容器深入研究

1、完整的容器分類法

2、可選操作

　　執行各種不同的新增和移除的方法在Collection介面中都是可選操作。

　　Arrays.asList()會生成一個固定尺寸的List，僅支援那些不會改變陣列大小的操作，如set操作。若執行會改變大小的操作，會丟擲UnsupportedOperationException異常，例如retainAll()、addAll()等。

　　Collections.unmodifiableList()會生成一個不可修改的List，只要你執行任何試圖修改容器的操作，都會丟擲UnsupportedOperationException異常，例如set()、add()等。

3、Set和儲存順序

（1）Set型別

（2）SortedSet

SortedSet中的元素可以保證處於排序狀態。

4、佇列

　　佇列可以將元素從佇列的一段插入，並於另一端將它們抽取出來。

（1）優先順序佇列（PriorityQueue）

　　優先順序佇列會對元素進行排序，排序順序可以通過實現Comparable而進行控制。

（2）雙向佇列

　　雙向佇列可以在任何一端新增或移除元素。

 1 public class Deque<T>{
 2     private LinkedList<T> deque = new LinkedList<T>();
 3     public void addFirst(T e){ deque.addFirst(e); }
 4     public void addLast(T e){ deque.addLast(e); }
 5     public T getFirst(){ return deque.getFirst(); }
 6     public T getLast(){ return deque.getLast(); }
 7     public T removeFirst(){ return deque.removeFirst(); }
 8     public T removeLast(){ return deque.removeLast(); }
 9     public int size(){ return deque.size(); }
10 ​
11     @Override
12     public String toString() { return deque.toString(); }
13 }

5、Map

　　Map儲存的是對映表，即它維護的是鍵-值對，因此可以使用鍵來查詢值。基本實現型別有：HashMap、TreeMap，LinkedHashMap、WeakHashMap、ConcurrentHashMap、IdentityHashMap。

（1）效能

　　HashMap使用雜湊碼來取代對鍵的緩慢搜尋，能顯著提高在搜尋方面的效能。

（2）SortedMap

　　使用SortedMap可以確保鍵處於排序狀態。

（3）LinkedHashMap

　　LinkedHashMap雜湊化所有的元素，但是在遍歷鍵值對時，卻又以元素的插入順序返回鍵值對。可以在構造器中設定LinkedHashMap，使之採用基於訪問的最近最少使用（LRU）演算法，於是沒有被訪問過的元素就會出現在佇列最前面。

6、雜湊與雜湊碼

　　Object的hashCode()方法生成雜湊碼，而它預設是使用物件的地址計算雜湊碼。因此，如果要使用自己的類作為HashMap的鍵，必須同時過載hashCode()和equals()。HashMap使用equals()判斷當前的鍵是否與表中存在的鍵相同。

（1）為速度而雜湊

　　雜湊的價值在於速度：雜湊使得查詢得以快速進行。通過陣列儲存鍵的資訊。通過鍵物件生成雜湊碼，作為陣列的下標。將鍵本身儲存在一個數組的list中。為了解決陣列容量被固定的問題，不同的鍵可以產生相同的下標，也就是會產生衝突。

　　查詢一個值的過程首先計算雜湊碼，然後使用雜湊碼查詢陣列。在陣列中取得儲存值的list，然後對list中的值使用equals()方法進行線性的查詢。

（2）覆蓋hashCode()

　　設計hashCode()時最重要的因素就是：無論何時，對同一個物件呼叫hashCode()都應該產生同樣的值。hashCode()方法不能依賴於物件中易變的資料，也不應該依賴於具有唯一性的物件資訊，尤其是使用this的值，因為這樣做無法生成一個新的鍵，使之與put()中原始的鍵值對中的鍵相同。

7、選擇介面的不同實現

　　儘管實際上只有四種容器：Map、List、Set和Queue，但是每種介面都有不止一個實現版本。選擇哪一個實現可以基於使用某個特定操作的頻率，以及需要的執行速度來在它們中間進行選擇。

（1）對List的選擇

　　在List中通常ArrayList作為預設首選，只有你需要額外的功能，或者當程式的效能因為經常從表中間進行插入和刪除而變差的時候，才會選擇LinkedList。

（2）對Set的選擇

　　HashSet的效能基本上總是比TreeSet好，特別是在新增和查詢元素時。只有當需要一個排好序的Set時，才應該使用TreeSet。對於插入操作，LinkedHashSet比HashSet的代價更高，這是由維護連結串列所帶來的額外開銷造成的。

（3）對Map的選擇

　　除了IdentityHashMap，所有的Map實現的插入操作都會隨著Map尺寸的變大而明顯變慢。

　　HashTable的效能大體上與HashMap相當，因為它們使用了相同的底層儲存和查詢機制。

　　TreeMap通常比HashMap要慢。第一選擇應該是HashMap，只有在你要求Map始終保持有序時，才需要使用TreeMap。

　　LinkedHashMap在插入時比HashMap慢一點，因為它維護雜湊資料結構的同時還要維護連結串列（以保持插入順序）。正是由於這個列表，使得其迭代速度更快。

8、實用方法

（1）List的排序和查詢

　　排序通過sort()方法實現（sort(List <T>)，sort(List<T>,Comparator<? Super T> c)）。通過Collections.binarySearch()方法實現查詢。

　　List如果使用了Comparator進行排序，那麼binarySearch()必須使用相同的Comparator。

1 List<String> list =
2                 new ArrayList<String>(Arrays.asList("C","B","a"));
3 Collections.sort(list,String.CASE_INSENSITIVE_ORDER);
4  int index = Collections.binarySearch(
5                 list,"B",String.CASE_INSENSITIVE_ORDER);

（2）設定Collection或Map為不可修改

1 Collection<String> c = 
2                 Collections.unmodifiableCollection(new ArrayList<String>());
3 List<String> a = 
4                 Collections.unmodifiableList(new ArrayList<String>());
5 Set<String> s = 
6                 Collections.unmodifiableSet(new HashSet<String>());
7 Map<String,String> m = 
8                 Collections.unmodifiableMap(new HashMap<String,String>());

（3）Collection或Map的同步控制

　　快速報錯機制能夠防止多個程序同時修改同一個容器的內容。它會檢查容器上的任何除了你的程序所進行的操作以外的所有變化，一旦它發現其他程序修改了容器，就會立刻丟擲ConcurrentModificationException異常。

1 Collection<String> c =
2                 Collections.synchronizedCollection(new ArrayList<String>());
3 List<String> a =
4                 Collections.synchronizedList(new ArrayList<String>());
5 Set<String> s =
6                 Collections.synchronizedSet(new HashSet<String>());
7 Map<String,String> m =
8                 Collections.synchronizedMap(new HashMap<String,String>());

9、持有引用

　　如果想繼續持有對某個物件的引用，希望以後還能夠訪問到該物件，但是也希望能夠允許垃圾回收器釋放它，這時就應該使用Reference物件。以Reference物件作為你和普通引用之間的媒介（代理），另外，一定不能有普通引用指向那個物件，這樣就能達到上述的目的。有三個繼承自抽象類Reference的類：SoftReference、WeakReference和PhantomReference。

（1）WeakHashMap

　　WeakHashMap用來儲存WeakReference。它允許垃圾回收器自動清理鍵和值，這是一種節約儲存空間的技術。允許清理元素的觸發條件：不再需要此鍵了。

參考於《Java程式設計思想》，第459~524頁