Java集合定义与用法实例总结【Set、List与Map】

 更新时间:2018年08月27日 10:24:25   转载 作者:喜欢特别冷的冬天下着雪  
这篇文章主要介绍了Java集合定义与用法,结合实例形式总结分析了Java集合中Set、List和Map相关概念、功能、用法及操作注意事项,需要的朋友可以参考下

本文实例讲述了Java集合定义与用法。分享给大家供大家参考,具体如下:

java集合大体可分为三类,分别是Set、List和Map,它们都继承了基类接口Collection,Collection接口定义了众多操作集合的基本方法,如下:

为了访问Collection集合,不得不去了解Iterator接口。该接口很简单,主要用于定义访问集合的方法,如下:

所以上述的三大类子集合必定都继承了上面2个接口。其中Set集合要求元素不重复,且内部无序,所以访问时只能根据元素值来访问;List内部为动态数组,支持有序,元素也可重复,所以往往有index;Map所代表的集合是具有Key-Value的映射关系的集合,如哈希表。

1. Set

1.1 Set不可添加相同元素

import java.util.Collection;
import java.util.HashSet;
public class TestSet {
  @SuppressWarnings({ "rawtypes", "unchecked" })
  public static void main(String[] args) {
    Collection c1 = new HashSet();
    Person p = new Person();
    c1.add(p);
    c1.add(p);
    System.out.println(c1);
    Collection c2 = new HashSet();
    String str1 = new String("123");
    String str2 = new String("123");
    c2.add(str1);
    c2.add(str2);
    System.out.println(c2);
  }
}
class Person {
  public Person() {
  }
  public Person(String name) {
    this.name = name;
  }
  public String name;
}

运行输出:

[demo.Person@1db9742]
[123]

第一次添加了俩次p对象,集合不会重复添加,所以输出了[Person@1db9742],这很合理。但是第二次明明new了两个字符串,str1和str2的引用肯定是不同的,那为什么程序还是会认为是相同的元素呢。查找add(E e)的源码,找到了其中的关键部分,如下

public boolean add(E e) {
  return map.put(e, PRESENT)==null;
 }
 public V put(K key, V value) {
  if (key == null)
   return putForNullKey(value);
  int hash = hash(key.hashCode());
  int i = indexFor(hash, table.length);
  for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
   Object k;
   if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
    V oldValue = e.value;
    e.value = value;
    e.recordAccess(this);
    return oldValue;
   }
  }
  modCount++;
  addEntry(hash, key, value, i);
  return null;
 }

这一句

if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))

表明,当两个对象的哈希值相等并且对象的equals方法返回真时,则认为两个对象是相同的,并不会进行后面的addEntry操作,即不会添加至集合。

这也就难怪String str1=new String("123")String str2=new String("123");被认为是同一个对象了,因为String在做equals的时候恰好很特殊,只要值相等,则euqals就返回真。

为了测试源码是否真的是这么执行的,改写程序如下:

import java.util.Collection;
import java.util.HashSet;
public class TestSet {
  @SuppressWarnings({ "rawtypes", "unchecked" })
  public static void main(String[] args) {
    Collection c1 = new HashSet();
    c1.add(new A());
    c1.add(new A());
    c1.add(new B());
    c1.add(new B());
    c1.add(new C());
    c1.add(new C());
    System.out.println(c1);
  }
}
class A {
  @Override
  public boolean equals(Object obj) {
    return true;
  }
  @Override
  public int hashCode() {
    return 1;
  }
}
class B {
  @Override
  public int hashCode() {
    return 1;
  }
}
class C {
  @Override
  public boolean equals(Object obj) {
    return true;
  }
}

输出:

[demo.A@1, demo.B@1, demo.B@1, demo.C@1db9742, demo.C@106d69c]

可以看到,B和C的对象都没有被集合认为是同一个对象,而A类中重写的哈希值和equals永远相等,导致A类new出的匿名对象也是相等的,故只添加了一个。

1.2 Set不可修改元素的值

import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;
import java.util.HashSet;
public class TestSet {
  @SuppressWarnings({ "rawtypes", "unchecked" })
  public static void main(String[] args) {
    Collection coll = new HashSet();
    coll.add(new Person("f"));
    coll.add(new Person("l"));
    coll.add(new Person("y"));
    System.out.println(coll);// a
    Iterator it = coll.iterator();// b
    while (it.hasNext()) {
      Person p = (Person) it.next();
      if (p.name.equals("f")) {
        p = new Person();// c
      }
    }
    Iterator it1 = coll.iterator();// d
    while (it1.hasNext()) {
      Person p = (Person) it1.next();
      System.out.println(p.name);
    }
    System.out.println(coll);
  }
}
class Person {
  public Person() {
  }
  public Person(String name) {
    this.name = name;
  }
  public String name;
}

运行输出:

[demo.Person@52e922, demo.Person@1db9742, demo.Person@106d69c]
y
f
l
[demo.Person@52e922, demo.Person@1db9742, demo.Person@106d69c]

代码输出表明,HashSet集合的元素并不是有序的,另外在代码c处取出了元素后,为该元素重新赋值,而后输出发现集合并没有改变,这说明iterator迭代器在提供next的方法里应该是类似于copy的技术,目的就是防止在遍历set集合的时候元素被改变。

2. List

List作为Collection的子接口,自然可以调用父接口的基本方法,但由于List集合元素是有序的,所以List接口在父接口的基础上又增加了些方法。这些方法的作用与类父接口类似,只是都会增加一个index参数做为索引。

List中最常用的就是ArrayList,它在Vector的基础上做了许多改进,下面代码将展示List的基本操作用法:

import java.util.List;
import java.util.ArrayList;
import java.util.ListIterator;
public class TestList {
  @SuppressWarnings({ "rawtypes", "unchecked" })
  public static void main(String[] args) {
    // 向list中添加不同类型的元素,会自动装箱
    List list = new ArrayList();
    list.add(1);
    list.add("123");
    list.add(3.14f);
    // 列表元素:[1, 123, 3.14]
    System.out.println("列表元素:" + list);
    // 清除列表
    list.clear();
    list.add("我");
    list.add("们");
    list.add("交");
    list.add("个");
    list.add("朋");
    list.add("友");
    list.add("吧");
    // 列表元素:[我, 们, 交, 个, 朋, 友, 吧]
    System.out.println("列表元素:" + list);
    List sub1 = list.subList(0, list.size() / 2);
    // 子列表元素:[我, 们, 交]
    System.out.println("子列表元素:" + sub1);
    // 从list中删除sub
    sub1.removeAll(list);
    // 列表元素:[个, 朋, 友, 吧]
    System.out.println("列表元素:" + list);
    // 添加至头
    List sub2 = new ArrayList();
    sub2.add("我");
    sub2.add("们");
    sub2.add("交");
    System.out.println("子列表元素:" + sub2);
    // 在list中添加sub2
    list.addAll(0, sub2);
    System.out.println("列表元素:" + list);
    // 遍历操作
    ListIterator iter = list.listIterator();
    System.out.println("--正向遍历--");
    while (iter.hasNext()) {
      System.out.println(iter.next());
    }
    System.out.println("--反向遍历--");
    while (iter.hasPrevious()) {
      System.out.println(iter.previous());
    }
  }
}

运行输出:

列表元素:[1, 123, 3.14]
列表元素:[我, 们, 交, 个, 朋, 友, 吧]
子列表元素:[我, 们, 交]
列表元素:[个, 朋, 友, 吧]
子列表元素:[我, 们, 交]
列表元素:[我, 们, 交, 个, 朋, 友, 吧]
--正向遍历--







--反向遍历--






List就像是一个动态且元素类型可不一的数组,它不仅具有iterator迭代器,而且还有listIterator,后者就像数组一样,支持正向和反向遍历。

3. Map

Map是具有映射关系的集合,key做为主键,可以索引到唯一的value,key和value都可以是对象。如果单独取出Map里的所有值的话,Map看起来就像是Set,而又由于它较之Set又具有索引功能,所以又似乎有些List的影子。实际上,Map的key必须实现equals和hashCode方法,这也就解释了为什么可以将一个对象的引用做为key了(实际上是计算这个对象的hashCode做为主键),因此不能将同一个对象的引用存入某一个Map中。HashSet实现了Set接口,ArrayList实现了List接口,那么单从命名上就能得知,HashMap肯定实现了Map接口,Map接口的功能如下,

在HashSet和ArrayList都有一个访问迭代器的方法iterator(),在Set接口中却没有,毕竟Set是key-value组合,取而代之的是一个keySet()方法,用以返回一个实现了Set接口的对象,从而又可以进行iterator的操作。

基本操作如下:

import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
public class TestMap {
  @SuppressWarnings({ "rawtypes", "unchecked" })
  public static void main(String[] args) {
    HashMap hash = new HashMap();
    hash.put("1", "我");
    hash.put("2", "们");
    // 主键可为null,但只能有一个null值的主键
    hash.put(null, null);
    // 值可以为null,可以有很多个值为null
    hash.put("3", null);
    hash.put("4", null);
    System.out.println("直接遍历:" + hash);
    System.out.println("----keySey遍历----:");
    for (Object key : hash.keySet()) {
      System.out.println("key:" + key + " value:" + hash.get(key));
    }
    System.out.println("----iterator遍历----:");
    Iterator iter = hash.keySet().iterator();
    while (iter.hasNext()) {
      String key = (String) iter.next();
      System.out.println("key:" + key + " value:" + hash.get(key));
    }
  }
}

输出:

直接遍历:{null=null, 1=我, 2=们, 3=null, 4=null}
----keySey遍历----:
key:null value:null
key:1 value:我
key:2 value:们
key:3 value:null
key:4 value:null
----iterator遍历----:
key:null value:null
key:1 value:我
key:2 value:们
key:3 value:null
key:4 value:null

HashMap可以有空key,但是只能有一个,,这符合唯一主键的原则,并且若主键重复了,则会覆盖之前的相同主键。而值却没有限制,有多少个null都可以。此外,在使用HashMap的时候还需要注意下面两点:

1.HashMap是非线程安全的,而Hashtable是线程安全的。

对于各种集合的各种操作,其实可以依赖于Collections类,该类提供了许多静态操作集合的方法,其中就可以将一个普通集合封装为线程安全的集合,如下

Collection c=Collections.synchronized(new ArrayList());

2.了解HashMap的性能

HashMap利用每一个key的哈希值,去为value找寻存储位置。这个存储位置往往被称为“桶”,当哈希值唯一时,那么一个桶中就只有一个对象,这时情况最理想,然而若非正常情况下(比如重写hashCode强制返回相等),那么一个桶能就有放多个对象,这时性能最差。

上面说道,HashMap与Set、List在某方面都很相似,做为一个强大的集合,它的内部自然也有会动态开辟内存的操作。所有就有了下面几个参数,

  • capacity(容量):在初始化HashMap时将会有一个默认值(好象是10吧),随着集合的大小也会自身调整。
  • size(元素个数):有多少个元素size就是多少。
  • load factor(负载因子):load factor=size/capacity,取值0~1。

当负载因子很大时,如有90个元素,而集合的容量为100,因子就是0.9,这样情况非常不利于查询操作,因为put和get操作会遍历大量的元素,时间复杂度无形就会增加,但在内存开销上确实是比较节省的,因为集合不会反复的创建,因为每一次扩充集合的操作,就意味着要将原始元素重新插入到新的集合中去,性能开销是很大的。

而当负载因子很小时,查询效率将会非常高(因为遍历少),但是却在内部进行了许多次开辟内存的操作。

因此,在系统中,要根据实际需求正确把握HashMap的用法,如一开始建立集合的时候就知道这个集合非常大,那么就有必要在初始化的时候就指明capacity,不应该使用默认值,这样效率能高点;相反只有少量集合元素时,不应该在创建的时候指定很大的capacity,这明显是在浪费内存。

更多关于java算法相关内容感兴趣的读者可查看本站专题:《Java数据结构与算法教程》、《Java操作DOM节点技巧总结》、《Java文件与目录操作技巧汇总》和《Java缓存操作技巧汇总

希望本文所述对大家java程序设计有所帮助。

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