MAP、SET、LIST、QUEUE、STACK的特点与用法

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【背景介绍】【知识剖析】【常见问题】【解决方案】【编码实战】【扩展思考】【更多讨论】【参考文献】

八个方面深度解析后端知识/技能。

本篇分享的是：【MAP、SET、LIST、QUEUE、STACK的特点与用法】

1.背景介绍

MAP

Map用于保存具有"映射关系"的数据，因此Map集合里保存着两组值，一组值用于保存Map里的key，另外一组值用于保存Map里的value。 key和value都可以是任何引用类型的数据。Map的key不允许重复，即同一个Map对象的任何两个key通过equals方法比较结果总是返回false。

关于Map，我们要从代码复用的角度去理解，java是先实现了Map，然后通过包装了一个所有value都为null的Map就实现了Set集合 Map的这些实现类和子接口中key集的存储形式和Set集合完全相同(即key不能重复) Map的这些实现类和子接口中value集的存储形式和List非常类似(即value可以重复、根据索引来查找)

SET

Set集合类似于一个罐子，“丢进"Set集合里的多个对象之间没有明显的顺序。Set继承自Collection接口，不能包含有重复元素(记住，这是整个Set类层次的共有属性)。 Set判断两个对象相同不是使用”=="运算符，而是根据equals方法。也就是说，我们在加入一个新元素的时候，如果这个新元素对象和Set中已有对象进行注意equals比较都返回false，则Set就会接受这个新元素对象，否则拒绝。

因为Set的这个制约，在使用Set集合的时候，应该注意两点：1) 为Set集合里的元素的实现类实现一个有效的equals(Object)方法、2) 对Set的构造函数，传入的Collection参数不能包含重复的元素

LIST

List集合代表一个元素有序、可重复的集合，集合中每个元素都有其对应的顺序索引。 List集合允许加入重复元素，因为它可以通过索引来访问指定位置的集合元素。List集合默认按元素的添加顺序设置元素的索引。

如果涉及到“栈”、“队列”、“链表”等操作，请优先考虑用 List。至于是用哪个 List 则分如下： 1、对于需要快速插入、删除元素，则需使用 LinkedList。 2、对于需要快速访问元素，则需使用 ArrayList。 3、对于“单线程环境”或者“多线程环境，但是 List 仅被一个线程操作”，需要考虑使用非同步的类， 如果是“多线程环境，切 List 可能同时被多个线程操作”，考虑使用同步的类（如Vector）。

STACK

Stack是Vector提供的一个子类，用于模拟"栈"这种数据结构(后进先出LIFO)
方法:push、pop、peek、empty、seatch

QUEUE

Queue用于模拟"队列"这种数据结构(先进先出FIFO)。队列的头部保存着队列中存放时间最长的元素，队列的尾部保存着队列中存放时间最短的元素。 新元素插入(offer)到队列的尾部，访问元素(poll)操作会返回队列头部的元素，队列不允许随机访问队列中的元素。结合生活中常见的排队就会很好理解这个概念

2.知识剖析

MAP常用子类，HASHMAP

和HashSet集合不能保证元素的顺序一样，HashMap也不能保证key-value对的顺序。 并且类似于HashSet判断两个key是否相等的标准也是:两个key通过equals()方法比较返回true、同时两个key的hashCode值也必须相等

HashMap常用方法：put、get、remove

SET常用实例化子类–HASHSET
HashSet是Set接口的典型实现，HashSet使用HASH算法来存储集合中的元素，因此具有良好的存取和查找性能。 当向HashSet集合中存入一个元素时，HashSet会调用该对象的hashCode()方法来得到该对象的hashCode值，然后根据该HashCode值决定该对象在HashSet中的存储位置。 值得注意的是，HashSet集合判断两个元素相等的标准是两个对象通过equals()方法比较相等，并且两个对象的hashCode()方法的返回值相等
它包含的方法：contains、add、remove、clear、clone、isEmpty、size、toArray

LIST常用实例子类–ARRAYLIST

ArrayList是基于数组实现的List类，它封装了一个动态的增长的、允许再分配的Object[]数组。

Vector和ArrayList在用法上几乎完全相同，但由于Vector是一个古老的集合，所以Vector提供了一些方法名很长的方法， 但随着JDK1.2以后，java提供了系统的集合框架，就将Vector改为实现List接口，统一归入集合框架体系中

3.常见问题

List、Set、Map有什么区别？

4.解决方案

List：

1.可以允许重复的对象。

2.可以插入多个null元素。

3.是一个有序容器，保持了每个元素的插入顺序，输出的顺序就是插入的顺序。

4.常用的实现类有 ArrayList、LinkedList 和 Vector。ArrayList 最为流行，它提供了使用索引的随意访问， 而 LinkedList 则对于经常需要从 List 中添加或删除元素的场合更为合适。

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Set：

1.不允许重复对象

2. 无序容器，你无法保证每个元素的存储顺序，TreeSet通过 Comparator 或者 Comparable 维护了一个排序顺序。

3. 只允许一个 null 元素

4.Set 接口最流行的几个实现类是 HashSet、LinkedHashSet 以及 TreeSet。 最流行的是基于 HashMap 实现的 HashSet；TreeSet还实现了SortedSet接口， 因此 TreeSet是一个根据其 compare() 和 compareTo() 的定义进行排序的有序容器。

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Map：

1.Map不是collection的子接口或者实现类。Map是一个接口。

2.Map 的 每个 Entry 都持有两个对象，也就是一个键一个值，Map 可能会持有相同的值对象但键对象必须是唯一的。

3. TreeMap 也通过 Comparator 或者 Comparable 维护了一个排序顺序。

4. Map 里你可以拥有随意个 null 值但最多只能有一个 null 键。

5.Map 接口最流行的几个实现类是 HashMap、LinkedHashMap、Hashtable 和 TreeMap。（HashMap、TreeMap最常用）

5.编码实战

详见视频

6.扩展思考

Iterator是什么？

Iterator接口提供遍历任何Collection的接口。我们可以从一个Collection中使用迭代器方法来获取迭代器实例。迭代器取代了Java集合框架中的Enumeration。迭代器允许调用者在迭代过程中移除元素。

7. 参考文献

Java集合类: Set、List、Map、Queue使用场景梳理

http://www.cnblogs.com/LittleHann/p/3690187.html

List、Set、Map的区别

https://www.cnblogs.com/IvesHe/p/6108933.html

8. 更多讨论

Q1：面试题：什么场景下使用list，set，map呢？
A1：

1.如果你经常会使用索引来对容器中的元素进行访问，那么 List 是你的正确的选择。 如果你已经知道索引了的话，那么 List 的实现类比如 ArrayList 可以提供更快速的访问,如果经常添加删除元素的，那么肯定要选择LinkedList。

2.如果你想容器中的元素能够按照它们插入的次序进行有序存储，那么还是 List，因为 List 是一个有序容器，它按照插入顺序进行存储。

3.如果你想保证插入元素的唯一性，也就是你不想有重复值的出现，那么可以选择一个 Set 的实现类，比如 HashSet、LinkedHashSet 或者 TreeSet。 所有Set的实现类都遵循了统一约束比如唯一性，而且还提供了额外的特性比如 TreeSet 还是一个 SortedSet，所有存储于 TreeSet 中的元素可以使用 Java 里的 Comparator 或者 Comparable 进行排序。LinkedHashSet 也按照元素的插入顺序对它们进行存储。

4.如果你以键和值的形式进行数据存储那么 Map 是你正确的选择。你可以根据你的后续需要从 Hashtable、HashMap、TreeMap 中进行选择。

Q2：JAVA是如何定位元素位置的？
A2：通过hashcode定位。在集合内放入元素时放入值相同不同引用和相同引用的区别

Q3：ArrayList和LinkedList的增删查速度比较？
A3：当数据量较大时，大约在容量的1/10处开始，LinkedList的效率就开始没有ArrayList效率高了，特别到一半以及后半的位置插入时，LinkedList效率明显要低于ArrayList，而且数据量越大，越明显。

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