Java集合之Collection具體詳解

#Java集合是java提供的工具包，包含了常用的資料結構：集合、鍊錶、佇列、堆疊、陣列、映射等。 Java集合工具包位置是java.util.*

Java集合主要可以分割為4個部分：List列表、Set集合、Map映射、工具類別(Iterator迭代器、Enumeration枚舉類別、Arrays和Collections)。

Java集合架構如下圖：

 

#由上圖可以看到Java框架主要是Collection和Map。

一、Collection是一個介面，是一個高度抽象的集合，介麵包含了基本運算和屬性。

        Collection包含了List與Set兩大分支：

1）、List是一個有順序的佇列，每個元素都有它的索引# ，第一個元素的索引值是0。 List的實作類別有LinkedList、ArrayList、Vector和Stack。

         （1）、LinkedList實作了List接口，允許元素為空，LinkedList提供了額外的get,remove,insert方法，這些操作可以使LinkedList被用作堆疊、佇列或雙向佇列。

           LinkedList並不是執行緒安全的，如果多個執行緒同時存取LinkedList，則必須自行實現存取同步，或者另一個解決方法是在建立List時建構一個同步的List。

         （2）、ArrayList  實作了變化大小的數組，讓所有元素包含null，同時ArrayList也不是執行緒安全的。

         （3）、Vector類似ArrayList，但Vector是執行緒安全的。

         （4）、Stack繼承自Vector，實作一個後進先出的堆疊。

            Vector、ArrayLis和LinkedList比較：

            （1）Vector為執行緒安全的，ArrayList和LinkedList不是線程。

            （2）ArrayList和Vector是實作了基於動態陣列的資料結構而LinkedList是基於鍊錶的資料結構。

            （3）陣列與鍊錶的查詢，刪除等的效能。

 2）、set是一個不允許有重複元素的集合。 set的實作類別有Hashset和Treeset。 HashSet依賴HashMap，實際上是透過HashMap實現的；TreeSet依賴TreeMap，透過TreeMap來實現的。

     

二、Map是一個映射接口，採用key-value鍵值對的方式。

        AbstractMap是一個抽象類別，它實作了Map介面中大部分的API，而HashMap、TreeMap和WeakHashMap都是繼承於AbstractMap，HashTable雖然繼承於Dictionary，但它實作了Map介面。

1）、HashTable

        （1）HashTable繼承Map介面，實作一個key-value對應的哈希表，任何非空的物件都可作為key或value。

        （2）新增資料put、取出資料get兩個運算的時間開銷為常數。

        （3）由於作為key的物件是透過計算其雜湊函數來確定與之對應的value的位置，因此任何作為key的物件都必須實現hashCode和equals方法。 hashCode和equals方法都是繼承自根類別Object。

        （4）HashTable是執行緒安全的。

2）、HashMap

        （1）HashMap和HashTable類似，但HashMap是非執行緒安全的，且允許key和value都為空。

        （2）將HashMap視為Collection時，其迭代操作時間開銷和HashMap的容量成正比，如果迭代性能的操作相當重要的話，不要將HashMap的初始化容量捨得過高。

3）、TreeMap

        （1）HashMap透過Hashcode對其內容進行快速查找，無序的，而TreeMap中所有的元素都保持著某種固定的順序，有序的。

        （2）TreeMap沒有調優選項，因為該樹總是處於平衡狀態。

4）、WeakHashMap

          （1） WeakHashMap是改良的HashMap，它對key實行「弱引用」，如果一個key不再被外部所引用，那麼該key可以被GC回收。

  

總結

（1）如果涉及堆疊，佇列等操作，應該考慮用List；對於需要快速插入，刪除元素，應該使用LinkedList；如果需要快速隨機存取元素，應該使用ArrayList。

（2）如果程式在單執行緒環境中，或存取僅在一個執行緒中進行，考慮非同步的類，其效率較高；如果多個執行緒可能同時操作一個類，應該使用同步的類。

（3）要特別注意對雜湊表的操作，作為key的物件要正確複寫equals和hashCode方法。

（4）使用Map時，尋找、更新、刪除、新增最好使用HashMap或HashTable；對Map進行自然順序或自訂鍵順序遍歷時，最好使用TreeMap;

（5）盡量回傳介面而非實際的類型，例如回傳List而非ArrayList，這樣如果以後需要將ArrayList換成LinkedList時，客戶端程式碼就不用改變。這就是針對抽象程式。

Collection介面原始碼

public interface Collection<E> extends Iterable<E> {
    int size(); //大小
    boolean isEmpty();//是否为空
    boolean contains(Object o); //是否包含某个对象
    Iterator<E> iterator(); //迭代
    Object[] toArray(); //转化为数组
    <T> T[] toArray(T[] a);
    boolean add(E e); //增加对象
    boolean remove(Object o); //删除对象
    boolean containsAll(Collection<?> c); //判断是否包含相同的Collection
    boolean addAll(Collection<? extends E> c); //将Collection追加到
    boolean removeAll(Collection<?> c); //删除所有相同对象
    default boolean removeIf(Predicate<? super E> filter) {
        Objects.requireNonNull(filter);
        boolean removed = false;
        final Iterator<E> each = iterator();
        while (each.hasNext()) {
            if (filter.test(each.next())) {
                each.remove();
                removed = true;
            }
        }
        return removed;
    }
    boolean retainAll(Collection<?> c);
    void clear();
    boolean equals(Object o);
    int hashCode();
    @Override
    default Spliterator<E> spliterator() {
        return Spliterators.spliterator(this, 0);
    }
    default Stream<E> stream() {
        return StreamSupport.stream(spliterator(), false);
    }
    default Stream<E> parallelStream() {
        return StreamSupport.stream(spliterator(), true);
    }
}

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