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Java集合框架关系图

时间:2021-03-05 12:15:14      阅读:17      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

集合的特点:

集合用来存储不同类型的对象(基本数据类型除外),存储长度可变。
Java集合中实际存放的只是对象的引用,每个集合元素都是一个引用变量,实际内容都放在堆内存或者方法区里面,但是基本数据类型是在栈内存上分配空间的,栈上的数据随时就会被收回的。

 

集合框架图:

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上述类图中,实线边框的是实现类,比如ArrayList,LinkedList,HashMap等,折线边框的是抽象类,比如AbstractCollection,AbstractList,AbstractMap等,而点线边框的是接口,比如Collection,Iterator,List等。

再附上一个稍微简单些的

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1、Iteraor接口

(迭代器接口)用于遍历集合中元素的接口,主要包含三种方法:

  1.  
    boolean hasNext()
  2.  
    E next()
  3.  
    void remove()
  4.  
     

它的一个子接口ListIterator在它的基础上又添加了三种方法:

  1.  
    void add()
  2.  
    E previous()
  3.  
    boolean hasPrevious()
  4.  
     

也就是说如果实现Iterator接口,那么在遍历集合中元素的时候,只能往后遍历,被遍历过的元素不会再遍历到,通常无序集合实现的都是这个接口,比如HashSet,HashMap;
而实现了ListIterator接口的集合,可以双向遍历,既可以通过next()访问下一个元素,又可以通过previous()访问前一个元素,比如List。

Iterator和Iterable的区别:
1). Iterator是迭代器接口,而Iterable是为了只要实现该接口就可以使用foreach进行迭代。

2). Iterable中封装了Iterator接口,只要实现了Iterable接口的类,就可以使用Iterator迭代器了。

3). 集合Collection、List、Set都是Iterable的实现类,所以他们及其他们的子类都可以使用foreach进行迭代。

4). Iterator中核心的方法next()、hasnext()、remove()都是依赖当前位置,如果这些集合直接实现Iterator,则必须包括当前迭代位置的指针。当集合在方法间进行传递的时候,由于当前位置不可知,所以next()之后的值,也不可知。而实现Iterable则不然,每次调用都返回一个从头开始的迭代器,各个迭代器之间互不影响。

 

2、Collection (集合的最大接口)继承关系

Collection是最基本的集合接口,一个Collection代表一组Object,即Collection的元素(Elements)。一些Collection允许相同的元素而另一些不行,一些能排序而另一些不行。Java SDK不提供直接继承自Collection的类,Java SDK提供的类都是继承自Collection的“子接口”,如List和Set。
所有实现Collection接口的类都必须提供两个标准的构造函数:无参数的构造函数用于创建一个空的Collection;有一个Collection参数的构造函数用于创建一个新的Collection,这个新的Collection与传入的Collection有相同的元素。后一个构造函数允许用户复制一个Collection。
(1)List:有序,可以存放重复的内容
(2)Set:无序,不能存放重复的内容,所以的重复内容靠hashCode()和equals()两个方法区分
(3)Queue:队列接口
(4)SortedSet:可以对集合中的数据进行排序

Collection定义了集合框架的共性功能。

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集合中存储的都是对象的引用(地址)。

  • List接口

按照元素插入的顺序进行存放,元素可以重复。
其定义的方法包括:

  1.  
    int size();
  2.  
    boolean isEmpty();
  3.  
    boolean contains(Object o);
  4.  
    Iterator<E> iterator();
  5.  
    Object[] toArray();
  6.  
    <T> T[] toArray(T[] a);
  7.  
    boolean add(E e);
  8.  
    boolean remove(Object o);
  9.  
    boolean containsAll(Collection<?> c);
  10.  
    boolean addAll(Collection<? extends E> c);
  11.  
    boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c);
  12.  
    boolean removeAll(Collection<?> c);
  13.  
    void clear();
  14.  
    boolean equals(Object o);
  15.  
    int hashCode();
  16.  
    E get(int index);
  17.  
    E set(int index, E element);
  18.  
    void add(int index, E element);
  19.  
    E remove(int index);
  20.  
    int indexOf(Object o);
  21.  
    int lastIndexOf(Object o);
  22.  
    ListIterator<E> listIterator();
  23.  
    ListIterator<E> listIterator(int index);
  24.  
    List<E> subList(int fromIndex, int toIndex);

实现List的子类的特点:
——ArrayList:线程不安全,查询速度快。底层都是基于数组来储存集合元素,封装了一个动态的Object[]数组,是一种顺序存储的线性表。
——Vector:线程安全,但速度慢,已被ArrayList替代。
——LinkedList:线程不安全,增删速度快,没有同步方法,是一个链式存储的线性变,本质上是一个双向链表。
——Stack: (已经不用,可由LinkedList代替)。

 

  • Set接口

Set接口也是Collection的一种扩展,而与List不同的是,在Set中的对象元素不能重复,也就是说你不能把同样的东西两次放入同一个Set容器中。它的常用具体实现有HashSet和TreeSet类。
HashSet能快速定位一个元素,但是你放到HashSet中的对象需要实现hashCode()方法,它使用了前面说过的哈希码的算法。
TreeSet则将放入其中的元素按序存放,这就要求你放入其中的对象是可排序的,这就用到了集合框架提供的另外两个实用接口Comparable和Comparator。一个类是可排序的,它就应该实现Comparable接口。有时多个类具有相同的排序算法,那就不需要再分别重复定义相同的排序算法,只要实现Comparator接口即可。
Set是一种不包含重复的元素的Collection,即任意的两个元素e1和e2都有e1.equals(e2)=false,Set最多有一个null元素。
很明显,Set的构造函数有一个约束条件,传入的Collection参数不能包含重复的元素。
请注意:必须小心操作可变对象(MutableObject)。如果一个Set中的可变元素改变了自身状态导致Object.equals(Object)=true将导致一些问题。

  1.  
    int size();
  2.  
    boolean isEmpty();
  3.  
    boolean contains(Object o);
  4.  
    Iterator<E> iterator();
  5.  
    Object[] toArray();
  6.  
    <T> T[] toArray(T[] a);
  7.  
    boolean add(E e);
  8.  
    boolean remove(Object o);
  9.  
    boolean containsAll(Collection<?> c);
  10.  
    boolean addAll(Collection<? extends E> c);
  11.  
    boolean retainAll(Collection<?> c);
  12.  
    boolean removeAll(Collection<?> c);
  13.  
    void clear();
  14.  
    boolean equals(Object o);
  15.  
    int hashCode();

 

  • SortedSet接口(实现了Set接口)

其实这就是个Set接口的输出接口

  1.  
    //普通 返回排序有关联的比较器
  2.  
    public Comparator<? super E>
  3.  
    //普通 返回集合中的第一个元素
  4.  
    public E first()
  5.  
    //普通 返回从开始到指定元素的集合
  6.  
    public SortedSet<E> headSet(E toElement)
  7.  
    //普通 返回最后一个元素
  8.  
    public E last()
  9.  
    //普通 返回指定对象间的元素
  10.  
    public SortedSet<E> subSet(E fromElement,E toElement)
  11.  
    //普通 从指定元素到最后
  12.  
    public SortedSet<E> tailSet(E fromElement)

实现Set接口子类的特点:
——HashSet:底层数据结构由HashMap的键来实现。不保证集合中元素的顺序,即不能保证迭代的顺序与插入的顺序一致。是线程不安全的。
——TreeSet:有序的存放,线程不安全,可以对Set集合中的元素进行排序,由红黑树来实现排序,TreeSet实际上也是SortedSet接口的子类,其在方法中实现了SortedSet的所有方法,并使用comparator()方法进行排序。
——LinkedHashSet:底层由链表实现,按照元素插入的顺序进行迭代,即迭代输出的顺序与插入的顺序保持一致

 

3、Map接口

Map是一种把键对象和值对象进行关联的容器,而一个值对象又可以是一个Map,依次类推,这样就可形成一个多级映射。对于键对象来说,像Set一样,一个Map容器中的键对象不允许重复,这是为了保持查找结果的一致性;如果有两个键对象一样,那你想得到那个键对象所对应的值对象时就有问题了,可能你得到的并不是你想的那个值对象,结果会造成混乱,所以键的唯一性很重要,也是符合集合的性质的。当然在使用过程中,某个键所对应的值对象可能会发生变化,这时会按照最后一次修改的值对象与键对应。对于值对象则没有唯一性的要求。你可以将任意多个键都映射到一个值对象上,这不会发生任何问题(不过对你的使用却可能会造成不便,你不知道你得到的到底是那一个键所对应的值对象)。
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的内容可以被当作一组key集合,一组value集合,或者一组key-value映射。
注意:由于Map中作为key的对象将通过计算其散列函数来确定与之对应的value的位置,因此任何作为key的对象都必须实现hashCode和equals方法。

实现Map接口的子类:
——Hashtable:Hashtable继承Dictionary<K,V>类,实现了Map接口,实现一个key-value映射的哈希表。任何非空(non-null)的对象都可作为key或者value。是同步的。
——HashMap:HashMap和Hashtable类似,不同之处在于HashMap是非同步的,并且允许null,即null value和null key。
但是将HashMap视为Collection时(values()方法可返回Collection),其迭代子操作时间开销和HashMap的容量成比例。因此,如果迭代操作的性能相当重要的话,不要将HashMap的初始化容量设得过高,或者load factor过低。
——LinkedHashMap:是HashMap的一个子类,如果需要输出的顺序和输入的相同,那么用LinkedHashMap可以实现。Key和Value都允许空;Key重复会覆盖、Value允许重复;非线程安全;有序。
——TreeMap:底层是二叉树数据结构。线程不同步。可以用于给map集合中的键进行排序。

 

4、Collections和Collection有什么区别?

Collection是集合框架中的一个顶层接口,它里面定义了单列集合的共性方法。
它有两个常用的子接口:
——List:对元素都有定义索引。有序的。可以重复元素。
——Set:不可以重复元素。无序。

Collections是集合框架中的一个工具类。该类中的方法都是静态的。提供的方法中有可以对list集合进行排序,二分查找等方法。通常常用的集合都是线程不安全的。因为要提高效率。如果多线程操作这些集合时,可以通过该工具类中的同步方法,将线程不安全的集合,转换成安全的。

 

集合框架是工作中常用的一些类,也是常使用的功能,后续使用的最多的也是这些类~

 

Java集合框架关系图

原文:https://www.cnblogs.com/huyang1988/p/14484831.html

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