JAVA集合：概述

骑猪看日落 2023-09-26 10:59 138阅读 0赞

> 本篇内容包括：Java 集合内容介绍、List 列表、Set 集合、Map 映射和部分其他知识点

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### 文章目录 ###

*   *  一、Java 集合内容介绍
     *  二、List 列表
     *   *   *  1、 ArrayList（动态数组）
             *  2、LinkedList（双向链表）
             *  3、Vector（矢量队列）
             *  4、Stack（栈）
     *  三、Set 集合
     *   *   *  1、HashSet（HashMap实现）
             *  2、TreeSet（TreeMap实现）
             *  3、LinkHashSet（HashSet + LinkedHashMap实现）
     *  四、Map 映射
     *   *   *  1、HashMap（数组 + 链表 + 红黑树实现）
             *  2、HashTable（HashMap + Synchronized实现）
             *  3、TreeMap（可排序）
             *  4、 LinkHashMap（记录插入顺序）
     *  五、其他知识点
     *   *   *  1、关于 Collection 与 Collections 区别
             *  2、关于 Collections 的常用方法
             *  3、关于 Java Iterator（迭代器）
             *  4、关于 Iterator 和 ListIterator 区别

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## 一、Java 集合内容介绍 ##

> Java集合就像一种容器，可以把多个对象（实际上是对象的引用，但习惯上都称对象）“丢进”该容器中。从Java 5 增加了泛型以后，Java集合可以记住容器中对象的数据类型，使得编码更加简洁、健壮。

Java 集合类主要存放于 `Java.util` 包中，大致可以分为两大体系（一个是 Collection，另一个是 Map）、三/四种类型（List 列表、Queue 队列、Set 集合、Map 映射）：

*  List，列表是有序，可重复的。常用的有 ArrayList、LinkedList、Vector，其中 ArrayList 的底层实现是数组，LinkedList 的实现是双向链表，此外 LinkedList 还实现了 Queue 队列（也在 Collection 下的接口），Vector 就是 ArrayList 的线程安全版本，但不推荐使用，此外 Java 中的栈 Stack 还是继承自 Vector；
 *  Queue，队列也是有序，可重复的，Queue 体系是在 Java5 新增加的，代表队列的实现，其实也可以理解为 List 的一种；
 *  Set，集合是无序、不可重复的。常用的就是 HashSet 和 TreeSet，它们的实现就是依赖于 HahsMap 和 TreeMap；
 *  Map，映射代表具有映射关系的键值对集合，键不能重复，值可以重复。常用的就是 HahsMap 和 TreeMap了。不过这些实现大多数都是非线程安全的。

![集合接口继承关系][0a3392d6ac85c9ef39ab8ec66cc7b81a.png]

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## 二、List 列表 ##

Java 的 List 是非常常用的数据类型。List中的元素是有序，可重复的。Java 中 List 一共三个常见实现类：ArrayList、 LinkedList 和 Vector。

#### 1、 ArrayList（动态数组） ####

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，就要将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。

#### 2、LinkedList（双向链表） ####

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。

#### 3、Vector（矢量队列） ####

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。此外 Vector 的大小还是可以增加或者减小的，以便适应创建 Vector 后进行添加或者删除操作。

#### 4、Stack（栈） ####

Stack是栈。它的特性是：先进后出(FILO, First In Last Out)。java 工具包中的 Stack 是继承于 Vector 的，由于 Vector 是通过数组实现的，这就意味着，Stack 也是通过数组实现的，而非链表。(当然，我们也可以将 LinkedList 当作栈来使用！)

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## 三、Set 集合 ##

Set 注重独一无二的性质，该体系集合用于存储无序（存入和取出的顺序不一定相同）元素，值不能重复。对象的相等性本质是对象 hashCode 值（java 是依据对象的内存地址计算出的此序号判断的，如果想要让两个不同的对象视为相等的，就必须覆盖 Object 的 hashCode 方法和 equals 方法）。

#### 1、HashSet（HashMap实现） ####

哈希表边存放的是哈希值，HashSet 存储元素的顺序并不是按照存入时的顺序（和 List 显然不同） 而是按照哈希值来存的所以取数据也是按照哈希值取得。元素的哈希值是通过元素的 hashcode() 方法来获取的, HashSet 首先判断两个元素的哈希值，如果哈希值一样，接着会比较 equals() 方法 如果 equls 结果为 true，HashSet 就视为同一个元素。如果 equals 为 false 就不是同一个元素。哈希值相同 equals 为 false 的元素是怎么存储呢，就是在同样的哈希值下顺延（可以认为哈希值相同的元素放在一个哈希桶中）。也就是哈希一样的存一列。

HashSet 通过 hashCode 值来确定元素在内存中的位置。一个 hashCode 位置上可以存放多个元素。

#### 2、TreeSet（TreeMap实现） ####

TreeSet 是使用二叉树的原理对新 add() 的对象按照指定的顺序排序（升序、降序），每增加一个对象都会进行排序，将对象插入的二叉树指定的位置；

Integer 和 String 对象都可以进行默认的 TreeSet 排序，而自定义类的对象是不可以的，自己定义的类必须实现 Comparable 接口，并且覆写相应的 compareTo() 函数，才可以正常使用；在覆写 compare() 函数时，要返回相应的值才能使 TreeSet 按照一定的规则来排序

比较此对象与指定对象的顺序。如果该对象小于、等于或大于指定对象，则分别返回负整数、零或正整数

#### 3、LinkHashSet（HashSet + LinkedHashMap实现） ####

对于 LinkedHashSet 而言，它继承于 HashSet、又基于 LinkedHashMap 来实现的。LinkedHashSet 底层使用 LinkedHashMap 来保存所有元素，它继承于 HashSet，其所有的方法操作上又与 HashSet 相同，因此 LinkedHashSet 的实现上非常简单，只提供了四个构造方法，并通过传递一个标识参数，调用父类的构造器，底层构造一个 LinkedHashMap 来实现，在相关操作上与父类 HashSet 的操作相同，直接调用父类 HashSet 的方法即可。

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## 四、Map 映射 ##

Map，映射代表具有映射关系的键值对集合，要求映射中的 key 是不可变对象。不可变对象是该对象在创建后它的哈希值不会被改变。如果对象的哈希值发生变化，Map对象很可能就定位不到映射的位置了。

#### 1、HashMap（数组 + 链表 + 红黑树实现） ####

HashMap 根据键的 hashCode 值存储数据，大多数情况下可以直接定位到它的值，因而具有很快的访问速度，但遍历顺序却是不确定的。HashMap 最多只允许一条记录的键为 null。HashMap 非线程安全，即任一时刻可以有多个线程同时写 HashMap，可能会导致数据的不一致。如果需要满足线程安全，可以用 Collections 的 synchronizedMap 方法使 HashMap 具有线程安全的能力，或者使用 ConcurrentHashMap。

#### 2、HashTable（HashMap + Synchronized实现） ####

Hashtable 是遗留类，很多映射的常用功能与 HashMap 类似，不同的是它承自 Dictionary 类，并且是线程安全的，任一时间只有一个线程能写 Hashtable，并发性不如 ConcurrentHashMap，因为 ConcurrentHashMap 引入了分段锁。Hashtable 不建议在新代码中使用，不需要线程安全的场合可以用 HashMap 替换，需要线程安全的场合可以用 ConcurrentHashMap 替换。

#### 3、TreeMap（可排序） ####

TreeMap 实现 SortedMap 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，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。如果使用排序的映射，建议使用 TreeMap。在使用 TreeMap 时，key 必须实现 Comparable 接口或者在构造 TreeMap 传入自定义的 Comparator，否则会在运行时抛 `java.lang.ClassCastException` 类型的异常。

#### 4、 LinkHashMap（记录插入顺序） ####

在使用 HashMap 的时候，可能会遇到需要按照当时 put 的顺序来进行哈希表的遍历。但我们知道 HashMap 中不存在保存顺序的机制。

LinkedHashMap 是 HashMap 的一个子类，在 LinkedHashMap 中可以保持两种顺序，分别是插入顺序和访问顺序，这个是可以在 LinkedHashMap 的初始化方法中进行指定的。相对于访问顺序，按照插入顺序进行编排被使用到的场景更多一些，所以默认是按照插入顺序进行编排。

LinkedHashMap 相对于 HashMap，增加了双链表的结果（即节点中增加了前后指针），其他处理逻辑与 HashMap 一致，同样也没有锁保护，多线程使用存在风险。

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## 五、其他知识点 ##

#### 1、关于 Collection 与 Collections 区别 ####

Collection 是集合类的上级接口，继承于他的接口主要有 Set、List 以及 Queue；

Collections 是针对集合类的一个帮助类，他提供一系列静态方法实现对各种集合的搜索、排序、线程及安全化等操作。

#### 2、关于 Collections 的常用方法 ####

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="center">方法名</th> 
   <th align="center">方法说明</th> 
   <th align="center">方法名</th> 
   <th align="center">方法说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center"><code>void shuffle(List list)</code></td> 
   <td align="center">随机排序</td> 
   <td align="center"><code>void sort(List list)</code></td> 
   <td align="center">自然排序按升序排序</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center"><code>void sort(List list, Comparator c)</code></td> 
   <td align="center">自定义排序，由Comparator来制定排序的逻辑</td> 
   <td align="center"><code>void swap(List list, int i , int j)</code></td> 
   <td align="center">交换指定索引位置的元素</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center"><code>int max(Collection coll)</code></td> 
   <td align="center">根据自然排序，返回最大值</td> 
   <td align="center"><code>int max(Collection coll, Comparator c) </code></td> 
   <td align="center">根据自定义排序，返回最大值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center"><code>int min（Collectiion coll）</code></td> 
   <td align="center">根据自然排序，返回最小值</td> 
   <td align="center"><code>void fill(List list, Object obj) </code></td> 
   <td align="center">用指定的元素代替指定list中的所有元素</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center"><code>boolean replaceAll(List list, Object oldVal, Object newVal)</code></td> 
   <td align="center">替换所有元素</td> 
   <td align="center"><code>int binarySearch(List list, Object key)</code></td> 
   <td align="center">二分查找 ，返回索引值，List需要为有序的</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

#### 3、关于 Java Iterator（迭代器） ####

Java Iterator（迭代器）不是一个集合，它是一种用于访问集合的方法，可用于迭代 ArrayList 和 HashSet 等集合。Iterator 是 Java 迭代器最简单的实现

迭代器 it 的两个基本操作是 next 、hasNext 和 remove。

*  调用 it.next() 会返回迭代器的下一个元素，并且更新迭代器的状态。
 *  调用 it.hasNext() 用于检测集合中是否还有元素。
 *  调用 it.remove() 将迭代器返回的元素删除。

ListIterator 是 Collection API 中的接口， 它扩展了 Iterator 接口。

> Ps：一般来讲，遍历集合数据有三种方法：for 循环、foreach 循环、iterator 迭代器。实际上，foreach 循环只是一个语法糖而已，底层是基于迭代器来实现的。

#### 4、关于 Iterator 和 ListIterator 区别 ####

可以将 ListIterator 看作是 Iterator 的增强版。

*  ListIterator 遍历可以是逆向的，因为有 `previous()` 和 `hasPrevious()` 方法，而 Iterator 不可以。
 *  ListIterator 有 `add()` 方法，可以向 List 添加对象，而 Iterator 却不能。
 *  ListIterator 可以定位当前的索引位置，因为有 `nextIndex()` 和 `previousIndex()` 方法，而 Iterator 不可以。
 *  ListIterator 可以实现对象的修改，`set()` 方法可以实现。Iierator 仅能遍历，不能修改。
 *  ListIterator 只能用于遍历 List 及其子类，Iterator 可用来遍历所有集合。

[0a3392d6ac85c9ef39ab8ec66cc7b81a.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/0a3392d6ac85c9ef39ab8ec66cc7b81a.png