Collection集合类和Map接口理解和对比

2018-10-13  本文已影响0人  浅蓝色的麻吉

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Collectionjava中最基本的集合接口，它存放在java.util包中，实现它的接口主要有List、Set、Queue，他们的实现细节有很大的不同，下面逐个介绍它们的主要作用和区别，还有Map不属于Collection的内容，Map的框架图如下：

Collection集合框架图

Collection框架图 Map接口框架图

List

List接口的实现类

ArrayList

LinkedList

Vector

Stack栈继承于Vector，栈的存储特点是后进先出，
它基于动态数组实现的一个线程安全的栈，所以栈是线程安全的。

Set

HashSet

HashSet源码介绍

public class HashSet<E>  
    extends AbstractSet<E>  
    implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable  
{  
    static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;  

    // 底层使用HashMap来保存HashSet中所有元素。  
    private transient HashMap<E,Object> map;  

    // 定义一个虚拟的Object对象作为HashMap的value，将此对象定义为static final。  
    private static final Object PRESENT = new Object();  

    /** 
     * 默认的无参构造器，构造一个空的HashSet。 
     *  
     * 实际底层会初始化一个空的HashMap，并使用默认初始容量为16和加载因子0.75。 
     */  
    public HashSet() {  
    map = new HashMap<E,Object>();  
    }  

    /** 
     * 构造一个包含指定collection中的元素的新set。 
     * 
     * 实际底层使用默认的加载因子0.75和足以包含指定 
     * collection中所有元素的初始容量来创建一个HashMap。 
     * @param c 其中的元素将存放在此set中的collection。 
     */  
    public HashSet(Collection<? extends E> c) {  
    map = new HashMap<E,Object>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));  
    addAll(c);  
    }  

    /** 
     * 以指定的initialCapacity和loadFactor构造一个空的HashSet。 
     * 
     * 实际底层以相应的参数构造一个空的HashMap。 
     * @param initialCapacity 初始容量。 
     * @param loadFactor 加载因子。 
     */  
    public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {  
    map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor);  
    }  

    /** 
     * 以指定的initialCapacity构造一个空的HashSet。 
     * 
     * 实际底层以相应的参数及加载因子loadFactor为0.75构造一个空的HashMap。 
     * @param initialCapacity 初始容量。 
     */  
    public HashSet(int initialCapacity) {  
    map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity);  
    }  

    /** 
     * 以指定的initialCapacity和loadFactor构造一个新的空链接哈希集合。 
     * 此构造函数为包访问权限，不对外公开，实际只是是对LinkedHashSet的支持。 
     * 
     * 实际底层会以指定的参数构造一个空LinkedHashMap实例来实现。 
     * @param initialCapacity 初始容量。 
     * @param loadFactor 加载因子。 
     * @param dummy 标记。 
     */  
    HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {  
    map = new LinkedHashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor);  
    }  

    /** 
     * 返回对此set中元素进行迭代的迭代器。返回元素的顺序并不是特定的。 
     *  
     * 底层实际调用底层HashMap的keySet来返回所有的key。 
     * 可见HashSet中的元素，只是存放在了底层HashMap的key上， 
     * value使用一个static final的Object对象标识。 
     * @return 对此set中元素进行迭代的Iterator。 
     */  
    public Iterator<E> iterator() {  
    return map.keySet().iterator();  
    }  

    /** 
     * 返回此set中的元素的数量（set的容量）。 
     * 
     * 底层实际调用HashMap的size()方法返回Entry的数量，就得到该Set中元素的个数。 
     * @return 此set中的元素的数量（set的容量）。 
     */  
    public int size() {  
    return map.size();  
    }  

    /** 
     * 如果此set不包含任何元素，则返回true。 
     * 
     * 底层实际调用HashMap的isEmpty()判断该HashSet是否为空。 
     * @return 如果此set不包含任何元素，则返回true。 
     */  
    public boolean isEmpty() {  
    return map.isEmpty();  
    }  

    /** 
     * 如果此set包含指定元素，则返回true。 
     * 更确切地讲，当且仅当此set包含一个满足(o==null ? e==null : o.equals(e)) 
     * 的e元素时，返回true。 
     * 
     * 底层实际调用HashMap的containsKey判断是否包含指定key。 
     * @param o 在此set中的存在已得到测试的元素。 
     * @return 如果此set包含指定元素，则返回true。 
     */  
    public boolean contains(Object o) {  
    return map.containsKey(o);  
    }  

    /** 
     * 如果此set中尚未包含指定元素，则添加指定元素。 
     * 更确切地讲，如果此 set 没有包含满足(e==null ? e2==null : e.equals(e2)) 
     * 的元素e2，则向此set 添加指定的元素e。 
     * 如果此set已包含该元素，则该调用不更改set并返回false。 
     * 
     * 底层实际将将该元素作为key放入HashMap。 
     * 由于HashMap的put()方法添加key-value对时，当新放入HashMap的Entry中key 
     * 与集合中原有Entry的key相同（hashCode()返回值相等，通过equals比较也返回true）， 
     * 新添加的Entry的value会将覆盖原来Entry的value，但key不会有任何改变， 
     * 因此如果向HashSet中添加一个已经存在的元素时，新添加的集合元素将不会被放入HashMap中， 
     * 原来的元素也不会有任何改变，这也就满足了Set中元素不重复的特性。 
     * @param e 将添加到此set中的元素。 
     * @return 如果此set尚未包含指定元素，则返回true。 
     */  
    public boolean add(E e) {  
    return map.put(e, PRESENT)==null;  
    }  

    /** 
     * 如果指定元素存在于此set中，则将其移除。 
     * 更确切地讲，如果此set包含一个满足(o==null ? e==null : o.equals(e))的元素e， 
     * 则将其移除。如果此set已包含该元素，则返回true 
     * （或者：如果此set因调用而发生更改，则返回true）。（一旦调用返回，则此set不再包含该元素）。 
     * 
     * 底层实际调用HashMap的remove方法删除指定Entry。 
     * @param o 如果存在于此set中则需要将其移除的对象。 
     * @return 如果set包含指定元素，则返回true。 
     */  
    public boolean remove(Object o) {  
    return map.remove(o)==PRESENT;  
    }  

    /** 
     * 从此set中移除所有元素。此调用返回后，该set将为空。 
     * 
     * 底层实际调用HashMap的clear方法清空Entry中所有元素。 
     */  
    public void clear() {  
    map.clear();  
    }  

    /** 
     * 返回此HashSet实例的浅表副本：并没有复制这些元素本身。 
     * 
     * 底层实际调用HashMap的clone()方法，获取HashMap的浅表副本，并设置到HashSet中。 
     */  
    public Object clone() {  
        try {  
            HashSet<E> newSet = (HashSet<E>) super.clone();  
            newSet.map = (HashMap<E, Object>) map.clone();  
            return newSet;  
        } catch (CloneNotSupportedException e) {  
            throw new InternalError();  
        }  
    }  
}

LinkedHashSet

TreeSet

HashSet、LinkedHashSet、TreeSet取出元素的区别

Set中不能存放重复的代码，但是对于存取的方式它们也是存在着不同，这里做一个对比，关于取出元素的不同：

HashSet取出元素不能保证顺序

 HashSet<String> set = new HashSet<String>();
        set.add("555");
        set.add("222");
        set.add("111");
        set.add("333");
        for (String s:set
             ) {
            System.out.println(s);
        }

输出结果：
222
111
333
555

LinedHashSet取出元素和存入顺序一致

LinkedHashSet<String> set = new LinkedHashSet<String>();
        set.add("555");
        set.add("222");
        set.add("111");
        set.add("333");
        for (String s:set
             ) {
            System.out.println(s);
        }

输出结果：
555
222
111
333

TreeSet取出元素是经过自然排序的

 TreeSet<String> set = new TreeSet<String>();
        set.add("555");
        set.add("222");
        set.add("111");
        set.add("333");
        for (String s:set
             ) {
            System.out.println(s);
        }

输出结果：
111
222
333
555

Set存放对象，重写hashcode和equal判断不同对象的实例

如果不对hashcode和equal进行重写，这两个方法会照循Object基类的方法来进行对象的判断，但是这样无法满足我们自定义类是否相同的判断。

不重写hashcode和equals

class Student {
    private String sid;//学生学号
    private String name;//学生姓名
    private String age;//学生年龄
}

public class Main {

    public static void main(String[] args) {


        Student s1 = new Student("111","小明","18");
        Student s2 = new Student("111","小明","18");
        System.out.println(s1.equals(s2));
        Set<Student> set = new HashSet<Student>();
        set.add(s1);
        set.add(s2);
        for (Student s:set
             ) {
            System.out.println(s.getName());
        }
    }

输出结果：
false
小明
小明
事实上，这两个学生是同一个的，但是由于不重写所以按照Object的方法进行判断，s1和s2是两个不同的对象
因此为了实现对自定义类进行判断就需要进行对hashcode和equals的判断

class Student {
    private String sid;//学生学号
    private String name;//学生姓名
    private String age;//学生年龄

  @Override
    public int hashCode() {
        Student stu = (Student) this;
        return sid.hashCode();
    }

    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (obj instanceof Student)
        {
            Student stu = (Student) obj;
            return (sid.equals(stu.sid));
        }
        return super.equals(obj);
    }
}
public class Main {

    public static void main(String[] args) {


        Student s1 = new Student("111","小明","18");
        Student s2 = new Student("111","小明","18");
        System.out.println(s1.equals(s2));
        Set<Student> set = new HashSet<Student>();
        set.add(s1);
        set.add(s2);
        for (Student s:set
             ) {
            System.out.println(s.getName());
        }
    }

输出结果：
true
小明

Map

HashTable和HashMap的对比

LinkedHashMap

TreeMap

HashMap、LinkedHashMap、TreeMap取出元素的情况和Set的实现类是一样的，这里就不再举例。

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