、pool、remove等方法

offer是將元素插入隊尾，返回false表示添加失敗。peek和element都將在不移除的情況下返回對頭，但是peek在對頭為null的時候返回null，而element會拋出NoSuchElementException異常。poll和remove方法將移除并返回對頭，但是poll在隊列為null，而remove會拋出NoSuchElementException異常，以下是例子

public static void main(String[] args){
    Queue<Integer> queue=new LinkedList<Integer>();
    Random rand=new Random();
    for (int i=0;i<10;i++){
      queue.offer(rand.nextInt(i+10));
    }
    printQ(queue);
    Queue<Character> qc=new LinkedList<Character>();
    for (char c:"HelloWorld".toCharArray()){
      qc.offer(c);
    }
    System.out.println(qc.peek());
    printQ(qc);
    List<String> mystrings=new LinkedList<String>();
    mystrings.add("1");
    mystrings.get(0);
    Set<String> a=new HashSet<String>();
    Set<String> set=new HashSet<String>();
    set.add("1");
  }
  public static void printQ(Queue queue){
    while (queue.peek

從上面的輸出的結(jié)果我們可以看出結(jié)果并不是一個順序的，沒有規(guī)則的，這個時候如果想讓隊列按照規(guī)則輸出那么這個時候我們就要考慮優(yōu)先級了，這個時候我們就應該使用PriorityQueue，這個時候如果在調(diào)用offer方法插入一個對象的時候，這個對象就會按照優(yōu)先級在對列中進行排序，默認的情況是自然排序，當然我們可以通過Comparator來修改這個順序（在下一篇講解）。PriorityQueue可以確保當你調(diào)用peek、pool、remove方法時，獲取的元素將是對列中優(yōu)先級最高的元素。ok我們再次通過代碼查看

public static void main(String[] args) {
    PriorityQueue<Integer> priorityQueue = new PriorityQueue<Integer>();
    Random rand = new Random();
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
      priorityQueue.offer(rand.nextInt(i + 10));
    }
    QueueDemo.printQ(priorityQueue);
    List<Integer>ints= Arrays.asList(25,22,20,18,14,9,3,1,1,2,3,9,14,18,21,23,25);
    priorityQueue=new PriorityQueue<Integer>(ints);
    QueueDemo.printQ(priorityQueue);
  }

從輸出可以看到，重復是允許的，最小值擁有最高優(yōu)先級（如果是String，空格也可以算作值，并且比字母具有更高的優(yōu)先級）如果你想消除重復，可以采用Set進行存儲，然后把Set作為priorityQueue對象的初始值即可。

5：Map

Map在實際開發(fā)中使用非常廣，特別是HashMap，想象一下我們要保存一個對象中某些元素的值，如果我們在創(chuàng)建一個對象顯得有點麻煩，這個時候我們就可以用上map了，HashMap采用是散列函數(shù)所以查詢的效率是比較高的，如果我們需要一個有序的我們就可以考慮使用TreeMap。這里主要介紹一下HashMap的方法，大家注意HashMap的鍵可以是null，而且鍵值不可以重復，如果重復了以后就會對第一個進行鍵值進行覆蓋。

put進行添加值鍵對，containsKey驗證主要是否存在、containsValue驗證值是否存在、keySet獲取所有的鍵集合、values獲取所有值集合、entrySet獲取鍵值對。

public static void main(String[] args){
    //Map<String,String> pets=new HashMap<String, String>();
    Map<String,String> pets=new TreeMap<String, String>();
    pets.put("1","張三");
    pets.put("2","李四");
    pets.put("3","王五");
    if (pets.containsKey("1")){
      System.out.println("已存在鍵1");
    }
    if (pets.containsValue("張三")){
      System.out.println("已存在值張三");
    }
    Set<String> sets=pets.keySet();
    Set<Map.Entry<String , String>> entrySet= pets.entrySet();
    Collection<String> values= pets.values();
    for (String value:values){
      System.out.println(value+";");
    }
    for (String key:sets){
      System.out.print(key+";");
    }
    for (Map.Entry entry:entrySet){
      System.out.println("鍵："+entry.getKey());
      System.out.println("值："+entry.getValue());
    }
  }

6：Iterator和Foreach

現(xiàn)在foreach語法主要作用于數(shù)組，但是他也可以應用于所有的Collection對象。Collection之所以能夠使用foreach是由于繼承了Iterator這個接口。下面我寫段代碼供大家查看

public class IteratorClass {
  public Iterator<String> iterator(){
   return new Itr();
  }
  private class Itr implements Iterator<String>{
    protected String[] words=("Hello Java").split(" ");
    private int index=0;
    public boolean hasNext() {
      return index<words.length;
    }
    public String next() {
      return words[index++];
    }
    public void remove() {
    }
  }
}
Iterator iterators=new IteratorClass().iterator();
    for (Iterator it=iterator;iterators.hasNext();) {
      System.out.println(iterators.next());
    }
    while (iterators.hasNext()){
      System.out.println(iterators.next());
    }

從中我們可以看出foreach循環(huán)最終是轉(zhuǎn)換成 for (Iterator it=iterator;iterators.hasNext();)只不過jdk幫我們隱藏我們無法查看。下面我們在來分析一個問題，關于List刪除問題。我們大多肯定使用過for循環(huán)或者foreach循環(huán)去刪除，但是結(jié)果很明顯會出現(xiàn)錯誤，那么現(xiàn)在我們一起分析為啥會出現(xiàn)錯誤。

1：使用for循環(huán)刪除（出現(xiàn)錯誤分析）

2：foreach循環(huán)刪除（錯誤分析）

從上面我們得知foreach最終是會轉(zhuǎn)成Iterator的所以它首先會通過next來獲取元素，我們看代碼

請看for循環(huán)刪除那段代碼，沒刪除一次modCount會++，所以第二次在次刪除的時候modCount由于增加和expectedModCount不等所以無法獲取元素也就無法刪除。

3：正確的刪除方式

采用迭代器代碼如下

 Iterator<String> iterator=userList.iterator();
    while (iterator.hasNext()){
      iterator.next();
      iterator.remove();
    }

請記住一定要加上iterator.next();這是因為在源碼中有一個lastRed，通過它來記錄是否是最后一個元素，如果不加上iterator.next()那么lastRed=-1,在刪除驗證的時候有這么一段代碼if (lastRet < 0)throw new IllegalStateException();所以就會拋出異常。

7：Collections和Arrays

這里只介紹2個常用的Collections.addAll和Arrays.asList

addAll：

asList采用的是數(shù)組

可以看出最終轉(zhuǎn)換成ArrayList。

8：總結(jié)

1）：數(shù)組是將數(shù)字和對象聯(lián)系起來，它保存明確的對象，查詢對象時候不需要對查詢結(jié)果進行轉(zhuǎn)換，它可以是多維的，可以保存基本類型的數(shù)據(jù)，但是數(shù)組一旦生成，其容量不能改變。所以數(shù)組是不可以直接刪除和添加元素。

2）：Collection保存單一的元素，而Map保存相關聯(lián)的值鍵對，有了Java泛型，可以指定容器存放對象類型，不會將錯誤類型的對象放在容器中，取元素時候也不需要轉(zhuǎn)型。而且Collection和Map都可以自動調(diào)整其尺寸。容器不可以持有基本類型。

3）：像數(shù)組一樣，List也建立數(shù)字索性和對象的關聯(lián)，因此，數(shù)組和List都是排好序的容器，List可以自動擴容

4）：如果需要大量的隨機訪問就要使用ArrayList，如果要經(jīng)常從中間插入和刪除就要使用LinkedList。

5）：各種Queue和Stack由LinkedList支持

6）：Map是一種將對象（而非數(shù)字）與對象相關聯(lián)的設計。HashMap用于快速訪問，TreeMap保持鍵始終處于排序狀態(tài)，所以不如HashMap快，而LinkedHashMap保持元素插入的順序，但是也通過散列提供了快速訪問的能力

7）：Set不接受重復的元素，HashSet提供最快的訪問能力，TreeSet保持元素排序狀態(tài)，LinkedHashSet以插入順序保存元素。

以上就是本文的全部內(nèi)容，希望本文的內(nèi)容對大家的學習或者工作能帶來一定的幫助，同時也希望多多支持腳本之家！

最新評論