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Java中的Collection框架详解

发表于: 2015-04-06   作者:_与狼共舞   来源:转载   浏览:
摘要: 经常会看到程序中使用了记录集,常用的有Collection、HashMap、HashSet、ArrayList,因为分不清楚它们之间的关系,所以在使用时经常会混淆,以至于不知道从何下手。在这儿作了一个小例子,希望有助于帮大家理顺思路。首先看一下它们的关系:Collection--List:-----------------------以特定次序存储元素。所以取出来的顺序可能和放入顺序不同。&nbs

经常会看到程序中使用了记录集,常用的有Collection、HashMap、HashSet、ArrayList,因为分不清楚它们之间的关系,所以在使用时经常会混淆,以至于不知道从何下手。在这儿作了一个小例子,希望有助于帮大家理顺思路。
首先看一下它们的关系:
Collection
--List:-----------------------以特定次序存储元素。所以取出来的顺序可能和放入顺序不同。
      ---ArrayList
      ---LinkedList
      ---Vector
--Set :----------------------- 不含有重复的元素
      --- HashSet
      --- TreeSet
Map
      ---HashMap
      ---HashTable
      ---TreeMap
补充:
   List,Set,Map将存入的数据一律视为Object类型。
   Collection、List、Set、Map都是接口,不能实例化。继承自它们的 ArrayList, Vector, HashTable,HashMap是具象class,这些才可被实例化。
   vector不进行边界检查。
   接下来看一下具体的实例:
Collection
   定义一个Collection对象,指向其子类一个新创建的实例:
   Collection c = new ArrayList()此即所谓的"父类引用指向子类对象",后面只要使用c即可代表新创建的ArrayList。接下来给它赋值。
       c.add("06S030014");
       c.add("hit");
       c.add("cs");
       c.add("wh");
   然后如何取出来哪,实现了Collection接口的子类都有一个iterator()方法,通过调用该方法可以返回Iterator类型的一个对象,使用该对象即可取出所要的值。代码如下:
   Iterator it=c.iterator()
   String s = (String)it.next();
这只是取出其中的一条数据,要想把所有的都取出来,可以用循环
      for(Iterator it=c.iterator();it.hasNext();){
             String s = (String)it.next();
      }

实现了Collection接口的子类都可以用类似上述的方法存取数据。
HashMap
   HashMap不同于Collection,它的对象没有iterator()方法,但它有一个values()方法,调用此方法后返回的是Collection对象,通过返回的对象可调用iterator()方法,从而实现取数据。
   还有一个get()方法也可以获得数据,但只能取出单条记录。看下面的例子
       HashMap hm1 = new HashMap();
       book bk1 = new book("001","java学习","高等教育");
       book bk2 = new book("002","tomcat配置","清华大学出版社");
       book bk3 = new book("003","jsp","机械工业");
       hm1.put("book1",bk1);
       hm1.put("book2",bk2);
       hm1.put("book3",bk3);
   其中book是书籍类,有三个属性:bookid,bookname,bookpub。具体代码见附件。
   调用put()方法将book的三个对象存入HashMap中,对应的名字分别为book1,book2,book3
   取数据的两种方法
      第一种
                Iterator itt = hm1.values().iterator();
                book bkex = (book) itt.next();
                取出的是第一条记录,在此注意的是后存的先取[至于为什么我也说不清楚]
      第二种
            book tempbook =(book)hm1.get("book3");
            这样可以直接根据名字取出对应的记录。

以上是来自互联网的一些经验,希望能对大家有所帮助。
附件是例子的完整代码。
一下是关于线性表,链表,哈希表的详细介绍,资料来源于互联网。看了之后会更有助于加深对他们的了解!线性表,链表,哈希表是常用的数据结构,在进行Java开发时,JDK已经为我们提供了一系列相应的类来实现基本的数据结构。这些类均在
java.util包中。本文试图通过简单的描述,向读者阐述各个类的作用以及如何正确使用这些类。   
  
Collection 
├List 
│├LinkedList 
│├ArrayList 
│└Vector 
│ └Stack 
└Set 
Map 
├Hashtable 
├HashMap 
└WeakHashMap 
  
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(Elements)。一些Collection允许相同的元
素而另一些不行。一些能排序而另一些不行。Java   SDK不提供直接继承自Collection的类,Java   SDK提供的类都是继承自Collection的“
子接口”如List和Set。 
  所有实现Collection接口的类都必须提供两个标准的构造函数:无参数的构造函数用于创建一个空的Collection,有一个Collection参
数的构造函数用于创建一个新的Collection,这个新的Collection与传入的Collection有相同的元素。后一个构造函数允许用户复制一个
Collection。 
  如何遍历Collection中的每一个元素?不论Collection的实际类型如何,它都支持一个iterator()的方法,该方法返回一个迭代子,使
用该迭代子即可逐一访问Collection中每一个元素。典型的用法如下: 
    Iterator   it   =   collection.iterator();   //   获得一个迭代子 
    while(it.hasNext())   
      Object   obj   =   it.next();   //   得到下一个元素 
    } 
  由Collection接口派生的两个接口是List和Set。 
  
List接口 
  List是有序的Collection,使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置。用户能够使用索引(元素在List中的位置,类似于数组下
标)来访问List中的元素,这类似于Java的数组。 
和下面要提到的Set不同,List允许有相同的元素。 
  除了具有Collection接口必备的iterator()方法外,List还提供一个listIterator()方法,返回一个ListIterator接口,和标准的
Iterator接口相比,ListIterator多了一些add()之类的方法,允许添加,删除,设定元素,还能向前或向后遍历。 
  实现List接口的常用类有LinkedList,ArrayList,Vector和Stack。 
  
LinkedList类 
  LinkedList实现了List接口,允许null元素。此外LinkedList提供额外的get,remove,insert方法在LinkedList的首部或尾部。这些操
作使LinkedList可被用作堆栈(stack),队列(queue)或双向队列(deque)。 
  注意LinkedList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。一种解决方法是在创建List时构造一个同
步的List: 
    List   list   =   Collections.synchronizedList(new   LinkedList(...)); 
  
ArrayList类 
  ArrayList实现了可变大小的数组。它允许所有元素,包括null。ArrayList没有同步。 
size,isEmpty,get,set方法运行时间为常数。但是add方法开销为分摊的常数,添加n个元素需要O(n)的时间。其他的方法运行时间为线性 
  每个ArrayList实例都有一个容量(Capacity),即用于存储元素的数组的大小。这个容量可随着不断添加新元素而自动增加,但是增长
算法并没有定义。当需要插入大量元素时,在插入前可以调用ensureCapacity方法来增加ArrayList的容量以提高插入效率。 
  和LinkedList一样,ArrayList也是非同步的(unsynchronized)。 
  
Vector类 
  Vector非常类似ArrayList,但是Vector是同步的。由Vector创建的Iterator,虽然和ArrayList创建的Iterator是同一接口,但是,因
为Vector是同步的,当一个Iterator被创建而且正在被使用,另一个线程改变了Vector的状态(例如,添加或删除了一些元素),这时调用
Iterator的方法时将抛出ConcurrentModificationException,因此必须捕获该异常。 
  
Stack 类 
  Stack继承自Vector,实现一个后进先出的堆栈。Stack提供5个额外的方法使得Vector得以被当作堆栈使用。基本的push和pop方法,还
有peek方法得到栈顶的元素,empty方法测试堆栈是否为空,search方法检测一个元素在堆栈中的位置。Stack刚创建后是空栈。 
  
Set接口 
  Set是一种不包含重复的元素的Collection,即任意的两个元素e1和e2都有e1.equals(e2)=false,Set最多有一个null元素。 
  很明显,Set的构造函数有一个约束条件,传入的Collection参数不能包含重复的元素。 
  请注意:必须小心操作可变对象(Mutable   Object)。如果一个Set中的可变元素改变了自身状态导致Object.equals(Object)=true将
导致一些问题。 
  
Map接口 
  请注意,Map没有继承Collection接口,Map提供key到value的映射。一个Map中不能包含相同的key,每个key只能映射一个value。Map接
口提供3种集合的视图,Map的内容可以被当作一组key集合,一组value集合,或者一组key-value映射。 
  
Hashtable类 
  Hashtable继承Map接口,实现一个key-value映射的哈希表。任何非空(non-null)的对象都可作为key或者value。 
  添加数据使用put(key,   value),取出数据使用get(key),这两个基本操作的时间开销为常数。 
Hashtable通过initial   capacity和load   factor两个参数调整性能。通常缺省的load   factor   0.75较好地实现了时间和空间的均衡
。增大load   factor可以节省空间但相应的查找时间将增大,这会影响像get和put这样的操作。 
使用Hashtable的简单示例如下,将1,2,3放到Hashtable中,他们的key分别是”one”,”two”,”three”: 
    Hashtable   numbers   =   new   Hashtable(); 
    numbers.put(“one”,   new   Integer(1)); 
    numbers.put(“two”,   new   Integer(2)); 
    numbers.put(“three”,   new   Integer(3)); 
  要取出一个数,比如2,用相应的key: 
    Integer   n   =   (Integer)numbers.get(“two”); 
    System.out.println(“two   =   ”   +   n); 
  由于作为key的对象将通过计算其散列函数来确定与之对应的value的位置,因此任何作为key的对象都必须实现hashCode和equals方法。
hashCode和equals方法继承自根类Object,如果你用自定义的类当作key的话,要相当小心,按照散列函数的定义,如果两个对象相同,即
obj1.equals(obj2)=true,则它们的hashCode必须相同,但如果两个对象不同,则它们的hashCode不一定不同,如果两个不同对象的hashCode
相同,这种现象称为冲突,冲突会导致操作哈希表的时间开销增大,所以尽量定义好的hashCode()方法,能加快哈希表的操作。 
  如果相同的对象有不同的hashCode,对哈希表的操作会出现意想不到的结果(期待的get方法返回null),要避免这种问题,只需要牢记
一条:要同时复写equals方法和hashCode方法,而不要只写其中一个。 
  Hashtable是同步的。 
  
HashMap类 
  HashMap和Hashtable类似,不同之处在于HashMap是非同步的,并且允许null,即null   value和null  key。,但是将HashMap视为
Collection时(values()方法可返回Collection),其迭代子操作时间开销和HashMap的容量成比例。因此,如果迭代操作的性能相当重要的话
,不要将HashMap的初始化容量设得过高,或者load   factor过低。 
  
WeakHashMap类 
  WeakHashMap是一种改进的HashMap,它对key实行“弱引用”,如果一个key不再被外部所引用,那么该key可以被GC回收。 
  
总结 
  如果涉及到堆栈,队列等操作,应该考虑用List,对于需要快速插入,删除元素,应该使用LinkedList,如果需要快速随机访问元素,
应该使用ArrayList。 
  如果程序在单线程环境中,或者访问仅仅在一个线程中进行,考虑非同步的类,其效率较高,如果多个线程可能同时操作一个类,应该
使用同步的类。 
  要特别注意对哈希表的操作,作为key的对象要正确复写equals和hashCode方法。 
  尽量返回接口而非实际的类型,如返回List而非ArrayList,这样如果以后需要将ArrayList换成LinkedList时,客户端代码不用改变。
这就是针对抽象编程



面试题答案
Collection 和 Collections的区别。
Collections是个java.util下的类,它包含有各种有关集合操作的静态方法。
Collection是个java.util下的接口,它是各种集合结构的父接口。
List, Set, Map是否继承自Collection接口? List,Set是 Map不是
ArrayList和Vector的区别。
一.同步性:Vector是线程安全的,也就是说是同步的,而ArrayList是线程序不安全的,不是同步的
二.数据增长:当需要增长时,Vector默认增长为原来一培,而ArrayList却是原来的一半
HashMap和Hashtable的区别
一.历史原因:Hashtable是基于陈旧的Dictionary类的,HashMap是Java 1.2引进的Map接口的一个实现
二.同步性:Hashtable是线程安全的,也就是说是同步的,而HashMap是线程序不安全的,不是同步的
三.值:只有HashMap可以让你将空值作为一个表的条目的key或value

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