Wie verwende ich die Sammlungsklasse (Collection) in Java?

Collection-Schnittstelle

Collection ist die grundlegendste Collection-Schnittstelle. Eine Collection repräsentiert eine Reihe von Objekten, also die Elemente der Collection. Einige Sammlungen erlauben identische Elemente, andere nicht. Manche sortieren, andere nicht. JavaSDK stellt keine Klassen bereit, die direkt von Collection erben. Die von Java SDK bereitgestellten Klassen sind alle „Unterschnittstellen“, die von Collection erben, wie z. B. List und Set.

Alle Klassen, die die Collection-Schnittstelle implementieren, müssen zwei Standardkonstruktoren bereitstellen: Der parameterlose Konstruktor wird zum Erstellen einer leeren Collection verwendet, und der Konstruktor mit einem Collection-Parameter wird zum Erstellen einer neuen Collection verwendet. Diese neue Collection verfügt über dieselben Elemente wie die Sammlung bestanden. Der letztere Konstruktor ermöglicht dem Benutzer das Kopieren einer Sammlung.

Wie durchlaufe ich jedes Element in der Sammlung? Unabhängig vom tatsächlichen Typ der Sammlung unterstützt sie eine iterator()-Methode, die einen Iterator zurückgibt, mit dem nacheinander auf jedes Element in der Sammlung zugegriffen werden kann. Die typische Verwendung ist wie folgt:

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  }

Die beiden von der Collection-Schnittstelle abgeleiteten Schnittstellen sind List und Set.

List-Schnittstelle

List ist eine geordnete Sammlung. Mit dieser Schnittstelle können Sie die Einfügeposition jedes Elements genau steuern. Benutzer können über den Index (die Position des Elements in der Liste, ähnlich einem Array-Index), der dem Java-Array ähnelt, auf Elemente in der Liste zugreifen.

Im Gegensatz zum unten erwähnten Set erlaubt List die gleichen Elemente.

Zusätzlich zur notwendigen iterator()-Methode der Collection-Schnittstelle bietet List auch eine listIterator()-Methode, die eine ListIterator-Schnittstelle zurückgibt. Im Vergleich zur Standard-Iterator-Schnittstelle verfügt ListIterator über einige weitere add()- und andere Methoden Fügen Sie Elemente hinzu, löschen Sie sie, legen Sie sie fest und bewegen Sie sich vorwärts oder rückwärts.

Gemeinsame Klassen, die die List-Schnittstelle implementieren, sind LinkedList, ArrayList, Vector und Stack.

LinkedList-Klasse

LinkedList implementiert die List-Schnittstelle und lässt Nullelemente zu. Darüber hinaus stellt LinkedList zusätzliche Get-, Remove- und Insert-Methoden am Anfang oder Ende von LinkedList bereit. Diese Operationen ermöglichen die Verwendung von LinkedList als Stack, Warteschlange oder Deque.

Beachten Sie, dass LinkedList keine synchronisierten Methoden hat. Wenn mehrere Threads gleichzeitig auf eine Liste zugreifen, müssen sie die Zugriffssynchronisierung selbst implementieren. Eine Lösung besteht darin, beim Erstellen der Liste eine synchronisierte Liste zu erstellen:

List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));

ArrayList-Klasse

ArrayList implementiert Arrays variabler Größe. Es erlaubt alle Elemente, einschließlich null. ArrayList ist nicht synchronisiert. Die Laufzeit der

size-, isEmpty-, get- und set-Methoden ist konstant. Allerdings sind die Kosten der Add-Methode eine amortisierte Konstante, und das Addieren von n Elementen erfordert O(n) Zeit. Andere Methoden haben eine lineare Laufzeit.

Jede ArrayList-Instanz verfügt über eine Kapazität (Capacity), die der Größe des Arrays entspricht, das zum Speichern von Elementen verwendet wird. Diese Kapazität erhöht sich automatisch, wenn neue Elemente hinzugefügt werden, der Wachstumsalgorithmus ist jedoch nicht definiert. Wenn eine große Anzahl von Elementen eingefügt werden muss, kann die Methode „sichsureCapacity“ aufgerufen werden, um die Kapazität der ArrayList vor dem Einfügen zu erhöhen und so die Einfügeeffizienz zu verbessern.

Wie LinkedList ist auch ArrayList nicht synchronisiert.

Vector-Klasse

Vector ist ArrayList sehr ähnlich, aber Vector ist synchronisiert. Obwohl der von Vector erstellte Iterator dieselbe Schnittstelle hat wie der von ArrayList erstellte Iterator, weil Vector synchronisiert ist, ändert ein anderer Thread den Status des Vectors, wenn ein Iterator erstellt und verwendet wird (z. B. indem er ein Element hinzufügt oder entfernt). , ConcurrentModificationException wird beim Aufruf der Iterator-Methode ausgelöst, daher muss die Ausnahme abgefangen werden.

Stack-Klasse

Stack erbt von Vector und implementiert einen Last-In-First-Out-Stack. Stack bietet 5 zusätzliche Methoden, mit denen Vector als Stack verwendet werden kann. Die grundlegenden Push- und Pop-Methoden sowie die Peek-Methode holen sich das Element oben im Stapel, die leere Methode testet, ob der Stapel leer ist, und die Suchmethode erkennt die Position eines Elements im Stapel. Der Stapel ist nach seiner Erstellung ein leerer Stapel.

Set-Schnittstelle

Set ist eine Sammlung, die keine doppelten Elemente enthält, d. h. zwei beliebige Elemente e1 und e2 haben e1.equals(e2)=false und Set hat höchstens ein Nullelement.

Offensichtlich unterliegt der Set-Konstruktor der Einschränkung, dass der übergebene Collection-Parameter keine doppelten Elemente enthalten darf.

Bitte beachten Sie: Mit veränderlichen Objekten muss vorsichtig umgegangen werden. Wenn ein veränderliches Element in einem Set seinen Zustand ändert und Object.equals(Object)=true verursacht, führt dies zu einigen Problemen.

Map-Schnittstelle

Bitte beachten Sie, dass Map nicht die Collection-Schnittstelle erbt, die den Schlüssel zur Wertezuordnung bereitstellt. Eine Map kann nicht denselben Schlüssel enthalten und jeder Schlüssel kann nur einen Wert zuordnen. Die Map-Schnittstelle bietet drei Arten von Satzansichten. Der Inhalt der Karte kann als Satz von Schlüsselsätzen, Satz von Wertsätzen oder Satz von Schlüsselwertzuordnungen betrachtet werden.

Hashtable-Klasse

Hashtable erbt die Map-Schnittstelle und implementiert eine Hash-Tabelle für die Schlüsselwertzuordnung. Als Schlüssel oder Wert kann jedes Nicht-Null-Objekt verwendet werden.

Verwenden Sie put(key, value), um Daten hinzuzufügen, und get(key), um Daten zu entfernen. Der Zeitaufwand dieser beiden Grundoperationen ist konstant.

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。

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