走进Java中的持有对象(容器类)之一容器分类

小鱼儿 2022-05-14 07:45 151阅读 0赞

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Java容器可以说是增强程序员编程能力的基本工具，本系列将带您深入理解容器类。

1.  **容器的用途**

如果对象的数量与生命周期都是固定的，自然我们也就不需要很复杂的数据结构。

我们可以通过创建引用来持有对象，如

Class clazz;

也可以通过数组来持有多个对象，如

Class[] clazs = new Class[10];

然而，一般情况下，我们并不知道要创建多少对象，或者以何种方式创建对象。数组显然只能创建固定长度的对象，为了使程序变得更加灵活与高效，Java类库提供了一套完整的容器类，具备完善的方法来解决上述问题。

2.  **容器的类别**

![659828-20160603110004992-164557128.png][]

观察上图，我们可以得出容器主要分为两种类型，两个接口**Collection与Map**定义了两类不同的对象存储方式。

**Collection**用以保存单一的元素，**Map**保存关联键值对。通过**泛型**来指定容器存放的数据类型。** Iterator **设计的目的是在未知容器具体的类型的情况下，用来遍历容器元素。剩下的容器类型都是继承了这两个接口。

在实际编码中，通过**向上转型**为接口，在其与代码中都使用这个接口是非常普遍的使用方式。如下：

![复制代码][copycode.gif]

import java.util.*;
    
    public class TestCollection {
    
        public static void main(String[] args){
    
            Collection<Integer> c = new ArrayList<Integer>();
    
            for(int i = 0; i < 10; i++){
    
                c.add(i);    
    
            }
    
            for(Integer i : c){
    
                System.out.print(i + ", ");
    
            }
    
        }
    
    }

![复制代码][copycode.gif]

注：由于List接口的方法比Collection更为丰富，所以 实际应用中，ArrayList向上转型为List更为合适。

刚刚接触容器的朋友们可能会只把Collection与Map当做接口，实际上并非如此，容器中的接口其实有六个。

3.  **容器中的七大接口**

1.  **Collection接口**
2.  **Map接口**
3.  **Set接口**
4.  **List接口**
5.  **Queue接口**
6.  **Iterator接口**
7.  **Comparable接口**

其中**List, Queue和Set接口继承了Collection接口**，剩下的接口之间都是相互独立的，无继承关系。List和Set接口主要是为了区分是否要包含重复元素，**Iterater迭代器**则是为了更灵活的迭代集合，与foreach一起使用。Comparable接口则用于比较。

4.  **各类容器的功能(主要实现类分析)**

*  **Collection接口**
    
     *  **List接口(相比Collection, 添加了新的方法)**
        
         *  **ArrayList**

实现List接口，类似于动态数组，适用于大量随机访问的情况。但插入和删除的代价非常高昂

*  **LinkedList**

实现List接口，类似于链表，也提供了优化的顺序访问。在插入和删除方面代价低廉，随机访问代价较高

*  **Set接口(方法与Collection完全相同)**
    
     *  **HashSet**

HashSet使用了**散列函数**实现，极大的提高了访问速度。存入HashSet的对象必须定义**hashCode()**

![复制代码][copycode.gif]

import java.util.*;
    
    public class IntegerSet{
    
    　　private static Random rand;
    
       public static void main(String[] args){
    
       　 rand = new Random(47);
    
          Set<Integer> intset = new HashSet<Integer>();
    
          for(int i = 0; i < 10000; i++){
    
              intset.add(rand.nextInt(30));
    
          }
    
          System.out.println(intset);
    
      }
    
    }

![复制代码][copycode.gif]

本例中，intset中插入了10000次，由于不保留重复元素最后输出结果数目<=30。

*  **TreeSet**

TreeSet使用**红黑树**来实现存储元素， 红黑树的好处是可以插入之后维持集合的**有序性**。

![复制代码][copycode.gif]

import java.util.*;
    
    public class SortIntegerSet {
    
    　　private static Random rand;
    
       public static void main(String[] args) {
    
       　　rand = new Random(47);
    
       　　Set<Integer> sintset = new TreeSet<Integer>();
    
           for(int i = 0; i < 10000; i++){
    
              sintset.add(rand.nextInt(20));
    
           }
    
           System.out.println(sintset);
    
      }
    
    }

![复制代码][copycode.gif]

*  **LinkedHashSet**

顾名思义，LinkedHashSet使用了**链表来保持插入顺序**，不过为了提高查询效率，也使用了**散列**。

*  **Queue接口**
    
     *  **LinkedList**

LinkedList实现了Queue接口，提供了方法支持队列的行为，在以后的系列我们会深入讲解如何用

LinkedList实现队列。

*  **PriorityQueue**

与普通队列不同，优先队列每次弹出的是**优先级最高**的元素。可以通过提供自己的**Comparator**来修改

默认的优先级顺序。**       **

*  **Map接口**
    
     *  **HashMap**

HashMap通过散列机制，用来**快速访问**。

*  **TreeMap**

TreeMap保持"key"**处于排序状态**，访问速度不如HashMap

*  **LinkedHashMap**

LinkedHashMap保持元素**插入**时顺序，同时提供散列实现快速访问

关于Map的散列实现是非常重要的，实现Map的原理(关联数组等)，hashCode()方法的理解，本系列后面会一一分析。

5.  **总结**

通过本文的学习，相信读者对容器的用途，分类，以及容器的**层次**结构与一些常用容器的**基本功能和用法**有了较为清晰地了解。然而，想要更好的使用容器类，还必须了解每种容器具体的方法，源码，以及**线程安全**的实现。在本系列的后续部分，将带大家继续深入讨论这些内容。

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[659828-20160603110005867-1023416870.png]: /images/20220514/02cea8407b1049728660025f150e008e.png