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JAVA集合总结

JAVA集合总结

作者: 内卷星球 | 来源:发表于2018-05-17 09:11 被阅读0次

Collection接口是集合类的根接口,Java中没有提供这个接口的直接的实现类。但是却让其被继承产生了两个接口,就是Set和List。Set中不能包含重复的元素。List是一个有序的集合,可以包含重复的元素,提供了按索引访问的方式

Map是Java.util包中的另一个接口,它和Collection接口没有关系,是相互独立的,但是都属于集合类的一部分。Map包含了key-value对。Map不能包含重复的key,但是可以包含相同的value

Iterator,所有的集合类,都实现了Iterator接口,这是一个用于遍历集合中元素的接口,主要包含以下三种方法:

  • hasNext()是否还有下一个元素。
  • next()返回下一个元素。
  • remove()删除当前元素

List

List里存放的对象是有序的,同时也是可以重复的,List关注的是索引,拥有一系列和索引相关的方法,查询速度快。因为往list集合里插入或删除数据时,会伴随着后面数据的移动,所有插入删除数据速度慢。

说明

  • ArrayList在内存不够时默认是扩展50% + 1个,Vector是默认扩展1倍。
  • Vector属于线程安全级别的,但是大多数情况下不使用Vector,因为线程安全需要更大的系统开销。
  • 一般使用ArrayList和LinkedList比较多,LinkedList不存在get()的操作,不能单个定位,ArrayList是顺序存储结构,LinkedList是链表存储结构
  • 对于随机访问get和set,ArrayList觉得优于LinkedList,因为LinkedList要移动指针
  • 对于新增和删除操作add和remove,LinedList比较占优势,因为ArrayList要移动数据

ArrayList(常用、数组实现,对元素快速随机访问)

ArrayList是最常用的List实现类,内部是通过数组实现的,它允许对元素进行快速随机访问。数组的缺点是每个元素之间不能有间隔,当数组大小不满足时需要增加存储能力,就要讲已经有数组的数据复制到新的存储空间中。当从ArrayList的中间位置插入或者删除元素时,需要对数组进行复制、移动、代价比较高。因此,它适合随机查找和遍历,不适合插入和删除

Vector(数组实现、线程同步、需高花费)

Vector与ArrayList一样,也是通过数组实现的,不同的是它支持线程的同步,即某一时刻只有一个线程能够写Vector,避免多线程同时写而引起的不一致性,但实现同步需要很高的花费,因此,访问它比访问ArrayList慢

LinkedList(链表结构、Queue)

LinkedList是用链表结构存储数据的,很适合数据的动态插入和删除,随机访问和遍历速度比较慢。另外,他还提供了List接口中没有定义的方法,专门用于操作表头和表尾元素,可以当作堆栈、队列和双向队列使用

ArrayList和LinkedList在用法上没有区别,但是在功能上还是有区别的。LinkedList经常用在增删操作较多而查询操作很少的情况下,ArrayList则相反

Set

Set集合不允许出现重复数据
允许包含值为null的元素,但最多只能有一个null元素。

HashSet

  • HashSet中不能有重复的元素
  • HashSet是无序的
  • HashSet也是基于HashMap实现

TreeSet

  • TreeSet中不能有重复的元素;
  • TreeSet具有排序功能,缺省是按照自然排序进行排列
  • TreeSet中的元素必须实现Comparable接口并重写compareTo()方法,TreeSet判断元素是否重复 、以及确定元素的顺序靠的都是这个方法
  • 基于TreeMap实现

Map

Map集合中存储的是键值对,键不能重复,值可以重复。根据键得到值,对map集合遍历时先得到键的set集合,对set集合进行遍历,得到相应的值

Map遍历:KeySet()、entrySet()
keySet其实是遍历了2次,一次是转为iterator,一次就是从HashMap中取出key所对于的value。而entryset只是遍历了第一次,它把key和value都放到了entry中,所以entrySet效率较高

HashMap

HashMap是最常用的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。因为键对象不可以重复,所以HashMap最多只允许一条记录的键为Null,允许多条记录的值为Null,是非同步的

  • HashMap是无序的散列映射表;
  • HashMap通过Hash 算法来决定存储位置
  • 底层实现是哈希表

Hashtable

Hashtable与HashMap类似,是HashMap的线程安全版,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,它继承自Dictionary类,不同的是它不允许记录的键或者值为null,同时效率较低

TreeMap

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(自然顺序),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。不允许key值为空,非同步的

  • 适用于按自然顺序或自定义顺序遍历键(key)。
  • 底层是二叉树
  • 提供compareTo,可以定义排序方法

LinkedHashMap

LinkedHashMap保存了记录的插入顺序,在用Iteraor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,有HashMap的全部特性。

ConcurrentHashMap 线程安全

  • JDK1.7分析:ConcurrentHashMap采用 分段锁的机制,实现并发的更新操作,底层采用数组+链表的存储结构
  • JDK1.8分析:1.8的实现已经抛弃了Segment分段锁机制,利用CAS+Synchronized来保证并发更新的安全,底层采用数组+链表+红黑树的存储结构
  • CAS的思想:三个参数,一个当前内存值V、旧的预期值A、即将更新的值B,当且仅当预期值A和内存值V相同时,将内存值修改为B并返回true,否则什么都不做,并返回false。

主要实现类区别

Vector VS ArrayList

  • vector是线程同步的,所以它也是线程安全的,而arraylist是线程异步的,是不安全的。如果不考虑到线程的安全因素,一般用arraylist效率比较高。
  • 如果集合中的元素的数目大于目前集合数组的长度时,vector增长率为目前数组长度的100%,而arraylist增长率为目前数组长度的50%。如果在集合中使用数据量比较大的数据,用vector有一定的优势。
  • 如果查找一个指定位置的数据,vector和arraylist使用的时间是相同的,如果频繁的访问数据,这个时候使用vector和arraylist都可以。而如果移动一个指定位置会导致后面的元素都发生移动,这个时候就应该考虑到使用linklist,因为它移动一个指定位置的数据时其它元素不移动。
  • ArrayList 和Vector是采用数组方式存储数据,此数组元素数大于实际存储的数据以便增加和插入元素,都允许直接序号索引元素,但是插入数据要涉及到数组元素移动等内存操作,所以索引数据快,插入数据慢,Vector由于使用了synchronized方法(线程安全)所以性能上比ArrayList要差,LinkedList使用双向链表实现存储,按序号索引数据需要进行向前或向后遍历,但是插入数据时只需要记录本项的前后项即可,所以插入数度较快

ArrayList VS LinkedList

  • ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构,LinkedList基于链表的数据结构。
  • 对于随机访问get和set,ArrayList觉得优于LinkedList,因为LinkedList要移动指针。
  • 对于新增和删除操作add和remove,LinedList比较占优势,因为ArrayList要移动数据。 这一点要看实际情况的。若只对单条数据插入或删除,ArrayList的速度反而优于LinkedList。但若是批量随机的插入删除数据,LinkedList的速度大大优于ArrayList. 因为ArrayList每插入一条数据,要移动插入点及之后的所有数据

HashMap VS TreeMap

  • HashMap通过hashcode对其内容进行快速查找,而TreeMap中所有的元素都保持着某种固定的顺序,如果你需要得到一个有序的结果你就应该使用TreeMap(HashMap中元素的排列顺序是不固定的)。
  • 在Map 中插入、删除和定位元素,HashMap是最好的选择。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。使用HashMap要求添加的键类明确定义了hashCode()和 equals()的实现。
    两个map中的元素一样,但顺序不一样,导致hashCode()不一样。
    同样做测试:
在HashMap中,同样的值的map,顺序不同,equals时,false;
而在treeMap中,同样的值的map,顺序不同,equals时,true,
说明treeMap在equals()时是整理了顺序了的

HashTable VS HashMap

  • 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。
  • HashMap允许存在一个为null的key,多个为null的value 。
  • hashtable的key和value都不允许为null

参考:JAVA集合类汇总深入理解Java集合

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