Java中容器基础

  • 作者:Moilk
  • 最后编辑:2018年11月26日
  • 标签: java 容器

🧐 为什么要用容器?

容器(即持有对象)是Java中的一种基本编程工具,它可以弥补普通数组的两个缺陷:

  1. 大小固定:容器可以自动扩容。
  2. 类型固定:如果不用尖括号指定类型,其实可以在一个容器里边同时存放不同的类型。
@SuppressWarnings("unchecked")	// 添加注解以消除警告⚠️
public static void main(String[] args){
	ArrayList apples=new ArrayList();	// 没有用尖括号指定容器存放什么类型的元素
	for(int i=0;i<3;i++){
		apples.add(new Apple());	// 编译器会警告:使用了未经检查或不安全的操作⚠️
	}
	apples.add(new Orange());
	for (int i=0;i<apples.size();i++){
        // 如果容器没有指定类型,那么get方法返回的对象是Object类型,因此需要强制类型转换
		System.out.println(((Apple)apples.get(i)).id());
        // ❎当执行到orange时,虚拟机会抛出ClassCastException的异常,提示Orange不能强制转换为Apple
	}
}

🤨 有哪些容器?

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Java中的主要容器包括CollectionMap两类(Hashtable基本上可以说是弃用了deprecated),Collection用于存放一个个独立的对象,而Map用于存放两个对象组成的键值对(Key-Value)。平时所见的链表、栈、队列都属于Collection,而所谓的散列表就属于Map

💊 Collection

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如上所示为Collection的UML类图,惊奇的发现,与C++不同,我们常见的一些数据结构Set(集合)、List(列表)、Queue(队列)居然不是类,而是接口(Map也是接口)。各种extendsimplements关系错综复杂。

可能是为了实现的方便吧,java中Collection并没有按照我们想象的那样分成集合、列表、堆栈、队列,相互独立,Java中集合相对独立,而堆栈和队列则是使用列表来实现的,Stack继承自AbstractList,而Queue则只是一个接口,使用的时候一般用一个Queue引用来引用一个LinkedList(链表)。

1)Set

set是一种没有重复元素的Collection:a. 接口和Collection一样;b. 没有重复元素。

Java中set有三种常见的实现,他们主要的区别是元素的存储方式不同:

  • HashSet:用的最多的一种Set,使用Hash来保存元素以提高访问速度,因此访问时元素顺序是杂乱的。
  • LinkedHashSet:使用hash来提高访问速度,但是将元素保存在了LinkedList里边,所以元素是按照插入顺序存放的。
  • TreeSet:使用红黑树保存数据,元素是有序排列的。

2)List

List是最常用的容器,一般使用自动扩容的数组或者链表实现。Java中常见的List有:

  • LinkedList:使用链表实现的List,插入和删除元素的效率很高,但是随机访问的效率低;
  • ArrayList:使用数组实现,随机访问的效率很高,但是插入和删除元素的效率低;
  • Vector:和ArrayList一样都是使用数组实现的,与其不同的是Vector线程安全的,同一时间只能有一个线程对其进行写操作。也正因为有线程安全机制,Vector的效率比ArrayList低,所以如果没有线程安全的需求,一般不用Vector
  • Stack:继承自Vector,是一种“先入后出(LIFO)”的数据结构,但是,可能是历史原因吧,Stack继承自Vector,所以效率不高,Java官方也推荐有LIFO需求时优先使用ArrayDeque,如: Deque<Integer> stack = new ArrayDeque<Integer>();

3)Queue

Queue是一种“先入先出(FIFO)”的容器,如上面的类图所示,Java中的LinkedList实现了Queue接口,因此,Java中一般把LinkedList作为Queue使用(用Queue接口调用LinkedList),即Queue<Integer> queue = new LinkedList<Integer>()

PriorityQueue优先队列,是实现了Queue接口的另一个类,普通Queue里边的元素会按照插入顺序来进行FIFO,而Priority中的元素会按照某种优先级来进行FIFO,即优先级高的元素会自动放在队列的头部。默认情况下的优先级会按照数据的值从大到小排列,也可以实现一个自己的Comparator传给PriorityQueue的构造器,从而自定义优先级顺序。

Deque双向队列,它也是一个接口,继承自Queue,所以可以当做Queue使用,但是他又实现了LIFO的接口:push(e)pop()等,因此也可以当做Stack使用。实现了Deque接口的类主要有LinkedListArrayDeque

  • 使用FIFO队列:Queue<Integer> queue = new LinkedList<Integer>();
  • 使用LIFO堆栈:Deque<Integer> stack = new ArrayDeque<Integer>();

💣 Map

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Map是保存“键值对”的一种数据结构,而在Java中Map是一种接口,而Map具体的实现常见的有三种:HashMapLinkedHashMapTreeMap,之间的区别也是存储方式的差异,与Set中的情况类似。

除了以上三种外,Java中的Hashtable也实现了Map接口,Hashtable出现的时间在HashMap之前,目前一般认为Hashtable是一种过时了的类,它和HashMap最大的区别就是Hashtable是线程安全的,所以效率会比HashMap低。Java官方文档也指出,如果没有线程安全的需求,推荐使用HashMap,而如果是在有线程安全需求的高并发应用中,则推荐使用 ConcurrentHashMap