Java collection类的定义

本文详细介绍了Java集合框架中的主要接口和实现类,包括HashMap、HashSet、TreeSet等,并重点对比了ConcurrentSkipListSet和CopyOnWriteArraySet两种线程安全集合的特点与适用场景。

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Java collection类的定义
1、Java Collection类有14个接口:
Collection
Set
List
SortedSet
NavigableSet
Queue
Deque
BlockingQueue
BlockingDeque
Map
SortedMap
NavigableMap
ConcurrentMap
ConcurrentNavigableMap

2、Collection类中常用的实现列表:
HashMap
HashSet
TreeSet
LinkedHashSet
ArrayList
ArrayDeque
LinkedList
PriorityQueue
TreeMap
LinkedHashMap
Vector
Hashtable
ConcurrentLinkedQueue
LinkedBlockingQueue
ArrayBlockingQueue
PriorityBlockingQueue
DelayQueue
SynchronousQueue
LinkedBlockingDeque
ConcurrentHashMap
ConcurrentSkipListSet
ConcurrentSkipListMap
WeakHashMap
IdentityHashMap
CopyOnWriteArrayList
CopyOnWriteArraySet
EnumSet
EnumMap

----------------
ConcurrentSkipListSet
http://rainyear.iteye.com/blog/1716892

/*、ConcurrentSkipListSet<E>:
* public class ConcurrentSkipListSet<E> extends AbstractSet<E>
* implements NavigableSet<E>, Cloneable, Serializable
*
* 关于ConcurrentSkipListSet<E>在jdk的API的文档说明:
* 1)ConcurrentSkipListSet<E>是jdk6新增的类,位于java.util.concurrent并发库下;
*
* 2)ConcurrentSkipListSet<E>和TreeSet一样,都是支持自然排序,并且可以在构造的时候定义Comparator<E>
* 的比较器,该类的方法基本和TreeSet中方法一样(方法签名一样);
*
* 3)和其他的Set集合一样,ConcurrentSkipListSet<E>都是基于Map集合的,ConcurrentSkipListMap便是它的底层实现;
*
* 4)在多线程的环境下,ConcurrentSkipListSet<E>中的contains、add、remove操作是安全的,多个线程可以安全地并发
* 执行插入、移除和访问操作。但是对于批量操作 addAll、removeAll、retainAll 和 containsAll并不能保证以原子方式执行,
* 理由很简单,因为addAll、removeAll、retainAll底层调用的还是contains、add、remove的方法,在批量操作时,只能保证
* 每一次的contains、add、remove的操作是原子性的(即在进行contains、add、remove三个操作时,不会被其他线程打断),而
* 不能保证每一次批量的操作都不会被其他线程打断。
*
* 5)此类不允许使用 null 元素,因为无法可靠地将 null 参数及返回值与不存在的元素区分开来。
*
* 2、public class CopyOnWriteArraySet<E>extends AbstractSet<E>implements Serializable
* 对于CopyOnWriteArraySet<E>类:
* 1)它最适合于具有以下特征的应用程序:set 大小通常保持很小,只读操作远多于可变操作,需要在遍历期间防止线程间的冲突。
* 2)它是线程安全的, 底层的实现是CopyOnWriteArrayList;
* 3)因为通常需要复制整个基础数组,所以可变操作(add、set 和 remove 等等)的开销很大。
* 4)迭代器不支持可变 remove 操作。
* 5)使用迭代器进行遍历的速度很快,并且不会与其他线程发生冲突。在构造迭代器时,迭代器依赖于不变的数组快照。
*
*/
### Java Collection 官方文档与使用教程 #### 1. **Java Collection 框架概述** Java 的 `Collection` 接口是集合框架的核心部分之一,它定义了一组对象的通用行为。所有的集合都实现了这个接口或者其子接口(如 `List`, `Set`, 和 `Map`)。需要注意的是,虽然 `Collection` 是一个接口而不是具体的实现,但它提供了许多默认方法供其实现使用。 以下是关于 `Collection` 接口的一些重要特性及其常见实现: - **核心接口**: - `Collection`: 所有集合的基础接口。 - 子接口包括:`List`, `Set`, `Queue`, `Deque` 等。 - `Map`: 虽然不是继承自 `Collection`,但在集合框架中同样占据重要地位。 - **常用实现**: - `ArrayList`: 基于动态数组的数据结构,支持随机访问[^1]。 - `LinkedList`: 双向链表数据结构,适合频繁插入删除操作。 - `HashSet`: 不允许重复元素的无序集合。 - `TreeSet`: 提供有序存储的功能,基于红黑树实现。 - `HashMap`: 键值对映射关系,键不允许重复。 - `LinkedTransferQueue`: 实现了 `TransferQueue` 接口,用于高效的线程间通信,但它的 `size()` 方法性能较低且结果可能不精确。 --- #### 2. **Collection 接口中常用的方法** 以下是 `Collection` 接口中定义的主要方法列表以及它们的作用说明: | 方法名 | 功能描述 | |---------------------------|--------------------------------------------------------------------------| | `boolean add(E e)` | 将指定元素添加到此集合中 (如果尚未存在)[^1]。 | | `boolean remove(Object o)`| 移除集合中的单个实例 (如果有匹配项)。 | | `int size()` | 返回集合中的元素数量。 | | `boolean isEmpty()` | 判断集合是否为空。 | | `Iterator<E> iterator()` | 返回在此集合上进行迭代的迭代器。 | | `boolean contains(Object o)`| 判断集合是否包含某个特定元素。 | 对于某些特殊型的集合(例如 `SortedSet` 或者 `NavigableSet`),还会有额外的方法提供更高级别的功能。 --- #### 3. **Collections 工具简介** 除了基本的 `Collection` 接口外,Java 还提供了一个名为 `Collections` 的工具,其中包含了大量静态方法用来操作或返回集合。比如可以通过调用 `Collections.unmodifiableXXX(...)` 来创建不可变视图版本的各种集合型。 示例代码展示如何利用 `Collections.synchronizedList` 对现有列表同步化处理从而使其成为线程安全的对象: ```java import java.util.ArrayList; import java.util.Collections; import java.util.List; public class SynchronizedExample { public static void main(String[] args) { List<String> list = new ArrayList<>(); List<String> synchronizedList = Collections.synchronizedList(list); // 添加元素至同步后的列表 synchronizedList.add("Element"); System.out.println(synchronizedList); } } ``` --- #### 4. **实际应用案例分析** 假设我们需要在一个多线程环境中高效地传递消息队列,则可以选择使用 `LinkedTransferQueue`。然而正如前面提到过那样,在查询当前队列长度时需谨慎对待因为这可能会带来较大的开销并且得不到完全一致的结果。 下面是一个简单的例子演示怎样初始化并往里面放入项目然后再取出它们的过程: ```java import java.util.concurrent.LinkedTransferQueue; public class TransferQueueDemo { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { LinkedTransferQueue<Integer> queue = new LinkedTransferQueue<>(); Thread producerThread = new Thread(() -> { try { for(int i=0;i<5;i++) { queue.transfer(i); // 阻塞直到消费者接收为止 System.out.println("Produced "+i); } } catch(InterruptedException ex){ Thread.currentThread().interrupt(); } }); Thread consumerThread = new Thread(() -> { while(true){ Integer item = null; try{ item = queue.take(); // 如果队列为空则一直等待直至可用 System.out.println("Consumed "+item); if(item==4){ break;} }catch(Exception ignored){} } }); producerThread.start(); consumerThread.start(); producerThread.join(); consumerThread.join(); } } ``` ---
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