Java의 컬렉션 클래스란 무엇입니까? 그래픽 예제를 통한 컬렉션 클래스 구조 설명

1. Java의 컬렉션

Java의 컬렉션 클래스는 Java 프로그래밍에서 가장 자주 사용되며 편리한 클래스입니다. 컨테이너 클래스로서 컬렉션 클래스는 모든 유형의 데이터를 저장할 수 있습니다. 물론 제네릭과 결합하여 지정된 유형을 저장할 수도 있습니다(그러나 제네릭은 컴파일 타임에만 유효하며 런타임에 삭제됩니다). 컬렉션 클래스에 저장되는 것은 개체 자체가 아닌 개체에 대한 참조일 뿐입니다. 컬렉션 클래스의 용량은 런타임 중에 동적으로 확장될 수 있으며, 집합의 합집합과 교집합을 찾는 등 편리한 방법도 많이 제공합니다.

2. 컬렉션 클래스 구조

Java의 컬렉션에는 연결 목록, 큐, 해시 테이블 등과 같은 다양한 데이터 구조가 포함되어 있습니다. 클래스 상속 구조의 관점에서 보면 크게 두 가지 범주로 나눌 수 있는데, 하나는 Collection 인터페이스에서 상속되는 것입니다. 이 유형의 컬렉션에는 List, Set, Queue와 같은 컬렉션 클래스가 포함됩니다. 다른 유형은 주로 해시 테이블과 관련된 컬렉션 클래스를 포함하는 Map 인터페이스에서 상속됩니다. 이 두 범주의 상속 구조 다이어그램을 살펴보겠습니다.

1, List, Set 및 Queue

다이어그램의 녹색 점선은 구현을 나타내고 녹색 실선은 인터페이스 간의 상속, 파란색 실선은 클래스 간의 상속을 나타냅니다.

　 (1) 목록: ArrayList 및 LinkedList를 포함하여 더 많은 목록을 사용합니다. 둘 사이의 차이점도 이름에서 알 수 있습니다. ArrayList의 하위 계층은 배열을 통해 구현되므로 임의 접근 속도는 상대적으로 빠르지만, 잦은 추가와 삭제가 필요한 상황에서는 효율성이 상대적으로 낮습니다. LinkedList의 경우 하위 레이어가 연결리스트를 통해 구현되므로 추가 및 삭제 작업을 완료하기가 더 쉽지만 임의 액세스의 효율성은 상대적으로 낮습니다.

우선 둘의 삽입 효율성을 살펴보자:

package com.paddx.test.collection;
import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
public class ListTest {
public static void main(String[] args) {
for(int i=;i<;i++){
}
long start = System.currentTimeMillis();
LinkedList<Integer> linkedList = new LinkedList<Integer>();
for(int i=;i<;i++){
linkedList.add(,i);
}
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println(end - start);
ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
for(int i=;i<;i++){
arrayList.add(,i);
}
System.out.println(System.currentTimeMillis() - end);
}
}

다음은 로컬 실행 결과이다:

23

1227

이 경우 삽입 효율성이 LinkedList의 경우 ArrayList보다 훨씬 높습니다. 물론 이는 더 극단적인 상황입니다. 둘 사이의 랜덤 액세스 효율성을 비교해 보겠습니다.

package com.paddx.test.collection;
import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Random;
public class ListTest {
public static void main(String[] args) {
Random random = new Random();
for(int i=;i<;i++){
}
LinkedList<Integer> linkedList = new LinkedList<Integer>();
for(int i=;i<;i++){
linkedList.add(i);
}
ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
for(int i=;i<;i++){
arrayList.add(i);
}
long start = System.currentTimeMillis();
for(int i=;i<;i++){
int j = random.nextInt(i+);
int k = linkedList.get(j);
}
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println(end - start);
for(int i=;i<;i++){
int j = random.nextInt(i+);
int k = arrayList.get(j);
}
System.out.println(System.currentTimeMillis() - end);
}
}

다음은 로컬 실행 결과입니다.

5277

6

　ArrayList의 랜덤 액세스 효율성이 다음보다 높다는 것은 명백합니다. LinkedList의 크기는 몇 배나 됩니다. 이 두 코드를 통해 LinkedList와 ArrayList의 차이점과 적용 가능한 시나리오를 명확하게 이해할 수 있어야 합니다. Vector의 경우 ArrayList의 스레드 안전 버전인 반면 Stack은 스택 데이터 구조에 해당합니다. 이 두 가지는 거의 사용되지 않으므로 여기서는 예제를 제공하지 않겠습니다.

　　(2)Queue: 일반적으로 LinkedList를 사용하여 직접 완성할 수 있습니다. 위의 클래스 다이어그램에서 볼 수 있듯이 LinkedList는 Deque를 상속하므로 LinkedList는 이중 끝형 큐의 기능을 갖습니다. PriorityQueue의 특징은 각 요소에 우선순위를 부여하고, 우선순위가 높은 요소부터 먼저 Dequeue됩니다.

　　(3) Set: Set과 List의 주요 차이점은 Set은 요소의 반복을 허용하지 않는 반면 List는 요소의 반복을 허용한다는 것입니다. 요소의 중복 여부는 객체의 hash 방식과 equals 방식을 기반으로 판단해야 합니다. 이것이 우리가 일반적으로 컬렉션의 요소 클래스에 대해 hashCode 메서드와 equals 메서드를 재정의하는 이유입니다. Set과 List의 차이점과 hashcode 메소드와 equals 메소드의 기능을 살펴보기 위해 예를 들어보겠습니다.

package com.paddx.test.collection;
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
public class SetTest {
public static void main(String[] args) {
Person p1 = new Person("lxp",10);
Person p2 = new Person("lxp",10);
Person p3 = new Person("lxp",20);
ArrayList<Person> list = new ArrayList<Person>();
list.add(p1);
System.out.println("---------");
list.add(p2);
System.out.println("---------");
list.add(p3);
System.out.println("List size=" + list.size());
System.out.println("----分割线-----");
Set<Person> set = new HashSet<Person>();
set.add(p1);
System.out.println("---------");
set.add(p2);
System.out.println("---------");
set.add(p3);
System.out.println("Set size="+set.size());
}
static class Person{
private String name;
private int age;
public Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
@Override
public boolean equals(Object o) {
System.out.println("Call equals();name="+name);
if (this == o) return true;
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
Person person = (Person) o;
return name.equals(person.name);
}
@Override
public int hashCode() {
System.out.println("Call hashCode(),age="+age);
return age;
}
}
}

위 코드의 실행 결과는 다음과 같습니다.

---------
---------
List size=3
----分割线-----
Call hashCode(),age=10
---------
Call hashCode(),age=10
Call equals();name=lxp
---------
Call hashCode(),age=20
Set size=2

결과에서, 요소가 목록에 추가되면 추가 작업이 실행되지 않고 반복될 수 있음을 알 수 있습니다. Set을 추가하기 전에 hashCode 메서드를 실행해야 합니다. 반환된 값이 이미 집합에 존재하는 경우에는 equals 메서드를 통해 반환된 결과도 true인 경우 해당 요소가 이미 있음을 증명합니다. 반환된 hashCode 값이 다른 경우 이전 요소가 컬렉션에 직접 추가됩니다. 여기서 기억하세요. 컬렉션의 요소에 대해 서로 다른 hashCode 값을 가진 요소는 동일해서는 안 되지만, 동일하지 않은 요소는 동일한 hashCode 값을 가질 수 있습니다.

　HashSet과 LinkedHashSet의 차이점은 후자가 세트에 삽입된 요소의 순서가 출력 순서와 일치하도록 보장할 수 있다는 것입니다. TresSet의 차이점은 Comparator에 따라 정렬된다는 점입니다. 기본적으로 문자의 자연스러운 순서에 따라 오름차순으로 정렬됩니다.

　　(4)Iterable: 이 그림에서 Collection 클래스가 Iterable에서 상속된다는 것을 볼 수 있습니다. 이 인터페이스의 기능은 요소 순회 기능을 제공하는 것입니다. 즉, 모든 컬렉션 클래스(Map 관련 클래스 제외)는 다음을 제공합니다. 요소 순회 기능. Iterable에는 Iterator의 반복자가 포함되어 있습니다. 해당 소스 코드는 다음과 같습니다. 반복자 패턴에 익숙하다면 이해하기 쉽습니다.

public interface Iterator<E> {
boolean hasNext();
E next();
void remove();
}

2. 지도:

Map类型的集合最大的优点在于其查找效率比较高，理想情况下可以实现O(1)的时间复杂度。Map中最常用的是HashMap，LinkedHashMap与HashMap的区别在于前者能够保证插入集合的元素顺序与输出顺序一致。这两者与TreeMap的区别在于TreeMap是根据键值进行排序的，当然其底层的实现也有本质的区别，如HashMap底层是一个哈希表，而TreeMap的底层数据结构是一棵树。我们现在看下TreeMap与LinkedHashMap的区别：

package com.paddx.test.collection;
import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map;
import java.util.TreeMap;
public class MapTest {
public static void main(String[] args) {
Map<String,String> treeMap = new TreeMap<String,String>();
Map<String,String> linkedMap = new LinkedHashMap<String, String>();
treeMap.put("b",null);
treeMap.put("c",null);
treeMap.put("a",null);
for (Iterator<String> iter = treeMap.keySet().iterator();iter.hasNext();){
System.out.println("TreeMap="+iter.next());
}
System.out.println("----------分割线---------");
linkedMap.put("b",null);
linkedMap.put("c",null);
linkedMap.put("a",null);
for (Iterator<String> iter = linkedMap.keySet().iterator();iter.hasNext();){
System.out.println("LinkedHashMap="+iter.next());
}
}
}

运行上述代码，执行结果如下：

TreeMap=a
TreeMap=b
TreeMap=c
----------分割线---------
LinkedHashMap=b
LinkedHashMap=c
LinkedHashMap=a

　　从运行结果可以很明显的看出这TreeMap和LinkedHashMap的区别，前者是按字符串排序进行输出的，而后者是根据插入顺序进行输出的。细心的读者可以发现，HashMap与TreeMap的区别，与之前提到的HashSet与TreeSet的区别是一致的，在后续进行源码分析的时候，我们可以看到HashSet和TreeSet本质上分别是通过HashMap和TreeMap来实现的，所以它们的区别自然也是相同的。HashTable现在已经很少使用了，与HashMap的主要区别是HashTable是线程安全的，不过由于其效率比较低，所以通常使用HashMap，在多线程环境下，通常用CurrentHashMap来代替。

三、总结

　　本文只是从整体上介绍了Java集合框架及其继承关系。除了上述类，集合还提供Collections和Arrays两个工具类，此外，集合中排序跟Comparable和Comparator紧密相关。

위 내용은 Java의 컬렉션 클래스란 무엇입니까? 그래픽 예제를 통한 컬렉션 클래스 구조 설명의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!