Java集合框架示意图

• Z时代
• 2024-01-10
• 分类：综合

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Java集合框架被设计成要满足以下几个目标

• 该框架必须是高性能的。基本集合（动态数组，链表，树，哈希表）的实现也必须是高效的。
• 该框架允许不同类型的集合，以类似的方式工作，具有高度的互操作性。
• 对一个集合的扩展和适应必须是简单的。

为此，整个集合框架就围绕一组标准接口而设计。你可以直接使用这些接口的标准实现，诸如： ArrayList,LinkedList, HashSet, 和 TreeSet 等,除此之外你也可以通过这些接口实现自己的集合。

Java 集合框架主要包括两种类型的容器

一种是集合（Collection），存储一个元素集合，另一种是图（Map），存储键/值对映射。

Collection 接口又有 3 种子类型，List、Set 和 Queue，再下面是一些抽象类，最后是具体实现类，常用的有 ArrayList、LinkedList、HashSet、LinkedHashSet、HashMap、LinkedHashMap 等等。

集合框架是一个用来代表和操纵集合的统一架构。所有的集合框架都包含如下内容：

• **接口：**是代表集合的抽象数据类型。例如 Collection、List、Set、Map 等。之所以定义多个接口，是为了以不同的方式操作集合对象
• **实现（类）：**是集合接口的具体实现。从本质上讲，它们是可重复使用的数据结构，例如：ArrayList、LinkedList、HashSet、HashMap。
• **算法：**是实现集合接口的对象里的方法执行的一些有用的计算，例如：搜索和排序。这些算法被称为多态，那是因为相同的方法可以在相似的接口上有着不同的实现。

除了集合，该框架也定义了几个 Map 接口和类。Map 里存储的是键/值对。尽管 Map 不是集合，但是它们完全整合在集合中。

1.集合接口

Set和List的区别

• Set 接口实例存储的是无序的，不重复的数据。List 接口实例存储的是有序的，可以重复的元素。
• Set检索效率低下，删除和插入效率高，插入和删除不会引起元素位置改变 <实现类有HashSet,TreeSet>。
• List和数组类似，可以动态增长，根据实际存储的数据的长度自动增长List的长度。查找元素效率高，插入删除效率低，因为会引起其他元素位置改变 <实现类有ArrayList,LinkedList,Vector> 。

2.集合实现类（集合类）

Java提供了一套实现了Collection接口的标准集合类。其中一些是具体类，这些类可以直接拿来使用，而另外一些是抽象类，提供了接口的部分实现。

3.迭代器的使用

通常情况下，你会希望遍历一个集合中的元素。例如，显示集合中的每个元素。

一般遍历数组都是采用for循环或者增强for，这两个方法也可以用在集合框架，但是还有一种方法是采用迭代器遍历集合框架，它是一个对象，实现了Iterator 接口或 ListIterator接口。

迭代器，使你能够通过循环来得到或删除集合的元素。ListIterator 继承了 Iterator，以允许双向遍历列表和修改元素。

3.1 遍历 ArrayList

下面采用四种方法都是用来遍历ArrayList集合，第四种方法是采用迭代器的方法，该方法可以不用担心在遍历的过程中会超出集合的长度。

package com.joshua317;
import java.util.*;
public class ArrayListClass {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<String>();
        list.add("dog");
        list.add("cat");
        list.add("mouse");
        System.out.println("========第一种遍历方法使用for普通形式遍历 List========");
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            System.out.println(list.get(i));
        }
        System.out.println("========第二种遍历方法使用 增强for循环遍历 List========");
        //这种形式，底层也是使用的迭代器Iterator
        for (String str : list) {
            System.out.println(str);
        }
        System.out.println("========第三种遍历，把链表变为数组相关的内容进行遍历========");
        String[] strArray = new String[list.size()];
        list.toArray(strArray);
        //这里也可以改写为  for(String str:strArray) 这种形式
        for (int i = 0; i < strArray.length; i++) {
            System.out.println(strArray[i]);
        }
        System.out.println("========第四种遍历 使用迭代器进行相关遍历========");
        Iterator<String> iterator = list.iterator();
        //判断下一个元素之后有值
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
}

3.2 遍历 Map

下面采用四种方法都是用来遍历Map

package com.joshua317;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
public class MapClass {
    public static void main(String[] args) {
        Map<Integer, String> map = new HashMap<Integer, String>();
        map.put(1, "cat");
        map.put(2, "dog");
        map.put(3, "elephant");
        //第一种：普遍使用，二次取值
        System.out.println("========通过Map.keySet遍历key和value：========");
        for (Integer key : map.keySet()) {
            System.out.println("key= "+ key + " and value= " + map.get(key));
        }
        //第二种
        System.out.println("========通过Map.entrySet使用iterator遍历key和value：========");
        Iterator<Map.Entry<Integer, String>> it = map.entrySet().iterator();
        while (it.hasNext()) {
            Map.Entry<Integer, String> entry = it.next();
            System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue());
        }
        //第三种：推荐，尤其是容量大时
        System.out.println("========通过Map.entrySet遍历key和value========");
        for (Map.Entry<Integer, String> entry : map.entrySet()) {
            System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue());
        }
        //第四种
        System.out.println("========通过Map.values()遍历所有的value，但不能遍历key========");
        for (String v : map.values()) {
            System.out.println("value= " + v);
        }
    }
}

4.List 和 Map、Set 的区别

● 结构特点

List 和 Set 是存储单列数据的集合，Map 是存储键和值这样的双列数据的集合；

List 中存储的数据是有顺序，并且允许重复；

Map 中存储的数据是没有顺序的，其键是不能重复的，它的值是可以有重复的，Set 中存储的数据是无序的，且不允许有重复，但元素在集合中的位置由元素的 hashCode 决定，位置是固定的（Set 集合根据 hashCode 来进行数据的存储，所以位置是固定的，但是位置不是用户可以控制的，所以对于用户来说 Set 中的元素还是无序的）；

● 实现类

List 接口下的实现类（LinkedList：基于链表实现，链表内存是散乱的，每一个元素存储本身内存地址的同时还存储下一个元素的地址。链表增删快，查找慢；ArrayList：基于数组实现，非线程安全的，效率高，便于索引，但不便于插入删除；Vector：基于数组实现，线程安全的，效率低）。

Map 接口下的实现类（HashMap：基于 hash 表的 Map 接口实现，非线程安全，高效，支持 null 值和 null 键；Hashtable：线程安全，低效，不支持 null 值和 null 键；LinkedHashMap：是HashMap 的一个子类，保存了记录的插入顺序；SortedMap 接口：TreeMap，能够把它保存的记录根据键排序，默认是键值的升序排序）。

Set 接口下的实现类（HashSet：底层是由 HashMap 实现，不允许集合中有重复的值，使用该方式时需要重写 equals()和 hashCode()方法；LinkedHashSet继承与 HashSet，同时又基于LinkedHashMap 来进行实现，底层使用的是LinkedHashMp）。

● 区别

List集合中对象按照索引位置排序，可以有重复对象，允许按照对象在集合中的索引位置检索对象，例如通过list.get(i)方法来获取集合中的元素；

Map中的每一个元素包含一个键和一个值，成对出现，键对象不可以重复，值对象可以重复；

Set集合中的对象不按照特定的方式排序，并且没有重复对象，但它的实现类能对集合中的对象按照特定的方式排序，例如 TreeSet类，可以按照默认顺序，也可以通过实现 java.util.Comparator接口来自定义排序方式。

5. HashMap和Hashtable的区别

HashMap是非线程安全的，HashMap是Map的一个实现类，是将键映射到值的对象，不允许键值重复。允许空键和空值；由于非线程安全，HashMap的效率要较 Hashtable 的效率高一些。

Hashtable 是线程安全的一个集合，不允许 null 值作为一个 key 值或者value 值；Hashtable是sychronized，多个线程访问时不需要自己为它的方法实现同步，而 HashMap 在被多个线程访问的时候需要自己为它的方法实现同步。

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