Java集合框架簡述
阿新 • • 發佈：2018-12-26
Java集合框架實現了線性表、連結串列和雜湊表這幾類資料結構，為我們在程式開發帶來了許多便捷。Java集合框架分為兩部分：1.集合，用於存數一個元素集合；2.圖，用來儲存鍵值對。該文主要對JDK中Collection和Map兩個介面中進行簡述。
一、Collection介面
Java集合框架中主要支援三種類型的集合：1.Set（規則集） 2.List（線性表） 3.Queue（佇列），其層級關係如圖：
附：
Iterator介面
Iterator介面提供了為不同型別集合中的元素進行遍歷的統一方法。通過Collection介面中的iterator方法可以返回一個Iterator介面的例項（迭代器）。該例項可以通過hasNext()方法檢測迭代器中是否有更多的元素，next()方法順序訪問集合的元素等。 注：java集合框架中的所有具體類中都實現了Cloneable和Serializable介面，因此它們的例項都是可複製且可序列化的。1、規則集Set
HashSet
HashSet擴充套件於Set介面，可以用來儲存互不相同的元素。當程式向HashSet的例項中新增多個相同的元素時，只有一個元素會被儲存，因為規則集中只能儲存不同的元素。此外，HashSet例項中儲存的元素沒有特定的順序，並不會按照插入順序進行排序。
主要構造方法：
+HashSet() //無參構造，建立一個HashSet例項 +HashSet(Collection<? extends E> c) //從集合c中建立HashSet例項 +HashSet(int size) //建立容量為size的HashSet例項
LinkedHashSet
LinkedHashSet用一個連結串列實現來擴充套件HashSet類，因此依舊無法新增重複的元素。在HashSet中，我們無法對其例項的元素進行排序，而當我們需要對元素插入的順序進行排序時，LinkedHashSet是一個可用的選擇。
主要構造方法：+LinkedHashSet() //建立一個無參例項
+LinkedHashSet(Collection<? extends E> c) //從集合c中建立LinkedHashSet例項
+LinkedHashset(int size) //建立一個容量為size的例項TreeSet
TreeSet是SortSet介面中的一個具體子類，其中SortSet為Set的子介面。在LinkedHashSet中，可以通過元素插入的順序對元素排序，但是有時候需要自定義元素排序的順序，在TreeSet中，只要物件可比較，即可新增進樹形集中，並且可通過以下兩種方式進行排序： 1.使用Comparable介面實現。當插入的物件為Comparable例項（如String,Date等）時，就可以通過介面中的compareTo對物件進行排序。此種排序方式為自然順序。 2.使用比較器介面Comparator實現。有時我們可能需要自定義元素排序的順序，或者說物件不是Comparable的例項，就可以通過比較器中的compare(object e1, object e2)方法來實現自定義的排序。此種排序方式為比較器順序。主要構造方法：
+TreeSet() //建立一個無參例項 +TreeSet( Collection<? extends E> c) //從集合c中建立LinkedHashSet例項 +TreeSet(int size) //建立一個容量為size的例項
以下為實現比較器順序的一個案例（以學生資訊為例，可通過學號排序，也可通過成績排序）：
import java.io.Serializable;
import java.util.Comparator;
public class StudentComparator implements Comparator<Student>, Serializable{ //Java所有集合中都實現了序列化，為了能成功排序，必須實現該介面
@Override
public int compare(Student o1, Student o2) {
if (o1.getGrade() > o2.getGrade())
return 1;
else if (o1.getGrade() == o2.getGrade())
return 0;
else
return -1;
}
}<pre name="code" class="java">import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;
public class TestTreeSet {
public static void main(String[] args) {
TreeSet<Student> set = new TreeSet<>(new StudentComparator());
set.add(new Student(1, 80));
set.add(new Student(2, 50));
set.add(new Student(3, 78));
Iterator<Student> iterator = set.iterator(); //使用迭代器遍歷元素
while (iterator.hasNext()) {
Student student = (Student) iterator.next();
System.out.println(student.getId() + " " + student.getGrade());
}
}
}
/*以下為輸出結果
2 50
3 78
1 80*/2、線性表List
在程式開發中，往往我們需要向集合中新增相同的元素，線性表實現了新增重複元素的功能，此外，線性表也允許通過下標訪問集合中指定位置的元素。線性表是一個有序允許重複的集合。
List介面中方法有：
+add(int index) //指定下標新增元素
+addAll(int index, Collection<? extends E> c) //指定下標處新增c中所有元素
+get(int index) //返回指定下標元素
+lastIndexOf(Object o) //返回相同元素的下標
+listIterator() //返回遍歷列表的迭代器
+listIterator(int startIndex) //返回從startIndex開始的所有元素的迭代器
+remove(int index) //刪除指定下標的元素
+set(int index, E element) //設定指定下標的元素
+subList(int fromIndex, int toIndex) //返回從fromIndex到toIndex元素子列表 ArrayList
ArrayList使用陣列來儲存元素，這個陣列是動態建立的，當插入的元素超過陣列的長度時，就會建立更大的陣列，並把當前陣列的元素複製到新的陣列當中。因此相對於陣列來說ArrayList更具有靈活性。
構造方法：
+ArrayList() //建立一個空列表
+ArrayList(Collection<? extends E> c) //從集合c中建立例項
+ArrayList(int size) //建立一個大小為size的空列表在Java2之前引入了向量類Vector，其使用方式與ArrayList類似，但Vector實現了現成同步，以避免多執行緒訪問資料時引起陣列損壞。關於執行緒同步，會在後續文章中提及。
LinkedList
LinkedList是一個雙向連結串列，除了實現List介面的方法還實現了新增和刪除表頭表尾元素的方法。 構造方法及其他方法：+LinkedList() //建立一個空連結串列
+LinkedList(int size) //建立一個容量為size的空連結串列
+addFirst(E e) //新增表頭元素
+addLast(E e) //新增表尾元素
+getFirst() //返回表頭元素
+getLast() //返回表尾元素
+removeFirst() //移除表頭元素
+removeLast() //移除表尾元素3、佇列Queue
Queue，佇列，是一種先進先出的資料結構。新增的元素會插在佇列的末尾。在優先佇列中，優先順序高的元素會首先出隊。Queue介面中主要有以下方法：+offer(E e) //新增元素
+poll() // 返回並刪除隊頭元素，否則返回null
+remove() //返回並刪除隊頭元素，否則丟擲異常
+peek() // 返回隊頭元素，否則返回null
+element() //返回隊頭元素，否則丟擲異常Queue中有兩個具體實現類：連結串列LinkedList和優先佇列PriorityQueue。
LinkedList
在上述的List介面中也提到過LinkedList，它同時擴充套件自List介面和Deque介面。雙向佇列Deque介面擴充套件自Queue介面，支援在佇列的兩端在兩端插入或刪除資料。具體方法可參考上述內容。PriorityQueue
此類實現了優先佇列，在預設情況下，該佇列的初始容量為11。其例項所儲存的元素預設以自然順序排列，因此自然順序下最小的元素會優先出隊。佇列中可能出現對個優先順序相同的元素，那麼擁有相同優先順序的元素會有其中任意一個優先出隊。在講述TreeSet時提到過使用Comparator介面來實現比較器順序，在優先佇列中依然可行。
構造方法：
+PriorityQueue() //建立一個預設的優先佇列
+PriorityQueue(int size) //建立一個容量為size的優先佇列
+PriorityQueue(Collection<? extends E> c) //從集合c中建立優先佇列
+PriorityQueue(int size, Comparator<? super E>) //建立一個容量為size且擁有比較器順序的優先佇列二、Map介面
Java集合框架中支援三種類型的圖：雜湊圖HashMap,鏈式雜湊圖LinkedHashMap和樹形圖TreeMap。其層級關係與規則集Set類似。 Map---- | |----SortMap----TreeMap | |----HashMap----LinkedHashMap 圖是按照鍵值儲存資料的容器，這一點與List有相似之處，鍵值類似於List中的下標，不同的是Map的鍵值可以是任意物件，同時鍵值不能重複。圖中每個鍵值對應著一個值，鍵與值一起儲存在圖中。Map介面中有如下方法：
+clear(); //刪除圖中所有條目
+containsKey(Object key) //圖中如果包含指定鍵值返回true
+containsValue(Object value) //圖中如果包含指定值返回true
+get(Object key) //獲得指定鍵值對應的值
+entrySet() //返回包含圖中條目的規則集
+isEmpty() //判斷是否空
+keySet() //返回圖中包含鍵值的一個規則集
+put(Object key, Object value) //新增鍵值對
+putAll( ) //將指定例項中的鍵值對新增到當前例項中
+remove(Object key) //刪除指定鍵值對應的值
+size() //鍵值對個數
+values() //返回圖中包含的集合HashMap
與HashSet相類似，HashMap例項儲存的鍵值對是無序的，不會根據插入的順序將鍵值對進行排序，並且儲存順序是隨機的。
LinkedHashMap
該類擴充套件自HashMap，實現了插入的鍵值對的排序。其排序方式有兩種，一種根據插入順序排序（插入順序），一種根據最後一次被訪問的順序排序（訪問順序）。通過以下構造方法說明：
+LinkedHashMap(int size, float loadFactor, boolean Order) //建立一個容量為size的圖，客座率為loadFactor（即儲存的鍵值對超過該值，會自動增加圖的容量，一般為0.75f），true代表訪問順序，false代表插入順序TreeMap
與TreeSet類似，可通過兩種方式來實現對圖中的鍵值進行排序。
上述三種具體類都可以通過構造方法從其他圖中進行建立。以下為一些
import java.util.HashMap;
import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map;
import java.util.TreeMap;
public class TestMap {
public static void main(String[] args) {
Map<String, Integer> hashmap = new HashMap<>();
hashmap.put("s1", 10);
hashmap.put("s2", 6);
hashmap.put("s3", 7);
System.out.println("HashMap:");
System.out.println(hashmap);
Map<String, Integer> linkedHashMap = new LinkedHashMap<>(3, 0.75f, true);
linkedHashMap.put("s1", 10);
linkedHashMap.put("s2", 6);
linkedHashMap.put("s3", 7);
System.out.println("LinkedHashMap:");
System.out.println(linkedHashMap);
Map<String, Integer> treeMap = new TreeMap<>();
treeMap.put("s1", 10);
treeMap.put("s2", 6);
treeMap.put("s3", 7);
System.out.println("TreeMap:");
System.out.println(treeMap);
}
}
/*輸出結果
HashMap:
{s3=7, s1=10, s2=6}
LinkedHashMap:
{s1=10, s2=6, s3=7}
TreeMap:
{s1=10, s2=6, s3=7}*/
總結
HashSet與HashMap都不能儲存相同的元素。其判斷是否存在相同元素通過hashcode()和equals()兩個方法來實現，當插入一個新元素或鍵值時，會先判斷集合或圖中是否存在hashcode()值相同的元素，虛擬碼如下：if (兩個元素hashcode值相等) {
if (兩個元素相等)
return true; //不新增
else
return false; //新增
}由此可知，hashcode相等的兩個元素未必相同，但兩個相同的元素hashcode必定相同。
在Set介面的例項中如果不需要維護元素插入的順序，則使用HashSet，因為HashSet更高效率。Map介面中的HashMap也是如此。
在List介面中，ArrayList在尾部提取和插入元素比較高效，LinkedList在任意位置刪除和插入元素較高效。
如果在應用程式中不需要新增重複的元素，那麼規則集會是最高效的集合。