Java 容器 & 泛型：一、認識容器

Writer：BYSocket（泥沙磚瓦漿木匠）

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容器是Java語言學習中重要的一部分。泥瓦匠我的感覺是剛開始挺難學的，但等你熟悉它，接觸多了，也就“順理成章”地知道了。Java的容器類主要由兩個接口派生而出：Collection和Map。

一、Collection vs Collections

首先，Collection 和 Collections 是兩個不同的概念。之所以放在一起，是為了更好的比較。Collection是容器層次結構中根接口。而Collections是一個提供一些處理容器類靜態方法的類。

JDK不提供Collection接口的具體實現，而是提供了更加具體的子接口（如Set和List）實現。

那Collection接口存在有何作用呢？存在即是道理。

原因在于：所有容器的實現類（如ArrayList實現了List接口，HashSet實現了Set接口）提供了兩個‘標準’的構造函數來實現：1、一個無參的構造方法（void）2、一個帶有Collection類型單參數構造方法，用于創建一個具有其參數相同元素新的Collection及其實現類等。實際上：因為所有通用的容器類遵從Collection接口，用第二種構造方法是允許容器之間相互的復制。

二、Collection的類層次結構

下面的圖是關于Collection的類的層次結構。

Set：

一個不包括重復元素（包括可變對象）的Collection，是一種無序的集合。Set不包含滿 a.equals(b) 的元素對a和b，并且最多有一個null。實現Set的接口有：EnumSet、HashSet、TreeSet等。下圖是Set的JDK源碼UML圖。

List：

一個有序的Collection（也稱序列），元素可以重復。確切的講，列表通常允許滿足 e1.equals(e2) 的元素對 e1 和 e2，并且如果列表本身允許 null 元素的話，通常它們允許多個 null 元素。實現List的有：ArrayList、LinkedList、Vector、Stack等。下圖是List的JDK源碼UML圖。

Queue：

一種隊列則是雙端隊列，支持在頭、尾兩端插入和移除元素，主要包括：ArrayDeque、LinkedBlockingDeque、LinkedList。另一種是阻塞式隊列，隊列滿了以后再插入元素則會拋出異常，主要包括ArrayBlockQueue、PriorityBlockingQueue、LinkedBlockingQueue。雖然接口并未定義阻塞方法，但是實現類擴展了此接口。下圖是Queue的JDK源碼UML圖。

三、Map的類的層次結構

下面的圖是Map的層次結構圖

Map：

是 一個鍵值對的集合。也就是說，一個映射不能包含重復的鍵，每個鍵最多映射到一個值。該接口取代了Dictionary抽象類。實現map的 有：HashMap、TreeMap、HashTable、Properties、EnumMap。下圖是Map的JDK源碼UML圖。

四、容器接口的小結

五、代碼樣例

對HashMap，HashSet，LinkedList，ArrayList，TreeMap，TreeSet的例子如下：

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.HashSet;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
import java.util.TreeMap;
import java.util.TreeSet;

@SuppressWarnings("unchecked")
public class CollectionAll
{

    public static void main(String[] args)
    {
        printLists();

        printSets();

        printMaps();
    }

    private static void printLists()
    {
        List<String> a1 = new ArrayList<String>();
        a1.add("List");
        a1.add("Set");
        a1.add("Queue");
        a1.add("Map");
        System.out.println("ArrayList Elements:");
        System.out.print("\t" + a1 + "\n");

        List<String> l1 = new LinkedList<String>();
        l1.add("List");
        l1.add("Set");
        l1.add("Queue");
        l1.add("Map");
        System.out.println("LinkedList Elements:");
        System.out.print("\t" + l1 + "\n");
    }
    @SuppressWarnings("rawtypes")
    private static void printSets()
    {
        Set h1 = new HashSet<String>();
        h1.add("List");
        h1.add("Set");
        h1.add("Queue");
        h1.add("Map");
        System.out.println("HashSet Elements:");
        System.out.print("\t" + h1 + "\n");

        Set t1 = new TreeSet<String>();
        t1.add("List");
        t1.add("Set");
        t1.add("Queue");
        t1.add("Map");
        System.out.println("TreeSet Elements:");
        System.out.print("\t" + t1 + "\n");
    }

    private static void printMaps()
    {
        Map<String, String> h1 = new HashMap<String, String>();
        h1.put("List", "ArrayList");
        h1.put("Set", "HashSet");
        h1.put("Queue", "PriorityQueue");
        h1.put("Map", "HashMap");
        System.out.println("HashMap Elements:");
        System.out.print("\t" + h1 + "\n");

        Map<String, String> t1 = new TreeMap<String,String>();
        t1.put("List", "ArrayList");
        t1.put("Set", "HashSet");
        t1.put("Queue", "PriorityQueue");
        t1.put("Map", "HashMap");
        System.out.println("TreeMap Elements:");
        System.out.print("\t" + t1 + "\n");

    }
}

控制臺打印如下：

ArrayList Elements:
    [List, Set, Queue, Map]
LinkedList Elements:
    [List, Set, Queue, Map]
HashSet Elements:
    [Map, Queue, Set, List]
TreeSet Elements:
    [List, Map, Queue, Set]
HashMap Elements:
    {Map=HashMap, Queue=PriorityQueue, Set=HashSet, List=ArrayList}
TreeMap Elements:
    {List=ArrayList, Map=HashMap, Queue=PriorityQueue, Set=HashSet}

六、總結

異同點

      出處：http://blog.csdn.net/softwave/article/details/4166598

Vector和ArrayList

      1，vector是線程同步的，所以它也是線程安全的，而arraylist是線程異步的，是不安全的。如果不考慮到線程的安全因素，一般用arraylist效率比較高。
      2，如果集合中的元素的數目大于目前集合數組的長度時，vector增長率為目前數組長度的100%,而arraylist增長率為目前數組長度的50%.如過在集合中使用數據量比較大的數據，用vector有一定的優勢。
      3，如果查找一個指定位置的數據，vector和arraylist使用的時間是相同的，都是0(1),這個時候使用vector和arraylist都 可以。而如果移動一個指定位置的數據花費的時間為0(n-i)n為總長度，這個時候就應該考慮到使用linklist,因為它移動一個指定位置的數據所花 費的時間為0(1),而查詢一個指定位置的數據時花費的時間為0(i)。

      ArrayList 和Vector是采用數組方式存儲數據，此數組元素數大于實際存儲的數據以便增加和插入元素，都允許直接序號索引元素，但是插入數據要設計到數組元素移動 等內存操作，所以索引數據快插入數據慢，Vector由于使用了synchronized方法（線程安全）所以性能上比ArrayList要 差，LinkedList使用雙向鏈表實現存儲，按序號索引數據需要進行向前或向后遍歷，但是插入數據時只需要記錄本項的前后項即可，所以插入數度較快！

Aarraylist和Linkedlist

      1.ArrayList是實現了基于動態數組的數據結構，LinkedList基于鏈表的數據結構。
      2.對于隨機訪問get和set，ArrayList覺得優于LinkedList，因為LinkedList要移動指針。
      3.對于新增和刪除操作add和remove，LinedList比較占優勢，因為ArrayList要移動數據。
      這一點要看實際情況的。若只對單條數據插入或刪除，ArrayList的速度反而優于LinkedList。但若是批量隨機的插入刪除數 據，LinkedList的速度大大優于ArrayList. 因為ArrayList每插入一條數據，要移動插入點及之后的所有數據。

HashMap與TreeMap

      1、HashMap通過hashcode對其內容進行快速查找，而TreeMap中所有的元素都保持著某種固定的順序，如果你需要得到一個有序的結果你就 應該使用TreeMap（HashMap中元素的排列順序是不固定的）。HashMap中元素的排列順序是不固定的）。

      2、  HashMap通過hashcode對其內容進行快速查找，而TreeMap中所有的元素都保持著某種固定的順序，如果你需要得到一個有序的結果你就應該 使用TreeMap（HashMap中元素的排列順序是不固定的）。集合框架”提供兩種常規的Map實現：HashMap和TreeMap (TreeMap實現SortedMap接口)。

      3、在Map 中插入、刪除和定位元素，HashMap 是最好的選擇。但如果您要按自然順序或自定義順序遍歷鍵，那么TreeMap會更好。使用HashMap要求添加的鍵類明確定義了hashCode()和 equals()的實現。 這個TreeMap沒有調優選項，因為該樹總處于平衡狀態。

hashtable與hashmap

      1、歷史原因:Hashtable是基于陳舊的Dictionary類的，HashMap是Java 1.2引進的Map接口的一個實現 。

      2、同步性:Hashtable是線程安全的，也就是說是同步的，而HashMap是線程序不安全的，不是同步的 。

      3、值：只有HashMap可以讓你將空值作為一個表的條目的key或value 。