JAVA中三种集合———List、Set、Map

最新推荐文章于 2025-04-15 01:04:33 发布

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本文详细介绍了JAVA中的三种集合类型：List、Set和Map。List是一个有序容器，允许重复元素，常用实现有ArrayList和LinkedList。ArrayList通过数组实现，适合随机访问，而LinkedList通过链表实现，适合频繁插入删除。Set不允许重复元素，无序，主要实现有HashSet和TreeSet。Map则保存键值对，HashMap是最常用的实现，提供快速访问速度，但非线程安全。

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什么是集合

集合类存放于java.util包中，主要有list(列表), set(集), map(映射)，集合存放的都是对象的引用而非对象本身，所以我们称集合中的对象就是集合中对象的引用。简而言之，集合就是存放数据对象引用的容器。

List

1.List概述

List集合是有序的，可以对其中每个元素的插入位置进行精确地控制，通过索引来访问元素，遍历元素。常用地主要有ArrayList和LinkedList这两个类。
其中ArrayList底层是通过数组实现，随着元素的增加而动态扩容；而LinkedList底层是通过链表实现，随着元素的增加不断向链表的后端增加节点。

2.List方法

3.List特点

可以允许重复的对象。
可以插入多个null元素。
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。
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。

ArrayList

1.ArrayList概述

ArrayList是一个数组队列，线程不安全集合，它允许对元素进行快速随机访问，数组的缺点是每个元素之间不能有间隔，当数组大小部门组时需要增加存储能力，就需要将已经有数组的数据复制到新的存储空间中（copyOf），当从ArrayList的中间位置插入或者删除元素时，需要对数组进行赋值、移动，代价比较高，因此，它适合随机查找和遍历，不适合插入和删除。

ArrayList继承自AbstractList，实现了如下接口：

实现了List，得到了List集合框架的基本功能；
实现了RandomAccess（这是一个标记接口，没有任何方法），获得了快速随机访问存储元素的功能，？？？如何获得的这个功能
ArrayList实现了Cloneable，得到clone()方法，可以实现克隆功能；
实现了Serializable，表示可以被序列化，通过序列化去传输。

2.ArrayList方法

3.ArrayList特点

容量不固定，随着容量的增加而动态扩容
有序集合
插入的元素可以是null
增删改查效率比LinkedList高
线程不安全，只能用在单线程环境下

LinkedList

1.LinkedList概述

LinkedList底层采用的是双向链表结构，很适合数据的动态插入和删除，但是LinkedList存储元素的节点需要额外的空间存储前驱和后继的引用，并且随机访问和遍历速度比较慢。另一方面，LinkedList在链表头部和尾部插入效率较高，但在指定位置进行插入时，效率一般（因为在指定位置插入需要定位到该位置处的节点O(n)），最后，LinkedList是非线程安全的集合类。

2.LinkedList方法

代码示例

public static void main(String[] args) {
        //将一个数组变成List集合
        int[] data = {1,3,5,7,9,11,11,13};
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < data.length; i++) {
            //增加
            list.add(data[i]);
        }
        //删除
        list.remove(1);
        //将下标 0位置元素改为 666
        list.set(0,666);
        System.out.println(list);
        //查找
        System.out.println(list.contains(2));
        System.out.println(list.get(2));
 
 
    }
//输出结果：
   [666, 5, 7, 9, 11, 11, 13]
   false
   7

Set

Set概述

Set继承自Collection接口，是一个不允许出现重复元素并且无序的集合，主要有HashSet和TreeSet两大实现类。在判断重复元素的时候，Set集合会调用hashCode()和equal()方法来实现。HashSet是哈希表结构，主要利用HashMap的key来存储元素，计算插入元素的hashCode()来获取元素在集合中的位置；TreeSet是红黑树结构，每一个元素都是树中的一个节点，插入的元素都会进行排序。
Set：

不允许重复对象
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。
只允许一个 null 元素
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。

HashSet

1.HashSet概述

hashSet实现Set接口，底层由HashMap实现，为哈希表结构，新增元素相当于HashMap的key，value默认为一个固定的Object。
(1)HashSet继承AbstractSet类，获得了Set接口大部分的实现，减少了实现此接口所需的工作，实际上是又继承了AbstractCollection类；

(2)HashSet实现了Set接口，获取Set接口的方法，可以自定义具体实现，也可以继承AbstractSet类中的实现；

(3)HashSet实现Cloneable，得到了clone()方法，可以实现克隆功能；

(4)HashSet实现Serializable，表示可以被序列化，通过序列化去传输，典型的应用就是hessian协议。

HashSet特点：

不允许出现重复因素；
允许插入Null值；
元素无序（添加顺序和遍历顺序不一致）；
线程不安全，若2个线程同时操作HashSet，必须通过代码实现同步。

2.HashSet方法

代码示例

 public static void main(String[] args) {
        int[] data = {1,1,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7};
        Set<Integer> set = new HashSet<>();
        for (int i = 0; i < data.length; i++) {
            set.add(data[i]);
        }
        System.out.println(set);
        System.out.println(set.contains(7));
    }
//输出结果：[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
           true

Map

1.Map概述

Map与 Collection 并列存在。用于保存具有映射关系的数据 :key-value。
Map 中的 key 和 value 都可以是任何引用类型的数据。
Map 中的 key 用 Set 来存放，不允许重复，即同一个 Map 对象所对应的类，须重写hashCode() 和 equals() 方法。
常用 String 类作为 Map 的“键”。
key 和 value 之间存在单向一对一关系，即通过指定的 key 总能找到唯一的、确定的 value。
Map 接口的常用实现类： HashMap 、 TreeMap 、 LinkedHashMap 和Properties。其中， HashMap 是 Map 接口使用频率最高的实现类。

HashMap

1.HashMap概述

HashMap 实现了Map接口
HashMap 根据键的 hashCode 值存储数据，大多数情况下可以直接定位到它的值，因而具有很快的访问速度，但遍历顺序却是不确定的。 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 非线程安全，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。如果需要满足线程安全，可以用 Collections 的 synchronizedMap 方法使HashMap 具有线程安全的能力，

2.HashMap方法

代码示例

 public static void main(String[] args) {
        Map<Integer,String> map = new HashMap<>();
        //key值为学号，value为姓名
        map.put(1,"张三");
        map.put(2,"李四");
        map.put(8,"王五");
        System.out.println(map);
        //当key重复时，更新值
        map.put(1,"李铁蛋");
        System.out.println(map);
        System.out.println(map.get(2));
        System.out.println(map.getOrDefault(19,"0"));
        System.out.println(map.remove(8));
        System.out.println(map);
    }
// 输出：{1=张三, 2=李四, 8=王五}
        {1=李铁蛋, 2=李四, 8=王五}
        李四
         0
        王五
        {1=李铁蛋, 2=李四}