java中Map,List与Set的区别

先看一张图(图来自兰亭风雨的专栏)

Set,List,Map的区别

java集合的主要分为三种类型:
  • Set(集)
  • List(列表)
  • Map(映射)
要深入理解集合首先要了解下我们熟悉的数组:
数组是大小固定的,并且同一个数组只能存放类型一样的数据(基本类型/引用类型),而JAVA集合可以存储和操作数目不固定的一组数据。 所有的JAVA集合都位于 java.util包中! JAVA集合只能存放引用类型的的数据,不能存放基本数据类型。 简单说下集合和数组的区别:(参考文章:《Thinking In Algorithm》03.数据结构之数组) 世间上本来没有集合,(只有数组参考C语言)但有人想要,所以有了集合   有人想有可以自动扩展的数组,所以有了List   有的人想有没有重复的数组,所以有了set   有人想有自动排序的组数,所以有了TreeSet,TreeList,Tree**      而几乎有有的集合都是基于数组来实现的.   因为集合是对数组做的封装,所以,数组永远比任何一个集合要快      但任何一个集合,比数组提供的功能要多   一:数组声明了它容纳的元素的类型,而集合不声明。这是由于集合以object形式来存储它们的元素。  二:一个数组实例具有固定的大小,不能伸缩。集合则可根据需要动态改变大小。  三:数组是一种可读/可写数据结构---没有办法创建一个只读数组。然而可以使用集合提供的ReadOnly方法,以只读方式来使用集合。该方法将返回一个集合的只读版本。

Java所有“存储及随机访问一连串对象”的做法,array是最有效率的一种。

1、效率高,但容量固定且无法动态改变。 array还有一个缺点是,无法判断其中实际存有多少元素,length只是告诉我们array的容量。 2、Java中有一个Arrays类,专门用来操作array。 arrays中拥有一组static函数, equals():比较两个array是否相等。array拥有相同元素个数,且所有对应元素两两相等。 fill():将值填入array中。 sort():用来对array进行排序。 binarySearch():在排好序的array中寻找元素。 System.arraycopy():array的复制。   若撰写程序时不知道究竟需要多少对象,需要在空间不足时自动扩增容量,则需要使用容器类库,array不适用。所以就要用到集合。 那我们开始讨论java中的集合。 集合分类: Collection:List、Set Map:HashMap、HashTable    

1.1 Collection接口

Collection是最基本的集合接口,声明了适用于JAVA集合(只包括Set和List)的通用方法。 Set 和List 都继承了Conllection,Map。

1.1.1  Collection接口的方法:

  1. boolean add(Object o)      :向集合中加入一个对象的引用
  2. void clear():删除集合中所有的对象,即不再持有这些对象的引用
  3. boolean isEmpty()    :判断集合是否为空
  4. boolean contains(Object o) : 判断集合中是否持有特定对象的引用
  5. Iterartor iterator()  :返回一个Iterator对象,可以用来遍历集合中的元素
  6. boolean remove(Object o) :从集合中删除一个对象的引用
  7. int size()       :返回集合中元素的数目
  8. Object[] toArray()    : 返回一个数组,该数组中包括集合中的所有元素 </span>
关于:Iterator() 和toArray() 方法都用于集合的所有的元素,前者返回一个Iterator对象,后者返回一个包含集合中所有元素的数组。  

1.1.2  Iterator接口声明了如下方法:

  1. hasNext():判断集合中元素是否遍历完毕,如果没有,就返回true
  2. next() :返回下一个元素
  3. remove():从集合中删除上一个有next()方法返回的元素。
 

1.2  Set(集合)

Set是最简单的一种集合。集合中的对象不按特定的方式排序,并且没有重复对象。 Set接口主要实现了两个实现类:
  • HashSet: HashSet类按照哈希算法来存取集合中的对象,存取速度比较快
  • TreeSet :TreeSet类实现了SortedSet接口,能够对集合中的对象进行排序。
Set 的用法:存放的是对象的引用,没有重复对象
  1. Set set = new HashSet();
  2. String s1 = new String("hello");
  3. String s2 = new String("hello");
  4. String s3 = new String("hello");
  5. boolean a = set.add(s1);//true
  6. boolean b = set.add(s2);//false
  7. boolean c = set.add(s3);//false
  8. System.out.println(set.size());//1
HashSet 的 add()方法是如何判断对象是否已经存放在集合中? 我们查看 HashSet的实现,发现它是直接底层的HashMap。   Set的功能方法  Set具有与Collection完全一样的接口,因此没有任何额外的功能,不像前面有两个不同的List。实际上Set就是Collection,只 是行为不同。(这是继承与多态思想的典型应用:表现不同的行为。)Set不保存重复的元素(至于如何判断元素相同则较为负责)   Set : 存入Set的每个元素都必须是唯一的,因为Set不保存重复元素。加入Set的元素必须定义equals()方法以确保对象的唯一性。Set与Collection有完全一样的接口。Set接口不保证维护元素的次序。 
  • HashSet:为快速查找设计的Set。存入HashSet的对象必须定义hashCode()。
  • TreeSet: 保存次序的Set, 底层为树结构。使用它可以从Set中提取有序的序列。
  LinkedHashSet:具有HashSet的查询速度,且内部使用链表维护元素的顺序(插入的次序)。于是在使用迭代器遍历Set时,结果会按元素插入的次序显示。  

1.3  List(列表)

List的特征是其元素以线性方式存储,集合中可以存放重复对象。 List接口主要实现类包括:(参考文章:ArrayList与LinkedList的区别
  • ArrayList() : 代表长度可以改变得数组。可以对元素进行随机的访问,向ArrayList()中插入与删除元素的速度慢。
  • LinkedList(): 在实现中采用链表数据结构。插入和删除速度快,访问速度慢。
对于List的随机访问来说,就是只随机来检索位于特定位置的元素。 List 的 get(int index) 方法放回集合中由参数index指定的索引位置的对象,下标从“0” 开始。最基本的两种检索集合中的所有对象的方法: 1: for循环和get()方法:
  1. for(int i=0; i<list.size();i++){
  2.      System.out.println(list.get(i));
  3. }
  2: 使用 迭代器(Iterator):
  1. Iterator it=list.iterator();
  2. while(it.hashNext()){
  3.     System.out.println(it.next());
  4. }
  List的功能方法 实际上有两种List:一种是基本的ArrayList,其优点在于随机访问元素;另一种是更强大的LinkedList,它并不是为快速随机访问设计的,而是具有一套更通用的方法。
  • List:次序是List最重要的特点:它保证维护元素特定的顺序。List为Collection添加了许多方法,使得能够向List中间插入与移除元素(这只推 荐LinkedList使用。)一个List可以生成ListIterator,使用它可以从两个方向遍历List,也可以从List中间插入和移除元 素。
  • ArrayList:由数组实现的List。允许对元素进行快速随机访问,但是向List中间插入与移除元素的速度很慢。ListIterator只应该用来由后向前遍历 ArrayList,而不是用来插入和移除元素。因为那比LinkedList开销要大很多。
  • LinkedList :对顺序访问进行了优化,向List中间插入与删除的开销并不大。随机访问则相对较慢。(使用ArrayList代替。)还具有下列方 法:addFirst(), addLast(), getFirst(), getLast(), removeFirst() 和 removeLast(), 这些方法 (没有在任何接口或基类中定义过)使得LinkedList可以当作堆栈、队列和双向队列使用。
 

1.4 Map(映射)

Map 是一种把键对象和值对象映射的集合,它的每一个元素都包含一对键对象和值对象。 Map没有继承于Collection接口 从Map集合中检索元素时,只要给出键对象,就会返回对应的值对象。  Map 的常用方法: 1 添加,删除操作:
  1. Object put(Object key, Object value): 向集合中加入元素
  2. Object remove(Object key): 删除与KEY相关的元素
  3.  void putAll(Map t):  将来自特定映像的所有元素添加给该映像
  4.  void clear():从映像中删除所有映射
2 查询操作: Object get(Object key):获得与关键字key相关的值 。Map集合中的键对象不允许重复,也就说,任意两个键对象通过equals()方法比较的结果都是false.,但是可以将任意多个键独享映射到同一个值对象上。 Map的功能方法 方法put(Object key, Object value)添加一个“值”(想要得东西)和与“值”相关联的“键”(key)(使用它来查找)。方法get(Object key)返回与给定“键”相关联的“值”。可以用containsKey()和containsValue()测试Map中是否包含某个“键”或“值”。 标准的Java类库中包含了几种不同的Map:HashMap, TreeMap, LinkedHashMap, WeakHashMap, IdentityHashMap。它们都有同样的基本接口Map,但是行为、效率、排序策略、保存对象的生命周期和判定“键”等价的策略等各不相同。 执行效率是Map的一个大问题。看看get()要做哪些事,就会明白为什么在ArrayList中搜索“键”是相当慢的。而这正是HashMap提高速 度的地方。HashMap使用了特殊的值,称为“散列码”(hash code),来取代对键的缓慢搜索。“散列码”是“相对唯一”用以代表对象的int值,它是通过将该对象的某些信息进行转换而生成的。所有Java对象都 能产生散列码,因为hashCode()是定义在基类Object中的方法。 HashMap就是使用对象的hashCode()进行快速查询的。此方法能够显着提高性能。  Map : 维护“键值对”的关联性,使你可以通过“键”查找“值” HashMap:Map基于散列表的实现。插入和查询“键值对”的开销是固定的。可以通过构造器设置容量capacity和负载因子load factor,以调整容器的性能。 LinkedHashMap: 类似于HashMap,但是迭代遍历它时,取得“键值对”的顺序是其插入次序,或者是最近最少使用(LRU)的次序。只比HashMap慢一点。而在迭代访问时发而更快,因为它使用链表维护内部次序。 TreeMap : 基于红黑树数据结构的实现。查看“键”或“键值对”时,它们会被排序(次序由Comparabel或Comparator决定)。TreeMap的特点在 于,你得到的结果是经过排序的。TreeMap是唯一的带有subMap()方法的Map,它可以返回一个子树。 WeakHashMao :弱键(weak key)Map,Map中使用的对象也被允许释放: 这是为解决特殊问题设计的。如果没有map之外的引用指向某个“键”,则此“键”可以被垃圾收集器回收。 IdentifyHashMap: : 使用==代替equals()对“键”作比较的hash map。专为解决特殊问题而设计。

1.4 区别

1.4.1、Collection 和 Map 的区别

容器内每个为之所存储的元素个数不同。 Collection类型者,每个位置只有一个元素。 Map类型者,持有 key-value pair,像个小型数据库。

1.4.2、各自旗下的子类关系

Collection      --List:将以特定次序存储元素。所以取出来的顺序可能和放入顺序不同。 --ArrayList / LinkedList / Vector --Set : 不能含有重复的元素 --HashSet / TreeSet       Map --HashMap --HashTable --TreeMap

1.4.3、其他特征

List,Set,Map将持有对象一律视为Object型别。 Collection、List、Set、Map都是接口,不能实例化。 继承自它们的 ArrayList, Vector, HashTable, HashMap是具象class,这些才可被实例化。 vector容器确切知道它所持有的对象隶属什么型别。vector不进行边界检查。
总结 1. 如果涉及到堆栈,队列等操作,应该考虑用List,对于需要快速插入,删除元素,应该使用LinkedList,如果需要快速随机访问元素,应该使用ArrayList。 2. 如果程序在单线程环境中,或者访问仅仅在一个线程中进行,考虑非同步的类,其效率较高,如果多个线程可能同时操作一个类,应该使用同步的类。 3. 在除需要排序时使用TreeSet,TreeMap外,都应使用HashSet,HashMap,因为他们的效率更高。 4. 要特别注意对哈希表的操作,作为key的对象要正确复写equals和hashCode方法。 5. 容器类仅能持有对象引用(指向对象的指针),而不是将对象信息copy一份至数列某位置。一旦将对象置入容器内,便损失了该对象的型别信息。 6. 尽量返回接口而非实际的类型,如返回List而非ArrayList,这样如果以后需要将ArrayList换成LinkedList时,客户端代码不用改变。这就是针对抽象编程。 注意: 1、Collection没有get()方法来取得某个元素。只能通过iterator()遍历元素。 2、Set和Collection拥有一模一样的接口。 3、List,可以通过get()方法来一次取出一个元素。使用数字来选择一堆对象中的一个,get(0)...。(add/get) 4、一般使用ArrayList。用LinkedList构造堆栈stack、队列queue。 5、Map用 put(k,v) / get(k),还可以使用containsKey()/containsValue()来检查其中是否含有某个key/value。 HashMap会利用对象的hashCode来快速找到key。 6、Map中元素,可以将key序列、value序列单独抽取出来。 使用keySet()抽取key序列,将map中的所有keys生成一个Set。 使用values()抽取value序列,将map中的所有values生成一个Collection。 为什么一个生成Set,一个生成Collection?那是因为,key总是独一无二的,value允许重复。
7、有序集合的包括 Tree系列,即 TreeSet,TreeMap 还有 LinkedHashMap。    Reference: http://developer.51cto.com/art/201309/410205_all.htm http://billy-lee.iteye.com/blog/356398   原文地址:http://blog.csdn.net/speedme/article/details/22398395

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