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Java数组与集合类资料汇总

一直都没搞懂java所有集合类之间的继承关系以及哪些是线程安全的,今天特意找了些资料,汇总学习一下。
JAVA数组和JAV集合类的操作如果你做过很多java程序,你可能对java集合类很熟悉,例如:Vector和ArrayList。你可以创建一个集合并向其中增加元素:

List lst = new ArrayList(); lst.add(new Integer(37));

在这个特殊的范例中,一个整型值37用于构造一个Integer封装类对象,然后那个对象被加入到列表。

这个简单的范例展示集合的一个基础-他们用于操纵一列对象,其中的每个对象是一个类或者接口类型。因此,一个ArrayList可以包含Object,String,Float以及Runnable类型的对象。集合类不能用于原始数据类型的列表,例如整型数组。

如果你在你的程序中使用原始类型的数组,你如何操纵它们呢?这个技巧就给你展示几个你可以使用的技术。

第一个技术是排序。java.util.Arrays类包含一套排序和查找数组的类方法,例如:

import java.util.Arrays;

public class ArrayDemo1 {

public static void main(String args[]) {

int vec[] = {37, 47, 23, -5, 19, 56};

Arrays.sort(vec);

for (int i = 0; i < vec.length; i++) {

System.out.println(vec[i]);

} } }

这个演示程序初始化一个整数数组然后调用Arrays.sort升序排序那个数组。

类似的,你可以在排完序的数组上进行二分法查找:

import java.util.Arrays;

public class ArrayDemo2 {

public static void main(String args[]) {

int vec[] = {-5, 19, 23, 37, 47, 56};

int slot = Arrays.binarySearch(vec, 35);

slot = -(slot + 1);

System.out.println("insertion point = " + slot); } }

这个程序有个微妙的概念,如果二分法查找失败它将返回:

-(insertion point) - 1

这个演示程序以参数35调用查找方法,而那个参数在数组中不存在,方法返回值-4,如果这个值加一再取其负数就得到3,这就是35应该被插入到数组中的位置,换言之,值-5, 19和23在数组中占据的位置是0,1和2。因此值35应该在索引3的位置,而37, 47以及56顺延。搜索方法并不进行实际的插入操作而只是指出应该在何处插入。

除了排序和查找,我们还可以对原始类型数组做什么?另一个有用的技术是将一个原始数组转换为等价的对象类型数组。每个对应元素使用它们的封装器类,例如在封装数组中,37成为Integer(37)。

import java.util.Arrays;

import java.lang.reflect.Array;

public class ArrayDemo3 {

// if input is a single-dimension primitive array,

// return a new array consisting of wrapped elements,

// else just return input argument

public static Object toArray(Object vec) {

// if null, return

if (vec == null) {

return vec; }

// if not an array or elements not primitive, return Class cls = vec.getClass();

if (!cls.isArray()) {

return vec; }

if (!cls.getComponentType().isPrimitive()) {

return vec; }

// get array length and create Object output array int length = Array.getLength(vec);

Object newvec[] = new Object[length];

// wrap and copy elements

for (int i = 0; i < length; i++) {

newvec[i] = Array.get(vec, i); }

return newvec; }

public static void main(String args[]) {

// create a primitive array

int vec[] = new int[]{1, 2, 3}; // wrap it Object wrappedvec[] = (Object[])toArray(vec);

// display result

for (int i = 0; i < wrappedvec.length; i++) { System.out.println(wrappedvec[i]); } } }

方法"toArray"的参数是一个Object对象(数组可以被赋值给一个Object引用)。如果参数是null或者代表的不是原始类型数组那么这个方法简单的返回参数值。java.lang.Class工具类用于判断参数是否是一个数组并获取数组的底层元素的类型。

一旦做完这些检查,使用java.lang.reflect.Array工具类的反射工具方法就可以获取原始数组的长度并获得数组的单个元素。Array.get获得的每个元素被返回到封装器类中,例如Integer或者Double。

最终的范例基于前面的那个并向你展示如何在数组上使用集合特性。这假设你已经有一个对象数组。

import java.util.Arrays;

import java.util.List;

public class ArrayDemo4 {

public static void main(String args[]) {

Object vec[] = {new Integer(37), new Integer(47)}; List lst = Arrays.asList(vec);

lst.set(1, new Integer(57));

for (int i = 0; i < vec.length; i++) { System.out.println(vec[i]); } } }

在这个程序中,vec是一个对象数组,包含Integer(37)和Integer(47),然后Arrays.asList被调用。它返回一个集合(List接口类型),使用数组作为集合的后台存储。换言之,ArrayList这样的集合类型在它内部有某种存储类型去存储集合元素。在这个例子中,使用的存储类型是作为参数传。

Java集合类
  集合中存放的是对象的引用,而非对象本身 ,出于表达上的便利,简称为"集合中的对象".
  Set(集):集合中的对象不按特定方式排列,并且没有重复对象,它的有些实现类能对集合中的对象按特定方式排列.
     set接口主要有两个实现类HashSet和TreeSet,HashSet类按照哈希算法来存取集合中的对象,存取速度比较快,HashSet类还有一个子类LinkedHashSet类,不仅
     实现了哈希算法,而且实现了链表数据结构,TreeSet类实现了SortedSet接口,具有排序功能.
     那么,当一个新的对象加入到Set集合中,Set的add()方法是如何判断这个对象是否已经存在于集合中的呢?
      boolean isExists=false;
      Iterator it=set.iterator();
      while(it.hasNext())
      {
           Object oldObject=it.next();
           if(newObject.equals(oldObject))
              {
                  isExists=true;
                  break;
              }
      }
      可见,Set采用对象的equals()方法比较两个对象是否相等,而不是采用"=="比较运算符,以下程序代码尽管两次调用了Set的add()方法,
      实际上只加入了一个对象:
      Set set=new HashSet();
      String s1=new String("hello");
      String s2=new String("hello");
       set.add(s1);
       set.add(s2);
      虽然变量s1和s2实际上引用的是两个内存地址不同的字符串对象,但是由于s2.equals(s1)的比较结果为true,因此Set认为他们是相等的对象,当第二次调用
      Set的add()方法时,add()方法不会把s2引用的字符串对象加入到集合中.
   HashSet类
    按照哈希算法来存取集合中的对象,具有很好的存取性能,当HashSet向集合中加入一个对象时,会调用对象的hashCode()方法获得哈希码,然后根据这个哈希码
    进一步计算出对象在集合中的存放位置.
    在Object类中定义了hashCode()和equals()方法,Object类的euqals()方法按照内存地址比较对象是否相等,因此如果object1.equals(object2)为true,表明object1
    变量和object2变量十九上引用同一个对象.那么object1和object2的哈希码也应该相同.
    ***如果用户定义的类覆盖了Object类的equals()方法,但是没有覆盖Object类的hashCode()方法,就会导致当object1.equals(object2)为true时,而object1和object2的
       哈希码不一定一样,这样使HashSet无法正常工作.
   TreeSet类:
       实现了SortedSet接口,能够对集合中的对象进行排序.
       如:
         Set set=new TreeSet();
          set.add(new Integer(7));
          set.add(new Integer(9));
          set.add(new Integer(8));
         Iterator it=set.iterator();
          while(it.hasNext())
          {
               System.out.println(it.next());
          }
         输出结果为:6 7 8
      当TreeSet向集合中加入一个对象时,会把它插入到有序的对象序列中,那么TreeSet是如何对对象进行排序的捏?TreeSet支持
      两种排序方式:自然排序和客户化排序,默认情况下是自然排序.
      在JDK中,有一部分类实现了Comparable接口,如Integer,Double和String等,Comparable接口有一个compareTo(Object o)方法,
      它返回整数类型,对于表达式x.compareTo(y),如果返回值为0,表示x和y相等,如果返回值大于0,表示x大于y,如果小于0,表示x<y.
       TreeSet调用对象的compareTo()方法比较集合中对象的大小,然后进行升序排序,这种方式称为自然排序.
   客户化排序:
       java.util.Comparator接口用于指定具体的排序方式,它有个compare(Object obj1,Object obj2),用于比较两个对象的大小.
       当表达式compare(x,y)的值大于0,表示x大于y,小于0,表示x小于y,等于0,表示x等于y,如果想让TreeSet进按照Customer对象的
       name属性进行降序排列,可以先创建实现Comparator接口的类CustomerComparator,如:
       import java.util.*;
       public class CustomerComparator implements Comparator
        {
              public int compare(Object o1,Object o2)
              {
                     Customer c1=(Custoemr)o1;
                     Customer c2=(Customer)o2;
                    if(c1.getName().compareTo(c2.getName())>0) return -1;
                    if(c1.getName().compareTo(c2.getName())<0) return 1;
                    return 0;
              }
        }
        接下来在构造TreeSet的实例时,调用它的TreeSet(Comparator comparator)构造方法
             Set set=new TreeSet(new CustomerComparator());
               Customer c1=new Customer("TOM",15);
               Customer c2=new Customer("JACK",20);
               Customer c3=new Customer("MIKE",38);
               set.add(c1);set.add(c2);set.add(c3);
              Iterator it=set.iterator();
               while(it.hasNext())
               {Custoemr customer=(Customer)it.next();
                  System.out.println(customer.getName()+"" +customer.getAge();)
               }
         当TreeSet向集合中加入Customer对象时,会调用CustomerComparator类的compare()方法进行排序,以上Tree按照
         Custoemr对象的name属性进行降序排列,最后输出为:
         TOM 15    MIKE 38 JACK 16
  
  List(列表):对象以线性方式存储,集合中的对象按索引位置排序,可以有重复对象,允许按照对象在集合中的索引位置检索对象.
          实现类有LinkedList,ArrayList和Vector,LinkedList采用链表数据结构,而ArrayList代表大小可变的数组, Vector和
          ArrayList比较相似,两者的区别在于Vecotr类的实现采用了同步机制,而ArrayList没有使用同步机制/
          List按索引排列:
    


java.util包中就包含了一系列重要的集合类,而对于集合类,主要需要掌握的就是它的内部结构,以及遍历集合的迭代模式。

接口:Collection

所有集合类的根类型,主要的一个接口方法:boolean add(Ojbect c)
虽返回的是boolean,但不是表示添加成功与否,因为Collection规定:一个集合拒绝添加这个元素,无论什么原因,都必须抛出异常,这个返回值表示的意义是add()执行后,集合的内容是否改了(就是元素有无数量、位置等变化)。类似的addAll,remove,removeAll,remainAll也是一样的。

用Iterator模式实现遍历集合

Collection有一个重要的方法:iterator(),返回一个Iterator(迭代子),用于遍历集合的所有元素。Iterator模式可以把访问逻辑从不同类的集合类中抽象出来,从而避免向客户端暴露集合的内部结构。

for(Iterator it = c.iterator(); it.hasNext();) {...}

不需要维护遍历集合的“指针”,所有的内部状态都有Iterator来维护,而这个Iterator由集合类通过工厂方法生成。

每一种集合类返回的Iterator具体类型可能不同,但它们都实现了Iterator接口,因此,我们不需要关心到底是哪种Iterator,它只需要获得这个Iterator接口即可,这就是接口的好处,面向对象的威力。

要确保遍历过程顺利完成,必须保证遍历过程中不更改集合的内容(Iterator的remove()方法除外),所以,确保遍历可靠的原则是:只在一个线程中使用这个集合,或者在多线程中对遍历代码进行同步。

JAVA Map集合类介绍

直接贴链接好了

http://dev.csdn.net/article/54/54534.shtm

线性表,链表,哈希表是常用的数据结构,在进行Java开发时,JDK已经为我们提供了一系列相应的类来实现基本的数据结构。这些类均在java.util包中。本文试图通过简单的描述,向读者阐述各个类的作用以及如何正确使用这些类。

Collection
├List
│├LinkedList
│├ArrayList
│└Vector
│ └Stack
└Set
Map
├Hashtable
├HashMap
└WeakHashMap

Collection接口
  Collection是最基本的集合接口,一个Collection代表一组Object,即Collection的元素(Elements)。一些Collection允许相同的元素而另一些不行。一些能排序而另一些不行。Java SDK不提供直接继承自Collection的类,Java SDK提供的类都是继承自Collection的“子接口”如List和Set。
  所有实现Collection接口的类都必须提供两个标准的构造函数:无参数的构造函数用于创建一个空的Collection,有一个Collection参数的构造函数用于创建一个新的Collection,这个新的Collection与传入的Collection有相同的元素。后一个构造函数允许用户复制一个Collection。
  如何遍历Collection中的每一个元素?不论Collection的实际类型如何,它都支持一个iterator()的方法,该方法返回一个迭代子,使用该迭代子即可逐一访问Collection中每一个元素。典型的用法如下:
    Iterator it = collection.iterator(); // 获得一个迭代子
    while(it.hasNext()) {
      Object obj = it.next(); // 得到下一个元素
    }
  由Collection接口派生的两个接口是List和Set。

List接口
  List是有序的Collection,使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置。用户能够使用索引(元素在List中的位置,类似于数组下标)来访问List中的元素,这类似于Java的数组。
和下面要提到的Set不同,List允许有相同的元素。
  除了具有Collection接口必备的iterator()方法外,List还提供一个listIterator()方法,返回一个ListIterator接口,和标准的Iterator接口相比,ListIterator多了一些add()之类的方法,允许添加,删除,设定元素,还能向前或向后遍历。
  实现List接口的常用类有LinkedList,ArrayList,Vector和Stack。

LinkedList类
  LinkedList实现了List接口,允许null元素。此外LinkedList提供额外的get,remove,insert方法在LinkedList的首部或尾部。这些操作使LinkedList可被用作堆栈(stack),队列(queue)或双向队列(deque)。
  注意LinkedList没有同步方法。如果多个线程同时访问一个List,则必须自己实现访问同步。一种解决方法是在创建List时构造一个同步的List:
    List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));

ArrayList类
  ArrayList实现了可变大小的数组。它允许所有元素,包括null。ArrayList没有同步。
size,isEmpty,get,set方法运行时间为常数。但是add方法开销为分摊的常数,添加n个元素需要O(n)的时间。其他的方法运行时间为线性。
  每个ArrayList实例都有一个容量(Capacity),即用于存储元素的数组的大小。这个容量可随着不断添加新元素而自动增加,但是增长算法并没有定义。当需要插入大量元素时,在插入前可以调用ensureCapacity方法来增加ArrayList的容量以提高插入效率。
  和LinkedList一样,ArrayList也是非同步的(unsynchronized)。

Vector类
  Vector非常类似ArrayList,但是Vector是同步的。由Vector创建的Iterator,虽然和ArrayList创建的Iterator是同一接口,但是,因为Vector是同步的,当一个Iterator被创建而且正在被使用,另一个线程改变了Vector的状态(例如,添加或删除了一些元素),这时调用Iterator的方法时将抛出ConcurrentModificationException,因此必须捕获该异常。

Stack 类
  Stack继承自Vector,实现一个后进先出的堆栈。Stack提供5个额外的方法使得Vector得以被当作堆栈使用。基本的push和pop方法,还有peek方法得到栈顶的元素,empty方法测试堆栈是否为空,search方法检测一个元素在堆栈中的位置。Stack刚创建后是空栈。

Set接口
  Set是一种不包含重复的元素的Collection,即任意的两个元素e1和e2都有e1.equals(e2)=false,Set最多有一个null元素。
  很明显,Set的构造函数有一个约束条件,传入的Collection参数不能包含重复的元素。
  请注意:必须小心操作可变对象(Mutable Object)。如果一个Set中的可变元素改变了自身状态导致Object.equals(Object)=true将导致一些问题。

Map接口
  请注意,Map没有继承Collection接口,Map提供key到value的映射。一个Map中不能包含相同的key,每个key只能映射一个value。Map接口提供3种集合的视图,Map的内容可以被当作一组key集合,一组value集合,或者一组key-value映射。

Hashtable类
  Hashtable继承Map接口,实现一个key-value映射的哈希表。任何非空(non-null)的对象都可作为key或者value。
  添加数据使用put(key, value),取出数据使用get(key),这两个基本操作的时间开销为常数。
Hashtable通过initial capacity和load factor两个参数调整性能。通常缺省的load factor 0.75较好地实现了时间和空间的均衡。增大load factor可以节省空间但相应的查找时间将增大,这会影响像get和put这样的操作。
使用Hashtable的简单示例如下,将1,2,3放到Hashtable中,他们的key分别是”one”,”two”,”three”:
    Hashtable numbers = new Hashtable();
    numbers.put(“one”, new Integer(1));
    numbers.put(“two”, new Integer(2));
    numbers.put(“three”, new Integer(3));
  要取出一个数,比如2,用相应的key:
    Integer n = (Integer)numbers.get(“two”);
    System.out.println(“two = ” + n);
  由于作为key的对象将通过计算其散列函数来确定与之对应的value的位置,因此任何作为key的对象都必须实现hashCode和equals方法。hashCode和equals方法继承自根类Object,如果你用自定义的类当作key的话,要相当小心,按照散列函数的定义,如果两个对象相同,即obj1.equals(obj2)=true,则它们的hashCode必须相同,但如果两个对象不同,则它们的hashCode不一定不同,如果两个不同对象的hashCode相同,这种现象称为冲突,冲突会导致操作哈希表的时间开销增大,所以尽量定义好的hashCode()方法,能加快哈希表的操作。
  如果相同的对象有不同的hashCode,对哈希表的操作会出现意想不到的结果(期待的get方法返回null),要避免这种问题,只需要牢记一条:要同时复写equals方法和hashCode方法,而不要只写其中一个。
  Hashtable是同步的。

HashMap类
  HashMap和Hashtable类似,不同之处在于HashMap是非同步的,并且允许null,即null value和null key。,但是将HashMap视为Collection时(values()方法可返回Collection),其迭代子操作时间开销和HashMap的容量成比例。因此,如果迭代操作的性能相当重要的话,不要将HashMap的初始化容量设得过高,或者load factor过低。

WeakHashMap类
  WeakHashMap是一种改进的HashMap,它对key实行“弱引用”,如果一个key不再被外部所引用,那么该key可以被GC回收。

总结
  如果涉及到堆栈,队列等操作,应该考虑用List,对于需要快速插入,删除元素,应该使用LinkedList,如果需要快速随机访问元素,应该使用ArrayList。
  如果程序在单线程环境中,或者访问仅仅在一个线程中进行,考虑非同步的类,其效率较高,如果多个线程可能同时操作一个类,应该使用同步的类。
  要特别注意对哈希表的操作,作为key的对象要正确复写equals和hashCode方法。
  尽量返回接口而非实际的类型,如返回List而非ArrayList,这样如果以后需要将ArrayList换成LinkedList时,客户端代码不用改变。这就是针对抽象编程。

posted on 2009-12-24 10:55 苏勇 阅读(644) 评论(0)  编辑  收藏


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