Java集合详解

本文深入解析Java集合框架,包括Collection接口下的List、Set、Map等核心接口及其实现类的特点和应用场景,如ArrayList、LinkedList、HashSet、TreeSet、HashMap、HashTable等,探讨了它们的底层数据结构、线程安全性及效率。

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Collection接口:

List 有序,可重复

ArrayList
优点: 底层数据结构是数组,查询快,增删慢。
缺点: 线程不安全,效率高
Vector
优点: 底层数据结构是数组,查询快,增删慢。
缺点: 线程安全,效率低
LinkedList
优点: 底层数据结构是双向链表,查询慢,增删快。
缺点: 线程不安全,效率高

Set接口: 无序,唯一

HashSet,通用的存储数据的集合
底层数据结构是哈希表。(无序,唯一)
如何来保证元素唯一性?
1.依赖两个方法:hashCode()和equals(),在Hashset中装入自定数据类型时,通过重写hashCode()和equals()来判断装入的数据是否重复

LinkedHashSet,用于保证FIFO即有序的集合(先进先出)
底层数据结构是链表和哈希表。(FIFO插入有序,唯一)
1.由链表保证元素有序
2.由哈希表保证元素唯一

TreeSet输入数据以后自动排序,用于排序
底层数据结构是红黑树。(唯一,有序)

  1. 如何保证元素排序的呢?
    自然排序
    比较器排序
    2.如何保证元素唯一性的呢?
    根据比较的返回值是否是0来决定

Map接口:

HashMap:无序的,线程不同步的,线程不安全,效率较高,最多允许一条key为null
HashTable:无序的,线程同步的,线程安全的,效率较低,不允许键或值为null
TreeMap:有序的,基于红黑树,根节点是黑色,不能父子同红,从任一节点到其每个叶子的所有路径都包含相同数目的黑色节点

### Java集合框架详解 #### 什么是Java集合框架? Java集合框架是一组用于表示和操作集合的标准接口和类[^1]。它提供了一种统一的方式来处理常见的数据结构,如列表(List)、集(Set)和映射(Map)。这些数据结构可以帮助开发者更有效地管理对象。 #### List 接口及其实现 `List` 是一个有序的集合,允许重复元素。它的主要特点是可以通过索引来访问元素。以下是 `List` 的常见实现类: - **ArrayList**: 基于动态数组实现,适合频繁随机访问的场景[^2]。 - **LinkedList**: 双向链表实现,适合频繁插入和删除的操作。 ##### 示例代码: ```java import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class ListExample { public static void main(String[] args) { List<String> list = new ArrayList<>(); list.add("Apple"); list.add("Banana"); System.out.println(list.get(0)); // 输出 Apple } } ``` #### Set 接口及其实现 `Set` 不允许有重复的元素,并且不保证顺序。其常用实现包括: - **HashSet**: 提供快速查找功能,底层基于哈希表实现。 - **TreeSet**: 维护自然顺序或者通过比较器指定的顺序,支持排序操作。 ##### 示例代码: ```java import java.util.Set; import java.util.HashSet; public class SetExample { public static void main(String[] args) { Set<String> set = new HashSet<>(); set.add("Apple"); set.add("Banana"); System.out.println(set.contains("Apple")); // 输出 true } } ``` #### Map 接口及其实现 `Map` 存储的是键值对(key-value pairs),其中键唯一而值可以重复。常用的 `Map` 实现有: - **HashMap**: 底层采用哈希表实现,不允许 null 键和值。 - **TreeMap**: 使用红黑树实现,能够按照键的自然顺序或自定义顺序排列。 ##### 示例代码: ```java import java.util.Map; import java.util.HashMap; public class MapExample { public static void main(String[] args) { Map<String, Integer> map = new HashMap<>(); map.put("Apple", 1); map.put("Banana", 2); System.out.println(map.get("Apple")); // 输出 1 } } ``` --- #### 总结 Java集合框架的核心在于理解不同集合的特点以及适用场景。对于需要保持元素顺序的情况可以选择 `List`;如果希望去除重复项,则应考虑使用 `Set`;而对于键值关联的需求则更适合选用 `Map`。
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