Java學習:Java集合框架詳解,學習Java不求人

早在Java 2中之前,Java就提供了特設類。比如:Dictionary, Vector, Stack, 和Properties這些類用來存儲和操作對象組。

雖然這些類都非常有用,但是它們缺少一個核心的,統一的主題。由於這個原因,使用Vector類的方式和使用Properties類的方式有著很大不同。

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集合框架被設計成要滿足以下幾個目標:

  • 該框架必須是高性能的。基本集合(動態數組,鏈表,樹,哈希表)的實現也必須是高效的。

  • 該框架允許不同類型的集合,以類似的方式工作,具有高度的互操作性。

  • 對一個集合的擴展和適應必須是簡單的。

為此,整個集合框架就圍繞一組標準接口而設計。你可以直接使用這些接口的標準實現,諸如: LinkedList, HashSet, 和 TreeSet等,除此之外你也可以通過這些接口實現自己的集合。

集合框架是一個用來代表和操縱集合的統一架構。所有的集合框架都包含如下內容:

  • 接口:是代表集合的抽象數據類型。接口允許集合獨立操縱其代表的細節。在面向對象的語言,接口通常形成一個層次。

  • 實現(類):是集合接口的具體實現。從本質上講,它們是可重複使用的數據結構。

  • 算法:是實現集合接口的對象裡的方法執行的一些有用的計算,例如:搜索和排序。這些算法被稱為多態,那是因為相同的方法可以在相似的接口上有著不同的實現。

除了集合,該框架也定義了幾個Map接口和類。Map裡存儲的是鍵/值對。儘管Map不是collections,但是它們完全整合在集合中。

集合框架體系如圖所示

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Java 集合框架提供了一套性能優良,使用方便的接口和類,java集合框架位於java.util包中, 所以當使用集合框架的時候需要進行導包。

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集合接口

集合框架定義了一些接口。本節提供了每個接口的概述:

序號接口描述
1Collection 接口

Collection 是最基本的集合接口,一個 Collection 代表一組 Object,Java不提供直接繼承自Collection的類,只提供繼承於的子接口(如List和set)。

2List 接口

List接口是一個有序的Collection,使用此接口能夠精確的控制每個元素插入的位置,能夠通過索引(元素在List中位置,類似於數組的小標)來訪問List中的元素,而且允許有相同的元素。

3Set

Set 具有與 Collection 完全一樣的接口,只是行為上不同,Set 不保存重複的元素。

4SortedSet

繼承於Set保存有序的集合。

5Map

將唯一的鍵映射到值。

6Map.Entry

描述在一個Map中的一個元素(鍵/值對)。是一個Map的內部類。

7SortedMap

繼承於Map,使Key保持在升序排列。

8Enumeration

這是一個傳統的接口和定義的方法,通過它可以枚舉(一次獲得一個)對象集合中的元素。這個傳統接口已被迭代器取代。

Set和List的區別

  • 1. Set 接口實例存儲的是無序的,不重複的數據。List 接口實例存儲的是有序的,可以重複的元素。

  • 2. Set檢索效率低下,刪除和插入效率高,插入和刪除不會引起元素位置改變 <實現類有HashSet,TreeSet>

  • 3. List和數組類似,可以動態增長,根據實際存儲的數據的長度自動增長List的長度。查找元素效率高,插入刪除效率低,因為會引起其他元素位置改變 <實現類有ArrayList,LinkedList,Vector>


集合實現類(集合類)

Java提供了一套實現了Collection接口的標準集合類。其中一些是具體類,這些類可以直接拿來使用,而另外一些是抽象類,提供了接口的部分實現。

標準集合類彙總於下表:

序號類描述
1AbstractCollection

實現了大部分的集合接口。

2AbstractList

繼承於AbstractCollection 並且實現了大部分List接口。

3AbstractSequentialList

繼承於 AbstractList ,提供了對數據元素的鏈式訪問而不是隨機訪問。

4LinkedList

該類實現了List接口,允許有null(空)元素。主要用於創建鏈表數據結構,該類沒有同步方法,如果多個線程同時訪問一個List,則必須自己實現訪問同步,解決方法就是在創建List時候構造一個同步的List。例如:

Listlist=Collections.synchronizedList(newLinkedList(...));

LinkedList 查找效率低。

5ArrayList

該類也是實現了List的接口,實現了可變大小的數組,隨機訪問和遍歷元素時,提供更好的性能。該類也是非同步的,在多線程的情況下不要使用。ArrayList 增長當前長度的50%,插入刪除效率低。

6AbstractSet

繼承於AbstractCollection 並且實現了大部分Set接口。

7HashSet

該類實現了Set接口,不允許出現重複元素,不保證集合中元素的順序,允許包含值為null的元素,但最多隻能一個。

8LinkedHashSet

具有可預知迭代順序的 Set 接口的哈希表和鏈接列表實現。

9TreeSet

該類實現了Set接口,可以實現排序等功能。

10AbstractMap

實現了大部分的Map接口。

11HashMap

HashMap 是一個散列表,它存儲的內容是鍵值對(key-value)映射。

該類實現了Map接口,根據鍵的HashCode值存儲數據,具有很快的訪問速度,最多允許一條記錄的鍵為null,不支持線程同步。

12TreeMap

繼承了AbstractMap,並且使用一顆樹。

13WeakHashMap

繼承AbstractMap類,使用弱密鑰的哈希表。

14LinkedHashMap

繼承於HashMap,使用元素的自然順序對元素進行排序.

15IdentityHashMap

繼承AbstractMap類,比較文檔時使用引用相等。

在前面的教程中已經討論通過java.util包中定義的類,如下所示:

序號類描述
1Vector

該類和ArrayList非常相似,但是該類是同步的,可以用在多線程的情況,該類允許設置默認的增長長度,默認擴容方式為原來的2倍。

2Stack

棧是Vector的一個子類,它實現了一個標準的後進先出的棧。

3Dictionary

Dictionary 類是一個抽象類,用來存儲鍵/值對,作用和Map類相似。

4Hashtable

Hashtable 是 Dictionary(字典) 類的子類,位於 java.util 包中。

5Properties

Properties 繼承於 Hashtable,表示一個持久的屬性集,屬性列表中每個鍵及其對應值都是一個字符串。

6BitSet

一個Bitset類創建一種特殊類型的數組來保存位值。BitSet中數組大小會隨需要增加。

一個Bitset類創建一種特殊類型的數組來保存位值。BitSet中數組大小會隨需要增加。


集合算法

集合框架定義了幾種算法,可用於集合和映射。這些算法被定義為集合類的靜態方法。

在嘗試比較不兼容的類型時,一些方法能夠拋出 ClassCastException異常。當試圖修改一個不可修改的集合時,拋出UnsupportedOperationException異常。

集合定義三個靜態的變量:EMPTY_SET,EMPTY_LIST,EMPTY_MAP的。這些變量都不可改變。

序號算法描述
1Collection Algorithms

這裡是一個列表中的所有算法實現。


如何使用迭代器

通常情況下,你會希望遍歷一個集合中的元素。例如,顯示集合中的每個元素。

一般遍歷數組都是採用for循環或者增強for,這兩個方法也可以用在集合框架,但是還有一種方法是採用迭代器遍歷集合框架,它是一個對象,實現了Iterator 接口或ListIterator接口。

迭代器,使你能夠通過循環來得到或刪除集合的元素。ListIterator 繼承了Iterator,以允許雙向遍歷列表和修改元素。

序號

迭代器方法描述
1使用 Java Iterator

這裡通過實例列出Iterator和listIterator接口提供的所有方法。

遍歷 ArrayList

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解析:

三種方法都是用來遍歷ArrayList集合,第三種方法是採用迭代器的方法,該方法可以不用擔心在遍歷的過程中會超出集合的長度。

遍歷 Map

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如何使用比較器

TreeSet和TreeMap的按照排序順序來存儲元素. 然而,這是通過比較器來精確定義按照什麼樣的排序順序。

這個接口可以讓我們以不同的方式來排序一個集合。

序號比較器方法描述
1使用 Java Comparator

這裡通過實例列出Comparator接口提供的所有方法


總結

Java集合框架為程序員提供了預先包裝的數據結構和算法來操縱他們。

集合是一個對象,可容納其他對象的引用。集合接口聲明對每一種類型的集合可以執行的操作。

集合框架的類和接口均在java.util包中。

任何對象加入集合類後,自動轉變為Object類型,所以在取出的時候,需要進行強制類型轉換。

本文完

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