Java中的Collection类

线性表，链表，哈希表是常用的数据结构，在进行Java开发时，JDK已经为我们提供了一系列相应的类来实现基本的数据结构。这些类均在java.util包中。

本文试图通过简单的描述，向读者阐述各个类的作用以及如何正确使用这些类。 
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。

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。

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在使用java的时候，我们都会遇到使用集合（collection）的时候，但是java api提供了多种集合的实现。

总的说来，java api中所用的集合类，都是实现了collection接口，他的一个类继承结构如下：

                   collection<--list<--vector
                collection<--list<--arraylist
                collection<--list<--linkedlist
                collection<--set<--hashset
                collection<--set<--hashset<--linkedhashset
                collection<--set<--sortedset<--treeset

vector : 基于array的list，其实就是封装了array所不具备的一些功能方便我们使用，它不可能走入array的限制。性能也就不可能超越array。所以，在可能的情况下，我们要多运用array。另外很重要的一点就是vector&ldquo;sychronized&rdquo;的，这个也是vector和arraylist的唯一的区别。

arraylist：同vector一样是一个基于array上的链表，但是不同的是arraylist不是同步的。所以在性能上要比vector优越一些，但是当运行到多线程环境中时，可需要自己在管理线程的同步问题。

linkedlist：linkedlist不同于前面两种list，它不是基于array的，所以不受array性能的限制。它每一个节点（node）都包含两方面的内容：1.节点本身的数据（data）；2.下一个节点的信息（nextnode）。所以当对linkedlist做添加，删除动作的时候就不用像基于array的list一样，必须进行大量的数据移动。只要更改nextnode的相关信息就可以实现了。这就是linkedlist的优势。

list总结：

1. 所有的list中只能容纳单个不同类型的对象组成的表，而不是key－value键值对。例如：[ tom,1,c ]；

2. 所有的list中可以有相同的元素，例如vector中可以有 [ tom,koo,too,koo ]；

3. 所有的list中可以有null元素，例如[ tom,null,1 ]；

4. 基于array的list（vector，arraylist）适合查询，而linkedlist（链表）适合添加，删除操作。

hashset：虽然set同list都实现了collection接口，但是他们的实现方式却大不一样。list基本上都是以array为基础。但是set则是在hashmap的基础上来实现的，这个就是set和list的根本区别。hashset的存储方式是把hashmap中的key作为set的对应存储项。看看hashset的add（object  obj）方法的实现就可以一目了然了。

    public boolean add(object obj)
    {
        return map.put(obj, present) == null;
    }

这个也是为什么在set中不能像在list中一样有重复的项的根本原因，因为hashmap的key是不能有重复的。

linkedhashset：hashset的一个子类，一个链表。

treeset：sortedset的子类，它不同于hashset的根本就是treeset是有序的。它是通过sortedmap来实现的。

set总结：

1. set实现的基础是map（hashmap）；

2.  set中的元素是不能重复的，如果使用add(object obj)方法添加已经存在的对象，则会覆盖前面的对象。

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Java中Collections与Collection的区别

Collections是个java.util下的类，它包含有各种有关集合操作的静态方法。

Collection是个java.util下的接口，它是各种集合结构的父接口。

List, Set, Map是否继承自Collection接口? List，Set是 Map不是



Collection是集合类的上级接口，继承与他的接口主要有Set,List.



Collections是针对集合类的一个帮助类，他提供一系列的静态方法实现对各种集合的搜索，排序，线程安全化等操作。
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java中关于collection和map及其子类(zz)

collection（集合）是一个根接口，用来描述一组对象的集合。JDK并没有直接提供对个接口的实现，而是提供了对她的子接口的实现例如set和list等。在collection接口中用的最多的两种基本方法是：add和Iterator。add是把对象添加到相应的数据结构中，如果成功返回true，否则返回false（集合中不能拥有相同的元素）。而Iterator方法则返回一个Iterator接口的对象。Iterator接口又包括了三种基本操作：next，hasnext，remove。next用来依次访问数据结构中的元素，hasnext用来判断是否还有没有访问的元素，remove用来删除最后一次调用next返回的对象。
List是collection的子接口，她是一种有序的集合（队列）。通过他可以精确的控制访问数据结构的顺序和位置。
set也是collection的子接口，她是一种无序、散列的集合（哈西表）。通过他可以快速查找他的数据结构而不需要知道具体的排列方式。
map（映射）是一个“键-值”对应的接口。每一个键只能映射唯一的值。
还有些其他子接口及实现类可以参考 http://java.sun.com/j2se/1.4/docs/api/
至于具体选用哪一种方案，以下仅供参考：
1）大量的随机访问可以用ArrayList类
2）大量的插入、删除建议用LinkedList类
3）关于Set，建议都使用HashSet类
4）映射的最佳策略是创建和填充时用TreeMap日后需要大量检索时再转换成HashMap