map,set,list等集合解析以及HashMap,LinkedHashMap,TreeMap等该选谁的的区别

前言
今天在整理一些资料时,想起了map,set,list等集合,于是就做些笔记,提供给大家学习参考以及自己日后回顾。

首先Map主要用于存储健值对,根据键得到值,因此不允许键重复(重复了覆盖了),但允许值重复。其中最常用的几种map如下:

Hashmap: 是一个最常用的Map,它根据键的HashCode 值存储数据,根据键可以直接获取它的值,具有很快的访问速度,遍历时,取得数据的顺序是完全随机的。HashMap最多只允许一条记录的键为Null;允许多条记录的值为 Null;HashMap不支持线程的同步,即任一时刻可以有多个线程同时写HashMap;可能会导致数据的不一致。如果需要同步,可以用 Collections的synchronizedMap方法使HashMap具有同步的能力,或者使用ConcurrentHashMap。

Hashtable:与 HashMap类似,它继承自Dictionary类,不同的是:它不允许记录的键或者值为空;它支持线程的同步,即任一时刻只有一个线程能写Hashtable,因此也导致了 Hashtable在写入时会比较慢。

LinkedHashMap:保存了记录的插入顺序,在用Iterator遍历LinkedHashMap时,先得到的记录肯定是先插入的.也可以在构造时用带参数,按照应用次数排序。在遍历的时候会比HashMap慢,不过有种情况例外,当HashMap容量很大,实际数据较少时,遍历起来可能会比LinkedHashMap慢,因为LinkedHashMap的遍历速度只和实际数据有关,和容量无关,而HashMap的遍历速度和他的容量有关。

TreeMap:实现SortMap接口,能够把它保存的记录根据键排序,默认是按键值的升序排序,也可以指定排序的比较器,当用Iterator 遍历TreeMap时,得到的记录是排过序的。

一般情况下,我们用的最多的是HashMap,HashMap里面存入的键值对在取出的时候是随机的,它根据键的HashCode值存储数据,根据键可以直接获取它的值,具有很快的访问速度。在Map 中插入、删除和定位元素,HashMap 是最好的选择。

TreeMap取出来的是排序后的键值对。但如果您要按自然顺序或自定义顺序遍历键值,那么TreeMap会更好。

LinkedHashMap 是HashMap的一个子类,如果需要输出顺序和输入的顺序相同,那么用LinkedHashMap可以实现,它还可以按读取顺序来排列,像连接池中可以应用。

 

 

1. HashSet是通过HashMap实现的,TreeSet是通过TreeMap实现的,只不过Set用的只是Map的key

2. Map的key和Set都有一个共同的特性就是集合的唯一性.TreeMap更是多了一个排序的功能.

3. hashCode和equal()是HashMap用的, 因为无需排序所以只需要关注定位和唯一性即可.

   a. hashCode是用来计算hash值的,hash值是用来确定hash表索引的.
   b. hash表中的一个索引处存放的是一张链表, 所以还要通过equal方法循环比较链上的每一个对象
       才可以真正定位到键值对应的Entry.
   c. put时,如果hash表中没定位到,就在链表前加一个Entry,如果定位到了,则更换Entry中的value,并返回旧value

4. 由于TreeMap需要排序,所以需要一个Comparator为键值进行大小比较.当然也是用Comparator定位的.
   a. Comparator可以在创建TreeMap时指定
   b. 如果创建时没有确定,那么就会使用key.compareTo()方法,这就要求key必须实现Comparable接口.
   c. TreeMap是使用Tree数据结构实现的,所以使用compare接口就可以完成定位了.

 

 

注意: 
1、Collection没有get()方法来取得某个元素。只能通过iterator()遍历元素。 

2、Set和Collection拥有一模一样的接口。 

3、List,可以通过get()方法来一次取出一个元素。使用数字来选择一堆对象中的一个,get(0)…。(add/get) 

4、一般使用ArrayList。用LinkedList构造堆栈stack、队列queue。 

5、Map用 put(k,v) / get(k),还可以使用containsKey()/containsValue()来检查其中是否含有某个key/value。 
      HashMap会利用对象的hashCode来快速找到key。 
    *     hashing 
          哈希码就是将对象的信息经过一些转变形成一个独一无二的int值,这个值存储在一个array中。 
          我们都知道所有存储结构中,array查找速度是最快的。所以,可以加速查找。 
      
          发生碰撞时,让array指向多个values。即,数组每个位置上又生成一个梿表。 

6、Map中元素,可以将key序列、value序列单独抽取出来。 
使用keySet()抽取key序列,将map中的所有keys生成一个Set。 
使用values()抽取value序列,将map中的所有values生成一个Collection。 
为什么一个生成Set,一个生成Collection?那是因为,key总是独一无二的,value允许重复。 

 

其次是map,set,list等java中集合解析:

在JAVA的util包中有两个所有集合的父接口Collection和Map,它们的父子关系: 
           java.util 
        +Collection 这个接口extends自 –java.lang.Iterable接口 
           +List 接口 
              -ArrayList 类 
              -LinkedList 类 
              -Vector 类     此类是实现同步的 
           +Queue 接口 
              +不常用,在此不表. 
           +Set 接口 
              +SortedSet 接口 
                 -TreeSet 类 
              -HashSet 
        +Map 接口 
          -HashMap 类 (除了不同步和允许使用 null 键/值之外,与 Hashtable 大致相同.) 
          -Hashtable 类 此类是实现同步的,不允许使用 null 键值 
          +SortedMap 接口 
             -TreeMap 类 
以下对众多接口和类的简单说明:首先不能不先说一下数组(Array) 
      一、Array , Arrays 
Java所有“存储及随机访问一连串对象”的做法,array是最有效率的一种。 
1、 效率高,但容量固定且无法动态改变。 
array还有一个缺点是,无法判断其中实际存有多少元素,length只是告诉我们array的容量。 

2、Java中有一个Arrays类,专门用来操作array。 
       arrays中拥有一组static函数, 
equals():比较两个array是否相等。array拥有相同元素个数,且所有对应元素两两相等。 
fill():将值填入array中。 
sort():用来对array进行排序。 
binarySearch():在排好序的array中寻找元素。 
System.arraycopy():array的复制。 

      二、Collection , Map 
若撰写程序时不知道究竟需要多少对象,需要在空间不足时自动扩增容量,则需要使用容器类库,array不适用。 
1、Collection 和 Map 的区别 
容器内每个为之所存储的元素个数不同。 
Collection类型者,每个位置只有一个元素。 
Map类型者,持有 key-value pair,像个小型数据库
 

2、Java2容器类类库的用途是“保存对象”,它分为两类,各自旗下的子类关系 
Collection 
       –List:它确保维护元素特定的顺序.            
             –ArrayList / LinkedList / Vector 
       –Set :不能含有重复的元素 
             –HashSet /TreeSet 
Map 
       –HashMap 
    –HashTable 
    –TreeMap 
 Map—-一组成对的“键值对”对象,即其元素是成对的对象,最典型的应用就是数据字典,并且还有其它广泛的应用。另外,Map可以返回其所 有键组成的Set和其所有值组成的Collection,或其键值对组成的Set,并且还可以像数组一样扩展多维Map,只要让Map中键值对的每个 “值”是一个Map即可。 

 Collection下 1.迭代器 

  迭代器是一种设计模式,它是一个对象,它可以遍历并选择序列中的对象,而开发人员不需要了解该序列的底层结构。迭代器通常被称为“轻量级”对象,因为创建它的代价小。 

  Java中的Iterator功能比较简单,并且只能单向移动: 

  (1) 使用方法iterator()要求容器返回一个Iterator。第一次调用Iterator的next()方法时,它返回序列的第一个元素。注意:iterator()方法是java.lang.Iterable接口,被Collection继承。 

  (2) 使用next()获得序列中的下一个元素。 

  (3) 使用hasNext()检查序列中是否还有元素。 

  (4) 使用remove()将迭代器新返回的元素删除。 

  Iterator是Java迭代器最简单的实现,为List设计的ListIterator具有更多的功能,它可以从两个方向遍历List,也可以从List中插入和删除元素。 

  2.List的功能方法 

  List(interface): 次序是List最重要的特点;它确保维护元素特定的顺序。List为Collection添加了许多方法,使得能够向List中间插入与移除元素(只推荐 LinkedList使用)。一个List可以生成ListIterator,使用它可以从两个方向遍历List,也可以从List中间插入和删除元素。 

  ArrayList: 由数组实现的List。它允许对元素进行快速随机访问,但是向List中间插入与移除元素的速度很慢。ListIterator只应该用来由后向前遍历ArrayList,而不是用来插入和删除元素,因为这比LinkedList开销要大很多。 

  LinkedList: 由列表实现的List。对顺序访问进行了优化,向List中间插入与删除得开销不大,随机访问则相对较慢(可用ArrayList代替)。它具有方法 addFirst()、addLast()、getFirst()、getLast()、removeFirst()、removeLast(),这些方 法(没有在任何接口或基类中定义过)使得LinkedList可以当作堆栈、队列和双向队列使用。 

  3.Set的功能方法 

  Set(interface): 存入Set的每个元素必须是唯一的,这也是与List不同的,因为Set不保存重复元素。加入Set的Object必须定义equals()方法以确保对 象的唯一性。Set与Collection有完全一样的接口。Set接口不保证维护元素的次序。 

  HashSet: HashSet能快速定位一个元素,存入HashSet的对象必须定义hashCode()。 

  TreeSet: 保持次序的Set,底层为树结构。使用它可以从Set中提取有序的序列。 

  LinkedHashSet: 具有HashSet的查询速度,且内部使用链表维护元素的顺序(插入的次序)。于是在使用迭代器遍历Set时,结果会按元素插入的次序显示。 

  HashSet采用散列函数对元素进行排序,这是专门为快速查询而设计的;TreeSet采用红黑树的数据结构进行排序元 素;LinkedHashSet内部使用散列以加快查询速度,同时使用链表维护元素的次序,使得看起来元素是以插入的顺序保存的。需要注意的是,生成自己 的类时,Set需要维护元素的存储顺序,因此要实现Comparable接口并定义compareTo()方法。 
4.Map的功能方法 
java为数据结构中的映射定义了一个接口java.util.Map;它有四个实现类,分别是HashMap Hashtable LinkedHashMap 和TreeMap 
Map主要用于存储健值对,根据键得到值,因此不允许键重复,但允许值重复。 
Hashmap 是一个 最常用的Map,它根据键的HashCode 值存储数据,根据键可以直接获取它的值,具有很快的访问速度。HashMap最多只允许一条记录的键为Null;允许多条记录的值为 Null;HashMap不支持线程的同步,即任一时刻可以有多个线程同时写HashMap;可能会导致数据的不一致。如果需要同步,可以用 Collections的synchronizedMap方法使HashMap具有同步的能力. 
Hashtable 与 HashMap类似,不同的是:它不允许记录的键或者值为空;它支持线程的同步,即任一时刻只有一个线程能写Hashtable,因此也导致了Hashtale在写入时会比较慢。 
LinkedHashMap保存了记录的插入顺序,在用Iterator遍历LinkedHashMap时,先得到的记录肯定是先插入的.在遍历的时候会比HashMap慢。 
TreeMap能够把它保存的记录根据键排序,默认是按升序排序,也可以指定排序的比较器,当用Iterator 遍历TreeMap时,得到的记录是排过序的。 

接下来是几个的比较测试代码:

public class TestMap {  
   
 /** 
  * 初始化一个Map 
  * @param map 
  */  
 public static void init(Map map){  
  if (map != null){  
   String key = null;  
   for (int i=5; i>0; i--){  
    key = new Integer(i).toString() + ".0";  
    map.put(key, key.toString());  
    //Map中的键是不重复的,如果插入两个键值一样的记录,  
    //那么后插入的记录会覆盖先插入的记录  
    map.put(key, key.toString() + "0");   }  
  }  
 }  
 /** 
  * 输出一个Map 
  * @param map 
  */  
 public static void output(Map map){  
  if (map != null){  
   Object key = null;  
   Object value = null;  
   //使用迭代器遍历Map的键,根据键取值  
   Iterator it = map.keySet().iterator();  
   while (it.hasNext()){  
    key = it.next();  
    value = map.get(key);  
    System.out.println("key: " + key + "; value: " + value );  
   }  
   //或者使用迭代器遍历Map的记录Map.Entry  
   Map.Entry entry = null;  
   it = map.entrySet().iterator();  
   while (it.hasNext()){  
    //一个Map.Entry代表一条记录  
    entry = (Map.Entry)it.next();  
    //通过entry可以获得记录的键和值  
    //System.out.println("key: " + entry.getKey() + "; value: " + entry.getValue());  
   }  
  }  
 }  
 /** 
  * 判断map是否包含某个键 
  * @param map 
  * @param key 
  * @return 
  */  
 public static boolean containsKey(Map map, Object key){  
  if (map != null){  
   return map.containsKey(key);  
  }  
  return false;  
 }  
 /** 
  * 判断map是否包含某个值 
  * @param map 
  * @param value 
  * @return 
  */  
 public static boolean containsValue(Map map, Object value){  
  if (map != null){  
   return map.containsValue(value);  
  }  
  return false;  
 }  
 /** 
  * 演示HashMap 
  */  
 public static void testHashMap(){  
  Map myMap = new HashMap();  
  init(myMap);  
  //HashMap的键可以为null  
  myMap.put(null,"ddd");  
  //HashMap的值可以为null  
  myMap.put("aaa", null);  
  output(myMap);  
 }  
 /** 
  * 演示Hashtable 
  */  
 public static void testHashtable(){  
  Map myMap = new Hashtable();  
  init(myMap);  
  //Hashtable的键不能为null  
  //myMap.put(null,"ddd");  
  //Hashtable的值不能为null  
  //myMap.put("aaa", null);  
  output(myMap);  
 }  
 /** 
  * 演示LinkedHashMap 
  */  
 public static void testLinkedHashMap(){  
  Map myMap = new LinkedHashMap();  
  init(myMap);  
  //LinkedHashMap的键可以为null  
  myMap.put(null,"ddd");  
  //LinkedHashMap的值可以为null  
  myMap.put("aaa", null);  
  output(myMap);  
 }  
 /** 
  * 演示TreeMap 
  */  
 public static void testTreeMap(){  
  Map myMap = new TreeMap();  
  init(myMap);  
  //TreeMap的键不能为null  
  //myMap.put(null,"ddd");  
  //TreeMap的值不能为null  
  //myMap.put("aaa", null);  
  output(myMap);  
 }  
 public static void main(String[] args) {  
  System.out.println("采用HashMap");  
  TestMap.testHashMap();  
  System.out.println("采用Hashtable");  
  TestMap.testHashtable();  
  System.out.println("采用LinkedHashMap");  
  TestMap.testLinkedHashMap();  
  System.out.println("采用TreeMap");  
  TestMap.testTreeMap();  
    
  Map myMap = new HashMap();  
  TestMap.init(myMap);  
  System.out.println("新初始化一个Map: myMap");  
  TestMap.output(myMap);  
  //清空Map  
  myMap.clear();  
  System.out.println("将myMap clear后,myMap空了么?  " + myMap.isEmpty());  
  TestMap.output(myMap);  
  myMap.put("aaa", "aaaa");  
  myMap.put("bbb", "bbbb");  
  //判断Map是否包含某键或者某值  
  System.out.println("myMap包含键aaa?  "+ TestMap.containsKey(myMap, "aaa"));  
  System.out.println("myMap包含值aaaa?  "+ TestMap.containsValue(myMap, "aaaa"));  
  //根据键删除Map中的记录  
  myMap.remove("aaa");  
  System.out.println("删除键aaa后,myMap包含键aaa?  "+ TestMap.containsKey(myMap, "aaa"));  
  //获取Map的记录数  
  System.out.println("myMap包含的记录数:  " + myMap.size());  

 

3、其他特征 
*     List,Set,Map将持有对象一律视为Object型别。 
*     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容器确切知道它所持有的对象隶属什么型别。vector不进行边界检查。 

三、Collections 
Collections是针对集合类的一个帮助类。提供了一系列静态方法实现对各种集合的搜索、排序、线程完全化等操作。 
相当于对Array进行类似操作的类——Arrays。 
如,Collections.max(Collection coll); 取coll中最大的元素。 
       Collections.sort(List list); 对list中元素排序 

四、如何选择? 
1、容器类和Array的区别、择取 
      *     容器类仅能持有对象引用(指向对象的指针),而不是将对象信息copy一份至数列某位置。 
      *     一旦将对象置入容器内,便损失了该对象的型别信息。 
2、 
     *     在各种Lists中,最好的做法是以ArrayList作为缺省选择。当插入、删除频繁时,使用LinkedList(); 
        Vector总是比ArrayList慢,所以要尽量避免使用。 
     *     在各种Sets中,HashSet通常优于HashTree(插入、查找)。只有当需要产生一个经过排序的序列,才用TreeSet。 
        HashTree存在的唯一理由:能够维护其内元素的排序状态。 
     *     在各种Maps中 
        HashMap用于快速查找。 
     *     当元素个数固定,用Array,因为Array效率是最高的。

 
结论:最常用的是ArrayList,HashSet,HashMap,Array。而且,我们也会发现一个规律,用TreeXXX都是排序的。 

IT文库 » map,set,list等集合解析以及HashMap,LinkedHashMap,TreeMap等该选谁的的区别
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