JAVA中的集合

在使用Java的時候，我們都會遇到使用集合（Collection）的時候，但是Java API提供了多種集合的實現。

總的說來，Java API中所用的集合類，都是實現了Collection接口，他的一個類繼承結構如下：

                  Collection<--List<--Vector
                  Collection<--List<--ArrayList
                  Collection<--List<--LinkedList
                  Collection<--Set<--HashSet
                  Collection<--Set<--HashSet<--LinkedHashSet
                  Collection<--Set<--SortedSet<--TreeSet

Vector : 基於Array的List，其實就是封裝了Array所不具備的一些功能方便我們使用，它不可能不受Array的限制。性能也就不可能超越Array。所以，在可能的情況下，我們要多運用Array。另外很重要的一點就是Vector　　　　　　　　：sychronized”的，這個也是Vector和ArrayList的唯一的區別。

ArrayList：同Vector一樣是一個基於Array上的鏈表，但是不同的是ArrayList不是同步的。所以在性能上要比Vector優越一些，但是當運行到多線程環境中時，可需要自己在管理線程的同步問題。

LinkedList：LinkedList不同於前面兩種List，它不是基於Array的，所以不受Array性能的限制。它每一個節點（Node）都包含兩方面的內容：1.節點本身的數據（data）；2.下一個節點的信息（nextNode）。所以當對LinkedList做添加，刪除動作的時候就不用像基於Array的List一樣，必須進行大量的數據移動。只要更改nextNode的相關信息就可以實現了。這就是LinkedList的優勢。

List總結：

1. 所有的List中只能容納單個不同類型的對象組成的表，而不是Key－Value鍵值對。例如：[ tom,1,c ]；

2. 所有的List中可以有相同的元素，例如Vector中可以有 [ tom,koo,too,koo ]；

3. 所有的List中可以有null元素，例如[ tom,null,1 ]；

4. 基於Array的List（Vector，ArrayList）適合查詢，而LinkedList（鏈表）適合添加，刪除操作。

HashSet：雖然Set同List都實現了Collection接口，但是他們的實現方式卻大不一樣。List基本上都是以Array爲基礎。但是Set則是在HashMap的基礎上來實現的，這個就是Set和List的根本區別。HashSet的存儲方式是把HashMap中的Key作爲Set的對應存儲項。看看HashSet的add（Object  obj）方法的實現就可以一目瞭然了。
    public boolean add(Object obj)
    {
        return map.put(obj, PRESENT) == null;
    }

這個也是爲什麼在Set中不能像在List中一樣有重複的項的根本原因，因爲HashMap的key是不能有重複的。

LinkedHashSet：HashSet的一個子類，一個鏈表。

TreeSet：SortedSet的子類，它不同於HashSet的根本就是TreeSet是有序的。它是通過SortedMap來實現的。

Set總結：

1. Set實現的基礎是Map（HashMap）；

2.  Set中的元素是不能重複的，如果使用add(Object obj)方法添加已經存在的對象，則會覆蓋前面的對象

爲什麼要使用集合類 ?

當你事先不知道要存放數據的個數，或者你需要一種比數組下標存取機制更靈活的方法時，你就需要用到集合類。

 
理解集合類

集合類存放於java.util包中。
集合類存放的都是對象的引用，而非對象本身，出於表達上的便利，我們稱集合中的對象就是指集合中對象的引用（reference)。
集合類型主要有3種：set(集）、list(列表）和map(映射)。

(1)集
集（set）是最簡單的一種集合，它的對象不按特定方式排序，只是簡單的把對象加入集合中，就像往口袋裏放東西。
對集中成員的訪問和操作是通過集中對象的引用進行的，所以集中不能有重複對象。
集也有多種變體，可以實現排序等功能，如TreeSet，它把對象添加到集中的操作將變爲按照某種比較規則將其插入到有序的對象序列中。它實現的是SortedSet接口，也就是加入了對象比較的方法。通過對集中的對象迭代，我們可以得到一個升序的對象集合。

(2)列表
列表的主要特徵是其對象以線性方式存儲，沒有特定順序，只有一個開頭和一個結尾，當然，它與根本沒有順序的集是不同的。
列表在數據結構中分別表現爲：數組和向量、鏈表、堆棧、隊列。
關於實現列表的集合類，是我們日常工作中經常用到的，將在後邊的筆記詳細介紹。

(3)映射
映射與集或列表有明顯區別，映射中每個項都是成對的。映射中存儲的每個對象都有一個相關的關鍵字（Key）對象，關鍵字決定了對象在映射中的存儲位置，檢索對象時必須提供相應的關鍵字，就像在字典中查單詞一樣。關鍵字應該是唯一的。
關鍵字本身並不能決定對象的存儲位置，它需要對過一種散列(hashing)技術來處理，產生一個被稱作散列碼(hash code)的整數值，

散列碼通常用作一個偏置量，該偏置量是相對於分配給映射的內存區域起始位置的，由此確定關鍵字/對象對的存儲位置。理想情況下，散列處理應該產生給定範圍內均勻分佈的值，而且每個關鍵字應得到不同的散列碼。

集合類簡介
java.util中共有13個類可用於管理集合對象，它們支持集、列表或映射等集合，以下是這些類的簡單介紹

集：
HashSet： 使用HashMap的一個集的實現。雖然集定義成無序，但必須存在某種方法能相當高效地找到一個對象。使用一個HashMap對象實現集的存儲和檢索操作是在固定時間內實現的.

TreeSet： 在集中以升序對對象排序的集的實現。這意味着從一個TreeSet對象獲得第一個迭代器將按升序提供對象。TreeSet類使用了一個TreeMap.

列表：
Vector： 實現一個類似數組一樣的表，自動增加容量來容納你所需的元素。使用下標存儲和檢索對象就象在一個標準的數組中一樣。你也可以用一個迭代器從一個Vector中檢索對象。Vector是唯一的同步容器類!!當兩個或多個線程同時訪問時也是性能良好的。

Stsck: 這個類從Vector派生而來，並且增加了方法實現棧!一種後進先出的存儲結構。

LinkedList: 實現一個鏈表。由這個類定義的鏈表也可以像棧或隊列一樣被使用。

ArrayList: 實現一個數組，它的規模可變並且能像鏈表一樣被訪問。它提供的功能類似Vector類但不同步。

映射：
HashTable： 實現一個映象，所有的鍵必須非空。爲了能高效的工作，定義鍵的類必須實現hashcode()方法和equal()方法。這個類是前面java實現的一個繼承，並且通常能在實現映象的其他類中更好的使用。

HashMap： 實現一個映象，允許存儲空對象，而且允許鍵是空（由於鍵必須是唯一的，當然只能有一個）。

WeakHashMap： 實現這樣一個映象：通常如果一個鍵對一個對象而言不再被引用，鍵/對象對將被捨棄。這與HashMap形成對照，映象中的鍵維持鍵/對象對的生命週期，儘管使用映象的程序不再有對鍵的引用，並且因此不能檢索對象。

TreeMap： 實現這樣一個映象，對象是按鍵升序排列的。

Set和List都是由公共接口Collection擴展而來，所以它們都可以使用一個類型爲Collection的變量來引用。這就意味着任何列表或集構成的集合都可以用這種方式引用，只有映射類除外（但也不是完全排除在外，因爲可以從映射獲得一個列表。）所以說，把一個列表或集傳遞給方法的標準途徑是使用Collection類型的參數。

Vector 還是ArrayList，哪一個更好，爲什麼？
要回答這個問題不能一概而論，有時候使用Vector比較好；有時是ArrayList，有時候這兩個都不是最好的選擇。你別指望能夠獲得一個簡單肯定答案，因爲這要看你用它們幹什麼。下面有4個要考慮的因素：

(1)API

(2)同步處理

(3)數據增長性

(4)使用模式

下面針對這4個方面進行一一探討

API
在由Ken Arnold等編著的《Java Programming Language》(Addison-Wesley, June 2000)一書中有這樣的描述，Vector類似於ArrayList.。所有從API的角度來看這兩個類非常相似。但他們之間也還是有一些主要的區別的。

同步性

Vector是同步的。這個類中的一些方法保證了Vector中的對象是線程安全的。而ArrayList則是異步的，因此ArrayList中的對象並不是線程安全的。因爲同步的要求會影響執行的效率，所以如果你不需要線程安全的集合那麼使用ArrayList是一個很好的選擇，這樣可以避免由於同步帶來的不必要的性能開銷。

數據增長

從內部實現機制來講ArrayList和Vector都是使用數組(Array)來控制集合中的對象。當你向這兩種類型中增加元素的時候，如果元素的數目超出了內部數組目前的長度它們都需要擴展內部數組的長度，Vector缺省情況下自動增長原來一倍的數組長度，ArrayList是原來的50%,所以最後你獲得的這個集合所佔的空間總是比你實際需要的要大。所以如果你要在集合中保存大量的數據那麼使用Vector有一些優勢，因爲你可以通過設置集合的初始化大小來避免不必要的資源開銷。

使用模式

在ArrayList和Vector中，從一個指定的位置（通過索引）查找數據或是在集合的末尾增加、移除一個元素所花費的時間是一樣的，這個時間我們用O(1)表示。但是，如果在集合的其他位置增加或移除元素那麼花費的時間會呈線形增長：O(n-i)，其中n代表集合中元素的個數，i代表元素增加或移除元素的索引位置。爲什麼會這樣呢？以爲在進行上述操作的時候集合中第i和第i個元素之後的所有元素都要執行位移的操作。這一切意味着什麼呢？
這意味着，你只是查找特定位置的元素或只在集合的末端增加、移除元素，那麼使用Vector或ArrayList都可以。如果是其他操作，你最好選擇其他的集合操作類。
比如，LinkList集合類在增加或移除集合中任何位置的元素所花費的時間都是一樣的—O(1)，但它在索引一個元素的使用卻比較慢－O(i),其中i是索引的位置.使用ArrayList也很容易，因爲你可以簡單的使用索引來代替創建iterator對象的操作。LinkList也會爲每個插入的元素創建對象，所以你要明白它也會帶來額外的開銷。

最後，在《Practical Java》一書中Peter Haggar建議使用一個簡單的數組（Array）來代替Vector或ArrayList。尤其是對於執行效率要求高的程序更應如此。因爲使用數組(Array)避免了同步、額外的方法調用和不必要的重新分配空間的操作。

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在轉載別人文章時，都會認真看博主寫的文章，習慣性的做個總結：

1、首先要記得 集合中是有判斷是否爲空的方法，工作了這麼久，看到這很多人是這樣判斷的（自己之前也是）if(list != null && list.size() > 0)，這樣是沒必要的，集合中提供的這個方法 isEmpty() ，用這個方法判斷就OK了；

2、List集合中是提供的 subList(fromIndex, toIndex) 方法，根據下標截取集合元素，完全沒必要 for 循環，然後定義一個新的集合來add()；

3、集合中定義 List list = new ArrayList(); 建議寫好集合中存儲元素的類型，List<string> list = new ArrayList<string>(); 因爲集合都是泛型的，後面它就不要在強制轉換了；

4、對於唯一數據，比如要存儲手機號碼，可以用 Set 集合（數據唯一），可能習慣性的使用 List ，因爲用的最多，要根據場景使用對應的集合；