Java集合继承体系详解

时间:2021-09-27 05:49:09

java的集合类是一种特别有用的工具,它可以用于存储数量不等的多个对象,并可以实现常用的数据结构,如栈、队列等。java集合还可以用于板寸具有映射关系的关联数组。

java集合就像是一个容器,我们可以把多个对象(实际上是对象的引用,习惯上叫对象,)保存到集合容器中。在jdk1.5以前java集合会丢失容器中所有对象的数据类型,jdk1.5以后增加了泛型,java集合可以记住容器中对象的数据类型。

Java集合继承体系详解

java集合大致可以分为三个体系:set list map.所有的集合类都位于java.util包下面。

collection接口

collection接口是list、 set、和queue接口的父接口。
collection所代表的是一种规则,它所包含的元素都必须遵循一条或者多条规则。如有些允许重复而有些则不能重复、有些必须要按照顺序插入而有些则是散列,有些支持排序有些不支持排序。

一、list接口

list接口是collection接口的直接接口。list代表的是有序的collection,集合中的每个元素都有其对应的索引。list中允许有重复的元素,可以通过索引来访问指定位置的集合元素。因为list集合默认按元素的添加顺序设置元素的索引。

(1)arraylist、vector、stack

arraylist和vector作为list的两个典型实现类,完全支持list的全部功能。

arraylist和vector类的底层都是基于数组来储存集合元素,封装了一个动态的object[]数组,是一种顺序存储的线性表。

arraylist和vector在用法上几乎完全相同,只是vector在jdk1.0时就存在,它的方法名比较冗长、比arraylist包含的方法多,源码比arraylist包含的源码也多,arraylist的序列化实现比vector现在vector基本上被arraylist所取代了。

主要区别:arraylist是线程不安全的,vector是线程安全的。

如果需要在多线程环境下使用list集合,而且需要保证线程安全,依然可以避免使用vector,而是考虑将arraylist包装成线程安全的集合类。java提供的collections工具类,通过该工具类synchronizelist方法即可以把arraylist包装成线程安全的arraylist.

stack

vector提供了一个子类,它用于模拟“栈”这种数据结构,栈通常是先进后出的容器。stack提供了额外的5个方法,使得vector可以当做栈来使用。出栈pop,入栈push,访问栈顶元素peek(),判断栈是否为空empty(),检测一个元素在堆栈中的位置serch().

(2)linkedlist

linkedlist是一个链式存储的线性变,本质上是一个双向链表,它不仅实现了list接口还实现了dueue接口(双端队列,既具有队列的特征,也具有栈的特征),所以linkedlist不仅可以做双向链表来使用,还可以当栈和队列来使用。

linkedlist对元素的插入、删除元素时速度非常快。

linkdedlist也是非同步的。若要实现同步访问,可以采取
list list = collections.synchronizelist(new linkedlist(.....));

(3)异同点对比

 (1)arraylist和linkedlist

1)arraylist是基于动态数组实现的,linkedlist是基于双向链表实现的。
2)arraylist比较适用于随机存取,(可直接通过索引,linkedlist需要通过指针遍历);linkedlist比较适用于增加删除操作(对于单条的插入和删除操作arraylist比linkedlist速度快,对于插入好人删除操作,arraylist需要移动后面的所有元素。)

二、set接口

set是一种不允许包含相同元素的collection。它维持自己的内部排序,随机访问没有任何意义。

(1)hashset

hashset是set接口的典型实现,hashset按hash算法来储存集合中的元素,具有很好的存取和查找功能。
具有以下特点:

1)不保证元素的排列顺序,有可能变化;
2)hashset不是同步的;
3)集合元素可以为空。

(2)treeset

 treeset是sortedset接口的唯一实现,treeset可以确保元素处于排序状态,treeset并不是根据元素的插入顺序进行排序的,而是根据实际值进行排序。支持两种排序方式:自然排序和定制排序。

(3)enumset

是为枚举类设计的集合类,enumset不允许加入null元素。如果试图插入null,会抛出空指针异常。
set的三个实现类都是现成不安全的。

三、map接口

map保存具有映射关系的数据,因此map集合里保存着两组值,一组值用来保存map里的key,一组用来保存map里的value,key和value可以是任何引用类型的数据。

map里的key不允许重复,value可以重复。key和value之间存在单向的一对一的关系,通过指定的key,总能找到唯一的、确定的value。

(1)hashmap与hashtable

hashmap与hashtable都是map的典型实现类,他们之间的关系类似于arraylist和vector:hashtable是一个古老的map实现类,在jdk1.0时就出现了。

主要区别:

1)hashtable是一个线程安全的map实现,但是hashmap是线程不安全的实现,hashmap的性能要比hashtable高一些,尽量避免使用hashtable,多个线程访问一个map对象又要保证线程安全时,可以使用collections中的方法把hashmap变成线程安全的。
2)hashtable不允许使用null作为key和value,如果试图把null加入hashtable中,将会引发空指针异常。

(2)treemap

treemap是map的子接口sortedmap的的实现类,与treeset类似的是treemap也是基于红黑树对treemap中所有的key进行排序,从而保证key-value处于有序状态,treemap也有两种排序方式:

1)自然排序:treemap的所有key必须实现comparable接口,而且所有key应该是同一类的对象,否则会抛出classcastexception.

2)定制排序:创建treemap时,传入一个comparator对象,该对象负责对treemap中所有的key进行排序。
由于treemap支持内部排序,所以通常要比hashmap和hashtable慢。

四、queue接口

queue模拟了队列这种数据结构,队列通常是“先进先出”的数据结构,通常不允许随机访问队列中的元素。
queue常用的实现类:linkedlist和priorityqueue

(1)linkedlist

linkedlist它不仅实现了list接口还实现了dueue接口(双端队列,既具有队列的特征,也具有栈的特征),dueue接口是queue的子接口。

(2)priorityqueue

priorityqueue保存队列元素的的顺序并不是按照加入队列的顺序,而是按照队列元素大小进行重新排序。所以当调用peek和poll方法来取队列中的元素的时候,并不是先取出来队列中最小的元素。从这个意义上来看,priorityqueue已经违反了队列的基本规则。priorityqueue不允许插入null元素。

总结:

线程安全的有vector stack hashtable

不允许插入空元素的有hashtable priorityqueue enumset

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