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一文快速了解Java集合框架

时间:2019-01-10   来源:尚学堂   阅读:38
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  1.简介

  JDK1.2引入了Java集合框架,包含一组数据结构。与数组不同,这些数据结构的存储空间会随着元素添加动态增加。其中,一些支持添加重复元素另一些不支持,一些支持null,一些能自动升序打印元素。

  所有这些数据结构在java.util包里,包含了Collection、List、Set、Map、SortedMap接口。这些接口的实现类有LinkedList、TreeSet、ArrayList、HashMap等。除了这些数据结构,java.util包还提供了Date、GregorianCalender、StringTokenizer、Random这样的工具类。

  2.分类

  可以按照接口、实现、算法三个方面对集合框架中的数据结构进行分类:

  接口:Collection、List、Map组成了集合框架中所有具体实现类的接口,它们定义了子类必须实现的方法,非常好记。比如向集合添加元素,会用到Collection中定义的add()方法

  实现:所有实现了上述3个接口的类,都被称作集合框架,实际上就是数据结构。比如LinkedList、TreeSet等

  算法:集合框架提供了很多可以直接调用的算法,比如求最大最小值、排序、填充等

  3.优缺点

  有以下4个优点

  减少工作量的同时增加了软件的可用性:不需要每个程序员动手实现排序、查找、找出元素在数据结构中出现的次数

  执行速度更快更持久:集合框架的底层数据结构分为两类,基于节点的和基于数组的,前者在频繁添加时效率更高,后者在频繁读取时速度更快。一些数据结构是synchronized线程安全的,但会影响速度有,另一些则不是线程安全的。程序员在选用数据结构前要清楚地了解这些因素

  互操作与转换:由于实现了Collection接口,数据结构之间是可以相互转换的。可以clone,可以把现有的结构转成synchronized版本,还可以在把基于链表的数据结构转为基于数组的结构

  有以下2个缺点

  当心类型转换:在集合框架类之间进行转换时要大大地小心,尤其要考虑泛型类型的兼容性

  运行时类型检查:集合框架在运行时会抛出异常,需要编程时多加注意

  4.继承体系

  java.util中的数据结构继承体系分为两大类,一类实现了Collection接口,一类实现了Map接口。

Collection继承体系Collection继承体系(图片来自Wikipedia)

  Map继承体系

Map继承体系(图片来自Wikipedia)

  集合框架核心接口及实现类:

  •  Collection:根接口,大部分数据结构都实现了Collection接口中的方法

  •  Set:实现Set接口的数据结构不允许重复的元素,例如HashSet、LinkedHashSet

  •  SortedSet:实现SortedSet接口的数据结构默认可按升序打印元素,例如TreeSet

  •  List:实现List接口的数据结构允许重复元素,可通过index访问元素,例如LinkedList、ArrayList、Vector

  •  Map:实现Map接口的数据结构存储键值对,不允许重复的key,例如HashMap、LinkedHashMap、Hashtable

  •  SortedMap:继承了Map接口,存储键值对,不允许重复的key,默认可按key升序打印元素,例如TreeMap

  SortedSet与SortedMap默认的排序是自然序,可通过Comparator或Comparable接口实现自定义排序。

  在接口与具体的实现类之间还有一些抽象类,如下图:

  这些抽象类为集合增加了很多功能:

  •  HashSet:实现Set接口,不允许重复的元素,底层数据结构hashtable

  •  LinkedHashSet:实现Set接口,不允许重复的元素,底层数据结构hashtable与双链表

  •  TreeSet:实现NavigableSet接口,不允许重复的元素,底层数据结构红黑树

  •  ArrayList:实现List接口,允许重复元素,底层数据结构可变数组

  •  LinkedList:实现List接口,允许重复元素,底层数据结构双链表

  •  Vector:实现List接口,允许重复元素,底层数据结构可变数组

  •  HashMap:实现Map接口,不允许重复的key,底层数据结构hashtable

  •  LinkedHashMap:实现Map接口,不允许重复的key,底层数据结构hashtable与双链表

  •  HashTable:实现Map接口,不允许重复的key,底层数据结构hashtable

  •  TreeMap:实现SortedMap接口,不允许重复的key,底层数据结构红黑树

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