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集合容器概覽

阿新 • • 發佈：2018-01-14
ret 定義排序 ger 優先 意義 刪除 技能 java類 結構

　　Java世界中，泛型和集合容器的存在大大的提高了程序員的編程能力，是開發者技能百寶箱中的重要武器之一，、因此掌握集合框架的實現原理及內部結構變得非常的重要。本文主要對集合框架體系中日常開發經常遇到的接口、抽象類及其實現類進行梳理，從宏觀上去理解整個集合框架體系，具體實現類的源碼實現原理分析在單獨的博客中進行詳述。

  • 集合框架簡圖

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　　　　　　　　　　　　　　　Collection接口及其實現類

　　Collection:Collection接口代表存儲一組獨立元素序列的容器，其代表的容器主要有Set(無序無重復元素)、List(元素按添加的順序存儲，可重復)、Ｑueue(按先進先出的順序存儲元素，多線程環境中常用作隊列)。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

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　　　　　　　　　　　　　　Map接口及其實現類　　　　　　　　　　　　

　　Ｍap:Map接口又稱為關聯數組其代表鍵值對的存儲結構，代表的容器主要有HashMap(采用哈希存儲，無序但查找性能最快)、TreeMap(有序，可自定義排序方式，查找性能遜色於ＨashMap)、LinkedHashMap(性能上在ＨashMap和ＴreeMap之間折中，內部使用鏈表結構存儲，遍歷時按插入順序排序)。

  • 常用容器類及接口分析

　　List

　　　　List可將元素維護在特定的序列中，其在Colletion接口的基礎上添加了大量方法，使得可以在List

中間添加或刪除元素。List接口的實現類主要有ArrayList(底層基於數組)和LinkedList(底層基於雙向鏈表)，具體特性如下:

    • ArrayList(隨機訪問元素性能較高、向指定位置添加元素需要移動元素，不適用於需要頻繁添加或刪除元素的場景)
    • LinkedList(添加或刪除元素性能較高、隨機訪問元素代價較高、特性集較ＡrrayList更為強大)

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　　圖示方法均繼承自Collection接口，屬於日常開發中常用方法，其中LinkedList同時實現了Deque接口(基於雙端隊列)，相比ArrayList功能上更為強大，可用作棧(Stack)或隊列(Queue).

　　Set

　　　Set可確保添加元素的唯一性，不允許添加重復元素，其實現類主要有HashSet(底層基於HashTable)、LinkedHashSet(底層基於鏈表)、TreeSet(底層基於樹結構)，具體特性如下:

    • HashSet(基於Hash存儲，查找元素性能優良，應該作為Set實現類的默認選擇)
    • LinkedHashSet(具有HashSet查找元素的性能，內部使用鏈表維護元素有序性)
    • TreeSet(底層基於樹結構，該接口維護元素的有序性，默認按照自然順序排序，也可以自定義排序規則，元素必須實現Comparable接口)

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　　Queue

　　　Queue是典型的先進先出(FIFO)容器，主要有ＬinkedList(基於鏈表)和Priority(優先級隊列)，具體特性如下:

    • PriorityQueue(優先級隊列，可定義排列順序)

　　Map

　　　Map是基於鍵值對的數據結構，可以用鍵來查找值，標準的Java類庫中包含了Map的幾種實現，包括:HashMap、TreeMap、LinkedHashMap、WeakHashMap、ConcurrentHashMap、IdentityHashMap,各自實現類的行為特性各不相同,主要表現在效率、鍵值對的保存及呈現次序、對象的保存周期、映射表如何在多線程程序中工作和判定“鍵”的等價等策略方面。　　　

    • HashMap(基於Hash存儲，查找元素性能優良，應該作為Map實現類的默認選擇)

    • TreeMap(底層基於樹結構，該接口維護元素的有序性，默認按照自然順序排序，也可以自定義排序規則，元素必須實現Comparable接口)

    • LinkedHashMap(具有HashSet查找元素的性能，內部使用鏈表維護元素有序性)

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　　 HashMap是使用hashCode()進行快速查詢的，此方法能夠顯著提升性能。

  • 集合元素比較

　　如前所述，日常開發的許多場景都需要維護元素的有序性，對於Integer、String等基本類型可以采用默認自然排序，但對於對象排序，為了實現對象間的大小比較，通常采用實現Comparable接口和自定義比較器並實現Comparator接口２種方式，詳細用法如下:

    • 實現Comparable接口

　　采用這種方式非常接單，只要實現compareTo(Ｔ o)方法即可。

public int compareTo(T o);
    • 自定義比較器並實現Comparator接口
int compare(T o1, T o2);

　　compareTo(Ｔ o)方法和compare(Ｔ o1,Ｔ o2)方法實現需要定義與目標對象的比較規則，方法返回0表示兩對象相等；返回小於０表示當前對象小於目標對象；返回大於0表示大於目標對象。

    • Comparable接口和Comparator接口應用案例

  • Collection與Collections區別

　　java.util.Collection 是一個集合接口。它提供了對集合對象進行基本操作的通用接口方法。Collection接口在Java 類庫中有很多具體的實現。Collection接口的意義是為各種具體的集合提供了最大化的統一操作方式。

　　java.util.Collections 是一個包裝類。它包含有各種有關集合操作的靜態多態方法。此類不能實例化，就像一個工具類，服務於Java的Collection框架,Collection與Collectins看起來很像，其實有本質的區別，使用過程中要謹慎對待。

  • 完整的容器分析方法

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　　此圖羅列了完整的集合框架圖 ，日常開發掌握以上的容器實現類足夠了，特定的類查閱官網API即可。

  • 具體實現類源碼分析　

　　本文僅僅從宏觀角度去分析了Java標準類庫中集合框架常用接口及其實現類，具體更為細節的源碼分析，將以系列文章的形式呈現，具體鏈接如下：

    • ArrayList源碼分析

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