Java 容器知识整理

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一图胜千言

图片描述
其中用绿色填充的为常用的类,需重点掌握。

接口简介

Java容器的最上层都是以接口的形式出现,具体实现由子接口完成。举个栗子,常见的如

 Map<Integer,String> map = new HashMap<Integer, String>();

Iterator

迭代器,用于遍历容器,JDK源码如下:

package java.util;
import java.util.function.Consumer;
public interface Iterator<E> {
    boolean hasNext();
    E next();
    default void remove() {
        throw new UnsupportedOperationException("remove");
    }
    default void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
        Objects.requireNonNull(action);
        while (hasNext())
            action.accept(next());
    }
}

常见用法:

Iterator iter = l.iterator();
  while(iter.hasNext()){
   String str = (String) iter.next();
   System.out.println(str);
  }

Collection

存放独立元素的序列。Collection下又有三个子接口,List,Set,Queue。

List

一个有序的Collection(也称序列),元素可以重复。确切的讲,列表通常允许满足 e1.equals(e2) 的元素对 e1 和 e2,并且如果列表本身允许 null 元素的话,通常它们允许多个 null 元素。实现List的有:ArrayList、LinkedList、Vector、Stack等。

Set

一个不包括重复元素(包括可变对象)的Collection,是一种无序的集合。Set不包含满 a.equals(b) 的元素对a和b,并且最多有一个null。实现Set的接口有:EnumSet、HashSet、TreeSet等。

Queue

一种队列则是双端队列,支持在头、尾两端插入和移除元素,主要包括:ArrayDeque、LinkedBlockingDeque、LinkedList。另一种是阻塞式队列,队列满了以后再插入元素则会抛出异常,主要包括ArrayBlockQueue、PriorityBlockingQueue、LinkedBlockingQueue。

Map

存放key-value型的元素对。

常见容器与工具类

ArrayList

数据结构采用的是线性表,优势是访问和查询十分方便,但添加和删除的时候效率很低。

LinkedList

数据结构采用的是链表,优势是删除和添加的效率很高,但随机访问元素时效率较ArrayList类低。

HashSet

数据结构采用的是散列表,主要是设计用来做高性能集运算的,例如对两个集合求交集、并集、差集等。集合中包含一组不重复出现且无特性顺序的元素。其值是不可重复与无序的。

TreeSet

数据结构使用的是红黑树,性能上低于HashSet,用于排序。

HashMap

数据结构使用的是散列表,是最常用的是Collection

TreeMap

与TreeSet同理,用于排序。

Arrays、Collections

这两者可以理解成工具类,提供一些处理容器类静态方法,比如二分查找,排序等等。

常见的容器比较

ArrayList VS Vector

  • ArrayList在内存不够时默认是扩展50% + 1个,Vector是默认扩展1倍。
  • Vector提供indexOf(obj, start)接口,ArrayList没有。
  • 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。

没特殊需求,一般用ArrayList

ArrayList VS LinkedList

  • 因为Array是基于索引(index)的数据结构,它使用索引在数组中搜索和读取数据是很快的。Array获取数据的时间复杂度是O(1),但是要删除数据却是开销很大的,因为这需要重排数组中的所有数据。

  • 相对于ArrayList,LinkedList插入是更快的。因为LinkedList不像ArrayList一样,不需要改变数组的大小,也不需要在数组装满的时候要将所有的数据重新装入一个新的数组,这是ArrayList最坏的一种情况,时间复杂度是O(n),而LinkedList中插入或删除的时间复杂度仅为O(1)。ArrayList在插入数据时还需要更新索引(除了插入数组的尾部)。

  • 类似于插入数据,删除数据时,LinkedList也优于ArrayList。

  • LinkedList需要更多的内存,因为ArrayList的每个索引的位置是实际的数据,而LinkedList中的每个节点中存储的是实际的数据和前后节点的位置。

HashTable VS HashMap

  • HashMap几乎可以等价于Hashtable,除了HashMap是非synchronized的,并可以接受null(HashMap可以接受为null的键值(key)和值(value),而Hashtable则不行)。
    HashMap是非synchronized,而Hashtable是synchronized,这意味着Hashtable是线程安全的,多个线程可以共享一个Hashtable;而如果没有正确的同步的话,多个线程是不能共享HashMap的。Java 5提供了ConcurrentHashMap,它是HashTable的替代,比HashTable的扩展性更好。
  • 另一个区别是HashMap的迭代器(Iterator)是fail-fast迭代器,而Hashtable的enumerator迭代器不是fail-fast的。所以当有其它线程改变了HashMap的结构(增加或者移除元素),将会抛出ConcurrentModificationException,但迭代器本身的remove()方法移除元素则不会抛出ConcurrentModificationException异常。但这并不是一个一定发生的行为,要看JVM。这条同样也是Enumeration和Iterator的区别。
  • 由于Hashtable是线程安全的也是synchronized,所以在单线程环境下它比HashMap要慢。如果你不需要同步,只需要单一线程,那么使用HashMap性能要好过Hashtable。
    HashMap不能保证随着时间的推移Map中的元素次序是不变的。

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BuilderQiu · 2015年06月14日

ArrayList
数据结构采用的是链表,优势是删除和添加的效率很高,但随机访问元素时效率较ArrayList类低。
LinkedList
数据结构采用的是线性表,优势是访问和查询十分方便,但添加和删除的时候效率很低。

目测写错了。

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FullStackDeveloper 作者 · 2015年06月14日

已改,谢谢指证

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oven · 2015年07月28日

可以补充一下JDK5之后新增的java.util.concurrent包下的集合类

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