類級框架——list，map和set（整理）

概要：list，map和set的概念，以及實現類的對比。

基本概念：

List接口對Collection進行了簡單的擴充，它的具體實現類常用的有ArrayList和LinkedList。你可以將任何東西放到一個List容器中，並在需要時從中取出。ArrayList從其命名中可以看出它是一種類似數組的形式進行存儲，因此它的隨機訪問速度極快，而LinkedList的內部實現是鏈表，它適合於在鏈表中間需要頻繁進行插入和刪除操作。在具體應用時可以根據需要自由選擇。Iterator只能對容器進行向前遍歷，而ListIterator則繼承了Iterator的思想，並提供了對List進行雙向遍歷的方法。

Map是一種把鍵對象和值對象進行關聯的容器，而一個值對象又可以是一個Map，依次類推，這樣就可形成一個多級映射。對於鍵對象來說，像Set一樣，一個Map容器中的鍵對象不允許重複，這是爲了保持查找結果的一致性;如果有兩個鍵對象一樣，那你想得到那個鍵對象所對應的值對象時就有問題了，可能你得到的並不是你想的那個值對象，結果會造成混亂，所以鍵的唯一性很重要，也是符合集合的性質的。當然在使用過程中，某個鍵所對應的值對象可能會發生變化，這時會按照最後一次修改的值對象與鍵對應。對於值對象則沒有唯一性的要求。你可以將任意多個鍵都映射到一個值對象上，這不會發生任何問題（不過對你的使用卻可能會造成不便，你不知道你得到的到底是那一個鍵所對應的值對象）。Map有兩種比較常用的實現：HashMap和TreeMap。HashMap也用到了哈希碼的算法，以便快速查找一個鍵，TreeMap則是對鍵按序存放，因此它便有一些擴展的方法，比如firstKey(),lastKey()等，你還可以從TreeMap中指定一個範圍以取得其子Map。鍵和值的關聯很簡單，用pub(Object key,Object value)方法即可將一個鍵與一個值對象相關聯。用get(Object key)可得到與此key對象所對應的值對象。

Set接口也是Collection的一種擴展，而與List不同的時，在Set中的對象元素不能重複，也就是說你不能把同樣的東西兩次放入同一個Set容器中。它的常用具體實現有HashSet和TreeSet類。HashSet能快速定位一個元素，但是你放到HashSet中的對象需要實現hashCode()方法，它使用了前面說過的哈希碼的算法。而TreeSet則將放入其中的元素按序存放，這就要求你放入其中的對象是可排序的，這就用到了集合框架提供的另外兩個實用類Comparable和Comparator。一個類是可排序的，它就應該實現Comparable接口。有時多個類具有相同的排序算法，那就不需要在每分別重複定義相同的排序算法，只要實現Comparator接口即可。集合框架中還有兩個很實用的公用類：Collections和Arrays。Collections提供了對一個Collection容器進行諸如排序、複製、查找和填充等一些非常有用的方法，Arrays則是對一個數組進行類似的操作。

實現類的對比：

Map接口：
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    + -- WeakHashMap: 以弱鍵實現的基於哈希表的 Map。在 WeakHashMap 中，當某個鍵不再正常使用時
|   ，將自動移除其條目。更精確地說，對於一個給定的鍵，其映射的存在並不阻止垃圾回收器對
    |     該鍵的丟棄，這就使該鍵成爲可終止的，被終止，然後被回收。丟棄某個鍵時，其條目從映射
    |      中有效地移除，因此，該類的行爲與其他的 Map 實現有所不同。此實現不是同步的。
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    + -- TreeMap:該映射根據其鍵的自然順序進行排序，或者根據創建映射時提供的 Comparator 進行排序，
    |   具體取決於使用的構造方法。此實現不是同步的。
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    + -- HashMap:基於哈希表的 Map 接口的實現。此實現提供所有可選的映射操作，並允許使用 null 值和
    |       null鍵。（除了非同步和允許使用 null 之外，HashMap 類與 Hashtable 大致相同。）此類
    |      不保證映射的順序，特別是它不保證該順序恆久不變。此實現不是同步的。
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    +-- SortedMap: 進一步提供關於鍵的總體排序的 Map。該映射是根據其鍵的自然順序進行排序的，或者根據
        通常在創建有序映射時提供的 Comparator 進行排序。對有序映射的 collection 視圖（由
        entrySet、keySet 和 values 方法返回）進行迭代時，此順序就會反映出來。要採用此排序方式，
       還需要提供一些其他操作（此接口是 SortedSet 的對應映射）。
Collection接口：
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    + --Set接口:一個不包含重複元素的 collection。更正式地說，set 不包含滿足 e1.equals(e2) 的元素對
    |      |     e1 和 e2，並且最多包含一個 null 元素。正如其名稱所暗示的，此接口模仿了數學上的 set 抽象。
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    |      + -- HashSet:此類實現 Set 接口，由哈希表（實際上是一個 HashMap 實例）支持。它不保證 set 的迭代
|      |   順序；特別是它不保證該順序恆久不變。此類允許使用 null 元素。此類爲基本操作提供了穩定
    |      |    性能，此實現不是同步的。
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    |      + -- LinkedHashSet:具有可預知迭代順序的 Set 接口的哈希表和鏈接列表實現。此實現與 HashSet 的不同
    |      |   之外在於，後者維護着一個運行於所有條目的雙重鏈接列表。此鏈接列表定義了迭代順序，即
    |      |   按照將元素插入到 set中的順序（插入順序）進行迭代。注意，插入順序不受在 set 中重新插入
    |      |    的元素的影響。此實現不是同步的。
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    |      + -- TreeSet:基於 TreeMap 的 NavigableSet 實現。使用元素的自然順序對元素進行排序，或者根據創建
    |          set時提供的 Comparator 進行排序，具體取決於使用的構造方法。此實現爲基本操作
    |          （add、remove和contains）提供受保證的 log(n) 時間開銷。此實現不是同步的。
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    + --List接口:有序的 collection（也稱爲序列）。此接口的用戶可以對列表中每個元素的插入位置進行精確
           |     地控制。用戶可以根據元素的整數索引（在列表中的位置）訪問元素，並搜索列表中的元素。
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           + -- ArrayList:List 接口的大小可變數組的實現。實現了所有可選列表操作，並允許包括 null 在內的所有
           |   元素。除了實現 List 接口外，此類還提供一些方法來操作內部用來存儲列表的數組的大小。
           |   （此類大致上等同於Vector 類，除了此類是不同步的。）每個 ArrayList 實例都有一個容量。
           |   該容量是指用來存儲列表元素的數組的大小。它總是至少等於列表的大小。隨着向 ArrayList
           |   中不斷添加元素，其容量也自動增長。並未指定增長策略的細節，因爲這不只是添加元素會帶來

   |    分攤固定時間開銷那樣簡單。此實現不是同步的。
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           + -- LinkedList:List 接口的鏈接列表實現。實現所有可選的列表操作，並且允許所有元素（包括 null）。
           |   除了實現 List 接口外，LinkedList 類還爲在列表的開頭及結尾 get、remove 和 insert 元素提供
           |   了統一的命名方法。這些操作允許將鏈接列表用作堆棧、隊列或雙端隊列。提供先進先出隊列操作

| (FIFO)。此實現不是同步的。
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           + -- Vector:Vector 類可以實現可增長的對象數組。與數組一樣，它包含可以使用整數索引進行訪問的
               組件。但是，Vector 的大小可以根據需要增大或縮小，以適應創建 Vector 後進行添加或移除項

的操作。此實現是同步的。

各種區別：

TreeSet和HashSet區別：

public class TreeSet<E>

extends AbstractSet<E>
implements SortedSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable
public class HashSet<E>
extends AbstractSet<E>
implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable
其中SortedSet中組合了一個：Comparator<? super E> comparator();
因此 TreeSet與HashSet最大區別在於排序。

Hashtable和HashMap的區別：

1.Hashtable是Dictionary的子類，HashMap是Map接口的一個實現類；

2.Hashtable中的方法是同步的，而HashMap中的方法在缺省情況下是非同步的。即是說，在多線程應用程序中，不用專門的操作就安全地可以使用Hashtable了；而對於HashMap，則需要額外的同步機制。但HashMap的同步問題可通過Collections的一個靜態方法得到解決：
Map Collections.synchronizedMap(Map m)
這個方法返回一個同步的Map，這個Map封裝了底層的HashMap的所有方法，使得底層的HashMap即使是在多線程的環境中也是安全的。

3.在HashMap中，null可以作爲鍵，這樣的鍵只有一個；可以有一個或多個鍵所對應的值爲null。當get()方法返回null值時，即可以表示HashMap中沒有該鍵，也可以表示該鍵所對應的值爲null。因此，在HashMap中不能由get()方法來判斷HashMap中是否存在某個鍵，而應該用containsKey()方法來判斷。

4.其底層的實現機制不同，hashmap的訪問速度要快於hashtable，因爲它不需要進行同步檢驗，建議在非多線程環境中使用hashmap代替hashtable .

小結：

HashSet的內部是一個HashMap，TreeSet的內部是一個TreeMap。

TreeMap的原理是紅黑樹。詳細請看《紅黑樹（Red Black Tree）- 對於 JDK TreeMap的實現》。

hashMap是數組的hash離散化。hash原理及衝突請看《HashMap原理及衝突之簡談》。

參考資料：

http://www.iteye.com/topic/70587《[體力活]Collection接口的總結》

http://hi.baidu.com/lovernet/blog/item/d0ef1ad60cd89bd6a044dfbb.html《LinkedHashMap 和 HashMap的區別》

http://space.itpub.net/14734416/viewspace-448840《HashMap原理及衝突之簡談》

http://blog.csdn.net/yangjun2/article/details/6542321《紅黑樹（Red Black Tree）- 對於 JDK TreeMap的實現》

http://supportopensource.iteye.com/blog/764968《集合類（一）：Collection接口》

http://gwshuai.iteye.com/blog/99373《Collection List Set Map 區別記憶》