Java容器详解（以Array Arrays ArrayList为例）

//先记录一个想法……java实在是太臃肿了，纯面向对象也有很多弊端……

//能不能把java精简一下啊！

先上结论：

　　Array：认真看api索引的话，Array有两个。一个是sql中的接口，一个是类，咱们在这里说的是这个类。　　

　　Arrays：对数组的一些列操做。

　　ArrayList：一个容器。

 

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 零/概述

 

　　在学Java之前，一说到存放东西，第一个想到的就是使用数组，使用数组，在数据的存取方面的却也挺方便，其存储效率高访问快，可是它也受到了一些限制，好比说数组的长度以及数组的类型，当我须要一组string类型数据的同时还须要Integer类型的话，就须要定义两次，同时，数组长度也受到限制，即便是动态定义数组长度，可是长度依然须要固定在某一个范围内，不方便也不灵活。

       若是说我想要消除上面的这个限制和不方便应该怎么办呢？Java是否提供了相应的解决方法。答案是确定的，这就是Java容器，java容器是javaAPI所提供的一系列类的实例，用于在程序中存放对象，主要位于Java.util包中，其长度不受限制，类型不受限制，你在存放String类的时候依然可以存放Integer类，二者不会冲突。

　　java类库中为咱们定义了不少类。能够划分红 容器类(也称集合类) 工具类//大致我如今就知道这三种分类……我也不知道还有没有其余类型

　　集合类是来实现集合操做的；工具类是对集合功能的扩展，其中大部分是static函数，通常没必要实例化建立对象，而直接调用对集合进行操做。

一/集合类

　　　集合类存放于java.util包中。

　　　集合类存放的都是对象的引用，而非对象自己，出于表达上的便利，咱们称集合中的对象就是指集合中对象的引用（reference)。

　　

　1.集合框架

　　　　

　　　　//以上 图一

　　　　

　　　　//以上 图二

　　　　

　　　　//以上 图三

　　　　

　　　　//以上 图四

　　　　

　　　　//以上 图五

 

　　　　从图二中能够看出

　　　　　　集合接口：6个接口（短线表示），表示不一样集合类型，是集合框架的基础。主要是 list列表 map映射 set集 三大类。

　　　　　　抽象类：5个抽象类（长虚线表示），对集合接口的部分实现。可扩展为自定义集合类。//通常不用，通常直接使用实现类。

　　　　　　实现类：8个实现类（实线表示），对接口的具体实现。ArrayList HashMap 等等

　　　　　　在很大程度上，一旦您理解了接口，您就理解了框架。虽然您总要建立接口特定的实现，但访问实际集合的方法应该限制在接口方法的使用上；所以，容许您更改基本的数据结构而没必要改变其它代码。

　　　　· Collection 接口是一组容许重复的对象。

　　　　　　· Set 接口继承 Collection，但不容许重复，使用本身内部的一个排列机制。

　　　　　　· List 接口继承 Collection，容许重复，以元素安插的次序来放置元素，不会从新排列。

　　　　· Map接口是一组成对的键－值对象，即所持有的是key-value pairs。Map中不能有重复的key。拥有本身的内部排列机制。

　　　　· 容器中的元素类型都为Object。从容器取得元素时，必须把它转换成原来的类型。

　　　　

 

　　　　Collection是List和Set两个接口的基接口

　　　　List在Collection之上增长了"有序"

　　　　Set在Collection之上增长了"惟一"

 

　　　　而ArrayList是实现List的类...因此他是有序的.它里边存放的元素在排列上存在必定的前后顺序，并且ArrayList是采用数组存放元素。另外一种List LinkedList采用的则是链表。

 

　　　　Collection和Map接口之间的主要区别在于：Collection中存储了一组对象，而Map存储关键字/值对。在Map对象中，每个关键字最多有一个关联的值。

　　　　Map:不能包括两个相同的键，一个键最多能绑定一个值。null能够做为键，这样的键只有一个；能够有一个或多个键所对应的值为null。当get()方法返回null值时，便可以表示Map中没有该键，也能够表示该键所对应的值为null。所以，在Map中不能由get()方法来判断Map中是否存在某个键，而应该用containsKey()方法来判断。

　　　　继承Map的类有：HashMap，HashTable

　　　　　　HashMap：Map的实现类，缺省状况下是非同步的，能够经过Map Collections.synchronizedMap(Map m)来达到线程同步

　　　　　　HashTable：Dictionary的子类，缺省是线程同步的。不容许关键字或值为null

　　　　　当元素的顺序很重要时选用TreeMap，当元素没必要以特定的顺序进行存储时，使用HashMap。Hashtable的使用不被推荐，由于HashMap提供了全部相似的功能，而且速度更快。当你须要在多线程环境下使用时，HashMap也能够转换为同步的

 

　　2.数组与容器

 

　　　　数组与其它容器的区别体如今三个方面：效率，类型识别以及能够持有primitives。数组是Java提供的，能随机存储和访问reference序列的诸多方法中的，最高效的一种。数组是一个简单的线性序列，因此它能够快速的访问其中的元素。可是速度是有代价的；当你建立了一个数组以后，它的容量就固定了，并且在其生命周期里不能改变。也许你会提议先建立一个数组，等到快不够用的时候，再建立一个新的，而后将旧的数组里的reference所有导到新的里面。其实（咱们之后会讲的）ArrayList就是这么作的。可是这种灵活性所带来的开销，使得ArrayList的效率比起数组有了明显降低。

　　　　还有一些泛型容器类包括List，Set和Map。他们处理对象的时候就好像这些对象都没有本身的具体类型同样。也就是说，容器将它所含的元素都当作是（Java中全部类的根类）Object的。这样你只须要建一种容器，就能把全部类型的对象全都放进去。从这个角度来看，这种做法很不错（只是苦了primitive。若是是常量，你还能够用Java的primitive的Wrapper类；若是是变量，那就只能放在你本身的类里了）。与其余泛型容器相比，这里体现数组的第二个优点：建立数组的时候，你也同时指明了它所持有的对象的类型（这又引出了第三点－－数组能够持有primitives，而容器却不行）。也就是说，它会在编译的时候做类型检查，从而防止你插入错误类型的对象，或者是在提取对象的时候把对象的类型给搞错了。Java在编译和运行时都能阻止你将一个不恰当的消息传给对象。全部这并非说使用容器就有什么危险，只是若是编译器可以帮你指定，那么程序运行会更快，最终用户也会较少收到程序运行异常的骚扰。

　　　　当你事先不知道要存放数据的个数，或者你须要一种比数组下标存取机制更灵活的方法时，你就须要用到集合类。

 

　　3.详细介绍

 

	有序否	容许元素重复否
Collection	否	是
List	是	是
Set	AbstractSet	否	否
HashSet
TreeSet	是（用二叉树排序）
Map	AbstractMap	否	使用key-value来映射和存储数据，Key必须唯一，value能够重复
HashMap
TreeMap	是（用二叉树排序）

 

(1)集 （Set）：口袋

集（set）是最简单的一种集合，它的对象不按特定方式排序，只是简单的把对象加入集合中，就像往口袋里放东西。

对集中成员的访问和操做是经过集中对象的引用进行的，因此集中不能有重复对象。

集也有多种变体，能够实现排序等功能，如TreeSet，它把对象添加到集中的操做将变为按照某种比较规则将其插入到有序的对象序列中。它实现的是SortedSet接口，也就是加入了对象比较的方法。经过对集中的对象迭代，咱们能够获得一个升序的对象集合。

 

(2)列表 （List）：列表

列表的主要特征是其对象以线性方式存储，没有特定顺序，只有一个开头和一个结尾，固然，它与根本没有顺序的集是不一样的。

列表在数据结构中分别表现为：数组和向量、链表、堆栈、队列。

关于实现列表的集合类，是咱们平常工做中常常用到的，将在后边的笔记详细介绍。

 

(3)映射 （Map）：键值对

映射与集或列表有明显区别，映射中每一个项都是成对的。映射中存储的每一个对象都有一个相关的关键字（Key）对象，关键字决定了对象在映射中的存储位置，检索对象时必须提供相应的关键字，就像在字典中查单词同样。关键字应该是惟一的。

关键字自己并不能决定对象的存储位置，它须要对过一种散列(hashing)技术来处理，产生一个被称做散列码(hash code)的整数值，散列码一般用做一个偏置量，该偏置量是相对于分配给映射的内存区域起始位置的，由此肯定关键字/对象对的存储位置。理想状况下，散列处理应该产生给定范围内均匀分布的值，并且每一个关键字应获得不一样的散列码。

 

集合类简介

java.util中共有13个类可用于管理集合对象，它们支持集、列表或映射等集合，如下是这些类的简单介绍

 

集：

HashSet： 使用HashMap的一个集的实现。虽然集定义成无序，但必须存在某种方法能至关高效地找到一个对象。使用一个HashMap对象实现集的存储和检索操做是在固定时间内实现的.

TreeSet： 在集中以升序对对象排序的集的实现。这意味着从一个TreeSet对象得到第一个迭代器将按升序提供对象。TreeSet类使用了一个TreeMap.

列表：

Vector： 实现一个相似数组同样的表，自动增长容量来容纳你所需的元素。使用下标存储和检索对象就象在一个标准的数组中同样。你也能够用一个迭代器从一个Vector中检索对象。Vector是惟一的同步容器类??当两个或多个线程同时访问时也是性能良好的。（同步的含义：即同时只能一个进程访问，其余等待）

Stack: 这个类从Vector派生而来，而且增长了方法实现栈??一种后进先出的存储结构。

LinkedList: 实现一个链表。由这个类定义的链表也能够像栈或队列同样被使用。

ArrayList: 实现一个数组，它的规模可变而且能像链表同样被访问。它提供的功能相似Vector类但不一样步。

映射：

HashTable： 实现一个映象，全部的键必须非空。为了能高效的工做，定义键的类必须实现hashcode()方法和equal()方法。这个类是前面java实现的一个继承，而且一般能在实现映象的其余类中更好的使用。

HashMap： 实现一个映象，容许存储空对象，并且容许键是空（因为键必须是惟一的，固然只能有一个）。

WeakHashMap： 实现这样一个映象：一般若是一个键对一个对象而言再也不被引用，键/对象对将被舍弃。这与HashMap造成对照，映象中的键维持键/对象对的生命周期，尽管使用映象的程序再也不有对键的引用，而且所以不能检索对象。

TreeMap： 实现这样一个映象，对象是按键升序排列的。

 

下图是集合类所实现的接口之间的关系：

Set和List都是由公共接口Collection扩展而来，因此它们均可以使用一个类型为Collection的变量来引用。这就意味着任何列表或集构成的集合均可以用这种方式引用，只有映射类除外（但也不是彻底排除在外，由于能够从映射得到一个列表。）因此说，把一个列表或集传递给方法的标准途径是使用Collection类型的参数。

 

List接口

  List是有序的Collection，使用此接口可以精确的控制每一个元素插入的位置。用户可以使用索引（元素在List中的位置，相似于数组下标）来访问List中的元素，这相似于Java的数组。

和下面要提到的Set不一样，List容许有相同的元素。

  除了具备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，容许添加，删除，设定元素，还能向前或向后遍历。

  实现List接口的经常使用类有LinkedList，ArrayList，Vector和Stack。

ArrayList类

  ArrayList实现了可变大小的数组。它容许全部元素，包括null。ArrayList没有同步。

size，isEmpty，get，set方法运行时间为常数。可是add方法开销为分摊的常数，添加n个元素须要O(n)的时间。其余的方法运行时间为线性。

  每一个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长，可是增加算法并无定义。ArrayList当须要插入大量元素时，在插入前能够调用ensureCapacity方法来增长ArrayList的容量以提升插入效率。

  和LinkedList同样，ArrayList也是非同步的（unsynchronized）。

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，每一个key只能映射一个value。Map接口提供3种集合的视图，Map的内容能够被看成一组key集合，一组value集合，或者一组key-value映射。

HashMap类

  HashMap和Hashtable相似，不一样之处在于HashMap是非同步的，而且容许null，即null value和null key。，可是将HashMap视为Collection时（values()方法可返回Collection），其迭代子操做时间开销和HashMap的容量成比例。所以，若是迭代操做的性能至关重要的话，不要将HashMap的初始化容量设得太高，或者load factor太低。

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1.-------------------->

List是接口，List特性就是有序,会确保以必定的顺序保存元素.

ArrayList是它的实现类,是一个用数组实现的List.

Map是接口,Map特性就是根据一个对象查找对象.

HashMap是它的实现类,HashMap用hash表实现的Map,就是利用对象的hashcode(hashcode()是Object的方法)进行快速（Hash）散列查找.(关于散列查找,能够参看<<数据结构>>)

2.-------------------->

通常状况下,若是没有必要,推荐代码只同List,Map接口打交道.

好比:List list = new ArrayList();

这样作的缘由是list就至关因而一个泛型的实现,若是想改变list的类型,只须要:

List list = new LinkedList();//LinkedList也是List的实现类,也是ArrayList的兄弟类

这样,就不须要修改其它代码,这就是接口编程的优雅之处.

另外的例子就是,在类的方法中,以下声明:

private void doMyAction(List list){}

这样这个方法能处理全部实现了List接口的类,必定程度上实现了泛型函数.

3.--------------------->

若是开发的时候以为ArrayList,HashMap的性能不能知足你的须要,能够经过实现List,Map(或者Collection)来定制你的自定义类

 

 

二/工具类——“低耦合”

　　其实理解了集合框架也就差很少了。工具类，正如上面说过的，是对集合功能的扩展，其中大部分是static函数，通常没必要实例化建立对象，而直接调用对集合进行操做。

　　

　　接下来为了方便理解，以Array Arrays ArraysList

　　Array：认真看api索引的话，Array有两个。一个是sql中的接口，一个是类，咱们在这里说的是这个类。　　

　　Arrays：对数组的一些列操做。

　　ArrayList是一个容器。

 

1）精辟阐述：
能够将 ArrayList想象成一种“会自动扩增容量的Array”。

2）Array（[]）：最高效；可是其容量固定且没法动态改变；
     ArrayList：  容量可动态增加；但牺牲效率；

3）建议：
基于效率和类型检验，应尽量使用Array，没法肯定数组大小时才使用ArrayList！
不过当你试着解决更通常化的问题时，Array的功能就可能过于受限。

4）Java中一切皆对象，Array也是对象。不论你所使用得Array型别为什么，

Array名称自己其实是个reference，指向heap以内得某个实际对象。

这个对象可经由“Array初始化语法”被自动产生，也能够以new表达式手动产生。

5）Array可作为函数返回值，由于它自己是对象的reference；

6)对象数组与基本类型数组在运用上几乎如出一辙，惟一差异在于，前者持有得是reference，后者直接持有基本型别之值；
例如：
string [] staff=new string[100];
int [] num=new int[10];

7）容器所持有的实际上是一个个reference指向Object，进而才能存储任意型别。固然这不包括基本型别，由于基本型别并不继承自任何classes。

8）面对Array，咱们能够直接持有基本型别数值的Array（例如：int [] num;),也能够持有reference（指向对象）的Array；可是容器类仅能持有reference（指向对象），若要将基本型别置于容器内，须要使用wrapper类。可是wrapper类使用起来可能不很容易上手，此外，primitives Array的效率比起“容纳基本型别以外覆类（的reference）”的容器好太多了。

固然，若是你的操做对象是基本型别，并且须要在空间不足时自动扩增容量，Array便不适合，此时就得使用外覆类的容器了。

9）某些状况下，容器类即便没有转型至原来的型别，仍然能够运做无误。有一种状况尤为特别：编译器对String class提供了一些额外的支持，使它能够平滑运做。

10）对数组的一些基本操做，像排序、搜索与比较等是很常见的。所以在Java中提供了Arrays类协助这几个操做：sort(),binarySearch(),equals(),fill(),asList().

不过Arrays类没有提供删除方法，而ArrayList中有remove()方法，不知道是不是不须要在Array中作删除等操做的缘由（由于此时应该使用链表）。

11）ArrayList的使用也很简单：产生ArrayList，利用add()将对象置入，利用get(i）配合索引值将它们取出。这一切就和Array的使用方式彻底相同，只不过少了[]而已。

2.参考资料：
1）效率：
数组扩容是对ArrayList效率影响比较大的一个因素。
每当执行Add、AddRange、Insert、InsertRange等添加元素的方法，都会检查内部数组的容量是否不够了，若是是，它就会以当前容量的两倍来从新构建一个数组，将旧元素Copy到新数组中，而后丢弃旧数组，在这个临界点的扩容操做，应该来讲是比较影响效率的。

ArrayList是Array的复杂版本
ArrayList内部封装了一个Object类型的数组，从通常的意义来讲，它和数组没有本质的差异，甚至于ArrayList的许多方法，如Index、IndexOf、Contains、Sort等都是在内部数组的基础上直接调用Array的对应方法。

2）类型识别：
ArrayList存入对象时，抛弃类型信息，全部对象屏蔽为Object，编译时不检查类型，可是运行时会报错。
ArrayList与数组的区别主要就是因为动态增容的效率问题了

3）ArrayList能够存任何Object，如String等。

 

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引用：

http://www.cnblogs.com/mengdd/archive/2013/01/19/2868095.html

http://www.blogjava.net/leishengwei/archive/2012/03/20/372246.html

http://my.oschina.net/wisedream/blog/137045

http://www.cnblogs.com/eflylab/archive/2007/01/20/625216.html

http://www.blogjava.net/EvanLiu/archive/2007/11/12/159884.html

http://www.cnblogs.com/wuyuegb2312/p/3867293.html

http://blog.sina.com.cn/s/blog_5ce1fe770100b0ay.html　　Java中Array与ArrayList的主要区别