Map、Set、List集合差别及联系详解

前言：

数组Array和集合的区别：

1、数组是大小固定的，并且同一个数组只能存放类型一样的数据（基本类型/引用类型）

2、JAVA集合可以存储和操作数目不固定的一组数据。

3、若程序时不知道究竟需要多少对象，需要在空间不足时自动扩增容量，则需要使用容器类库，array不适用。　

注：使用相应的toArray()和Arrays.asList()方法可以相互转换。

集合：

集合类存放于Java.util包中。

集合类存放的都是对象的引用，而非对象本身，出于表达上的便利，我们称集合中的对象就是指集合中对象的引用。

集合类型主要有三种：set（集）、list（列表）、map（映射）。

Map、Set、List集合差别及联系详解

一、Collection接口

Collection是最基本的集合接口，一个Collection代表一组Object，即Collection的元素。Java SDK提供的类都是继承自Collection的“子接口”如List和Set。

如何遍历Collection中的每一个元素？不论Collection的实际类型如何，它都支持一个iterator()的方法，该方法返回一个迭代子，使用该迭代子即可逐一访问Collection中每一个元素。典型的用法如下：

Iterator it = collection.iterator(); // 获得一个迭代子
while(it.hasNext()) {
　　Object obj = it.next(); // 得到下一个元素
}

由Collection接口派生的两个接口是List和Set。

二、Set

Set接口同样是Collection接口的一个子接口，Set不包含重复的元素。

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作时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对象获得第一个迭代器将按升序提供对象。TreeSet类使用了一个TreeMap。

为优化hashset空间的使用，可以调优初始容量和负载因子。TreeSet 不包含调优选项，因为树总是平衡的，保证了插入、删除、查询的性能的高效。

当您要从集合中以有序的方式抽取元素时，TreeSet实现会有用处。为了能顺利进行，添加到TreeSet的元素必须是可排序的。　

import java.util.*;
public class SetExample {
      public static void main(String args[]) {
          Set set = new HashSet();
          set.add("Bernadine");
          set.add("Elizabeth");
          set.add("Gene");
          set.add("Elizabeth");
          set.add("Clara");
          System.out.println(set);

          Set sortedSet = new TreeSet(set);
          System.out.println(sortedSet);
      }
}

[Gene, Clara, Bernadine, Elizabeth]
[Bernadine, Clara, Elizabeth, Gene]

三、List

List接口继承了Collection接口，定义一个允许重复项的有序集合。该接口不但能够对列表的一部分进行处理，还添加了面向位置的操作。

实际上有两种list：一种是基本的ArrayList，其优点在于随机访问元素，另一种是更强大的LinkedList，它并不是快速随机访问设计的，而是具有更通用的方法。

List : 次序是List最重要的特点：它保证维护元素特定的顺序。

ArrayList : 由数组实现的List。允许对元素进行快速随机访问，但是向List中间插入与移除元素的速度很慢。

LinkedList : 对顺序访问进行了优化，向List中间插入与删除的开销并不大，随机访问则相对较慢。还具有下列方法：addFirst(), addLast(), getFirst(), getLast(), removeFirst() 和 removeLast(), 这些方法 (没有在任何接口或基类中定义过)使得LinkedList可以当作堆栈、队列和双向队列使用。

Vector：实现一个类似数组一样的表，自动增加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一样。你也可以用一个迭代器从一个Vector中检索对象Vector是唯一的同步容器类!!

stack：这个类从vector派生而来，并增加了方法实现栈，一种后进先出的存储结构。

List的用法示例：

package collection;

import java.util.*;

public class SetExample {
    public static void main(String[] args) {
        List linkedList = new LinkedList();
        for (int i = 0; i <= 5; i++) {
            linkedList.add("a"+i);
        }
        System.out.println(linkedList);
        linkedList.add(3,"a100");
        System.out.println(linkedList);
        linkedList.set(6,"a200");
        System.out.println(linkedList);
        System.out.println(linkedList.get(2));
        System.out.println(linkedList.indexOf("a3"));
        linkedList.remove(1);
        System.out.println(linkedList);
    }
}

Map、Set、List集合差别及联系详解

四、list和set对比

Set子接口:无序，不允许重复，检索元素效率低下，删除和插入效率高，插入和删除不会引起元素位置改变。
List子接口:有序，可以有重复元素，和数组类似，List可以动态增长，查找元素效率高，插入删除元素效率低，因为会引起其他元素位置改变。

Set和List具体子类：
Set
|————HashSet：以哈希表的形式存放元素，插入删除速度很快。

    List
     |————ArrayList：动态数组
     |————LinkedList：链表、队列、堆栈。

五、map

map接口不是Collection接口的继承。

不重复的键到值的映射。

Map.Entry 接口

map的entrySet()方法返回一个实现map.entry接口的对象集合。集合中每个对象都是底层map中一个特定的键值对。

HashMap 类和 TreeMap 类

在map中插入、删除和定位元素，HashMap是最好的选择。但如果您要按顺序遍历键，那么TreeMap 会更好。根据集合大小，先把元素添加HashMap，再把这种映射转换成一个用于有序键遍历的TreeMap 可能更快。

为了优化hashmap空间的使用，您可以调优初始容量和负载因子。这个treeMap没有调优选项，因为该树总处于平衡状态。

hashtable：实现一个映象，所有的键必须非空。为了能高效的工作，定义键的类必须实现hashcode()方法和equal()方法。这个类时前面Java实现的一个继承，并且通常能在实现映象的其它类中更好地使用。

hashmap：实现一个映象，运行存储空对象，而且允许键是空（由于键必须是唯一的，当然只能有一个空）。

WeakHashMap：如果有一个键对于一个对象而言不再被引用，键将被舍弃，WeakHashMap在具有大量数据时使用。

TreeMap：实现这样一个映象，对象是按键升序排列的。

map的使用示例：

以下程序演示了具体map类的使用。该程序对自命令行传递的词进行频率计数。hashmap起初用于数据存储。后来，映射被转换为TreeMap以显示有序的键列列表。

package collection;

import java.util.Collections;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.TreeMap;

public class MapExample {
    public static void main(String[] args) {
        String[] array = {"a","b","c","d","e"};
        Map map = new HashMap();
        Integer ONE = new Integer(1);
        for (int i=0, n=array.length; i<n; i++) {
            String key = array[i];
            int frequency = i+1;
            map.put(key, frequency);
        }
        System.out.println(map);
        Map sortedMap = new TreeMap(map);
        System.out.println(sortedMap);
        //hashmap的同步
        Map map1 = Collections.synchronizedMap(map);
        System.out.println(map1);
    }
}

结果：

Map、Set、List集合差别及联系详解