区别和联系-list-map-set-vector
### 区别与联系:List、Map、Set、Vector #### List List 是 Java 集合框架中的一个接口,它允许元素重复,并且每个元素都有一个特定的顺序位置。这意味着可以通过索引来访问 List 中的元素。List 提供了多种实现类,包括 `LinkedList`、`ArrayList`、`Vector` 和 `Stack`。 - **ArrayList**: 这是 List 最常用的实现之一。它基于动态数组实现,提供随机访问元素的功能。因此,添加或删除中间的元素效率较低(时间复杂度为 O(n)),而获取元素则非常快(时间复杂度为 O(1))。当需要频繁查询元素时,选择 ArrayList 更合适。 - **LinkedList**: 它使用双向链表实现,非常适合于经常需要插入或删除元素的情况,因为这些操作的时间复杂度仅为 O(1)。但是,访问 LinkedList 中的元素需要遍历链表,这会导致性能下降。此外,LinkedList 支持额外的操作,如栈(Stack)和队列(Queue)行为。 - **Vector**: Vector 类似于 ArrayList,但它是线程同步的,这意味着多个线程可以安全地访问同一个 Vector 对象。然而,这种同步也会带来性能上的开销。Vector 同样提供了 `add()`、`remove()` 和 `insert()` 方法,以及额外的 `ElementAt()` 方法用于获取指定位置的元素。 - **Stack**: Stack 继承自 Vector,主要用于模拟后进先出(LIFO)的数据结构。它提供了 `push()` 和 `pop()` 方法来分别添加和移除元素,同时还提供了 `peek()` 方法来查看栈顶元素。Stack 通常用于实现递归算法或解决特定的问题场景。 #### Set Set 接口与 List 类似,但它不允许有重复的元素。这意味着在 Set 中,每个元素都是唯一的。Set 也提供了几种不同的实现: - **HashSet**: 使用哈希表实现,提供快速的元素添加和查找操作。由于它不保持任何特定的顺序,因此元素的存储是无序的。 - **LinkedHashSet**: 它结合了 HashSet 的快速性能和 LinkedHashSet 的有序性。LinkedHashSet 通过维护一个运行于所有条目的双重链接列表保证了 Set 的迭代顺序与插入顺序相同。 - **TreeSet**: TreeSet 使用树数据结构实现,能够对元素进行排序。TreeSet 保证了集合中的元素按自然顺序或由用户提供的 Comparator 确定的顺序排序。 #### Map Map 接口不同于 Collection,因为它存储的是键值对。每个键都是唯一的,并映射到一个值。Map 提供了以下几种实现: - **HashMap**: HashMap 基于哈希表实现,提供快速的存取操作。它允许 null 键和 null 值,但只能有一个 null 键。HashMap 不保证键值对的顺序。 - **HashTable**: HashTable 也是基于哈希表实现,但它不允许 null 键和 null 值,并且它是线程同步的。这意味着多个线程可以安全地访问同一个 HashTable 对象,但这也可能会影响性能。 - **WeakHashMap**: WeakHashMap 允许使用弱引用作为键。这意味着如果键对象没有其他引用指向它,那么该键可以被垃圾回收器回收,从而使得对应的键值对从映射中自动移除。 #### 总结 - **List**:适合存储有序的元素集合,支持重复元素。 - **Set**:确保集合中的元素唯一性,不适合存储重复的元素。 - **Map**:存储键值对,键必须是唯一的。 在实际开发中,选择哪种数据结构取决于具体的应用场景。例如,如果你需要存储有序的元素并且可能会频繁地插入或删除元素,那么 `LinkedList` 可能是一个好的选择;如果你需要存储唯一的元素并希望它们按照某种顺序排列,那么可以选择 `TreeSet`;而如果你需要存储键值对并且要求线程安全,那么 `HashTable` 或者 `ConcurrentHashMap`(Java 5 引入的一个并发版本的 HashMap)可能是更合适的选择。 了解这些基本的数据结构及其特点对于编写高效、可靠的代码至关重要。
List是有序的Collection,使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置。用户能够 使用索引(元素在List中的位置,类似于数组下标)来访问List中的元素,这类似于Java的数组。
和下面要提到的Set不同,List允许有相同的元素。
除了具有Collection接口必备的iterator()方法外,List还提供一个listIterator()方法,返回一个ListIterator接口,和标准的Iterator接口相比,ListIterator多了一些add()之类的方法,允许添加,删除,设定元素,还能向前或向后遍历。
实现List接口的常用类有LinkedList,ArrayList,Vector和Stack。
LinkedList类
LinkedList实现了List接口,允许null元素。此外LinkedList提供额外的get,remove,insert方法在LinkedList的首部或尾部。这些操作使LinkedList可被用作堆栈(stack),队列(queue)或双向队列(deque)。
注意LinkedList没有同步方法。如果多个线程同时访问一个List,则必须自己实现访问同步。一种解决方法是在创建List时构造一个同步的List:
List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));
ArrayList类
ArrayList实现了可变大小的数组。它允许所有元素,包括null。ArrayList没有同步。size,isEmpty,get,set方法运行时间为常数。但是add方法开销为分摊的常数,添加n个元素需要O(n)的时间。其他的方法运行时间为线性。
每个ArrayList实例都有一个容量(Capacity),即用于存储元素的数组的大小。这个容量可随着不断添加新元素而自动增加,但是增长算法并没有定义。当需要插入大量元素时,在插入前可以调用ensureCapacity方法来增加ArrayList的容量以提高插入效率。
和LinkedList一样,ArrayList也是非同步的(unsynchronized)。
Vector类
Vector非常类似ArrayList,但是Vector是同步的。由Vector创建的Iterator,虽然和ArrayList创建的Iterator是同一接口,但是,因为Vector是同步的,当一个Iterator被创建而且正在被使用,另一个线程改变了Vector的状态(例如,添加或删除了一些元素),这时调用Iterator的方法时将抛出ConcurrentModificationException,因此必须捕获该异常。
Stack 类
Stack继承自Vector,实现一个后进先出的堆栈。Stack提供5个额外的方法使得Vector得以被当作堆栈使用。基本的push和pop方法,还有peek方法得到栈顶的元素,empty方法测试堆栈是否为空,search方法检测一个元素在堆栈中的位置。Stack刚创建后是空栈。
Set接口
Set是一种不包含重复的元素的Collection,即任意的两个元素e1和e2都有e1.equals(e2)=false,Set最多有一个null元素。
很明显,Set的构造函数有一个约束条件,传入的Collection参数不能包含重复的元素。
请注意:必须小心操作可变对象(Mutable Object)。如果一个Set中的可变元素改变了自身状态导致Object.equals(Object)=true将导致一些问题。
Map接口
请注意,Map没有继承Collection接口,Map提供key到value的映射。一个Map中不能包含相同的key,每个key只能映射一个value。Map接口提供3种集合的视图,Map的内容可以被当作一组key集合,一组value集合,或者一组key-value映射。
Hashtable类
Hashtable继承Map接口,实现一个key-value映射的哈希表。任何非空(non-null)的对象都可作为key或者value。
添加数据使用put(key, value),取出数据使用get(key),这两个基本操作的时间开销为常数。
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));
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