Java集合框架详解(看这篇就够了)

Java集合框架详解(看这篇就够了)-mikechen的互联网架构

Java集合非常的重要,而且还是大厂面试的重灾区,本篇会全面介绍Java集合@mikechen

Java集合体系框架

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Java集合类主要由两个根接口Collection和Map派生出来的。

Collection派生出了三个子接口:
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1)List

List代表了有序可重复集合,可直接根据元素的索引来访问

2)Set

Set代表无序不可重复集合,只能根据元素本身来访问

3)Queue

Queue是队列集合

 

Map接口派生:

Map代表的是存储key-value对的集合,可根据元素的key来访问value。

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因此Java集合大致也可分成List、Set、Queue、Map四种接口体系

 

Java集合List

List代表了有序可重复集合,可直接根据元素的索引来访问。

List接口常用的实现类有:ArrayList、LinkedList、Vector。

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List集合特点

  • 集合中的元素允许重复
  • 集合中的元素是有顺序的,各元素插入的顺序就是各元素的顺序
  • 集合中的元素可以通过索引来访问或者设置

ArrayList

ArrayList是一个动态数组,也是我们最常用的集合,是List类的典型实现。

它允许任何符合规则的元素插入甚至包括null,每一个ArrayList都有一个初始容量(10),该容量代表了数组的大小。

随着容器中的元素不断增加,容器的大小也会随着增加,在每次向容器中增加元素的同时都会进行容量检查,当快溢出时,就会进行扩容操作。

所以如果我们明确所插入元素的多少,最好指定一个初始容量值,避免过多的进行扩容操作而浪费时间、效率。

ArrayList擅长于随机访问,同时ArrayList是非同步的。

Vector

与ArrayList相似,但是Vector是同步的,它的操作与ArrayList几乎一样。

LinkedList

LinkedList是采用双向循环链表实现,LinkedList是List接口的另一个实现,除了可以根据索引访问集合元素外,LinkedList还实现了Deque接口,可以当作双端队列来使用,也就是说,既可以当作“栈”使用,又可以当作队列使用。

Java List总结

1)ArrayList
优点: 底层数据结构是数组,查询快,增删慢。
缺点: 线程不安全,效率高

2)Vector
优点: 底层数据结构是数组,查询快,增删慢。
缺点: 线程安全,效率低

3)LinkedList
优点: 底层数据结构是链表,查询慢,增删快。
缺点: 线程不安全,效率高

 

Java集合Set

Set扩展Collection接口,无序集合,不允许存放重复的元素。

Set接口常用的实现类有:HashSet、LinkedHashSet、TreeSet

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HashSet

HashSet是Set集合最常用实现类,是其经典实现。

HashSet底层数据结构采用哈希表实现,元素无序且唯一,线程不安全,效率高,可以存储null元素,元素的唯一性是靠所存储元素类型是否重写hashCode()和equals()方法来保证的,如果没有重写这两个方法,则无法保证元素的唯一性。

LinkedHashSet

底层数据结构采用链表和哈希表共同实现,链表保证了元素的顺序与存储顺序一致,哈希表保证了元素的唯一性。

TreeSet

底层数据结构采用二叉树来实现,元素唯一且已经排好序,唯一性同样需要重写hashCode和equals()方法,二叉树结构保证了元素的有序性。

Java Set总结

1)HashSet

  • 底层其实是包装了一个HashMap实现的
  • 底层数据结构是数组+链表 + 红黑树
  • 具有比较好的读取和查找性能, 可以有null 值
  •  通过equals和HashCode来判断两个元素是否相等
  • 非线程安全

2)LinkedHashSet

  • 继承HashSet,本质是LinkedHashMap实现
  • 底层数据结构由哈希表(是一个元素为链表的数组)和双向链表组成。
  • 有序的,根据HashCode的值来决定元素的存储位置,同时使用一个链表来维护元素的插入顺序
  •  非线程安全,可以有null 值

3)TreeSet

  • 是一种排序的Set集合,实现了SortedSet接口,底层是用TreeMap实现的,本质上是一个红黑树原理
  • 排序分两种:自然排序(存储元素实现Comparable接口)和定制排序(创建TreeSet时,传递一个自己实现的Comparator对象)
  • 正常情况下不能有null值,可以重写Comparable接口 局可以有null值了。

 

Java集合Queue

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队列是数据结构中比较重要的一种类型,它支持 FIFO,尾部添加、头部删除(先进队列的元素先出队列),跟我们生活中的排队类似。

PriorityQueue

PriorityQueue保存队列元素的顺序并不是按照加入的顺序,而是按照队列元素的大小进行排序的。
PriorityQueue不允许插入null元素。

Deque

Deque接口是Queue接口的子接口,它代表一个双端队列,当程序中需要使用“栈”这种数据结构时,推荐使用ArrayDeque。

 

Java集合Map

Map用于保存具有映射关系的数据,Map里保存着两组数据:key和value,它们都可以使任何引用类型的数据,但key不能重复。

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1.HashMap

Map接口基于哈希表的实现,是使用频率最高的用于键值对处理的数据类型。

它根据键的hashCode值存储数据,大多数情况下可以直接定位到它的值,特点是访问速度快,遍历顺序不确定,线程不安全,最多允许一个key为null,允许多个value为null。

可以用 Collections的synchronizedMap方法使HashMap具有线程安全的能力,或者使用ConcurrentHashMap类。

2.Hashtable

Hashtable和HashMap从存储结构和实现来讲有很多相似之处,不同的是它承自Dictionary类,而且是线程安全的,另外Hashtable不允许key和value为null,并发性不如ConcurrentHashMap

Hashtable不建议在新代码中使用,不需要线程安全的场合可以用HashMap替换,需要线程安全的场合可以用ConcurrentHashMap替换。

3.LinkedHashMap

LinkedHashMap继承了HashMap,是Map接口的哈希表和链接列表实现,它维护着一个双重链接列表,此链接列表定义了迭代顺序,该迭代顺序可以是插入顺序或者是访问顺序。

4.TreeMap

TreeMap实现SortMap接口,能够把它保存的记录根据键排序,默认是按键值的升序排序(自然顺序),也可以指定排序的比较器,当用Iterator遍历TreeMap时,得到的记录是排过序的。

5.Map总结

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以上!


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