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Java集合類詳解

來源：程序員人生發布時間：2017-02-06 08:30:35 閱讀次數：3794次

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1.java集合類圖

1.1

1.2

　　上述類圖中，實線邊框的是實現類，比如ArrayList，LinkedList，HashMap等，折線邊框的是抽象類，比如AbstractCollection，AbstractList，AbstractMap等，而點線邊框的是接口，比如Collection，Iterator，List等。

　　發現1個特點，上述所有的集合類，都實現了Iterator接口，這是1個用于遍歷集合中元素的接口，主要包括hashNext(),next(),remove()3種方法。它的1個子接口LinkedIterator在它的基礎上又添加了3種方法，分別是add(),previous(),hasPrevious()。也就是說如果是先Iterator接口，那末在遍歷集合中元素的時候，只能往后遍歷，被遍歷后的元素不會在遍歷到，通常無序集合實現的都是這個接口，比如HashSet，HashMap；而那些元素有序的集合，實現的1般都是LinkedIterator接口，實現這個接口的集合可以雙向遍歷，既可以通過next()訪問下1個元素，又可以通過previous()訪問前1個元素，比如ArrayList。

　　還有1個特點就是抽象類的使用。如果要自己實現1個集合類，去實現那些抽象的接口會非常麻煩，工作量很大。這個時候就能夠使用抽象類，這些抽象類中給我們提供了許多現成的實現，我們只需要根據自己的需求重寫1些方法或添加1些方法就能夠實現自己需要的集合類，工作流昂大大下降。

1.3

2.詳解

2.1HashSet

HashSet是Set接口的1個子類，主要的特點是：里面不能寄存重復元素，而且采取散列的存儲方法，所以沒有順序。這里所說的沒有順序是指：元素插入的順序與輸出的順序不1致。

代碼實例：HashSetDemo

package edu.sjtu.erplab.collection;

import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

public class HashSetDemo {

    public static void main(String[] args) {
        Set<String> set=new HashSet<String>();
        
        set.add("a");
        set.add("b");
        set.add("c");
        set.add("c");
        set.add("d");
        
        //使用Iterator輸出集合
        Iterator<String> iter=set.iterator();
        while(iter.hasNext())
        {
            System.out.print(iter.next()+" ");
        }
        System.out.println();
        //使用For Each輸出結合
        for(String e:set)
        {
            System.out.print(e+" ");
        }
        System.out.println();
        
        //使用toString輸出集合
        System.out.println(set);
    }
}

代碼實例：SetTest

package edu.sjtu.erplab.collection;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.InputStream;
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Scanner;
import java.util.Set;

public class SetTest {

    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
        Set<String> words=new HashSet<String>();

        //通過輸入流代開文獻
        //方法1:這個方法不需要拋出異常
        InputStream inStream=SetTest.class.getResourceAsStream("Alice.txt");
        
        //方法2：這個方法需要拋出異常
        //InputStream inStream = new FileInputStream("D:\\Documents\\workspace\\JAVAStudy\\src\\edu\\sjtu\\erplab\\collection\\Alice.txt");
        Scanner in=new Scanner(inStream);
        while(in.hasNext())
        {
            words.add(in.next());
        }
        
        Iterator<String> iter=words.iterator();
        
        for(int i=0;i<5;i++)
        {
            if(iter.hasNext())
            System.out.println(iter.next());
        }
        
        System.out.println(words.size());

    }
}

2.2ArrayList

ArrayList是List的子類，它和HashSet想法，允許寄存重復元素，因此有序。集合中元素被訪問的順序取決于集合的類型。如果對ArrayList進行訪問，迭代器將從索引0開始，每迭代1次，索引值加1。但是，如果訪問HashSet中的元素，每一個元素將會依照某種隨機的次序出現。雖然可以肯定在迭代進程中能夠遍歷到集合中的所有元素，但卻沒法預知元素被訪問的次序。

代碼實例：ArrayListDemo

package edu.sjtu.erplab.collection;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

public class ArrayListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> arrList=new ArrayList<String>();
        
        arrList.add("a");
        arrList.add("b");
        arrList.add("c");
        arrList.add("c");
        arrList.add("d");

        //使用Iterator輸出集合
        Iterator<String> iter=arrList.iterator();
        while(iter.hasNext())
        {
            System.out.print(iter.next()+" ");
        }
        System.out.println();
        //使用For Each輸出結合
        for(String e:arrList)
        {
            System.out.print(e+" ");
        }
        System.out.println();
        
        //使用toString輸出集合
        System.out.println(arrList);
    }
}

2.3 ListIterator

ListIterator是1種可以在任何位置進行高效地插入和刪除操作的有序序列。

代碼實例：LinkedListTest

package edu.sjtu.erplab.collection;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
import java.util.ListIterator;

public class LinkedListTest {

    public static void main(String[] args) {

        List<String> a=new ArrayList<String>();
        a.add("a");
        a.add("b");
        a.add("c");
        System.out.println(a);
        
        List<String> b=new ArrayList<String>();
        b.add("d");
        b.add("e");
        b.add("f");
        b.add("g");
        System.out.println(b);
        
        //ListIterator在Iterator基礎上添加了add(),previous()和hasPrevious()方法
        ListIterator<String> aIter=a.listIterator();
        //普通的Iterator只有3個方法，hasNext()，next()和remove()
        Iterator<String> bIter=b.iterator();
        
        //b歸并入a當中，間隔交叉得插入b中的元素
        while(bIter.hasNext())
        {
            if(aIter.hasNext())
                aIter.next();
            aIter.add(bIter.next());
        }
        System.out.println(a);
        
        //在b中每隔兩個元素刪除1個
        bIter=b.iterator();
        
        while(bIter.hasNext())
        {
            bIter.next();
            if(bIter.hasNext())
            {
                bIter.next();//remove跟next是成對出現的，remove總是刪除前序
                bIter.remove();
            }
        }
        System.out.println(b);
        
        //刪除a中所有的b中的元素
        a.removeAll(b);
        System.out.println(a);
    }
}

2.4HashMap

參考之前的1篇博客：Hashmap實現原理

2.5WeekHashMapDemo

package edu.sjtu.erplab.collection;

import java.util.WeakHashMap;

public class WeekHashMapDemo {

    public static void main(String[] args) {
        int size = 100;

        if (args.length > 0) {
            size = Integer.parseInt(args[0]);
        }

        Key[] keys = new Key[size];
        WeakHashMap<Key, Value> whm = new WeakHashMap<Key, Value>();

        for (int i = 0; i < size; i++) {
            Key k = new Key(Integer.toString(i));
            Value v = new Value(Integer.toString(i));
            if (i % 3 == 0) {
                keys[i] = k;//強援用
            }
            whm.put(k, v);//所有鍵值放入WeakHashMap中
        }

        System.out.println(whm);
        System.out.println(whm.size());
        System.gc();
        
        try {
            // 把處理器的時間讓給垃圾回收器進行垃圾回收
            Thread.sleep(4000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } 
        
        System.out.println(whm);
        System.out.println(whm.size());
    }

}

class Key {
    String id;

    public Key(String id) {
        this.id = id;
    }

    public String toString() {
        return id;
    }

    public int hashCode() {
        return id.hashCode();
    }

    public boolean equals(Object r) {
        return (r instanceof Key) && id.equals(((Key) r).id);
    }

    public void finalize() {
        System.out.println("Finalizing Key " + id);
    }
}

class Value {
    String id;

    public Value(String id) {
        this.id = id;
    }

    public String toString() {
        return id;
    }

    public void finalize() {
        System.out.println("Finalizing Value " + id);
    }

}

輸出結果

{50=50, 54=54, 53=53, 52=52, 51=51, 46=46, 47=47, 44=44, 45=45, 48=48, 49=49, 61=61, 60=60, 63=63, 62=62, 65=65, 64=64, 55=55, 56=56, 57=57, 58=58, 59=59, 76=76, 75=75, 74=74, 73=73, 72=72, 71=71, 70=70, 68=68, 69=69, 66=66, 67=67, 85=85, 84=84, 87=87, 86=86, 81=81, 80=80, 83=83, 82=82, 77=77, 78=78, 79=79, 89=89, 88=88, 10=10, 90=90, 91=91, 92=92, 93=93, 94=94, 95=95, 96=96, 97=97, 98=98, 99=99, 20=20, 21=21, 12=12, 11=11, 14=14, 13=13, 16=16, 15=15, 18=18, 17=17, 19=19, 8=8, 9=9, 31=31, 4=4, 32=32, 5=5, 6=6, 30=30, 7=7, 0=0, 1=1, 2=2, 3=3, 29=29, 28=28, 27=27, 26=26, 25=25, 24=24, 23=23, 22=22, 40=40, 41=41, 42=42, 43=43, 38=38, 37=37, 39=39, 34=34, 33=33, 36=36, 35=35}
100
Finalizing Key 98
Finalizing Key 97
Finalizing Key 95
Finalizing Key 94
Finalizing Key 92
Finalizing Key 91
Finalizing Key 89
Finalizing Key 88
Finalizing Key 86
Finalizing Key 85
Finalizing Key 83
Finalizing Key 82
Finalizing Key 80
Finalizing Key 79
Finalizing Key 77
Finalizing Key 76
Finalizing Key 74
Finalizing Key 73
Finalizing Key 71
Finalizing Key 70
Finalizing Key 68
Finalizing Key 67
Finalizing Key 65
Finalizing Key 64
Finalizing Key 62
Finalizing Key 61
Finalizing Key 59
Finalizing Key 58
Finalizing Key 56
Finalizing Key 55
Finalizing Key 53
Finalizing Key 52
Finalizing Key 50
Finalizing Key 49
Finalizing Key 47
Finalizing Key 46
Finalizing Key 44
Finalizing Key 43
Finalizing Key 41
Finalizing Key 40
Finalizing Key 38
Finalizing Key 37
Finalizing Key 35
Finalizing Key 34
Finalizing Key 32
Finalizing Key 31
Finalizing Key 29
Finalizing Key 28
Finalizing Key 26
Finalizing Key 25
Finalizing Key 23
Finalizing Key 22
Finalizing Key 20
Finalizing Key 19
Finalizing Key 17
Finalizing Key 16
Finalizing Key 14
Finalizing Key 13
Finalizing Key 11
Finalizing Key 10
Finalizing Key 8
Finalizing Key 7
Finalizing Key 5
Finalizing Key 4
Finalizing Key 2
Finalizing Key 1
{54=54, 51=51, 45=45, 48=48, 60=60, 63=63, 57=57, 75=75, 72=72, 69=69, 66=66, 84=84, 87=87, 81=81, 78=78, 90=90, 93=93, 96=96, 99=99, 21=21, 12=12, 15=15, 18=18, 9=9, 6=6, 30=30, 0=0, 3=3, 27=27, 24=24, 42=42, 39=39, 33=33, 36=36}
34

疑問：為何value沒有被回收。

3.比較

		是不是有序	是不是允許元素重復
Collection		否	是
List		是	是
Set	AbstractSet	否	否
	HashSet	否
	TreeSet	是（用2叉排序樹）
Map	AbstractMap	否	使用key-value來映照和存儲數據，key必須唯1，value可以重復
	HashMap	否
	TreeMap	是（用2叉排序樹）