java 容器集合类的区别用法（Vector ArrayList Map）

Set,List,Map,Vector,ArrayList的区别

JAVA的容器---List,Map,Set
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。

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。

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。

import java.lang.String;
import java.util.*;

public class JAVAContainer {

    // Interfaces:
    // Interface Iterator: hasNext(),  next(), remove() ---- 所有容器通用的遍历方式。
    // Interface Collection：add(E e)，remove(Object o), clear(), isEmpty(), size(), iterator(), toArray() ---- 所有单值容器(map除外)的公共接口。 
    // Interface Map: put(K key, V value), get(Object key), remove(Object key), clear()，isEmpty()，size(), keySet(), entrySet(), values()  ---- 所有K-V容器的公共接口，常见class: HashMap, Hashtable, IdentityHashMap, LinkedHashMap, ConcurrentHashMap
    // Interface Map.Entry: getKey(), getValue(), setValue(V value) ---- 用于遍历Map容器。
    //

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // ArrayList
        {
            ArrayList arraylist = new ArrayList();
            arraylist.add(0, "end");//指定索引加入值
            // 需注意的是，如果现有2个值，我加入索引为5的那么就会出现异常
            for (int i = 0; i < 2; i++) {
                arraylist.add(i, String.valueOf(i));
            }
            System.out.println("ArrayList:");
            for (int i = 0; i < arraylist.size(); i++) {
                System.out.print(arraylist.get(i) + ";");
            }

            arraylist.add("0");//直接加入值到ArrayList的最后
            arraylist.add("0");
            System.out.println("");
            System.out.print(" ArrayList's lastIndexOf(\"0\") is " + arraylist.lastIndexOf("0")); 

            for (Object val : arraylist) {
                System.out.print( val + ";");
            }
            System.out.println("\n");
        }

        // Arrays
        {
            String[] array = new String[] { "a", "b", "c" };
            List list = Arrays.asList(array);
            System.out.println(" Arrays:");
            for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
                System.out.print(list.get(i) + ";");
            }
            System.out.print(" Arrays's length is " + array.length);//打印数组的长度
            
            System.out.println("");
            for (Object val : array) {
                System.out.print( val + ";");
            }
            System.out.println("\n");
        }

        // Collections
        {
            String[] array = new String[] { "a", "b", "c" };
            List list = Arrays.asList(array);
            Collections.fill(list, "Fill");//用Fill填充全部元素
            System.out.println(" Collections:");
            for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
                System.out.print(list.get(i) + ";");
            }
            array = new String[] { "1", "2", "3" };
            List list2 = Arrays.asList(array);
            Collections.copy(list, list2);//拷贝list2的数据进list
            System.out.println(" " + list);
            Collections.swap(list, 2, 1);//调换索引为1和2的元素的位置
            System.out.println(list);
            System.out.println("\n");
        }

        // EventObject
        {
            String s = "hello";
            String s2 = s;
            EventObject eventobject = new EventObject(s);//一个准容器类型，确切的归类它不是容器
            System.out.println("EventObject:");
            System.out.println(eventobject.getSource());
            System.out.println(eventobject.equals(s2));
            System.out.println("\n");
        }

        // HashMap
        {
            HashMap hashmap = new HashMap();//一个速度最快的容器
            hashmap.put("0", "c");
            hashmap.put("1", "a");
            hashmap.put("2", "b");
            hashmap.put("3", "a");

            System.out.println("HashMap:");
            System.out.println(hashmap);//该容器有其内部的排序方式
            Set set = hashmap.keySet();//获取全部键
            Iterator iterator = set.iterator();
            while (iterator.hasNext()) {
                System.out.print(hashmap.get(iterator.next()) + ";");
            }
            System.out.println("");

            System.out.println("HashMap: K-V");
            iterator = set.iterator();
            while (iterator.hasNext()) {
                Object key = iterator.next();
                System.out.print(key+":"+hashmap.get(key) + ";");
            }
            System.out.println("");

            System.out.println("HashMap(Entry): K-V");
            Set<Map.Entry> kvSet = hashmap.entrySet();
            Iterator<Map.Entry> it = kvSet.iterator();
            while (it.hasNext()){
                Map.Entry entry = it.next();
                System.out.print( entry.getKey()+":" + entry.getValue() +";");
            } 

            System.out.println("\n");
        }

        // HashSet
        {
            HashSet hashset = new HashSet();//一个绝对不能重复的类型
            hashset.add("c");
            hashset.add("b");
            hashset.add("a");
            hashset.add("a");
            hashset.add("b");
            System.out.println(" HashSet:");
            System.out.println(hashset);
            Iterator iterator = hashset.iterator();//取出元素
            while (iterator.hasNext()) {
                System.out.print(iterator.next() + ";");
            }
            System.out.println("\n");
        }

        // Hashtable
        {
            Hashtable hashtable = new Hashtable();//一个完全可以由其他容器替换的老容器类型
            hashtable.put("0", "c");
            hashtable.put("1", "a");
            hashtable.put("3", "c");
            hashtable.put("2", "b");
            System.out.println(" Hashtable:");
            Enumeration enumeration = hashtable.elements();//获取元素，Enumeration已经不是主流，Iterator是它的下一代替代品
            while (enumeration.hasMoreElements()) {
                System.out.print(enumeration.nextElement() + ";");
            }
            System.out.println("\n");
        }

        // IdentityHashMap
        {
            IdentityHashMap identityhashmap = new IdentityHashMap();
            identityhashmap.put("0", "c");
            identityhashmap.put("1", "a");
            identityhashmap.put("3", "b");
            identityhashmap.put("2", "a");
            System.out.println(" IdentityHashMap:");
            System.out.println(identityhashmap);
            System.out.println(identityhashmap.containsKey("3"));//是否包含这个键
            System.out.println(identityhashmap.containsValue("a"));//是否包含值
            Set set = identityhashmap.entrySet();//传为Set类型
            System.out.println(set);
            set = identityhashmap.keySet();//全部键
            System.out.println(set);
            System.out.println("\n");
        }

        // LinkedHashMap
        {
            LinkedHashMap linkedhashmap = new LinkedHashMap();
            linkedhashmap.put("0", "b");
            linkedhashmap.put("2", "a");
            linkedhashmap.put("1", "c");
            linkedhashmap.put("3", "b");
            System.out.println("LinkedHashMap:");
            System.out.println(linkedhashmap);
            System.out.println(linkedhashmap.containsKey("2"));//是否包含这个键
            System.out.println(linkedhashmap.containsValue("c"));//是否包含值
            Set set = linkedhashmap.keySet();
            Iterator iterator = set.iterator();
            while (iterator.hasNext()) {
                System.out.print(linkedhashmap.get(iterator.next()) + ";");
            }
            System.out.println("\n");
        }

        // LinkedHashSet
        {
            LinkedHashSet linkedhashset = new LinkedHashSet();//它包含了几种Set的属性但却没有自己的特色
            linkedhashset.add("c");
            linkedhashset.add("a");
            linkedhashset.add("a");
            linkedhashset.add("b");
            System.out.println(" LinkedHashSet:");
            System.out.println(linkedhashset);
            System.out.println(linkedhashset.contains("a"));//是否包含对象
            Iterator iterator = linkedhashset.iterator();
            while (iterator.hasNext()) {
                System.out.print(iterator.next() + ";");
            }
            System.out.println("\n");
        }

        // LinkedList
        {
            LinkedList linkedlist = new LinkedList();//自由使用是它的特色
            linkedlist.add("a");
            linkedlist.add(1, "c");
            linkedlist.addLast("b");
            linkedlist.addFirst("d");
            System.out.println(" LinkedList:");
            System.out.println(linkedlist);
            // linkedlist.clear();//该方法清空容器
            // linkedlist.remove(0);//删除索引为0的元素
            // linkedlist.remove("d");//删除值为d的元素
            // linkedlist.removeFirst();//删除第一个元素
            // linkedlist.removeLast();//删除最后一个元素
            for (int i = 0; i < linkedlist.size(); i++) {
                System.out.print(linkedlist.get(i) + ";");
            }
            System.out.println("\n");
        }

        // Stack
        {
            Stack stack = new Stack();//堆栈
            stack.add("b");
            stack.add(0, "c");
            stack.push("d");
            stack.add("e");
            stack.push("a");
            Enumeration enumeration = stack.elements();
            System.out.println(" Stack:");
            while (enumeration.hasMoreElements()) {
                System.out.print(enumeration.nextElement() + ";");
            }
            // 后进先出
            System.out.println(" " + stack.peek());
            System.out.println(stack.pop());
            System.out.println(stack.contains("d") + ";" + stack.contains("a"));//是否包含该元素,有趣的事情发生了
            System.out.println(stack.search("c"));//非常有用的属性，检索，但是由后向前的排列
            System.out.println("\n");
        }

        // TreeMap
        {
            TreeMap treemap = new TreeMap();
            treemap.put("0", "d");
            treemap.put("2", "a");
            treemap.put("1", "b");
            treemap.put("3", "c");
            System.out.println(" TreeMap:");//可以对键排序
            System.out.println(treemap);
            System.out.println(treemap.firstKey());//返回第一个键
            Set set = treemap.keySet();
            Iterator iterator = set.iterator();
            while (iterator.hasNext()) {
                System.out.print(treemap.get(iterator.next()) + ";");
            }
            System.out.println("\n");
        }

        // TreeSet
        {
            TreeSet treeset = new TreeSet();//自动排序内容
            treeset.add("b");
            treeset.add("a");
            treeset.add("c");
            treeset.add("d");
            System.out.println(" TreeSet:");
            System.out.println(treeset);
            System.out.println(treeset.first());//返回第一个元素
            Iterator iterator = treeset.iterator();
            while (iterator.hasNext()) {
                System.out.print(iterator.next() + ";");
            }
            System.out.println("\n");
        }

        // Vector
        {
            Vector vector = new Vector();
            vector.add(0, "b");
            vector.add("a");
            vector.addElement("d");
            vector.add("c");
            System.out.println(" Vector:");
            System.out.println(vector);
            vector.set(2, "h");//替换掉指定索引的元素
            System.out.println(vector);
            Object[] str = vector.toArray();
            for (int i = 0; i < str.length; i++) {
                System.out.print(str[i] + ";");
            }
            vector.setSize(2);//重新设置大小为2
            System.out.println(" " + vector);
            System.out.println("\n");
        }

        // WeakHashMap
        {
            WeakHashMap weakhashmap = new WeakHashMap();
            weakhashmap.put("1", "b");
            weakhashmap.put("2", "c");
            weakhashmap.put("0", "d");
            weakhashmap.put("3", "a");
            System.out.println(" WeakHashMap:");
            System.out.println(weakhashmap);
            System.out.println(weakhashmap.containsKey("3"));//是否包含键
            System.out.println(weakhashmap.containsValue("d"));//是否包含值
            Set set = weakhashmap.entrySet();
            Iterator iterator = set.iterator();
            while (iterator.hasNext()) {
                System.out.print(iterator.next() + ";");
            }
            // weakhashmap.remove("2");//删除该键对应的值
            // weakhashmap.get("1");//获取指定键的值
            System.out.println("\n");
        }
    }
}