java中的ArrayList 、List、LinkedList、Collection關係詳解

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一、基礎介紹（Set、List、Map）

• Set（集）：集合中的元素不按特定方式排序，並且沒有重複對象。他的有些實現類能對集合中的對象按特定方式排序。
• List（列表）：集合中的元素按索引位置排序，可以有重複對象，允許按照對象在集合中的索引位置檢索對象。
• Map（映射）：集合中的每一個元素包含一對鍵對象和值對象，集合中沒有重複的鍵對象，值對象可以重複。他的有些實現類能對集合中的鍵對象進行排序。

 

二、基本接口和類型

1、Iterator接口 

    該接口允許遍歷集合中的所有元素，一共有三個方法：

• public boolean hasNext()：判斷是否還有下一個元素。
• public Object next()：取得下一個元素，注意返回值爲 Object，可能需要類型轉換。如果不再有可取元素，則拋出NoSuchElementException異常。在使用該方法之前，必須先使用hasNext()方法判斷。
• public void remove()：刪除當前元素，很少用。

2、Collection接口

    該接口是Set和List的父接口，主要提供了下面的方法：

• public boolean add(Object?o)：往集合中添加新元素。添加成功，返回true，否則返回false。
• boolean remove(Object o):從集合中刪除一個對象的引用，刪除集合中的Object元素。若刪除成功返回true，否則返回false
• public void clear()：刪除集合中的所有元素。 
• public Iterator iterator()：返回Iterator對象，這樣就可以遍歷集合中的所有元素了。
• public boolean contains(Object?o)：判斷集合中是否包含指定的元素。
• public int size()：取得集合中元素的個數。
• Object[] toArray()   : 返回一個數組，該數組中包括集合中的所有元素
  

Iterator() 和toArray() 方法都用於集合的所有的元素

 Collection是最基本的集合接口，一個Collection代表一組Object，即Collection的元素（Elements）。一些Collection允許相同的元素而另一些不行。一些能排序而另一些不行。Java SDK不提供直接繼承自Collection的類，JavaSDK提供的類都是繼承自Collection的“子接口”如List和Set。
 所有實現Collection接口的類都必須提供兩個標準的構造函數：無參數的構造函數用於創建一個空的Collection，有一個Collection參數的構造函數用於創建一個新的Collection，這個新的Collection與傳入的Collection有相同的元素。後一個構造函數允許用戶複製一個Collection。
 如何遍歷Collection中的每一個元素？不論Collection的實際類型如何，它都支持一個iterator()的方法，該方法返回一個迭代子，使用該迭代子即可逐一訪問Collection中每一個元素。典型的用法如下： 

    Iterator it = collection.iterator(); // 獲得一個迭代子
    while(it.hasNext()) {
        Object obj = it.next(); // 得到下一個元素
    }

3、Set集合

    Set是最簡單的集合，集合中的對象不按照特定的方式排序。主要有如下兩個實現：HashSet和TreeSet

3.1 HashSet

    HashSet類按照哈希算法來存取集合中的對象，具有很好的存取性能。當HashSet向集合中加入一個對象時，會調用對象的hashCode()方法獲取哈希碼，然後根據這個哈希碼進一步計算出對象在集合中的存放位置。

3.2 TreeSet

    TreeSet實現了SortedSet接口，可以對集合中的元素排序。如何排序的內容請參考其他文檔，這裏不做詳述。

 

4、List集合

List繼承自Collection接口。List是一種有序集合，List中的元素可以根據索引（順序號：元素在集合中處於的位置信息）進行取得/刪除/插入操作。
跟Set集合不同的是，List允許有重複元素。對於滿足e1.equals(e2)條件的e1與e2對象元素，可以同時存在於List集合中。當然，也有List的實現類不允許重複元素的存在。同時，List還提供一個listIterator()方法，返回一個ListIterator接口對象，和Iterator接口相比，ListIterator添加元素的添加，刪除，和設定等方法，還能向前或向後遍歷，具體的方法往下看。List接口的實現類主要有ArrayList，LinkedList，Vector，Stack等。

4.1 ArrayList類

ArrayList實現了可變大小的數組。它允許所有元素，包括null。ArrayList沒有同步。size，isEmpty，get，set方法運行時間爲常數。但是add方法開銷爲分攤的常數，添加n個元素需要O(n)的時間。其他的方法運行時間爲線性。
每個ArrayList實例都有一個容量（Capacity），即用於存儲元素的數組的大小。這個容量可隨着不斷添加新元素而自動增加，但是增長算法並沒有定義。當需要插入大量元素時，在插入前可以調用ensureCapacity方法來增加ArrayList的容量以提高插入效率。

4.1.1 主要方法：

• public boolean add(Object?o)：添加元素
• public void add(int index, Object element)：在指定位置添加元素
• public Iterator iterator()：取得Iterator對象便於遍歷所有元素
• public Object get(int?index)：根據索引獲取指定位置的元素
• public Object set(int index,Object element)：替換掉指定位置的元素

4.1.2 排序方法：

• Collections.sort (List list)：對List的元素進行自然排序
• Collections.sort (List list, Comparator comparator)：對List中的元素進行客戶化排序 

4.2 LinkedList類

LinkedList實現了List接口，允許null元素。此外LinkedList提供額外的get，remove，insert方法在LinkedList的首部或尾部。這些操作使LinkedList可被用作堆棧（stack），隊列（queue）或雙向隊列（deque）。
注意LinkedList沒有同步方法。如果多個線程同時訪問一個List，則必須自己實現訪問同步。一種解決方法是在創建List時構造一個同步的List：
List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));

5、Map

• Map是一種把鍵對象和值對象進行映射的集合，它的每一個元素都包含一對鍵對象和值對象。
• 向Map添加元素時，必須提供鍵對象和值對象。
• 從Map中檢索元素時，只要給出鍵對象，就可以返回對應的值對象。
• 鍵對象不能重複，但值對象可以重複。
• Map有兩種常見的實現類：HashMap和TreeMap。

5.1 HashMap

HashMap按照哈希算法來存取鍵對象，有很好的存取性能。和HashSet一樣，要求當兩個鍵對象通過equals()方法比較爲true時，這兩個鍵對象的hashCode()方法返回的哈希碼也一樣。

5.2 TreeMap

TreeMap實現了SortedMap接口，能對鍵對象進行排序。同TreeSet一樣，TreeMap也支持自然排序和客戶化排序兩種方式。

5.3 方法列表

• public Object put(Object key, Object value)：插入元素
• Object remove(Object key):   刪除與KEY相關的元素
  
• void putAll(Map t):   將來自特定映像的所有元素添加給該映像
  
• void clear(): 從映像中刪除所有映射
  
• public Object get(Object?key)：根據鍵對象獲取值對象
• public Set keySet()：取得所有鍵對象集合
• public Collection values()：取得所有值對象集合
• public Set entrySet()：取得Map.Entry對象集合，一個Map.Entry代表一個Map中的元素 

6、總結 

如果涉及到堆棧，隊列等操作，應該考慮用List，對於需要快速插入，刪除元素，應該使用LinkedList，如果需要快速隨機訪問元素，應該使用ArrayList。      儘量返回接口而非實際的類型，如返回List而非ArrayList，這樣如果以後需要將ArrayList換成LinkedList時，客戶端代碼不用改變。這就是針對抽象編程。

 

7、相關內容

LinkList和ArrayList哪個更快

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不斷的向數組的中間插入數據，ArrayList和LinkedList哪個快

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