Java知识总结(三)-容器

一、概述

容器主要包括 Collection 和 Map 两种,Collection 存储着对象的集合,而 Map 存储着键值对(两个对象)的映射表


Java容器.png

二、常用容器(Collection)

1. List(有序可重复)

  • ArrayList:基于动态数组实现,支持随机访问。

  • Vector:和 ArrayList 类似,但它是线程安全的。

  • LinkedList: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。

ArrayList与LinkedList的异同
  • 线程安全问题:二者都不是同步的,是非线程安全的

  • 底层数据结构: Arraylist 底层使用的是 Object 数组;LinkedList 底层使用的是 双向链表 数据结构(JDK1.6之前为循环链表,JDK1.7取消了循环。注意双向链表和双向循环链表的区别,下面有介绍到!)

  • 插入和删除是否受元素位置的影响:
    ① ArrayList 采用数组存储,所以插入和删除元素的时间复杂度受元素位置的影响。 比如:执行add(E e) 方法的时候, ArrayList 会默认在将指定的元素追加到此列表的末尾,这种情况时间复杂度就是O(1)。但是如果要在指定位置 i 插入和删除元素的话(add(int index, E element) )时间复杂度就为 O(n-i)。因为在进行上述操作的时候集合中第 i 和第 i 个元素之后的(n-i)个元素都要执行向后位/向前移一位的操作。
    ② LinkedList 采用链表存储,所以插入,删除元素时间复杂度不受元素位置的影响,都是近似 O(1)而数组为近似 O(n)。

  • 是否支持快速随机访问: LinkedList 不支持高效的随机元素访问,而 ArrayList 支持。快速随机访问就是通过元素的序号快速获取元素对象(对应于get(int index) 方法)。为什么会这样?是因为二者中后者实现了RandomAccess接口

public interface RandomAccess {
}

该接口并没有实际的定义,更多的是作为一种标记,来区分是否可以实现随机访问。注:该接口只是作为标记,并不是说实现了该接口就可以随机访问。

下面再总结一下 list 的遍历方式选择:
实现了 RandomAccess 接口的list,优先选择普通 for 循环 ,其次 foreach,
未实现 RandomAccess接口的list,优先选择iterator遍历(foreach遍历底层也是通过iterator实现的,),大size的数据,千万不要使用普通for循环

  • 内存空间占用: ArrayList的空间浪费主要体现在在list列表的结尾会预留一定的容量空间,而LinkedList的空间花费则体现在它的每一个元素都需要消耗比ArrayList更多的空间(主要是因为数据结构稍微复杂一点,需要存放直接后继和直接前驱以及数据)。

2. Set(无序唯一)

  • 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)。

  • 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。

  • 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。

3. Queue

  • LinkedList:可以用它来实现双向队列。

  • PriorityQueue:基于堆结构实现,可以用它来实现优先队列。

二、常用容器(Map)

Map用户保存具有映射关系的数据,因此Map集合里保存着两组数,一组值用户保存Map里的key,另一组值用户保存Map里的value,key和value都可以是任何引用类型的数据。Map的key不允许重复,即同一个Map对象的任何两个key通过equals方法比较总是返回false。
如下图所描述,key和value之间存在单向一对一关系,即通过指定的key,总能找到唯一的、确定的value。从Map中取出数据时,只要给出指定的key,就可以取出对应的value。
关于Map类key和value是否可以为null:


Map类key和value值对比.png

如果你看过 HashSet 源码的话就应该知道:HashSet 底层就是基于 HashMap 实现的。(HashSet 的源码非常非常少,因为除了 clone() 、writeObject()、readObject()是 HashSet 自己不得不实现之外,其他方法都是直接调用 HashMap 中的方法。


HashMap与HashSet对比.png

未完待续...

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