Java集合类小结

本文摘自 https://www.jianshu.com/p/589d58033841

目录

 Collection接口

Set集合

HashSet

LinkedHashSet

TreeSet

EnumSet

List集合

ArrayList

LinkedList

ArrayList与LinkedList性能对比

Queue集合

Map集合

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Java的集合类主要由Collection、Map这两个接口派生出的。如图1、2所示：

                                                                                            图1

 

                                                                                            图2

•  Collection接口

Collection接口是Set,Queue,List的父接口。Collection接口中定义了多种方法可供其子类进行实现，以实现数据操作。

• Set集合

Set集合不允许包含相同的元素，如果试图把两个相同的元素加入同一个Set集合中，则添加操作失败，add()方法返回false，且新元素不会被加入。

• HashSet

HashSet按Hash算法来存储集合中的元素。因此具有很好的存取和查找性能。

特点：

1. 不能保证元素的排列顺序。
2. 不是线程安全的。
3. 元素可以是NULL。

HashSet集合判断两个元素相等的标准是两个对象通过equals()方法比较相等，并且两个对象的hashCode()方法返回值也相等。

HashSet是根据元素的hashCode值来快速定位的，如果HashSet中两个以上的元素具有相同的hashCode值，将会导致性能下降。

• LinkedHashSet

LinkedHashSet是HashSet对的子类，也是根据元素的hashCode值来决定元素的存储位置，同时使用链表维护元素的次序，使得元素是以插入的顺序来保存的。于要维护元素的插入顺序，在性能上略低与HashSet。但在迭代访问Set里的全部元素时有很好的性能。

判断重复标准与HashSet一致。

HashSet的实质是一个HashMap。HashSet的所有集合元素，构成了HashMap的key，其value为一个静态Object对象。因此HashSet的所有性质，HashMap的key所构成的集合都具备。

• TreeSet

TreeSet也是非线程安全的。

TreeSet是SortedSet接口的实现类，正如SortedSet名字所暗示的，TreeSet可以确保集合元素处于排序状态。

TreeSet支持两种排序方法：自然排序和定制排序。在默认情况下，TreeSet采用自然排序。

自然排序：

TreeSet会调用集合中元素所属类的compareTo(Object obj)方法来比较元素之间的大小关系，然后将集合元素按升序排列，即把通过compareTo(Object obj)方法比较后比较大的的往后排。这种方式就是自然排序。

一个对象添加到TreeSet时，则该对象的类必须实现Comparable接口，否则就会出现异常。

定制排序：

定制排序是通过Comparator接口的帮助。该接口包含一个int compare(T o1,T o2)方法。如果要实现定制排序，则需要在创建TreeSet时，调用一个带参构造器，传入Comparator对象。并有该Comparator对象负责集合元素的排序逻辑，集合元素可以不必实现Comparable接口。

如果向TreeSet中添加了一个可变对象后，并且后面程序修改了该可变对象的实例变量，这将导致它与其他对象的大小顺序发生了改变，但TreeSet不会再次调整它们。

• EnumSet

EnumSet是非线程安全的。

EnumSet是一个专为枚举类设计的集合类，EnumSet中的所有元素都必须是指定枚举类型的枚举值，该枚举类型在创建EnumSet时显示或隐式地指定。EnumSet的集合元素也是有序的，EnumSet以枚举值在EnumSet类内的定义顺序来决定集合元素的顺序。

特点：

1.EnumSet集合不允许加入null元素。EnumSet中的所有元素都必须是指定枚举类型的枚举值。
2.EnumSet类没有暴露任何构造器来创建该类的实例，程序应该通过它提供的类方法来创建EnumSet对象。

EnumSet没有其他额外增加的方法，只是增加了一些创建EnumSet对象的方法。

• EnumSet性能>HashSet性能>LinkedHashSet>TreeSet性能

EnumSet内部以位向量的形式存储，结构紧凑、高效，且只存储枚举类的枚举值，所以最高效。HashSet以hash算法进行位置存储，特别适合用于添加、查询操作。LinkedHashSet由于要维护链表，性能比HashSet差点，但是有了链表，LinkedHashSet更适合于插入、删除以及遍历操作。而TreeSet需要额外的红黑树算法来维护集合的次序，性能最次。

使用场景：

1. 当需要一个特定排序的集合时，使用TreeSet集合。
2. 当需要保存枚举类的枚举值时，使用EnumSet集合。
3. 经常添加查询，使用HashSet集合。
4. 经常插入排序或者删除插入及遍历时，使用LinkedHashSet。

 

• List集合

List集合代表一个元素有序、可重复的集合，集合中每个元素都有其对应的顺序索引。List集合允许使用重复元素，可以通过索引来访问指定位置的集合元素 。List集合默认按元素的添加顺序设置元素的索引。

List判断两个对象相等只要通过equals()方法比较返回true即可。

• ArrayList

ArrayList和Vector作为List类的两个典型实现，完全支持之前介绍的List接口的全部功能。

ArrayList和Vector类都是基于数组实现的List类，所以ArrayList和Vector类封装了一个动态的、允许再分配的Object[]数组。ArrayList或Vector对象使用initalCapacity参数来设置

ArrayList是一个动态扩展的数组，Vector也同样如此。
如果开始就知道ArrayList或Vector集合需要保存多少个元素，则可以在创建它们时就指定initalCapacity的大小，这样可以提高性能。

1.ArrayList是线程不安全的，Vector是线程安全的。
2.Vector的性能比ArrayList差

Stack是Vector的子类，用户模拟“栈”这种数据结构，“栈”通常是指“后进先出”。

Stack是线程安全的,但是性能较差。

• LinkedList

LinkedList也是非线程安全的。

LinkedList类是List接口的实现类——这意味着它是一个List集合，可以根据索引来随机访问集合中的元素。除此之外，LinkedList还实现了Deque接口，可以被当作成双端队列来使用，因此既可以被当成“栈"来使用，也可以当成队列来使用。

ArrayList内部是以数组的形式来保存集合中的元素的，因此随机访问集合元素时有较好的性能；而LinkedList内部以链表的形式来保存集合中的元素，因此随机访问集合元素时性能较差，但在插入、删除元素时性能比较出色。

• ArrayList与LinkedList性能对比

ArrayList 是一个数组队列，相当于动态数组。它由数组实现，随机访问效率高，随机插入、随机删除效率低。ArrayList应使用随机访问(即，通过索引序号访问)遍历集合元素。
LinkedList 是一个双向链表。它也可以被当作堆栈、队列或双端队列进行操作。LinkedList随机访问效率低，但随机插入、随机删除效率高。LinkedList应使用采用逐个遍历的方式遍历集合元素。
如果涉及到“动态数组”、“栈”、“队列”、“链表”等结构，应该考虑用List，具体的选择哪个List，根据下面的标准来取舍。
(01) 对于需要快速插入，删除元素，应该使用LinkedList。
(02) 对于需要快速随机访问元素，应该使用ArrayList。
(03) 对于“单线程环境” 或者 “多线程环境，但List仅仅只会被单个线程操作”，此时应该使用非同步的类(如ArrayList)。对于“多线程环境，且List可能同时被多个线程操作”，此时，应该使用同步的类(如Vector)。

• Queue集合

Queue用户模拟队列这种数据结构，队列通常是指“先进先出”(FIFO，first-in-first-out)的容器。新元素插入（offer）到队列的尾部，访问元素（poll）操作会返回队列头部的元素。

• Map集合

Map用户保存具有映射关系的数据。Map的key不允许重复。