Java容器大全

matt

发布于 2022-10-25 15:35:53

7100

发布于 2022-10-25 15:35:53

文章被收录于专栏：CSDN迁移

Java容器大全

一、集合框架

Java集合框架（java.util包）主要包括两种类型的容器：一种是集合Collection，存储一个元素集合；另一种是图Map，存储键值对映射。所有的集合框架都包含：接口、实现（类）、算法。任何对象加入集合类后，自动转变为Object类型，所以在取出的时候，需要进行强制类型转换。

接口 Collection：最基本的集合接口，代表一组Object List：有序，add()方法添加 Set：不重复，add()方法添加 SortedSet：有序不重复 Map：键值对，put()方法添加 Map.Entry：Map中的一个元素，Map的内部类 SortedMap：key有序 Enumeration：枚举
实现类分为具体类（直接拿来用）和抽象类（提供了接口的部分实现）。 LinkedList：允许有null，用于创建链表 ArrayList：可变大小的数组 HashSet：允许包含最多一个null，只存储对象 LinkedHashSet：具有可预知迭代顺序的 Set 接口的哈希表和链接列表实现 HashMap：散列表，最多允许一条键为null的记录 LinkedHashMap：使用元素自然顺序进行排列 Vector：与ArrayList类似，是同步的 Stack：是Vector的一个子类，栈 Dictionary：抽象类，存储键值对 Hashtable：Dictionary类的子类，是同步的，不能存null Properties：继承于Hashtable，表示一个持久的属性值，键值都是String BitSet：存储位值得数组
方法

boolean add(Object o)            //添加对象到集合
boolean remove(Object o)         //删除指定的对象
int size()                       //返回当前集合中元素的数量
boolean contains(Object o)       //查找集合中是否有指定的对象
boolean isEmpty()                //判断集合是否为空
Iterator iterator()              //返回一个迭代器
boolean containsAll(Collection c)//查找集合中是否有集合c中的元素
boolean addAll(Collection c)     //将集合c中所有的元素添加给该集合
void clear()                     //删除集合中所有元素
void removeAll(Collection c)     //从集合中删除c集合中也有的元素
void retainAll(Collection c)     //从集合中删除集合c中不包含的元素

二、Iterator

Collection是个接口，你的类继承这个接口必须实现这个接口里面的所有函数，其中就包括Iterator< E> iterator()这个函数。迭代器是一种设计模式，是一个标准化遍历各类容器里面的所有对象的方法类，可以遍历并选择序列中的对象而不用关心底层结构。Java中的Iterator功能较为简单，只能单项移动。（ListIterator可以双向遍历，更为灵活）接口定义：

public interface Iterator {  
　　boolean hasNext();  
　　Object next();  
　　void remove();  
}
//用法，以List为例
Iterator iter = list.iterator();

题外话

1. C++中的Reference与Pointer

int  i  = 1;
int *pi = &i;//i是一个指针类型的对象，并且也是一个“指向int整型的指针”，它的初始化值为对象i的地址
int &ri = i; //i是一个引用类型的对象，并且也是一个指向整型的引用，它指向的是i
//赋初值
*pi = 1;//后续可以指向其他不同的对象，可以为null
ri  = 1;//后续不可以改变，类似于常量指针，有意义必须要指向一个对象

二者的区别（参考《More Effective C++》） 1.没有null reference； 2.reference必须有初值； 3.使用reference要比使用指针效率高。因为reference不需要测试其有效性； 4.指针可以重新赋值，而reference总是指向它最初获得的对象。

Java中的Reference Java中的引用可以随意赋值，并且可以为null，可以理解成一个披着C++中reference的pointer。实际上，Java中的reference就是一个地址，地位等同于C++中的point。

2. 内存分析

栈 1.描述的是方法执行的内存模型，每个方法被调用都会创建一个栈帧（存储局部变量、操作数、方法出口等）； 2.JVM为每个线程创建一个栈，用于存放该线程执行方法的信息（实际参数、局部变量等）； 3.栈属于线程私有，不能实现线程间的共享； 4.栈的存储特性是“先进后出”，由系统自动分配，速度快，是一片连续的内存空间。
堆 1.用于存储创建好的对象和数组； 2.JVM只有一个堆，被所有线程共享； 3.堆是一个不连续的内存空间，分配灵活，速度慢。
方法区（静态区） 1.JVM只有一个方法区，实际上也是堆，被所有线程共享，存放类、常量相关的信息； 2.用来存放程序中永远不变或唯一的内容（类信息、静态变量、字符串常量等）。

三、Array、Arrays与ArrayList

Array是对象数组的类（对象的reference）与基本类型数组非常类似，大小固定，可以存储基本数据类型和对象，Array还可以作为函数返回值。 Arrays是对数组的一系列操作，是工具类java.util.Arrays。 ArrayList是一个容器（一个个reference指向Object），只能存储对象，不能存储原生数据类型（上一篇博客中讨论过，如int）。java.util.ArrayList< E>长度是动态的，可以存储任意多个对象（泛型固定的类型），牺牲了效率，可以视为Array的二次封装。

分析：当能确定长度并且数据类型一致的时候就可以用数组，其他时候使用ArrayList。 List是一个接口，而ArrayList是其实现类，List无法被直接构造（new），但是可以通过List list = new ArrayList()来构造。

四、HashMap

1. 概念

HashMap继承于AbstractMap，基于散列表，实现了Map、Cloneable、java.io.Serializable接口。存储的内容是键值对映射，利用拉链法实现。其实现是不同步的，即非线程安全，key和value都可以是null。此外，HashMap中的映射不是有序的。

影响HashMap的实例有两个参数：初始容量和加载因子。通常默认加载因子是0.75，当哈希表中的条目超过了加载因子与初始容量的乘积时，就要对该哈希表进行rehash操作，重建内部数据结构，使哈希表大约有两倍的桶数。

TreeMap基于红黑树实现的，内部元素是按需排列的。

2. 用法

构造函数：

// 默认构造函数。
HashMap()

// 指定“容量大小”的构造函数
HashMap(int capacity)

// 指定“容量大小”和“加载因子”的构造函数
HashMap(int capacity, float loadFactor)

// 包含“子Map”的构造函数
HashMap(Map<? extends K, ? extends V> map)

API：

void                clear()                                  //清空表
Object              clone()
boolean             containsKey(Object key)                  //判断是否包含键为key的键值对
boolean             containsValue(Object value)              //判断是否包含值为value的键值对
V                   get(Object key)                          //获取key对应的value
boolean             isEmpty()                                //判断是否为空
V                   put(K key, V value)                      //添加一个映射
void                putAll(Map<? extends K, ? extends V> map)//将map所有的元素加入到表中
V                   remove(Object key)                       //删除键为key的元素
int                 size()                                   //获得表大小

Set<Entry<K, V>>    entrySet()                               //返回所有Entry的集合
Set<K>              keySet()                                 //返回所有key的集合
Collection<V>       values()                                 //返回所有value的集合

遍历方式：

//遍历键值对
Iterator iter = hashMap.entrySet().iterator();
while (iterator.hasNext()){
	Map.Entry entry = (Map.Entry) iter.next();
    String key = (String) entry.getKey();
    Integer value = (Integer) entry.getValue();
}

//遍历键
Iterator iter = hashMap.keySet().iterator();
key = (String) iter.next();
value = (Integer)hashMap.get(key);

//遍历值
Collection c = hashMap.values();
Iterator iter = c.iterator();
value = (Integer) iter.next();

HashMap与TreeMap的对比

五、Set、List与Array之间的互转

1. Set与List互转

因为List和Set都实现了Collection接口，且addAll(Collection<? extends E> c);方法，因此可以采用addAll()方法将List和Set互相转换；另外，List和Set也提供了Collection<? extends E> c作为参数的构造函数，因此通常采用构造函数的形式完成互相转化。

//List转Set
List<String> list = new ArrayList<>();
Set<String> set = new HashSet<>(list);

//Set转List
Set<String> set = new HashSet<>();
List<String> list_1 = new ArrayList<>(set);

注意：这里list与set相互独立，改变其中一个不会影响另一个。

2. Array与List互转

注意引用的情况。

//Array转List
String[] s = new String[]{"A", "B", "C", "D","E"};
List<String> list = Arrays.asList(s);//s改变会影响list
List<String> list = Arrays.asList(Arrays.copyOf(s, s.length));//s改变不会影响list

//List转Array
String[] s1 = list.toArray(new String[list.size()]);//new String[len]是指定返回数组的类型
String[] s1 = (String[]) list.toArray();//或者强转

3. Array与Set互转

由1、2可以推出：

//array转set
s = new String[]{"A", "B", "C", "D","E"};
Set<String> set = new HashSet<>(Arrays.asList(s));

//set转array
String[] s1= set.toArray(new String[0]);
String[] s1= (String[]) set.toArray();

总结：上述列出的互相转换离不开Arrays.asList()和Collection.toArray()两个重要的方法。需要注意的是asList()函数的参数必须是对象，如果是int[]，必须先转换成Integer[]。如果强行转换的话，需要用到jdk 1.8中的stream。