JAVA基础之List、Map、Set详解_java map set list

前言

Java中的集合包括三大类，它们是Set（集）、List（列表）和Map（映射），它们都处于java.util包中，Set、List和Map都是接口，它们有各自的实现类。Set的实现类主要有HashSet和TreeSet，List的实现类主要有ArrayList，Map的实现类主要有HashMap和TreeMap。

Collection是最基本的集合接口，声明了适用于JAVA集合的通用方法，List和Set都继承自collection接口。

Collection接口方法

boolean add(Object o); //向集合中加入一个对象的引用
void clear(); //删除集合中所有的对象，即不再持有这些对象的引用
boolean isEmpty(); //判断集合是否为空
boolean contains(Object o); //判断集合中是否持有特定对象的引用
Iterartor iterator(); //返回一个Iterator对象，可以用来遍历集合中的元素
boolean remove(Object o); //从集合中删除一个对象的引用
int size(); //返回集合中元素的数目
Object[] toArray(); //返回一个数组，该数组中包括集合中的所有元素
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。
Collection没有get()方法来取得某个元素。只能通过iterator()遍历元素。
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Iterator接口方法

hasNext(); //判断集合中元素是否遍历完毕，如果没有，就返回true
next(); //返回下一个元素
remove(); //从集合中删除上一个有next()方法返回的元素
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：
    1.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。
    2.TreeSet //TreeSet类实现了SortedSet接口，能够对集合中的对象进行排序。
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List、Set、Map功能方法

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(), 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。

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。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。

• 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。

Map的功能方法

方法put(Object key, Object value)添加一个“值”(想要的东西)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。

• WeakHashMap：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HashMap。专为解决特殊问题而设计。

List与Set、Map区别及适用场景

• List、Set都是继承自Collection接口，Map则不是。

• List特点：元素有放入顺序，元素可重复；Set特点：元素无放入顺序，元素不可重复，重复元素会覆盖掉。（注意：元素虽然无放入顺序，但是元素在Set中的位置是有该元素的HashCode决定的，其位置其实是固定的，加入Set的Object必须定义equals()方法，另外List支持for循环，也就是通过下标来遍历，也可以用迭代器，但是Set只能用迭代，因为他无序，无法用下标来取得想要的值。）

• Set和List对比：

  • Set：检索元素效率低下，删除和插入效率高，插入和删除不会引起元素位置改变。

  • List：和数组类似，List可以动态增长，查找元素效率高，插入删除元素效率低，因为会引起其他元素位置改变。

• Map适合储存键值对的数据。

• 线程安全集合类与非线程安全集合类：

  • LinkedList、ArrayList、HashSet是非线程安全的，Vector是线程安全的;

  • HashMap是非线程安全的，HashTable是线程安全的;

  • StringBuilder是非线程安全的，StringBuffer是线程安全的。

ArrayList与LinkedList的区别和适用场景

• 区别：
  1、Arraylist：
  ①优点：ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，因为地址连续，一旦数据存储好了，查询操作效率会比较高（在内存里是连着放的）。
  ②缺点：因为地址连续，ArrayList要移动数据，所以插入和删除操作效率比较低。
  2、LinkedList：
  ①优点：LinkedList基于链表的数据结构,地址是任意的，所以在开辟内存空间的时候不需要等一个连续的地址，对于新增和删除操作add和remove，LinedList比较占优势。LinkedList适用于要头尾操作或插入指定位置的场景。
  ②缺点：因为LinkedList要移动指针,所以查询操作性能比较低。

• 适用场景分析：
  当需要对数据进行对此访问的情况下选用ArrayList，当需要对数据进行多次增加删除修改时采用LinkedList。

ArrayList与Vector的区别和适用场景

• ArrayList和Vector都是用数组实现的，主要有这么三个区别：（Vector是一种老的动态数组，是线程同步的，效率很低，一般不赞成使用。）
  1、Vector是多线程安全的，线程安全就是说多线程访问同一代码，不会产生不确定的结果。而ArrayList不是，这个可以从源码中看出，Vector类中的方法很多有synchronized进行修饰，这样就导致了Vector在效率上无法与ArrayList相比。
  2、两个都是采用的线性连续空间存储元素，但是当空间不足的时候，两个类的增加方式是不同的。
  3、Vector可以设置增长因子，而ArrayList不可以。

• 适用场景分析：
  1、Vector是线程同步的，所以它也是线程安全的，而ArrayList是线程异步的，是不安全的。如果不考虑到线程的安全因素，一般用ArrayList效率比较高。
  2、如果集合中的元素的数目大于目前集合数组的长度时，在集合中使用数据量比较大的数据，用Vector有一定的优势。

HashSet与Treeset的区别及适用场景

• 区别：
  1.TreeSet 是二差树（红黑树的树据结构）实现的，Treeset中的数据是自动排好序的，不允许放入null值
  2.HashSet 是哈希表实现的,HashSet中的数据是无序的，可以放入null，但只能放入一个null，两者中的值都不能重复，就如数据库中唯一约束
  3.HashSet 要求放入的对象必须实现HashCode()方法，放入的对象，是以hashcode码作为标识的，而具有相同内容的String对象，hashcode是一样，所以放入的内容不能重复。但是同一个类的对象可以放入不同的实例。

• 适用场景分析：
  HashSet是基于Hash算法实现的，其性能通常都优于TreeSet。为快速查找而设计的Set，我们通常都应该使用HashSet，在我们需要排序的功能时，我们才使用TreeSet。

HashMap与TreeMap、HashTable的区别及适用场景

• 区别：
  1、HashMap：非线程安全
  2、HashMap：基于哈希表实现。使用HashMap要求添加的键类明确定义了hashCode()和equals()[可以重写hashCode()和equals()]，为了优化HashMap空间的使用，您可以调优初始容量和负载因子。
  3、TreeMap：非线程安全基于红黑树实现。TreeMap没有调优选项，因为该树总处于平衡状态。

• 适用场景分析：
  1、HashMap和HashTable：HashMap去掉了HashTable的contains方法，但是加上了containsValue()和containsKey()方法。HashTable同步的，而HashMap是非同步的，效率上比HashTable要高。HashMap允许空键值，而HashTable不允许。
  2、HashMap：适用于Map中插入、删除和定位元素。
  3、Treemap：适用于按自然顺序或自定义顺序遍历键(key)。

以上内容转载自： https://blog.csdn.net/weixin_36380516/article/details/54908418