Java 컬렉션 프레임워크 아키텍처 세부정보

최근 J2EE 책에서 컬렉션 프레임워크에 대한 아주 좋은 설명을 보았습니다. 필터링한 후 모든 사람과 공유하기 위해 게시했습니다. 컬렉션 프레임워크에는 객체 컬렉션을 관리하기 위한 인터페이스와 클래스가 포함되어 있습니다. , 다음은 다양한 구성요소에 대한 설명입니다.
Collection 인터페이스
Collection은 가장 기본적인 컬렉션 인터페이스입니다. Collection은 Object의 그룹, 즉 Collection의 요소를 나타냅니다. 일부 컬렉션은 동일한 요소를 허용하지만 다른 컬렉션은 허용하지 않습니다. 어떤 종류는 있고 다른 것들은 그렇지 않습니다. Java SDK는 Collection에서 직접 상속되는 클래스를 제공하지 않습니다. Java SDK에서 제공하는 클래스는 모두 List 및 Set과 같이 Collection에서 상속되는 "하위 인터페이스"입니다.
Collection 인터페이스를 구현하는 모든 클래스는 두 가지 표준 생성자를 제공해야 합니다. 매개 변수가 없는 생성자는 빈 컬렉션을 만드는 데 사용되고, Collection 매개 변수가 있는 생성자는 새 컬렉션을 만드는 데 사용됩니다. 전달된 컬렉션입니다. 후자의 생성자를 사용하면 사용자가 컬렉션을 복사할 수 있습니다.
컬렉션의 각 요소를 어떻게 탐색하나요? Collection의 실제 유형에 관계없이 Collection의 각 요소에 하나씩 액세스하는 데 사용할 수 있는 반복자를 반환하는 iterator() 메서드를 지원합니다. 일반적인 사용법은 다음과 같습니다:

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 
}

Collection 인터페이스에서 파생된 두 가지 인터페이스는 List와 Set입니다.
목록 인터페이스
목록은 순서가 지정된 컬렉션입니다. 이 인터페이스를 사용하면 각 요소의 삽입 위치를 정확하게 제어할 수 있습니다. 사용자는 Java 배열과 유사한 인덱스(배열 첨자와 유사한 목록의 요소 위치)를 사용하여 목록의 요소에 액세스할 수 있습니다.
아래에 언급된 Set과 달리 List는 동일한 요소를 허용합니다.
List는 Collection 인터페이스에 필요한 iterator() 메서드 외에도 ListIterator 인터페이스를 반환하는 listIterator() 메서드를 제공합니다. 이는 표준 Iterator 인터페이스와 비교하여 ListIterator에는 add()와 같은 몇 가지 메서드가 더 있습니다. 요소를 추가, 삭제, 설정하고 앞으로 또는 뒤로 이동할 수 있습니다.
List 인터페이스를 구현하는 일반적인 클래스에는 LinkedList, ArrayList, Vector 및 Stack이 있습니다.
LinkedList 클래스
LinkedList는 List 인터페이스를 구현하고 null 요소를 허용합니다. 또한 LinkedList는 LinkedList의 헤드 또는 테일에 추가 가져오기, 제거 및 삽입 메서드를 제공합니다. 이러한 작업을 통해 LinkedList를 스택, 큐 또는 데크로 사용할 수 있습니다.
LinkedList에는 동기화 방법이 없습니다. 여러 스레드가 동시에 List에 액세스하는 경우 액세스 동기화를 자체적으로 구현해야 합니다. 한 가지 해결책은 목록을 생성할 때 동기화된 목록을 구성하는 것입니다.
List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));
ArrayList 클래스
ArrayList는 가변 크기 배열을 구현합니다. null을 포함한 모든 요소를 ​​허용합니다. ArrayList가 동기화되지 않았습니다.
size, isEmpty, get 및 set 메소드의 실행 시간은 일정합니다. 그러나 add 메서드의 비용은 상각 상수이며 n 요소를 추가하려면 O(n) 시간이 필요합니다. 다른 방법에는 선형 실행 시간이 있습니다.
각 ArrayList 인스턴스에는 요소를 저장하는 데 사용되는 배열의 크기인 용량(Capacity)이 있습니다. 이 용량은 새 요소가 추가됨에 따라 자동으로 증가하지만 증가 알고리즘은 정의되지 않습니다. 많은 수의 요소를 삽입해야 하는 경우 삽입 효율성을 높이기 위해 삽입하기 전에 verifyCapacity 메서드를 호출하여 ArrayList의 용량을 늘릴 수 있습니다.
LinkedList와 마찬가지로 ArrayList도 동기화되지 않습니다.
Vector 클래스
Vector는 ArrayList와 매우 유사하지만 Vector는 동기화됩니다. Vector에 의해 생성된 Iterator는 ArrayList에 의해 생성된 Iterator와 동일한 인터페이스를 가지지만 Vector는 동기화되기 때문에 Iterator가 생성되어 사용 중일 때 다른 스레드가 Vector의 상태를 변경합니다(예: 일부 요소 추가 또는 제거). , Iterator 메서드를 호출하면 ConcurrentModificationException이 발생하므로 예외를 catch해야 합니다.
Stack 클래스
Stack은 Vector를 상속하고 후입선출 스택을 구현합니다. Stack은 Vector를 스택으로 사용할 수 있는 5가지 추가 메서드를 제공합니다. 기본적인 push, pop 메소드와 peek 메소드는 스택의 맨 위에 요소를 가져오고,empty 메소드는 스택이 비어 있는지 테스트하며, search 메소드는 스택에서 요소의 위치를 ​​감지합니다. 스택은 생성된 후 빈 스택입니다.
Set 인터페이스
Set는 중복된 요소를 포함하지 않는 컬렉션입니다. 즉, e1과 e2의 두 요소에는 e1.equals(e2)=false가 있고 Set에는 최대 하나의 null 요소가 있습니다.
분명히 Set 생성자에는 전달된 Collection 매개변수가 중복 요소를 포함할 수 없다는 제약이 있습니다.
참고: 변경 가능한 객체는 주의해서 다루어야 합니다. Set의 변경 가능한 요소가 상태를 변경하여 Object.equals(Object)=true가 되면 몇 가지 문제가 발생합니다.
Map 인터페이스
Map은 Collection 인터페이스를 상속하지 않습니다. Map은 키-값 매핑을 제공합니다. Map은 동일한 키를 포함할 수 없으며 각 키는 하나의 값만 매핑할 수 있습니다. Map 인터페이스는 세 가지 종류의 세트 뷰를 제공합니다. 맵의 콘텐츠는 키 세트 세트, 값 세트 세트 또는 키-값 매핑 세트로 간주될 수 있습니다.
Hashtable 클래스
Hashtable은 Map 인터페이스를 상속받아 키-값 매핑의 해시 테이블을 구현합니다. null이 아닌 모든 객체는 키나 값으로 사용될 수 있습니다.
데이터를 추가하려면 put(key, value)을 사용하고, 데이터를 제거하려면 get(key)을 사용하세요. 이 두 가지 기본 작업에 소요되는 시간은 일정합니다.
해시테이블은 초기 용량과 부하율이라는 두 가지 매개변수를 통해 성능을 조정합니다. 일반적으로 기본 부하 계수 0.75는 시간과 공간 간의 균형을 더 잘 유지합니다. 로드 비율을 높이면 공간을 절약할 수 있지만 해당 검색 시간이 늘어나 가져오기 및 넣기와 같은 작업에 영향을 미칩니다.
Hashtable을 사용하는 간단한 예는 다음과 같습니다. 1, 2, 3을 Hashtable에 넣고 키는 각각 "one", "two", "3"입니다.

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。

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