Java框架用法介紹

Collection介面

• #Collection是最基本的集合接口，一個Collection代表一組Object，即Collection的元素（Elements）。

• 所有實作Collection介面的類別都必須提供兩個標準的建構子：無參數的建構子用來建立一個空的Collection，有一個Collection參數的建構子用於建立一個新的Collection，這個新的Collection與傳入的Collection有相同的元素。後 一個建構函式允許使用者複製一個Collection。

• 如何遍歷Collection中的每個元素？不論Collection的實際類型如何，它都支援一個iterator()的方法，該方法返回一個迭代器，使用該迭代器即可遍歷訪問Collection中每一個元素，通過Iterator的遍歷是無序的。

典型的用法如下：

1 Iterator it = collection.iterator(); // 获得一个迭代子2 while(it.hasNext()) {3      Object obj = it.next(); // 得到下一个元素4 }

List介面

• List是有序的Collection，使用此介面能夠精確的控制每個元素插入的位置。使用者能夠使用索引（元素在List中的位置，類似於陣列下標）來存取List中的元素，這類似於Java的陣列。

• 除了具有Collection接口必備的iterator()方法外，List還提供一個listIterator()方法，返回一個ListIterator接口，和標準的Iterator接口相比，ListIterator多了一些add()之類的方法，允許添加，刪除，設定元素， 還能向前或向後遍歷。

• 實作List介面的常用類別有LinkedList，ArrayList，Vector和Stack。

LinkedList類別

• #LinkedList實作了List接口，允許null元素。另外LinkedList提供額外的get，remove，insert方法。這些操作使LinkedList可被用作堆疊（stack），佇列（queue）或雙向佇列（deque）。

• 注意LinkedList沒有同步性。如果多個執行緒同時存取一個LinkedList，則必須自行實作存取同步。另一種解決方法是在建立List時建構一個同步的List：List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));

ArrayList類別

• ArrayList實作了大小可變的陣列。它允許所有元素，包括null。 ArrayList沒有同步性。

• size，isEmpty，get，set方法運行時間為常數。但是add方法開銷為分攤的常數，增加n個元素需要O(n)的時間。其他的方法運行時間為線性。

• 每個ArrayList實例都有一個容量（Capacity），也就是用於儲存元素的陣列的大小。這個容量可隨著不斷添加新元素而自動增加，但是成長演算法並沒有定義。當需要插入大量元素時，在插入前可以呼叫ensureCapacity方法來增加ArrayList的容量以提高插入效率。

 

Vector類別

Vector非常類似ArrayList，但Vector是同步的。由Vector創建的Iterator，雖然和ArrayList創建的Iterator是同一接口，但是，因為Vector是同步的，當一個Iterator被創建而且正在被使用，另一個線程改變了Vector的狀態（例如，添加或刪除了一些元素），這時呼叫Iterator的方法時將拋出ConcurrentModificationException，因此必須捕獲該異常。  

Stack 類別

Stack繼承自Vector，實作一個後進先出的堆疊。 Stack提供5個額外的方法使得Vector得以被當作堆疊使用。基本的push和pop 方法，還有peek方法得到棧頂的元素，empty方法測試堆疊是否為空，search方法檢測一個元素在堆疊中的位置。 Stack剛建立後是空棧。

Vector、ArrayList和LinkedList比較

1. 1.Vector是線程同步的，所以它也是線程安全的，而ArrayList和LinkedList是非線程安全的。如果不考慮線程的安全因素，一般用ArrayList和LinkedList效率比較高。

2. 2.ArrayList和Vector是實作了基於動態陣列的資料結構，LinkedList基於鍊錶的資料結構。

3. 3.如果集合中的元素的數目大於目前集合數組的長度時，Vector增長率為目前數組長度的100%,而ArrayList增長率為目前數組長度的50 %.如果在集合中使用數據量比較大的數據，用vector有一定的優勢；反之，用ArrayList有優勢。

4. 3.如果找出一個指定位置的數據，Vector和ArrayList使用的時間是相同的，花費時間為O(1)，而LinkedList需要遍歷查找，花費時間為O(i)，效率不如前兩者。

5. 4.而如果移動、刪除一個指定位置的資料花費的時間為0(n-i)n為總長度，這個時候就應該考慮使用LinkedList ,因為它移動一個指定位置的資料所花費的時間為0(1)。

6. 5.對於在指定位置插入數據，LinedList比較佔優勢，因為ArrayList要移動數據。

 

Set介面

• #Set是一種不包含重複的元素的Collection，即任意的兩個元素e1和e2都有e1.equals(e2)=false，Set最多有一個null元素。

• 很明顯，Set的建構子有一個限制條件，傳入的Collection參數不能包含重複的元素。

• 請注意：必須小心操作可變物件（Mutable Object）。如果一個Set中的可變元素改變了自身狀態導致Object.equals(Object)=true將會導致一些問題。

 

Map介面

#請注意，Map沒有繼承Collection接口，Map提供key到value的映射。一個Map中不能包含相同的key，每個key只能對應一個 value。

Map介面提供3種集合的視圖，Map的內容可以當作一組key集合，一組value集合，或是一組key-value對應。

 

Hashtable類別

• Hashtable繼承Map接口，實作一個key-value映射的哈希表。 任何非空（non-null）的物件都可作為key或value。

• 新增資料使用put(key, value)，取出資料使用get(key)，這兩個基本運算的時間開銷為常數。

• Hashtable透過initial capacity和load factor兩個參數調整效能。通常缺省的load factor 0.75較好地實現了時間和空間的均衡。增加load factor可以節省空間但相應的查找時間將增加，這會影響像get和put這樣的操作。

• 由於作為key的物件將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的物件都必須實作hashCode和equals方法。 hashCode和equals方法繼承自根類別Object。

• Hashtable是同步的。

 

HashMap類別

HashMap和Hashtable類似，不同之處在於HashMap是非同步的，並且允許null，即null value和null key。但將HashMap視為Collection時（values()方法可傳回Collection），其迭代子操作時間開銷和HashMap 的容量成比例。因此，如果迭代操作的效能相當重要的話，不要將HashMap的初始化容量設得太高，或是load factor過低。

 

TreeMap類別

• #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。

• 在Map 中插入、刪除和定位元素，HashMap 是最好的選擇。但如果您要按自然順序或自訂順序遍歷鍵，那麼TreeMap會更好。使用HashMap要求新增的鍵類別明確定義了hashCode()和 equals()的實作。

• TreeMap沒有調優選項，因為該樹總是處於平衡狀態。

 

WeakHashMap類別

WeakHashMap是一種改進的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

• #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，則應該使用ArrayList。

• 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，應該使用同步的類別。

• 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。

• 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;

• 盡量回傳介面而非實際的類型，例如傳回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。

#

以上是Java框架用法介紹的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！