Java集合定義與用法實(shí)例總結(jié)【Set、List與Map】

更新時(shí)間：2018年08月27日 10:24:25 作者：喜歡特別冷的冬天下著雪

這篇文章主要介紹了Java集合定義與用法,結(jié)合實(shí)例形式總結(jié)分析了Java集合中Set、List和Map相關(guān)概念、功能、用法及操作注意事項(xiàng),需要的朋友可以參考下

本文實(shí)例講述了Java集合定義與用法。分享給大家供大家參考，具體如下：

java集合大體可分為三類，分別是Set、List和Map，它們都繼承了基類接口Collection,Collection接口定義了眾多操作集合的基本方法，如下：

為了訪問(wèn)Collection集合，不得不去了解Iterator接口。該接口很簡(jiǎn)單，主要用于定義訪問(wèn)集合的方法，如下：

所以上述的三大類子集合必定都繼承了上面2個(gè)接口。其中Set集合要求元素不重復(fù)，且內(nèi)部無(wú)序，所以訪問(wèn)時(shí)只能根據(jù)元素值來(lái)訪問(wèn)；List內(nèi)部為動(dòng)態(tài)數(shù)組，支持有序，元素也可重復(fù)，所以往往有index；Map所代表的集合是具有Key-Value的映射關(guān)系的集合，如哈希表。

1. Set

1.1 Set不可添加相同元素

import java.util.Collection;
import java.util.HashSet;
public class TestSet {
  @SuppressWarnings({ "rawtypes", "unchecked" })
  public static void main(String[] args) {
    Collection c1 = new HashSet();
    Person p = new Person();
    c1.add(p);
    c1.add(p);
    System.out.println(c1);
    Collection c2 = new HashSet();
    String str1 = new String("123");
    String str2 = new String("123");
    c2.add(str1);
    c2.add(str2);
    System.out.println(c2);
  }
}
class Person {
  public Person() {
  }
  public Person(String name) {
    this.name = name;
  }
  public String name;
}

運(yùn)行輸出：

[demo.Person@1db9742]
[123]

第一次添加了倆次p對(duì)象，集合不會(huì)重復(fù)添加，所以輸出了[Person@1db9742]，這很合理。但是第二次明明new了兩個(gè)字符串，str1和str2的引用肯定是不同的，那為什么程序還是會(huì)認(rèn)為是相同的元素呢。查找add(E e)的源碼，找到了其中的關(guān)鍵部分，如下

public boolean add(E e) {
  return map.put(e, PRESENT)==null;
 }
 public V put(K key, V value) {
  if (key == null)
   return putForNullKey(value);
  int hash = hash(key.hashCode());
  int i = indexFor(hash, table.length);
  for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
   Object k;
   if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
    V oldValue = e.value;
    e.value = value;
    e.recordAccess(this);
    return oldValue;
   }
  }
  modCount++;
  addEntry(hash, key, value, i);
  return null;
 }

這一句

if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))

表明，當(dāng)兩個(gè)對(duì)象的哈希值相等并且對(duì)象的equals方法返回真時(shí)，則認(rèn)為兩個(gè)對(duì)象是相同的，并不會(huì)進(jìn)行后面的addEntry操作，即不會(huì)添加至集合。

這也就難怪String str1=new String("123")和String str2=new String("123");被認(rèn)為是同一個(gè)對(duì)象了，因?yàn)镾tring在做equals的時(shí)候恰好很特殊，只要值相等，則euqals就返回真。

為了測(cè)試源碼是否真的是這么執(zhí)行的，改寫(xiě)程序如下：

import java.util.Collection;
import java.util.HashSet;
public class TestSet {
  @SuppressWarnings({ "rawtypes", "unchecked" })
  public static void main(String[] args) {
    Collection c1 = new HashSet();
    c1.add(new A());
    c1.add(new A());
    c1.add(new B());
    c1.add(new B());
    c1.add(new C());
    c1.add(new C());
    System.out.println(c1);
  }
}
class A {
  @Override
  public boolean equals(Object obj) {
    return true;
  }
  @Override
  public int hashCode() {
    return 1;
  }
}
class B {
  @Override
  public int hashCode() {
    return 1;
  }
}
class C {
  @Override
  public boolean equals(Object obj) {
    return true;
  }
}

輸出：

[demo.A@1, demo.B@1, demo.B@1, demo.C@1db9742, demo.C@106d69c]

可以看到，B和C的對(duì)象都沒(méi)有被集合認(rèn)為是同一個(gè)對(duì)象，而A類中重寫(xiě)的哈希值和equals永遠(yuǎn)相等，導(dǎo)致A類new出的匿名對(duì)象也是相等的，故只添加了一個(gè)。

1.2 Set不可修改元素的值

import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;
import java.util.HashSet;
public class TestSet {
  @SuppressWarnings({ "rawtypes", "unchecked" })
  public static void main(String[] args) {
    Collection coll = new HashSet();
    coll.add(new Person("f"));
    coll.add(new Person("l"));
    coll.add(new Person("y"));
    System.out.println(coll);// a
    Iterator it = coll.iterator();// b
    while (it.hasNext()) {
      Person p = (Person) it.next();
      if (p.name.equals("f")) {
        p = new Person();// c
      }
    }
    Iterator it1 = coll.iterator();// d
    while (it1.hasNext()) {
      Person p = (Person) it1.next();
      System.out.println(p.name);
    }
    System.out.println(coll);
  }
}
class Person {
  public Person() {
  }
  public Person(String name) {
    this.name = name;
  }
  public String name;
}

運(yùn)行輸出：

[demo.Person@52e922, demo.Person@1db9742, demo.Person@106d69c]
y
f
l
[demo.Person@52e922, demo.Person@1db9742, demo.Person@106d69c]

代碼輸出表明，HashSet集合的元素并不是有序的，另外在代碼c處取出了元素后，為該元素重新賦值，而后輸出發(fā)現(xiàn)集合并沒(méi)有改變，這說(shuō)明iterator迭代器在提供next的方法里應(yīng)該是類似于copy的技術(shù)，目的就是防止在遍歷set集合的時(shí)候元素被改變。

2. List

List作為Collection的子接口，自然可以調(diào)用父接口的基本方法，但由于List集合元素是有序的，所以List接口在父接口的基礎(chǔ)上又增加了些方法。這些方法的作用與類父接口類似，只是都會(huì)增加一個(gè)index參數(shù)做為索引。

List中最常用的就是ArrayList，它在Vector的基礎(chǔ)上做了許多改進(jìn)，下面代碼將展示List的基本操作用法：

import java.util.List;
import java.util.ArrayList;
import java.util.ListIterator;
public class TestList {
  @SuppressWarnings({ "rawtypes", "unchecked" })
  public static void main(String[] args) {
    // 向list中添加不同類型的元素，會(huì)自動(dòng)裝箱
    List list = new ArrayList();
    list.add(1);
    list.add("123");
    list.add(3.14f);
    // 列表元素：[1, 123, 3.14]
    System.out.println("列表元素：" + list);
    // 清除列表
    list.clear();
    list.add("我");
    list.add("們");
    list.add("交");
    list.add("個(gè)");
    list.add("朋");
    list.add("友");
    list.add("吧");
    // 列表元素：[我, 們, 交, 個(gè), 朋, 友, 吧]
    System.out.println("列表元素：" + list);
    List sub1 = list.subList(0, list.size() / 2);
    // 子列表元素：[我, 們, 交]
    System.out.println("子列表元素：" + sub1);
    // 從list中刪除sub
    sub1.removeAll(list);
    // 列表元素：[個(gè), 朋, 友, 吧]
    System.out.println("列表元素：" + list);
    // 添加至頭
    List sub2 = new ArrayList();
    sub2.add("我");
    sub2.add("們");
    sub2.add("交");
    System.out.println("子列表元素：" + sub2);
    // 在list中添加sub2
    list.addAll(0, sub2);
    System.out.println("列表元素：" + list);
    // 遍歷操作
    ListIterator iter = list.listIterator();
    System.out.println("--正向遍歷--");
    while (iter.hasNext()) {
      System.out.println(iter.next());
    }
    System.out.println("--反向遍歷--");
    while (iter.hasPrevious()) {
      System.out.println(iter.previous());
    }
  }
}

運(yùn)行輸出：

列表元素：[1, 123, 3.14]
列表元素：[我, 們, 交, 個(gè), 朋, 友, 吧]
子列表元素：[我, 們, 交]
列表元素：[個(gè), 朋, 友, 吧]
子列表元素：[我, 們, 交]
列表元素：[我, 們, 交, 個(gè), 朋, 友, 吧]
--正向遍歷--
我
們
交
個(gè)
朋
友
吧
--反向遍歷--
吧
友
朋
個(gè)
交
們
我

List就像是一個(gè)動(dòng)態(tài)且元素類型可不一的數(shù)組，它不僅具有iterator迭代器，而且還有l(wèi)istIterator，后者就像數(shù)組一樣，支持正向和反向遍歷。

3. Map

Map是具有映射關(guān)系的集合，key做為主鍵，可以索引到唯一的value，key和value都可以是對(duì)象。如果單獨(dú)取出Map里的所有值的話，Map看起來(lái)就像是Set，而又由于它較之Set又具有索引功能，所以又似乎有些List的影子。實(shí)際上，Map的key必須實(shí)現(xiàn)equals和hashCode方法，這也就解釋了為什么可以將一個(gè)對(duì)象的引用做為key了(實(shí)際上是計(jì)算這個(gè)對(duì)象的hashCode做為主鍵)，因此不能將同一個(gè)對(duì)象的引用存入某一個(gè)Map中。HashSet實(shí)現(xiàn)了Set接口，ArrayList實(shí)現(xiàn)了List接口，那么單從命名上就能得知，HashMap肯定實(shí)現(xiàn)了Map接口，Map接口的功能如下，

在HashSet和ArrayList都有一個(gè)訪問(wèn)迭代器的方法iterator(),在Set接口中卻沒(méi)有，畢竟Set是key-value組合，取而代之的是一個(gè)keySet()方法，用以返回一個(gè)實(shí)現(xiàn)了Set接口的對(duì)象，從而又可以進(jìn)行iterator的操作。

基本操作如下：

import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
public class TestMap {
  @SuppressWarnings({ "rawtypes", "unchecked" })
  public static void main(String[] args) {
    HashMap hash = new HashMap();
    hash.put("1", "我");
    hash.put("2", "們");
    // 主鍵可為null，但只能有一個(gè)null值的主鍵
    hash.put(null, null);
    // 值可以為null，可以有很多個(gè)值為null
    hash.put("3", null);
    hash.put("4", null);
    System.out.println("直接遍歷:" + hash);
    System.out.println("----keySey遍歷----:");
    for (Object key : hash.keySet()) {
      System.out.println("key:" + key + " value:" + hash.get(key));
    }
    System.out.println("----iterator遍歷----:");
    Iterator iter = hash.keySet().iterator();
    while (iter.hasNext()) {
      String key = (String) iter.next();
      System.out.println("key:" + key + " value:" + hash.get(key));
    }
  }
}

輸出：

直接遍歷:{null=null, 1=我, 2=們, 3=null, 4=null}
----keySey遍歷----:
key:null value:null
key:1 value:我
key:2 value:們
key:3 value:null
key:4 value:null
----iterator遍歷----:
key:null value:null
key:1 value:我
key:2 value:們
key:3 value:null
key:4 value:null

HashMap可以有空key，但是只能有一個(gè)，，這符合唯一主鍵的原則，并且若主鍵重復(fù)了，則會(huì)覆蓋之前的相同主鍵。而值卻沒(méi)有限制，有多少個(gè)null都可以。此外，在使用HashMap的時(shí)候還需要注意下面兩點(diǎn)：

1.HashMap是非線程安全的，而Hashtable是線程安全的。

對(duì)于各種集合的各種操作，其實(shí)可以依賴于Collections類，該類提供了許多靜態(tài)操作集合的方法，其中就可以將一個(gè)普通集合封裝為線程安全的集合，如下

Collection c=Collections.synchronized(new ArrayList());

2.了解HashMap的性能

HashMap利用每一個(gè)key的哈希值，去為value找尋存儲(chǔ)位置。這個(gè)存儲(chǔ)位置往往被稱為“桶”，當(dāng)哈希值唯一時(shí)，那么一個(gè)桶中就只有一個(gè)對(duì)象，這時(shí)情況最理想，然而若非正常情況下(比如重寫(xiě)hashCode強(qiáng)制返回相等)，那么一個(gè)桶能就有放多個(gè)對(duì)象，這時(shí)性能最差。

上面說(shuō)道,HashMap與Set、List在某方面都很相似，做為一個(gè)強(qiáng)大的集合，它的內(nèi)部自然也有會(huì)動(dòng)態(tài)開(kāi)辟內(nèi)存的操作。所有就有了下面幾個(gè)參數(shù)，

capacity(容量)：在初始化HashMap時(shí)將會(huì)有一個(gè)默認(rèn)值(好象是10吧)，隨著集合的大小也會(huì)自身調(diào)整。
size(元素個(gè)數(shù))：有多少個(gè)元素size就是多少。
load factor(負(fù)載因子)：load factor=size/capacity，取值0~1。

當(dāng)負(fù)載因子很大時(shí)，如有90個(gè)元素，而集合的容量為100，因子就是0.9，這樣情況非常不利于查詢操作，因?yàn)閜ut和get操作會(huì)遍歷大量的元素，時(shí)間復(fù)雜度無(wú)形就會(huì)增加，但在內(nèi)存開(kāi)銷上確實(shí)是比較節(jié)省的，因?yàn)榧喜粫?huì)反復(fù)的創(chuàng)建，因?yàn)槊恳淮螖U(kuò)充集合的操作，就意味著要將原始元素重新插入到新的集合中去，性能開(kāi)銷是很大的。

而當(dāng)負(fù)載因子很小時(shí)，查詢效率將會(huì)非常高（因?yàn)楸闅v少），但是卻在內(nèi)部進(jìn)行了許多次開(kāi)辟內(nèi)存的操作。

因此，在系統(tǒng)中，要根據(jù)實(shí)際需求正確把握HashMap的用法，如一開(kāi)始建立集合的時(shí)候就知道這個(gè)集合非常大，那么就有必要在初始化的時(shí)候就指明capacity，不應(yīng)該使用默認(rèn)值，這樣效率能高點(diǎn)；相反只有少量集合元素時(shí)，不應(yīng)該在創(chuàng)建的時(shí)候指定很大的capacity，這明顯是在浪費(fèi)內(nèi)存。

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希望本文所述對(duì)大家java程序設(shè)計(jì)有所幫助。

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