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[Java教程]JAVA基础整理


  集合作为JAVA的基础知识,本来感觉自己理解的很清楚了,但是在最近的一次面试中还是答得不尽如人意!再次做一下整理,以便加深理解以及随时查阅。

  首先,java.util包中三个重要的接口及特点:List(列表)、Set(保证集合中元素唯一)、Map(维护多个key-value键值对,保证key唯一)。

  集合框架体系如下图所示:

  

 图1

  

  各个集合类型的区别与联系如下图:

 

接口

简述

实现

操作特性

成员要求

Set

成员不能重复

HashSet

外部无序地遍历成员

成员可为任意Object子类的对象,但如果覆盖了equals方法,同时注意修改hashCode方法。

TreeSet

外部有序地遍历成员;附加实现了SortedSet, 支持子集等要求顺序的操作

成员要求实现caparable接口,或者使用 Comparator构造TreeSet。成员一般为同一类型。

LinkedHashSet

外部按成员的插入顺序遍历成员

成员与HashSet成员类似

List

提供基于索引的对成员的随机访问

ArrayList

提供快速的基于索引的成员访问,对尾部成员的增加和删除支持较好

成员可为任意Object子类的对象

LinkedList

对列表中任何位置的成员的增加和删除支持较好,但对基于索引的成员访问支持性能较差

成员可为任意Object子类的对象

Map

保存键值对成员,基于键找值操作,compareTo或compare方法对键排序

HashMap

能满足用户对Map的通用需求

键成员可为任意Object子类的对象,但如果覆盖了equals方法,同时注意修改hashCode方法。

TreeMap

支持对键有序地遍历,使用时建议先用HashMap增加和删除成员,最后从HashMap生成TreeMap;附加实现了SortedMap接口,支持子Map等要求顺序的操作

键成员要求实现caparable接口,或者使用Comparator构造TreeMap。键成员一般为同一类型。

LinkedHashMap

保留键的插入顺序,用equals 方法检查键和值的相等性

成员可为任意Object子类的对象,但如果覆盖了equals方法,同时注意修改hashCode方法。

IdentityHashMap

使用== 来检查键和值的相等性。

成员使用的是严格相等

WeakHashMap

其行为依赖于垃圾回收线程,没有绝对理由则少用

 

 

图2

主要集合接口详解


Collection 接口
  用于表示任何对象或元素组。想要尽可能以常规方式处理一组元素时,就使用这一接口。由Collection接口派生的两个接口是List和Set

 

List接口

    Java中的List是对数组的有效扩展,它是这样一种结构,如果不使用泛型,它可以容纳任何类型的元素,如果使用泛型,那么它只能容纳泛型指定的类型的元素。和数组相比,List的容量是可以动态扩展的。

    List中的元素是可以重复的,里面的元素是“有序”的,这里的“有序”,并不是排序的意思,而是说我们可以对某个元素在集合中的位置进行指定。

    List中常用的集合对象包括:ArrayList、Vector和LinkedList,其中前两者是基于数组来进行存储,后者是基于链表进行存储。其中Vector是线程安全的,其余两个不是线程安全的。

    List中是可以包括null的,即使是使用了泛型。

 

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)。

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 接口继承 Collection 接口,而且它不允许集合中存在重复项,每个具体的 Set 实现类依赖添加的对象的 equals()方法来检查独一性。Set接口没有引入新方法,所以Set就是一个Collection,只不过其行为不同。

  Set可以大致分为两类:不排序Set和排序Set,不排序Set包括HashSet和LinkedHashSet,排序Set主要指TreeSet。其中HashSet和LinkedHashSet可以包含null。

Hash表
  Hash表是一种数据结构,用来查找对象。Hash表为每个对象计算出一个整数,称为Hash Code(哈希码)。Hash表是个链接式列表的阵列。每个列表称为一个buckets(哈希表元)。对象位置的计算 index = HashCode % buckets (HashCode为对象哈希码,buckets为哈希表元总数)。
  当你添加元素时,有时你会遇到已经填充了元素的哈希表元,这种情况称为Hash Collisions(哈希冲突)。这时,你必须判断该元素是否已经存在于该哈希表中。
如果哈希码是合理地随机分布的,并且哈希表元的数量足够大,那么哈希冲突的数量就会减少。同时,你也可以通过设定一个初始的哈希表元数量来更好地控制哈 希表的运行。初始哈希表元的数量为 buckets = size * 150% + 1 (size为预期元素的数量)。
如果哈希 表中的元素放得太满,就必须进行rehashing(再哈希)。再哈希使哈希表元数增倍,并将原有的对象重新导入新的哈希表元中,而原始的哈希表元被删 除。load factor(加载因子)决定何时要对哈希表进行再哈希。在Java编程语言中,加载因子默认值为0.75,默认哈希表元为101。

HashSet类
  在更多情况下,优先使用 HashSet 存储重复自由的集合。考虑到效率,添加到 HashSet 的对象需要采用恰当分配哈希码的方式来实现hashCode()方法。虽然大多数系统类覆盖了 Object中缺省的hashCode()和equals()实现,但创建您自己的要添加到HashSet的类时,别忘了覆盖 hashCode()和equals()。
TreeSet类
  TreeSet是支持排序的一种Set,它的父接口是SortedSet。所以,当您要从集合中以有序的方式插入和抽取元素时,TreeSet实现会有用处。
Map接口
  Map接口不是Collection接口的继承。Map接口用于维护键/值对(key/value pairs)。该接口描述了从不重复的键到值的映射,和Set类似,Java中的Map也有两种:排序的和不排序的,不排序的包括HashMap、Hashtable和LinkedHashMap,排序的包括TreeMap。

 

HashMap类
  在Map 中插入、删除和定位元素,HashMap 是最好的选择。HashMap不是线程安全的,Hashtable是线程安全的,我们可以把HashMap看做是“简化”版的Hashtable

  无论HashMap还是Hashtable,我们观察它的构造函数,就会发现它可以有两个参数:initialCapacity和loadFactor,默认情况下,initialCapacity等于16,loadFactor等于0.75。这和Hash表中可以存放的元素数目有关系,当元素数目超过initialCapacity*loadFactor时,会触发rehash方法,对hash表进行扩容。如果我们需要向其中插入过多元素,需要适当调整这两个参数。

TreeMap类
  但如果您要按自然顺序或自定义顺序遍历键,那么TreeMap会更好,它不是线程安全的。使用HashMap要求添加的键类明确定义了hashCode()和 equals()的实现。这个TreeMap没有调优选项,因为该树总处于平衡状态。
LinkedHashMap类
  LinkedHashMap扩展HashMap,以插入顺序将关键字/值对添加进链接哈希映像中。象LinkedHashSet一样,LinkedHashMap内部也采用双重链接式列表。
WeakHashMap类
  WeakHashMap是Map的一个特殊实现,它使用WeakReference(弱引用)来存放哈希表关键字。使用这种方式时,当映射的键在 WeakHashMap 的外部不再被引用时,垃圾收集器会将它回收,但它将把到达该对象的弱引用纳入一个队列。WeakHashMap的运行将定期检查该队列,以便找出新到达的 弱应用。当一个弱引用到达该队列时,就表示关键字不再被任何人使用,并且它已经被收集起来。然后WeakHashMap便删除相关的映射。
IdentityHashMap类
  IdentityHashMap也是Map的一个特殊实现。在这个类中,关键字的哈希码不应该由hashCode()方法来计算,而应该由 System.identityHashCode方法进行计算(即使已经重新定义了hashCode方法)。这是Object.hashCode根据对象 的内存地址来计算哈希码时使用的方法。另外,为了对各个对象进行比较,IdentityHashMap将使用==,而不使用equals方法。
换句话说,不同的关键字对象,即使它们的内容相同,也被视为不同的对象。IdentityHashMap类可以用于实现对象拓扑结构转换 (topology-preserving object graph transformations)(比如实现对象的串行化或深度拷贝),在进行转换时,需要一个“节点表”跟踪那些已经处理过的对象的引用。即使碰巧有对 象相等,“节点表”也不应视其相等。另一个应用是维护代理对象。比如,调试工具希望在程序调试期间维护每个对象的一个代理对象。
“IdentityHashMap类不是一般意义的Map实现!它的实现有意的违背了Map接口要求通过equals方法比较对象的约定。这个类仅使用在很少发生的需要强调等同性语义的情况。”

 参考文章:

http://jianshi-dlw.iteye.com/blog/1179834

http://blog.csdn.net/zhangerqing/article/details/8122075

http://www.cnblogs.com/wing011203/archive/2013/05/07/3066021.html