集合框架小结

集合框架小结
一、体系结构
1. Collection接口
(1) Set接口
常用的实现类有：HashSet、TreeSet
(2) List接口
常用的实现类有：ArrayList、LinkedList、Vector
2. Map接口
常用的实现类有：HashMap、TreeMap
3. Dictionary类
常用的子类有：HashTable

二、常用的实现类
1. HashSet
(1) 概述：HashSet底层是用哈希表实现的，可理解为数学中的集合，是无序且不能存放重复元素的。这里的重复是什么概念呢？重复指的A.equals(B)成立。
(2) 支持的操作：增——add（）、删——remove（Object）、查——通过Iterator对象来遍历。因为HashSet是无序的，因此不可以直接通过下标来访问，也没有改变其中某个元素的功能，若要想改变，实际上可以先删除那个需要改变的元素，然后再增加那个需要添加的元素便可。

2. TreeSet
(1) 概述：与HashSet类似，但是TreeSet支持排序，可通过Collections的sort（）方法对TreeSet中的元素进行排序，默认是以正序排列的。若要实现反序排列，则在创建TreeSet时应该外构造器中传入Collections.reverseOrder()方法返回的Comparator对象。

3. LinkedList
(1) 概述：LinkedList底层是用链表实现的，是有序的数据结构，可以存放重复的元素。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(...));
(2) 支持的操作：增——add（）、删——remove（Object / int）、改——set（int，Object）、查——get（int），也可以通过iterator遍历子来遍历查询。

4. ArrayList
(1) 概述：ArrayList底层是用数组实现的，是一个可变数组，是有序的数据结构，可以存放重复的元素。其用法与LinkedList类似。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。

5. Vector
(1) 概述：Vector非常类似ArrayList，底层也是用数组实现的，但是Vector是同步的，ArrayList与LinkedList是非同步的。此外，每个向量（Vector）会试图通过维护 capacity 和 capacityIncrement 来优化存储管理。capacity 始终至少应与向量的大小相等；这个值通常比后者大些，因为随着将组件添加到向量中，其存储将按 capacityIncrement 的大小增加存储块。应用程序可以在插入大量组件前增加向量的容量；这样就减少了增加的重分配的量。

6. HashMap
（1）概述：HashMap底层是用哈希表实现的Map结构，即数据的存储形式都是以键值对
（key，value）来存储的。其中，key的值不能重复，value则可以。HashMap是无序的。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。
（2）支持的操作：增——put（key，value），删——remove（key），查——get（key）。此外，entrySet（）方法返回此映射中包含的映射关系的 Set 视图。keySet（）方法返回此映射中包含的键的 Set 视图。values（）方法返回此映射中包含的值的 Collection 视图。

7. TreeMap
(1) 概述：TreeMap的用法与HashMap类似，但TreeMap支持排序。TreeMap是基于红黑树（Red-Black tree）的 NavigableMap 实现。该映射根据其键的自然顺序进行排序，或者根据创建映射时提供的 Comparator 进行排序，具体取决于使用的构造方法。

8. HashTable
（1）概述：HashTable与HashMap类似

三、使用各实现类时的注意事项：
1. 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。从内部实现机制来讲ArrayList和Vector都是使用数组(Array)来控制集合中的对象。当你向这两种类型中增加元素的时候，如果元素的数目超出了内部数组目前的长度它们都需要扩展内部数组的长度，Vector缺省情况下自动增长原来一倍的数组长度，ArrayList是原来的50%,所以最后你获得的这个集合所占的空间总是比你实际需要的要大。所以如果你要在集合中保存大量的数据那么使用Vector有一些优势，因为你可以通过设置集合的初始化大小来避免不必要的资源开销。

2. 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。此外，同步的类有：Vector、HashTable，非同步的类有：LinkedList、ArrayList、HashSet、TreeSet、HashMap、TreeMap

3. 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。

4. 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。

5. 在ArrayList和Vector中，从一个指定的位置（通过索引）查找数据或是在集合的末尾增加、移除一个元素所花费的时间是一样的，这个时间我们用O(1)表示。但是，如果在集合的其他位置增加或移除元素那么花费的时间会呈线形增长：O(n-i)，其中n代表集合中元素的个数，i代表元素增加或移除元素的索引位置。为什么会这样呢？以为在进行上述操作的时候集合中第i和第i个元素之后的所有元素都要执行位移的操作。因此，当你只是查找特定位置的元素或只在集合的末端增加、移除元素，那么使用Vector或ArrayList都可以。如果是其他操作，你最好选择其他的集合操作类。比如，LinkList集合类在增加或移除集合中任何位置的元素所花费的时间都是一样的——O(1)，但它在索引一个元素时却比较慢——O(i),其中i是索引的位置。最后，在《Practical Java》一书中Peter Haggar建议使用一个简单的数组（Array）来代替Vector或ArrayList。尤其是对于执行效率要求高的程序更应如此。因为使用数组(Array)避免了同步、额外的方法调用和不必要的重新分配空间的操作。

6. 迭代器：Vector和Hashtable使用Enumeration，ArrayList和HashMap使用Iterator。迭代器(Iterator) 给我们提供了一种通用的方式来访问集合中的元素。Iterator类中包含hasNext()、next()、remove()，对于一些集合类，它们没有提供get()方法，则可以通过迭代器来返回元素

7. 利用ArrayList的toArray()返回一个数组，Arrays.asList()返回一个列表，这两种方法可以看作是数组与列表之间的桥梁。

8. 集合中的remove（Object obj）、indexOf（Object obj）、contains（Object obj）等方法实际上都要用到equals方法，要逐个比较之后才能确定目标对象

9. 所有可以排序的类的对象，都实现了java.lang.Comparable接口

10. 如何选择数据结构？衡量标准：读的效率和改的效率。
（1）Array读快改慢
（2）Linked改快读慢
（3）Hash介于两者之间

11. 对于Map中的put（key，value）方法，将指定的值与此映射中的指定键关联（可选操作）。如果此映射以前包含一个该键的映射关系，则用指定值替换旧值（当且仅当 m.containsKey(k) 返回 true 时，才能说映射 m 包含键 k 的映射关系），这就有点类似于更新value值了，此外，put方法会返回原有的value或者null

四、Collections类的使用
注意，不要把这里的Collections类与Collection接口混淆。Collections类中的方法都是静态方法，它提供了很多有用的方法（其中，常用比较常用的方法有：copy（List dest，List src），将所有元素从一个列表复制到另一个列表；max（Collection c），根据元素的自然顺序，返回给定 collection 的最大元素；min（Collection c），根据元素的自然顺序 返回给定 collection 的最小元素。reverse（List l），反转指定列表中元素的顺序，注，这里的顺序不一定是自然顺序，但是reverse不管，它只会将原先的元素顺序反过来；sort（List l），根据元素的自然顺序 对指定列表按升序进行排序）。Collections类java.util包中的一个类。该类主要提供给我们对列表进行操作，Arrays类则主要是提供给我们对数组进行操作。Collections.max()、Collections.min()方法分别取最大最小的元素。在已排序的List中搜索指定的元素，用Collections.binarySearch()方法