Java集合继承体系详解

Java集合继承体系详解

java的集合类是一种特别有用的工具，它可以用于存储数量不等的多个对象，并可以实现常用的数据结构，如栈、队列等。Java集合还可以用于板寸具有映射关系的关联数组。

java集合就像是一个容器，我们可以把多个对象（实际上是对象的引用，习惯上叫对象，）保存到集合容器中。在JDK1.5以前java集合会丢失容器中所有对象的数据类型，JDK1.5以后增加了泛型，java集合可以记住容器中对象的数据类型。

Java集合大致可以分为三个体系：Set List Map.所有的集合类都位于java.util包下面。

Collection接口

Collection接口是List、 Set、和Queue接口的父接口。

Collection所代表的是一种规则，它所包含的元素都必须遵循一条或者多条规则。如有些允许重复而有些则不能重复、有些必须要按照顺序插入而有些则是散列，有些支持排序有些不支持排序。

一、List接口

List接口是Collection接口的直接接口。List代表的是有序的Collection,集合中的每个元素都有其对应的索引。List中允许有重复的元素，可以通过索引来访问指定位置的集合元素。因为List集合默认按元素的添加顺序设置元素的索引。

（1）ArrayList、Vector、Stack

ArrayList和Vector作为List的两个典型实现类，完全支持List的全部功能。

ArrayList和Vector类的底层都是基于数组来储存集合元素，封装了一个动态的Object[]数组，是一种顺序存储的线性表。

ArrayList和Vector在用法上几乎完全相同，只是Vector在JDK1.0时就存在，它的方法名比较冗长、比ArrayList包含的方法多，源码比ArrayList包含的源码也多，ArrayList的序列化实现比Vector现在Vector基本上被ArrayList所取代了。

主要区别：ArrayList是线程不安全的，Vector是线程安全的。

如果需要在多线程环境下使用List集合，而且需要保证线程安全，依然可以避免使用Vector，而是考虑将ArrayList包装成线程安全的集合类。Java提供的Collections工具类，通过该工具类synchronizeList方法即可以把ArrayList包装成线程安全的ArrayList.

Stack

Vector提供了一个子类，它用于模拟“栈”这种数据结构，栈通常是先进后出的容器。Stack提供了额外的5个方法，使得Vector可以当做栈来使用。出栈pop,入栈push,访问栈顶元素peek(),判断栈是否为空empty(),检测一个元素在堆栈中的位置serch().

(2)LinkedList

LinkedList是一个链式存储的线性变，本质上是一个双向链表，它不仅实现了List接口还实现了Dueue接口(双端队列，既具有队列的特征，也具有栈的特征)，所以LinkedList不仅可以做双向链表来使用，还可以当栈和队列来使用。

LinkedList对元素的插入、删除元素时速度非常快。

LinkdedList也是非同步的。若要实现同步访问，可以采取

List list = Collections.synchronizeList(new LinkedList(.....));

(3)异同点对比

（1）ArrayList和LinkedList

1）ArrayList是基于动态数组实现的，LinkedList是基于双向链表实现的。

2）ArrayList比较适用于随机存取，（可直接通过索引，LinkedList需要通过指针遍历）；LinkedList比较适用于增加删除操作（对于单条的插入和删除操作ArrayList比LinkedList速度快，对于插入好人删除操作，ArrayList需要移动后面的所有元素。）

二、Set接口

Set是一种不允许包含相同元素的Collection。它维持自己的内部排序，随机访问没有任何意义。

（1）HashSet

HashSet是Set接口的典型实现，HashSet按Hash算法来储存集合中的元素，具有很好的存取和查找功能。

具有以下特点：

1）不保证元素的排列顺序，有可能变化；

2）HashSet不是同步的；

3）集合元素可以为空。

（2）TreeSet

TreeSet是SortedSet接口的唯一实现，TreeSet可以确保元素处于排序状态，TreeSet并不是根据元素的插入顺序进行排序的，而是根据实际值进行排序。支持两种排序方式：自然排序和定制排序。

（3）EnumSet

是为枚举类设计的集合类，EnumSet不允许加入null元素。如果试图插入null,会抛出空指针异常。

Set的三个实现类都是现成不安全的。

三、Map接口

Map保存具有映射关系的数据，因此Map集合里保存着两组值，一组值用来保存Map里的key,一组用来保存Map里的value,key和value可以是任何引用类型的数据。

Map里的key不允许重复，value可以重复。key和value之间存在单向的一对一的关系，通过指定的key，总能找到唯一的、确定的value。

（1）HashMap与HashTable

HashMap与HashTable都是Map的典型实现类，他们之间的关系类似于ArrayList和Vector：HashTable是一个古老的Map实现类，在JDK1.0时就出现了。

主要区别：

1）HashTable是一个线程安全的Map实现，但是HashMap是线程不安全的实现，HashMap的性能要比HashTable高一些，尽量避免使用HashTable,多个线程访问一个Map对象又要保证线程安全时，可以使用Collections中的方法把HashMap变成线程安全的。

2）HashTable不允许使用null作为key和value,如果试图把null加入HashTable中，将会引发空指针异常。

（2）TreeMap

TreeMap是Map的子接口SortedMap的的实现类，与TreeSet类似的是TreeMap也是基于红黑树对TreeMap中所有的key进行排序，从而保证key-value处于有序状态，TreeMap也有两种排序方式：

1）自然排序：TreeMap的所有key必须实现Comparable接口，而且所有key应该是同一类的对象，否则会抛出ClassCastException.

2）定制排序：创建TreeMap时，传入一个Comparator对象，该对象负责对TreeMap中所有的key进行排序。

由于TreeMap支持内部排序，所以通常要比HashMap和HashTable慢。

四、Queue接口

Queue模拟了队列这种数据结构，队列通常是“先进先出”的数据结构，通常不允许随机访问队列中的元素。

Queue常用的实现类：LinkedList和PriorityQueue

（1）LinkedList

LinkedList它不仅实现了List接口还实现了Dueue接口(双端队列，既具有队列的特征，也具有栈的特征)，Dueue接口是Queue的子接口。

（2）PriorityQueue

PriorityQueue保存队列元素的的顺序并不是按照加入队列的顺序，而是按照队列元素大小进行重新排序。所以当调用peek和poll方法来取队列中的元素的时候，并不是先取出来队列中最小的元素。从这个意义上来看，PriorityQueue已经违反了队列的基本规则。PriorityQueue不允许插入null元素。

总结：

线程安全的有Vector Stack HashTable

不允许插入空元素的有HashTable PriorityQueue EnumSet

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