浅析Java中的Util包

本文就是把我在ITEYE上看到的有关这方面的文章总结下，面试比较有用，呵呵，很全慢慢看。

Collection
├List
│├LinkedList
│├ArrayList
│└Vector
│　└Stack
└Set
Map
├Hashtable
├HashMap
└WeakHashMap

Collection接口
　　Collection是最基本的集合接口，一个Collection代表一组Object，即Collection的元素（Elements）。一些Collection允许相同的元素而另一些不行。一些能排序而另一些不行。Java SDK不提供直接继承自Collection的类，Java SDK提供的类都是继承自Collection的“子接口”如List和Set。
　　所有实现Collection接口的类都必须提供两个标准的构造函数：无参数的构造函数用于创建一个空的Collection，有一个Collection参数的构造函数用于创建一个新的Collection，这个新的Collection与传入的Collection有相同的元素。后一个构造函数允许用户复制一个Collection。
　　如何遍历Collection中的每一个元素？不论Collection的实际类型如何，它都支持一个iterator()的方法，该方法返回一个迭代子，使用该迭代子即可逐一访问Collection中每一个元素。典型的用法如下：
　　　　Iterator it = collection.iterator(); // 获得一个迭代子
　　　　while(it.hasNext()) {
　　　　　　Object obj = it.next(); // 得到下一个元素
　　　　}
　　由Collection接口派生的两个接口是List和Set。

List接口
　　List是有序的Collection，使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置。用户能够使用索引（元素在List中的位置，类似于数组下标）来访问List中的元素，这类似于Java的数组。
和下面要提到的Set不同，List允许有相同的元素。
　　除了具有Collection接口必备的iterator()方法外，List还提供一个listIterator()方法，返回一个ListIterator接口，和标准的Iterator接口相比，ListIterator多了一些add()之类的方法，允许添加，删除，设定元素，还能向前或向后遍历。
　　实现List接口的常用类有LinkedList，ArrayList，Vector和Stack。

LinkedList类
　　LinkedList实现了List接口，允许null元素。此外LinkedList提供额外的get，remove，insert方法在LinkedList的首部或尾部。这些操作使LinkedList可被用作堆栈（stack），队列（queue）或双向队列（deque）。
　　注意LinkedList没有同步方法。如果多个线程同时访问一个List，则必须自己实现访问同步。一种解决方法是在创建List时构造一个同步的List：
　　　　List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));

ArrayList类
　　ArrayList实现了可变大小的数组。它允许所有元素，包括null。ArrayList没有同步。
size，isEmpty，get，set方法运行时间为常数。但是add方法开销为分摊的常数，添加n个元素需要O(n)的时间。其他的方法运行时间为线性。
　　每个ArrayList实例都有一个容量（Capacity），即用于存储元素的数组的大小。这个容量可随着不断添加新元素而自动增加，但是增长算法并没有定义。当需要插入大量元素时，在插入前可以调用ensureCapacity方法来增加ArrayList的容量以提高插入效率。
　　和LinkedList一样，ArrayList也是非同步的（unsynchronized）。

Vector类
　　Vector非常类似ArrayList，但是Vector是同步的。由Vector创建的Iterator，虽然和ArrayList创建的Iterator是同一接口，但是，因为Vector是同步的，当一个Iterator被创建而且正在被使用，另一个线程改变了Vector的状态（例如，添加或删除了一些元素），这时调用Iterator的方法时将抛出ConcurrentModificationException，因此必须捕获该异常。

Stack 类
　　Stack继承自Vector，实现一个后进先出的堆栈。Stack提供5个额外的方法使得Vector得以被当作堆栈使用。基本的push和pop方法，还有peek方法得到栈顶的元素，empty方法测试堆栈是否为空，search方法检测一个元素在堆栈中的位置。Stack刚创建后是空栈。

Set接口
　　Set是一种不包含重复的元素的Collection，即任意的两个元素e1和e2都有e1.equals(e2)=false，Set最多有一个null元素。
　　很明显，Set的构造函数有一个约束条件，传入的Collection参数不能包含重复的元素。
　　请注意：必须小心操作可变对象（Mutable Object）。如果一个Set中的可变元素改变了自身状态导致Object.equals(Object)=true将导致一些问题。

Hashtable是Dictionary的子类，HashMap是Map接口的一个实现类

Map接口
　　请注意，Map没有继承Collection接口，Map提供key到value的映射。一个Map中不能包含相同的key，每个key只能映射一个value。Map接口提供3种集合的视图，Map的内容可以被当作一组key集合，一组value集合，或者一组key-value映射。

Hashtable类
　　Hashtable继承Map接口，实现一个key-value映射的哈希表。任何非空（non-null）的对象都可作为key或者value。
　　添加数据使用put(key, value)，取出数据使用get(key)，这两个基本操作的时间开销为常数。
Hashtable通过initial capacity和load factor两个参数调整性能。通常缺省的load factor 0.75较好地实现了时间和空间的均衡。增大load factor可以节省空间但相应的查找时间将增大，这会影响像get和put这样的操作。
使用Hashtable的简单示例如下，将1，2，3放到Hashtable中，他们的key分别是”one”，”two”，”three”：
　　　　Hashtable numbers = new Hashtable();
　　　　numbers.put(“one”, new Integer(1));
　　　　numbers.put(“two”, new Integer(2));
　　　　numbers.put(“three”, new Integer(3));
　　要取出一个数，比如2，用相应的key：
　　　　Integer n = (Integer)numbers.get(“two”);
　　　　System.out.println(“two = ” + n);
　　由于作为key的对象将通过计算其散列函数来确定与之对应的value的位置，因此任何作为key的对象都必须实现hashCode和equals方法。hashCode和equals方法继承自根类Object，如果你用自定义的类当作key的话，要相当小心，按照散列函数的定义，如果两个对象相同，即obj1.equals(obj2)=true，则它们的hashCode必须相同，但如果两个对象不同，则它们的hashCode不一定不同，如果两个不同对象的hashCode相同，这种现象称为冲突，冲突会导致操作哈希表的时间开销增大，所以尽量定义好的hashCode()方法，能加快哈希表的操作。
　　如果相同的对象有不同的hashCode，对哈希表的操作会出现意想不到的结果（期待的get方法返回null），要避免这种问题，只需要牢记一条：要同时复写equals方法和hashCode方法，而不要只写其中一个。
　　Hashtable是同步的。

HashMap类
　　HashMap和Hashtable类似，不同之处在于HashMap是非同步的，并且允许null，即null value和null key。，但是将HashMap视为Collection时（values()方法可返回Collection），其迭代子操作时间开销和HashMap的容量成比例。因此，如果迭代操作的性能相当重要的话，不要将HashMap的初始化容量设得过高，或者load factor过低。
========================这段是讲述HashTable HashSet HashMap===================
HashTable的应用非常广泛，HashMap是新框架中用来代替HashTable的类，也就是说建议使用HashMap，不要使用HashTable。可能你觉得HashTable很好用，为什么不用呢？这里简单分析他们的区别。
1.HashTable的方法是同步的，HashMap未经同步，所以在多线程场合要手动同步HashMap这个区别就像Vector和ArrayList一样。

2.HashTable不允许null值(key和value都不可以),HashMap允许null值(key和value都可以)。HashMap允许key值只能由一个null值，因为hashmap如果key值相同，新的key, value将替代久的。

3.HashTable有一个contains(Object value)，功能和containsValue(Object value)功能一样。

4.HashTable使用Enumeration，HashMap使用Iterator。

以上只是表面的不同，它们的实现也有很大的不同。

5.HashTable中hash数组默认大小是11，增加的方式是 old*2+1。HashMap中hash数组的默认大小是16，而且一定是2的指数。

6.哈希值的使用不同，HashTable直接使用对象的hashCode，代码是这样的：
int hash = key.hashCode();
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
而HashMap重新计算hash值，而且用与代替求模：
int hash = hash(k);
int i = indexFor(hash, table.length);

static int hash(Object x) {
　　int h = x.hashCode();

　　h += ~(h << 9);
　　h ^= (h >>> 14);
　　h += (h << 4);
　　h ^= (h >>> 10);
　　return h;
}
static int indexFor(int h, int length) {
　　return h & (length-1);
}
以上只是一些比较突出的区别，当然他们的实现上还是有很多不同的，比如
HashMap对null的操作。

HashMap可以看作三个视图：key的Set，value的Collection，Entry的Set。 这里HashSet就是其实就是HashMap的一个视图。HashSet内部就是使用Hashmap实现的，和Hashmap不同的是它不需要Key和Value两个值。

往hashset中插入对象其实只不过是内部做了

public boolean add(Object o) {

return map.put(o, PRESENT)==null;
}

HashMap为散列映射,它是基于hash table的一个实现,它可在常量时间内安插元素,或找出一组key-value pair.HashSet为散列集,它把查找时间看的很重要,其中所有元素必须要有hashCode()

====================下边转下equals和==的区别 以及equals和HASHCODE的关系===========

1. 首先equals()和hashcode()这两个方法都是从object类中继承过来的。
equals()方法在object类中定义如下：
public boolean equals(Object obj) {
return (this == obj);
}
很明显是对两个对象的地址值进行的比较（即比较引用是否相同）。但是我们必需清楚，当String 、Math、还有Integer、Double。。。。等这些封装类在使用equals()方法时，已经覆盖了object类的equals（）方法。比如在String类中如下：
public boolean equals(Object anObject) {
if (this == anObject) {
return true;
}
if (anObject instanceof String) {
String anotherString = (String)anObject;
int n = count;
if (n == anotherString.count) {
char v1[] = value;
char v2[] = anotherString.value;
int i = offset;
int j = anotherString.offset;
while (n-- != 0) {
if (v1[i++] != v2[j++])
return false;
}
return true;
}
}
return false;
}
很明显，这是进行的内容比较，而已经不再是地址的比较。依次类推Double、Integer、Math。。。。等等这些类都是重写了equals()方法的，从而进行的是内容的比较。当然了基本类型是进行值的比较，这个没有什么好说的。
我们还应该注意，Java语言对equals()的要求如下，这些要求是必须遵循的：
• 对称性：如果x.equals(y)返回是“true”，那么y.equals(x)也应该返回是“true”。
• 反射性：x.equals(x)必须返回是“true”。
• 类推性：如果x.equals(y)返回是“true”，而且y.equals(z)返回是“true”，那么z.equals(x)也应该返回是“true”。
• 还有一致性：如果x.equals(y)返回是“true”，只要x和y内容一直不变，不管你重复x.equals(y)多少次，返回都是“true”。
• 任何情况下，x.equals(null)，永远返回是“false”；x.equals(和x不同类型的对象)永远返回是“false”。
以上这五点是重写equals()方法时，必须遵守的准则，如果违反会出现意想不到的结果，请大家一定要遵守。
2. 其次是hashcode() 方法，在object类中定义如下：
public native int hashCode();
说明是一个本地方法，它的实现是根据本地机器相关的。当然我们可以在自己写的类中覆盖hashcode()方法，比如String、Integer、Double。。。。等等这些类都是覆盖了hashcode()方法的。例如在String类中定义的hashcode()方法如下：
public int hashCode() {
int h = hash;
if (h == 0) {
int off = offset;
char val[] = value;
int len = count;

for (int i = 0; i < len; i++) {
h = 31*h + val[off++];
}
hash = h;
}
return h;
}
解释一下这个程序（String的API中写到）：
s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + ... + s[n-1]
使用 int 算法，这里 s[i] 是字符串的第 i 个字符，n 是字符串的长度，^ 表示求幂。（空字符串的哈希码为 0。）

3.这里我们首先要明白一个问题：
equals()相等的两个对象，hashcode()一定相等；
equals（）不相等的两个对象，却并不能证明他们的hashcode()不相等。换句话说，equals()方法不相等的两个对象，hashcode()有可能相等。（我的理解是由于哈希码在生成的时候产生冲突造成的）。
反过来：hashcode()不等，一定能推出equals()也不等；hashcode()相等，equals()可能相等，也可能不等。解释下第3点的使用范围，我的理解是在object、String等类中都能使用。在object类中，hashcode()方法是本地方法，返回的是对象的地址值，而object类中的equals()方法比较的也是两个对象的地址值，如果equals()相等，说明两个对象地址值也相等，当然hashcode()也就相等了；在String类中，equals()返回的是两个对象内容的比较，当两个对象内容相等时，
Hashcode()方法根据String类的重写（第2点里面已经分析了）代码的分析，也可知道hashcode()返回结果也会相等。以此类推，可以知道Integer、Double等封装类中经过重写的equals()和hashcode()方法也同样适合于这个原则。当然没有经过重写的类，在继承了object类的equals()和hashcode()方法后，也会遵守这个原则。

4.谈到hashcode()和equals()就不能不说到hashset,hashmap,hashtable中的使用，具体是怎样呢，请看如下分析：
Hashset是继承Set接口，Set接口又实现Collection接口，这是层次关系。那么hashset是根据什么原理来存取对象的呢？
在hashset中不允许出现重复对象，元素的位置也是不确定的。在hashset中又是怎样判定元素是否重复的呢？这就是问题的关键所在，经过一下午的查询求证终于获得了一点启示，和大家分享一下，在java的集合中，判断两个对象是否相等的规则是：
1)，判断两个对象的hashCode是否相等
如果不相等，认为两个对象也不相等，完毕
如果相等，转入2)
（这一点只是为了提高存储效率而要求的，其实理论上没有也可以，但如果没有，实际使用时效率会大大降低，所以我们这里将其做为必需的。后面会重点讲到这个问题。）
2)，判断两个对象用equals运算是否相等
如果不相等，认为两个对象也不相等
如果相等，认为两个对象相等（equals()是判断两个对象是否相等的关键）
为什么是两条准则，难道用第一条不行吗？不行，因为前面已经说了，hashcode()相等时，equals()方法也可能不等，所以必须用第2条准则进行限制，才能保证加入的为非重复元素。
比如下面的代码：

public static void main(String args[]){
String s1=new String("zhaoxudong");
String s2=new String("zhaoxudong");
System.out.println(s1==s2);//false
System.out.println(s1.equals(s2));//true
System.out.println(s1.hashCode());//s1.hashcode()等于s2.hashcode()
System.out.println(s2.hashCode());
Set hashset=new HashSet();
hashset.add(s1);
hashset.add(s2);
/*实质上在添加s1,s2时，运用上面说到的两点准则，可以知道hashset认为s1和s2是相等的，是在添加重复元素，所以让s2覆盖了s1;*/
Iterator it=hashset.iterator();
while(it.hasNext())
{
System.out.println(it.next());
}
最后在while循环的时候只打印出了一个”zhaoxudong”。
输出结果为：false
true
-967303459
-967303459
这是因为String类已经重写了equals()方法和hashcode()方法，所以在根据上面的第1.2条原则判定时，hashset认为它们是相等的对象，进行了重复添加。
但是看下面的程序：
import java.util.*;
public class HashSetTest
{
public static void main(String[] args)
{
HashSet hs=new HashSet();
hs.add(new Student(1,"zhangsan"));
hs.add(new Student(2,"lisi"));
hs.add(new Student(3,"wangwu"));
hs.add(new Student(1,"zhangsan"));

Iterator it=hs.iterator();
while(it.hasNext())
{
System.out.println(it.next());
}
}
}
class Student
{
int num;
String name;
Student(int num,String name)
{
this.num=num;
this.name=name;
}
public String toString()
{
return num+":"+name;
}
}
输出结果为：
1:zhangsan
1:zhangsan
3:wangwu
2:lisi
问题出现了，为什么hashset添加了相等的元素呢，这是不是和hashset的原则违背了呢？回答是：没有
因为在根据hashcode()对两次建立的new Student(1,"zhangsan")对象进行比较时，生成的是不同的哈希码值，所以hashset把他当作不同的对象对待了，当然此时的equals()方法返回的值也不等（这个不用解释了吧）。那么为什么会生成不同的哈希码值呢？上面我们在比较s1和s2的时候不是生成了同样的哈希码吗？原因就在于我们自己写的Student类并没有重新自己的hashcode()和equals()方法，所以在比较时，是继承的object类中的hashcode()方法，呵呵，各位还记得object类中的hashcode()方法比较的是什么吧！！
它是一个本地方法，比较的是对象的地址（引用地址），使用new方法创建对象，两次生成的当然是不同的对象了（这个大家都能理解吧。。。），造成的结果就是两个对象的hashcode()返回的值不一样。所以根据第一个准则，hashset会把它们当作不同的对象对待，自然也用不着第二个准则进行判定了。那么怎么解决这个问题呢？？
答案是：在Student类中重新hashcode()和equals()方法。
例如：
class Student
{
int num;
String name;
Student(int num,String name)
{
this.num=num;
this.name=name;
}
public int hashCode()
{
return num*name.hashCode();
}
public boolean equals(Object o)
{
Student s=(Student)o;
return num==s.num && name.equals(s.name);
}
public String toString()
{
return num+":"+name;
}
}
根据重写的方法，即便两次调用了new Student(1,"zhangsan")，我们在获得对象的哈希码时，根据重写的方法hashcode()，获得的哈希码肯定是一样的（这一点应该没有疑问吧）。
当然根据equals()方法我们也可判断是相同的。所以在向hashset集合中添加时把它们当作重复元素看待了。所以运行修改后的程序时，我们会发现运行结果是：
1:zhangsan
3:wangwu
2:lisi
可以看到重复元素的问题已经消除。
关于在hibernate的pojo类中，重新equals()和hashcode()的问题：
1)，重点是equals，重写hashCode只是技术要求（为了提高效率）
2)，为什么要重写equals呢，因为在java的集合框架中，是通过equals来判断两个对象是否相等的
3)，在hibernate中，经常使用set集合来保存相关对象，而set集合是不允许重复的。我们再来谈谈前面提到在向hashset集合中添加元素时,怎样判断对象是否相同的准则，前面说了两条，其实只要重写equals()这一条也可以。
但当hashset中元素比较多时，或者是重写的equals()方法比较复杂时，我们只用equals()方法进行比较判断，效率也会非常低，所以引入了hashcode()这个方法，只是为了提高效率，但是我觉得这是非常有必要的（所以我们在前面以两条准则来进行hashset的元素是否重复的判断）。
比如可以这样写：
public int hashCode(){
return 1;}//等价于hashcode无效
这样做的效果就是在比较哈希码的时候不能进行判断，因为每个对象返回的哈希码都是1，每次都必须要经过比较equals()方法后才能进行判断是否重复，这当然会引起效率的大大降低。
我有一个问题，如果像前面提到的在hashset中判断元素是否重复的必要方法是equals()方法（根据网上找到的观点），但是这里并没有涉及到关于哈希表的问题，可是这个集合却叫hashset，这是为什么？？
我想，在hashmap,hashtable中的存储操作，依然遵守上面的准则。所以这里不再多说。这些是今天看书，网上查询资料，自己总结出来的，部分代码和语言是引述，但是千真万确是自己总结出来的。有错误之处和不详细不清楚的地方还请大家指出，我也是初学者，所以难免会有错误的地方，希望大家共同讨论。
 

WeakHashMap类
　　WeakHashMap是一种改进的HashMap，它对key实行“弱引用”，如果一个key不再被外部所引用，那么该key可以被GC回收。

总结
　　如果涉及到堆栈，队列等操作，应该考虑用List，对于需要快速插入，删除元素，应该使用LinkedList，如果需要快速随机访问元素，应该使用ArrayList。
　　如果程序在单线程环境中，或者访问仅仅在一个线程中进行，考虑非同步的类，其效率较高，如果多个线程可能同时操作一个类，应该使用同步的类。
　　要特别注意对哈希表的操作，作为key的对象要正确复写equals和hashCode方法。
　　尽量返回接口而非实际的类型，如返回List而非ArrayList，这样如果以后需要将ArrayList换成LinkedList时，客户端代码不用改变。这就是针对抽象编程。