map,set,list,等JAVA中集合解析

map,set,list,等JAVA中集合解析
在JAVA的util包中有两个所有集合的父接口Collection和Map,它们的父子关系：
           java.util
        +Collection 这个接口extends自 --java.lang.Iterable接口
           +List 接口
              -ArrayList 类
              -LinkedList 类
              -Vector 类     此类是实现同步的
           +Queue 接口
              +不常用，在此不表.
           +Set 接口
              +SortedSet 接口
                 -TreeSet 类
              -HashSet
        +Map 接口
          -HashMap 类 (除了不同步和允许使用 null 键/值之外,与 Hashtable 大致相同.)
          -Hashtable 类 此类是实现同步的,不允许使用 null 键值
          +SortedMap 接口
             -TreeMap 类
          以下对众多接口和类的简单说明：首先不能不先说一下数组（Array）
       一、Array ， Arrays
Java所有“存储及随机访问一连串对象”的做法，array是最有效率的一种。
1、
效率高，但容量固定且无法动态改变。
array还有一个缺点是，无法判断其中实际存有多少元素，length只是告诉我们array的容量。
2、Java中有一个Arrays类，专门用来操作array。
       arrays中拥有一组static函数，
equals()：比较两个array是否相等。array拥有相同元素个数，且所有对应元素两两相等。
fill()：将值填入array中。
sort()：用来对array进行排序。
binarySearch()：在排好序的array中寻找元素。
System.arraycopy()：array的复制。

二、Collection ， Map
若撰写程序时不知道究竟需要多少对象，需要在空间不足时自动扩增容量，则需要使用容器类库，array不适用。
1、Collection 和 Map 的区别
容器内每个为之所存储的元素个数不同。
Collection类型者，每个位置只有一个元素。
Map类型者，持有 key-value pair，像个小型数据库。
2、Java2容器类类库的用途是“保存对象”，它分为两类，各自旗下的子类关系
Collection
       --List：它确保维护元素特定的顺序.           
             --ArrayList / LinkedList / Vector
       --Set ：不能含有重复的元素
             --HashSet /TreeSet
Map
       --HashMap
    --HashTable
    --TreeMap
　Map----一组成对的“键值对”对象，即其元素是成对的对象，最典型的应用就是数据字典，并且还有其它广泛的应用。另外，Map可以返回其所 有键组成的Set和其所有值组成的Collection，或其键值对组成的Set，并且还可以像数组一样扩展多维Map，只要让Map中键值对的每个 “值”是一个Map即可。

　Collection下 1.迭代器

　　迭代器是一种设计模式，它是一个对象，它可以遍历并选择序列中的对象，而开发人员不需要了解该序列的底层结构。迭代器通常被称为“轻量级”对象，因为创建它的代价小。

　　Java中的Iterator功能比较简单，并且只能单向移动：

　　(1) 使用方法iterator()要求容器返回一个Iterator。第一次调用Iterator的next()方法时，它返回序列的第一个元素。注意：iterator()方法是java.lang.Iterable接口,被Collection继承。


　　(2) 使用next()获得序列中的下一个元素。

　　(3) 使用hasNext()检查序列中是否还有元素。

　　(4) 使用remove()将迭代器新返回的元素删除。

　　Iterator是Java迭代器最简单的实现，为List设计的ListIterator具有更多的功能，它可以从两个方向遍历List，也可以从List中插入和删除元素。

　　2.List的功能方法

　　List(interface): 次序是List最重要的特点；它确保维护元素特定的顺序。List为Collection添加了许多方法，使得能够向List中间插入与移除元素(只推荐 LinkedList使用)。一个List可以生成ListIterator，使用它可以从两个方向遍历List，也可以从List中间插入和删除元素。

　　ArrayList: 由数组实现的List。它允许对元素进行快速随机访问，但是向List中间插入与移除元素的速度很慢。ListIterator只应该用来由后向前遍历ArrayList，而不是用来插入和删除元素，因为这比LinkedList开销要大很多。

　　LinkedList: 由列表实现的List。对顺序访问进行了优化，向List中间插入与删除得开销不大，随机访问则相对较慢(可用ArrayList代替)。它具有方法 addFirst()、addLast()、getFirst()、getLast()、removeFirst()、removeLast()，这些方 法(没有在任何接口或基类中定义过)使得LinkedList可以当作堆栈、队列和双向队列使用。

　　3.Set的功能方法

　　Set(interface): 存入Set的每个元素必须是唯一的，这也是与List不同的，因为Set不保存重复元素。加入Set的Object必须定义equals()方法以确保对 象的唯一性。Set与Collection有完全一样的接口。Set接口不保证维护元素的次序。

　　HashSet: HashSet能快速定位一个元素，存入HashSet的对象必须定义hashCode()。

　　TreeSet: 保持次序的Set，底层为树结构。使用它可以从Set中提取有序的序列。

　　LinkedHashSet: 具有HashSet的查询速度，且内部使用链表维护元素的顺序(插入的次序)。于是在使用迭代器遍历Set时，结果会按元素插入的次序显示。

　　HashSet采用散列函数对元素进行排序，这是专门为快速查询而设计的；TreeSet采用红黑树的数据结构进行排序元 素；LinkedHashSet内部使用散列以加快查询速度，同时使用链表维护元素的次序，使得看起来元素是以插入的顺序保存的。需要注意的是，生成自己 的类时，Set需要维护元素的存储顺序，因此要实现Comparable接口并定义compareTo()方法。
4.Map的功能方法
java为数据结构中的映射定义了一个接口java.util.Map;它有四个实现类,分别是HashMap Hashtable LinkedHashMap 和TreeMap
Map主要用于存储健值对，根据键得到值，因此不允许键重复,但允许值重复。
Hashmap 是一个 最常用的Map,它根据键的HashCode 值存储数据,根据键可以直接获取它的值，具有很快的访问速度。HashMap最多只允许一条记录的键为Null;允许多条记录的值为 Null;HashMap不支持线程的同步，即任一时刻可以有多个线程同时写HashMap;可能会导致数据的不一致。如果需要同步，可以用 Collections的synchronizedMap方法使HashMap具有同步的能力.
Hashtable 与 HashMap类似,不同的是:它不允许记录的键或者值为空;它支持线程的同步，即任一时刻只有一个线程能写Hashtable,因此也导致了Hashtale在写入时会比较慢。
LinkedHashMap保存了记录的插入顺序，在用Iterator遍历LinkedHashMap时，先得到的记录肯定是先插入的.在遍历的时候会比HashMap慢。
TreeMap能够把它保存的记录根据键排序,默认是按升序排序，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。

public class TestMap {
 
 /**
  * 初始化一个Map
  * @param map
  */
 public static void init(Map map){
  if (map != null){
   String key = null;
   for (int i=5; i>0; i--){
    key = new Integer(i).toString() + ".0";
    map.put(key, key.toString());
    //Map中的键是不重复的，如果插入两个键值一样的记录，
    //那么后插入的记录会覆盖先插入的记录
    map.put(key, key.toString() + "0");   }
  }
 }
 /**
  * 输出一个Map
  * @param map
  */
 public static void output(Map map){
  if (map != null){
   Object key = null;
   Object value = null;
   //使用迭代器遍历Map的键，根据键取值
   Iterator it = map.keySet().iterator();
   while (it.hasNext()){
    key = it.next();
    value = map.get(key);
    System.out.println("key: " + key + "; value: " + value );
   }
   //或者使用迭代器遍历Map的记录Map.Entry
   Map.Entry entry = null;
   it = map.entrySet().iterator();
   while (it.hasNext()){
    //一个Map.Entry代表一条记录
    entry = (Map.Entry)it.next();
    //通过entry可以获得记录的键和值
    //System.out.println("key: " + entry.getKey() + "; value: " + entry.getValue());
   }
  }
 }
 /**
  * 判断map是否包含某个键
  * @param map
  * @param key
  * @return
  */
 public static boolean containsKey(Map map, Object key){
  if (map != null){
   return map.containsKey(key);
  }
  return false;
 }
 /**
  * 判断map是否包含某个值
  * @param map
  * @param value
  * @return
  */
 public static boolean containsValue(Map map, Object value){
  if (map != null){
   return map.containsValue(value);
  }
  return false;
 }
 /**
  * 演示HashMap
  */
 public static void testHashMap(){
  Map myMap = new HashMap();
  init(myMap);
  //HashMap的键可以为null
  myMap.put(null,"ddd");
  //HashMap的值可以为null
  myMap.put("aaa", null);
  output(myMap);
 }
 /**
  * 演示Hashtable
  */
 public static void testHashtable(){
  Map myMap = new Hashtable();
  init(myMap);
  //Hashtable的键不能为null
  //myMap.put(null,"ddd");
  //Hashtable的值不能为null
  //myMap.put("aaa", null);
  output(myMap);
 }
 /**
  * 演示LinkedHashMap
  */
 public static void testLinkedHashMap(){
  Map myMap = new LinkedHashMap();
  init(myMap);
  //LinkedHashMap的键可以为null
  myMap.put(null,"ddd");
  //LinkedHashMap的值可以为null
  myMap.put("aaa", null);
  output(myMap);
 }
 /**
  * 演示TreeMap
  */
 public static void testTreeMap(){
  Map myMap = new TreeMap();
  init(myMap);
  //TreeMap的键不能为null
  //myMap.put(null,"ddd");
  //TreeMap的值不能为null
  //myMap.put("aaa", null);
  output(myMap);
 }
 public static void main(String[] args) {
  System.out.println("采用HashMap");
  TestMap.testHashMap();
  System.out.println("采用Hashtable");
  TestMap.testHashtable();
  System.out.println("采用LinkedHashMap");
  TestMap.testLinkedHashMap();
  System.out.println("采用TreeMap");
  TestMap.testTreeMap();
  
  Map myMap = new HashMap();
  TestMap.init(myMap);
  System.out.println("新初始化一个Map: myMap");
  TestMap.output(myMap);
  //清空Map
  myMap.clear();
  System.out.println("将myMap clear后，myMap空了么?  " + myMap.isEmpty());
  TestMap.output(myMap);
  myMap.put("aaa", "aaaa");
  myMap.put("bbb", "bbbb");
  //判断Map是否包含某键或者某值
  System.out.println("myMap包含键aaa?  "+ TestMap.containsKey(myMap, "aaa"));
  System.out.println("myMap包含值aaaa?  "+ TestMap.containsValue(myMap, "aaaa"));
  //根据键删除Map中的记录
  myMap.remove("aaa");
  System.out.println("删除键aaa后，myMap包含键aaa?  "+ TestMap.containsKey(myMap, "aaa"));
  //获取Map的记录数
  System.out.println("myMap包含的记录数:  " + myMap.size());

3、其他特征
*     List，Set，Map将持有对象一律视为Object型别。
*     Collection、List、Set、Map都是接口，不能实例化。
      继承自它们的 ArrayList, Vector, HashTable, HashMap是具象class，这些才可被实例化。
*     vector容器确切知道它所持有的对象隶属什么型别。vector不进行边界检查。

三、Collections
Collections是针对集合类的一个帮助类。提供了一系列静态方法实现对各种集合的搜索、排序、线程完全化等操作。
相当于对Array进行类似操作的类——Arrays。
如，Collections.max(Collection coll); 取coll中最大的元素。
       Collections.sort(List list); 对list中元素排序
四、如何选择？
1、容器类和Array的区别、择取
      *     容器类仅能持有对象引用（指向对象的指针），而不是将对象信息copy一份至数列某位置。
      *     一旦将对象置入容器内，便损失了该对象的型别信息。
2、
     *     在各种Lists中，最好的做法是以ArrayList作为缺省选择。当插入、删除频繁时，使用LinkedList()；
        Vector总是比ArrayList慢，所以要尽量避免使用。
     *     在各种Sets中，HashSet通常优于HashTree（插入、查找）。只有当需要产生一个经过排序的序列，才用TreeSet。
        HashTree存在的唯一理由：能够维护其内元素的排序状态。
     *     在各种Maps中
        HashMap用于快速查找。
     *     当元素个数固定，用Array，因为Array效率是最高的。
结论：最常用的是ArrayList，HashSet，HashMap，Array。而且，我们也会发现一个规律，用TreeXXX都是排序的。

注意：
1、Collection没有get()方法来取得某个元素。只能通过iterator()遍历元素。
2、Set和Collection拥有一模一样的接口。
3、List，可以通过get()方法来一次取出一个元素。使用数字来选择一堆对象中的一个，get(0)...。(add/get)
4、一般使用ArrayList。用LinkedList构造堆栈stack、队列queue。
5、Map用 put(k,v) / get(k)，还可以使用containsKey()/containsValue()来检查其中是否含有某个key/value。
      HashMap会利用对象的hashCode来快速找到key。
    *     hashing
          哈希码就是将对象的信息经过一些转变形成一个独一无二的int值，这个值存储在一个array中。
          我们都知道所有存储结构中，array查找速度是最快的。所以，可以加速查找。
     
          发生碰撞时，让array指向多个values。即，数组每个位置上又生成一个梿表。
6、Map中元素，可以将key序列、value序列单独抽取出来。
使用keySet()抽取key序列，将map中的所有keys生成一个Set。
使用values()抽取value序列，将map中的所有values生成一个Collection。
为什么一个生成Set，一个生成Collection？那是因为，key总是独一无二的，value允许重复。