Java 集合

felix.shao2025-02-16

Java 集合

1 概念

容器概念

 容器,就是可以容纳其他 Java 对象的对象。Java Collections Framework(JCF)为 Java 开发者提供了通用的容器,其始于 JDK 1.2,优点是:

  • 降低编程难度。
  • 提高程序性能。
  • 提高 API 间的互操作性。
  • 降低学习难度。
  • 降低设计和实现相关 API 的难度。
  • 增加程序的重用性。

 Java 容器里只能放对象,对于基本类型(int, long, float, double 等),需要将其包装成对象类型后(Integer, Long, Float, Double 等)才能放到容器里。很多时候拆包装和解包装能够自动完成。这虽然会导致额外的性能和空间开销,但简化了设计和编程。

容器相关接口
  • java.util.Enumeration 只提供了遍历 VectorHashtable (及子类 Properties )类型集合元素的功能,不支持元素的移除操作。
  • java.util.RandomAccess 表示实现了这个接口的集合是支持 "快速随机访问" 策略。
  • JavaLangAccess
  • SharedSecrets。
要点内容
  • 常用的容器有哪些,相应的数据结构是什么。
  • 以下容器的一些特性需要有一定的了解。
    • 容器的基本操作。如 CRUD、构造方法、扩容的逻辑以及对应的时间复杂度和空间复杂度。
    • 一些特性。如插入有序、数据有序,并发支持。

2 集合

 Java 中的集合主要是 Collection、Map。

Collection

 Collection 存储着对象的集合,其主要有以下的数据子类型:

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List 和 Queue 简述,以及类图

 List 和 Queue 的主要类图如下:

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List 常用容器简述
  1. ArrayList:顺序容器,基于动态数组实现,线程不安全。
  2. Vector:顺序容器,和 ArrayList 类似,但它是线程安全的。
  3. LinkedList:顺序容器,基于双向链表实现,只能顺序访问,但是可以快速地在链表中间插入和删除元素。不仅如此,LinkedList 还可以用作栈、队列和双向队列。
  4. CopyOnWriteArrayList。
  5. Stack:首选 ArrayDeque,它有着比 LinkedList (当作栈或队列使用时)有着更好的性能。
Queue 常用容器简述
  1. Deque:双向队列,可替换栈功能。
  2. LinkedList:可以用它来实现双向队列。
  3. PriorityQueue:基于堆结构实现,可以用它来实现优先队列。
  4. DelayQueue。
  5. ArrayBlockingQueue。
  6. LinkedBlockingDeque。
  7. SynchronousQueue。
  8. PriorityBlockingQueue。
  9. ArrayDeque。
  10. LinkedTransferQueue。
Set 简述,以及类图uml diagram
Set 常用容器简述
  1. HashSet:基于哈希表实现,支持快速查找,但不支持有序性操作。并且失去了元素的插入顺序信息,也就是说使用 Iterator 遍历 HashSet 得到的结果是不确定的。
  2. TreeSet:基于红黑树实现,支持有序性操作,例如根据一个范围查找元素的操作。但是查找效率不如 HashSet,HashSet 查找的时间复杂度为 O(1),TreeSet 则为 O(logN)。
  3. LinkedHashSet:具有 HashSet 的查找效率,且内部使用双向链表维护元素的插入顺序。
  4. CopyOnWriteArraySet。
  5. ConcurrentSkipListSet。
Map 简述,以及类图

 Map 存储着键值对(两个对象)的映射表。主要类图如下:

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Map 常用容器简述
  1. HashMap:基于哈希表实现。
  2. HashTable:和 HashMap 类似,但它是线程安全的,这意味着同一时刻多个线程可以同时写入 HashTable 并且不会导致数据不一致。它是遗留类,不应该去使用它。现在可以使用 ConcurrentHashMap 来支持线程安全,并且 ConcurrentHashMap 的效率会更高,因为 ConcurrentHashMap 引入了分段锁。
  3. LinkedHashMap:使用双向链表来维护元素的顺序,顺序为插入顺序或者最近最少使用(LRU)顺序。
  4. ConcurrentHashMap:HashMap 的一个线程安全的、支持高效并发的版本。
  5. TreeMap:基于红黑树实现。
  6. ConcurrentSkipListMap。
  7. EnumMap。
  8. IdentityHashMap。
  9. WeakHashMap。
集合工具
  1. Arrays。
  2. Collections。

附录一、参考文献

Last Updated 2/18/2025, 10:18:16 AM