Java教程

Java集合框架示意图

本文主要是介绍Java集合框架示意图,对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!

Java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: ArrayList,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。

 

 

 

Java 集合框架主要包括两种类型的容器

一种是集合(Collection),存储一个元素集合,另一种是图(Map),存储键/值对映射。

Collection 接口又有 3 种子类型,List、Set 和 Queue,再下面是一些抽象类,最后是具体实现类,常用的有 ArrayList、LinkedList、HashSet、LinkedHashSet、HashMap、LinkedHashMap 等等。

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。例如 Collection、List、Set、Map 等。之所以定义多个接口,是为了以不同的方式操作集合对象
  • **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,例如:ArrayList、LinkedList、HashSet、HashMap。
  • **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 不是集合,但是它们完全整合在集合中。

1.集合接口

接口名称接口说明
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,只提供继承于的子接口(如List和set)。Collection 接口存储一组不唯一,无序的对象。
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。List 接口存储一组不唯一,有序(插入顺序)的对象。
Set接口 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。Set 接口存储一组唯一,无序的对象。
SortedSet接口 SortedSet 继承于Set保存有序的集合。
Map接口 Map 接口存储一组键值对象,提供key(键)到value(值)的映射。
SortedMap接口 SortedMap 继承于 Map,使 Key 保持在升序排列。

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,插入和删除不会引起元素位置改变 <实现类有HashSet,TreeSet>。
  • 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改变 <实现类有ArrayList,LinkedList,Vector> 。

2.集合实现类(集合类)

Java提供了一套实现了Collection接口的标准集合类。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。

类名称类描述
AbstractCollection 实现了大部分的集合接口。
AbstractList 继承于AbstractCollection 并且实现了大部分List接口。
AbstractSequentialList 继承于 AbstractList ,提供了对数据元素的链式访问而不是随机访问。
LinkedList 该类实现了List接口,允许有null(空)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:List list=Collections.synchronizedList(newLinkedList(...));LinkedList 查找效率低。
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。
AbstractSet 继承于AbstractCollection 并且实现了大部分Set接口。
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。
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。
TreeSet 该类实现了Set接口,可以实现排序等功能。
AbstractMap 实现了大部分的Map接口。
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。
TreeMap 继承了AbstractMap,并且使用一颗树。
WeakHashMap 继承AbstractMap类,使用弱密钥的哈希表。
LinkedHashMap 继承于HashMap,使用元素的自然顺序对元素进行排序.

3.迭代器的使用

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循环或者增强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,它是一个对象,实现了Iterator 接口或 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。

3.1 遍历 ArrayList

下面采用四种方法都是用来遍历ArrayList集合,第四种方法是采用迭代器的方法,该方法可以不用担心在遍历的过程中会超出集合的长度。

package com.joshua317;

import java.util.*;

public class ArrayListClass {

    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<String>();
        list.add("dog");
        list.add("cat");
        list.add("mouse");

        System.out.println("========第一种遍历方法使用for普通形式遍历 List========");
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            System.out.println(list.get(i));
        }

        System.out.println("========第二种遍历方法使用 增强for循环遍历 List========");
        //这种形式,底层也是使用的迭代器Iterator
        for (String str : list) {
            System.out.println(str);
        }

        System.out.println("========第三种遍历,把链表变为数组相关的内容进行遍历========");
        String[] strArray = new String[list.size()];
        list.toArray(strArray);
        //这里也可以改写为  for(String str:strArray) 这种形式
        for (int i = 0; i < strArray.length; i++) {
            System.out.println(strArray[i]);
        }

        System.out.println("========第四种遍历 使用迭代器进行相关遍历========");
        Iterator<String> iterator = list.iterator();
        //判断下一个元素之后有值
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
}

 

 

 

3.2 遍历 Map

下面采用四种方法都是用来遍历Map

package com.joshua317;

import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;

public class MapClass {
    public static void main(String[] args) {
        Map<Integer, String> map = new HashMap<Integer, String>();
        map.put(1, "cat");
        map.put(2, "dog");
        map.put(3, "elephant");

        //第一种:普遍使用,二次取值
        System.out.println("========通过Map.keySet遍历key和value:========");
        for (Integer key : map.keySet()) {
            System.out.println("key= "+ key + " and value= " + map.get(key));
        }

        //第二种
        System.out.println("========通过Map.entrySet使用iterator遍历key和value:========");
        Iterator<Map.Entry<Integer, String>> it = map.entrySet().iterator();
        while (it.hasNext()) {
            Map.Entry<Integer, String> entry = it.next();
            System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue());
        }

        //第三种:推荐,尤其是容量大时
        System.out.println("========通过Map.entrySet遍历key和value========");
        for (Map.Entry<Integer, String> entry : map.entrySet()) {
            System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue());
        }

        //第四种
        System.out.println("========通过Map.values()遍历所有的value,但不能遍历key========");
        for (String v : map.values()) {
            System.out.println("value= " + v);
        }
    }
}

 

 

 

4.List 和 Map、Set 的区别

● 结构特点

List 和 Set 是存储单列数据的集合,Map 是存储键和值这样的双列数据的集合;

List 中存储的数据是有顺序,并且允许重复;

Map 中存储的数据是没有顺序的,其键是不能重复的,它的值是可以有重复的,Set 中存储的数据是无序的,且不允许有重复,但元素在集合中的位置由元素的 hashCode 决定,位置是固定的(Set 集合根据 hashCode 来进行数据的存储,所以位置是固定的,但是位置不是用户可以控制的,所以对于用户来说 Set 中的元素还是无序的);

● 实现类

List 接口下的实现类(LinkedList:基于链表实现,链表内存是散乱的,每一个元素存储本身内存地址的同时还存储下一个元素的地址。链表增删快,查找慢;ArrayList:基于数组实现,非线程安全的,效率高,便于索引,但不便于插入删除;Vector:基于数组实现,线程安全的,效率低)。

Map 接口下的实现类(HashMap:基于 hash 表的 Map 接口实现,非线程安全,高效,支持 null 值和 null 键;Hashtable:线程安全,低效,不支持 null 值和 null 键;LinkedHashMap:是HashMap 的一个子类,保存了记录的插入顺序;SortedMap 接口:TreeMap,能够把它保存的记录根据键排序,默认是键值的升序排序)。

Set 接口下的实现类(HashSet:底层是由 HashMap 实现,不允许集合中有重复的值,使用该方式时需要重写 equals()和 hashCode()方法;LinkedHashSet继承与 HashSet,同时又基于LinkedHashMap 来进行实现,底层使用的是LinkedHashMp)。

● 区别

List集合中对象按照索引位置排序,可以有重复对象,允许按照对象在集合中的索引位置检索对象,例如通过list.get(i)方法来获取集合中的元素;

Map中的每一个元素包含一个键和一个值,成对出现,键对象不可以重复,值对象可以重复;

Set集合中的对象不按照特定的方式排序,并且没有重复对象,但它的实现类能对集合中的对象按照特定的方式排序,例如 TreeSet类,可以按照默认顺序,也可以通过实现 java.util.Comparator接口来自定义排序方式。

5. HashMap和Hashtable的区别

HashMap是非线程安全的,HashMap是Map的一个实现类,是将键映射到值的对象,不允许键值重复。允许空键和空值;由于非线程安全,HashMap的效率要较 Hashtable 的效率高一些。

Hashtable 是线程安全的一个集合,不允许 null 值作为一个 key 值或者value 值;Hashtable是sychronized,多个线程访问时不需要自己为它的方法实现同步,而 HashMap 在被多个线程访问的时候需要自己为它的方法实现同步。

 

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