Java总结之容器家族–Collection

零、前言

Collection是[收集品]的意思,这里称[容器],是java中的一个接口，位于java.util包下
Collection下有三大接口：List(列表)、Set(集合)、Queue(队列)

Collection.png容器接口子类及方法.png

第一节：List接口

List：列表，顾名思义是一种表结构，核心方法：
按索引插入元素 void add(int var1, E var2)
按索引删除元素 E remove(int var1);
按索引修改元素 E set(int var1, E var2)
按索引查询元素 E get(int var1)

特点：  1.增删改查操作都可以按照索引进行准确的控制，所以是元素的有序排列  2.允许相同元素

List子类.png

List是java中使用频率非常高的一个接口，最要的子类：ArrayList、Vector、LinkedList
1.其中ArrayList、Vector是AbstractList–>AbstractCollection–>Collection 路线
2.LinkedList不止实现了List，还实现了Deque，就像得到两个师傅的真传，招式(方法)更多少量
Queue接口是队列(先进先出)，Deque接口(双端队列)是Queue的弟子，两头都能随便进出
所以根据需求就可当栈也可当队列，LinkedList得到了Deque的真传，所以也可以

关于笼统类：

笼统类一般是先实现接口，或者者拓展少量子类公用方法，总之就是把能做的先做了。
有种天下父母心的感觉，就像AbstractList对ArrayList说：我能帮你做的尽量都做了，接下来就看你的了

public abstract class AbstractCollection<E> implements Collection<E>public abstract class AbstractSequentialList<E> extends AbstractList<E> public abstract class AbstractList<E> extends AbstractCollection<E> implements List<E>

1.ArrayList:数组列表

ArrayList.png

2.Vector：载体

Vector.png

3.LinkedList：链式列表

LinkedList.png

4.Vector、ArrayList与 LinkedList的比较

可以说Vector、ArrayList是亲兄弟,LinkedList算个堂兄

尾增加测试[add(E)]

操作数opCount=1000W:插入的位置与耗时比较

可见ArrayList越往后插入越快，由于要变动的元素越少
LinkedList从两头到中间速度变慢，取决于链表的查询机制，总的来说，
随机增加LinkedList比较有优势些,只是末尾增加ArrayList较好

数组和双链表两种数据结构：

数组：定点增加，后面元素都要往后挪个位，O(n)-------双链表：耗时在找到那个定点，增加很快，综合O(n)数组：定点删除，后面元素都要往前挪个位，O(n)-------双链表：耗时在找到那个定点，删除很快，综合O(n)数组：定点查询，数组自带索引光环，O(1)      -------双链表：一个一个挨着找 O(n)数组：定点修改，数组自带索引光环，O(1)      -------双链表：耗时在找到那个定点，修改很快，综合O(n)

综上所属：

随机访问、修改性能：Vector、ArrayList>LinkedList  考虑到Vector、ArrayList增加或者删除时：    1.可能伴随扩容/缩容，  2.当元素个数巨大时，可能造成大量空闲空间  3.数组连续开拓空间，会造成储存空间的碎片化  的这些问题，在大量增加或者删除操作使用LinkedList是更好的选择由于双链表：1.双链表的增加/删除耗时在查找工作，而双链表查询时会查看索引在前半还是后半来决定从头查询或者从尾查询，从而最差情况只要size/2,而数组最差情况为size2.链表不需要开拓连续空间，从而避免储存空间的碎片化  另外在数据非常巨大的时候：LinkedList基于双链表，需要new 巨大数量的节点(Node),Vector、ArrayList只是开拓空间，所以更好少量，所以根据需求酌情解决

关于 Vector

Vector类对集合的元素操作时都加了synchronized，保证线程安全。但使得效率下降：如    public synchronized boolean add(E e) {        modCount++;        add(e, elementData, elementCount);        return true;    }所谓同步：即当一个Iterator被正在被使用，另一个线程对Vector增加或者删除元素，这时调用Iterator的方法时将抛出异常public synchronized void replaceAll(UnaryOperator<E> operator) {        Objects.requireNonNull(operator);        final int expectedModCount = modCount;        final Object[] es = elementData;        final int size = elementCount;        for (int i = 0; modCount == expectedModCount && i < size; i++)            es[i] = operator.apply(elementAt(es, i));        if (modCount != expectedModCount)            throw new ConcurrentModificationException();        modCount++;    }可以看到很多关于修改的方法当:modCount != expectedModCount时都会扔一个ConcurrentModificationException异常也就是期望的修改次数与真实的修改次数不一致时

第二节：Set接口

集合：数学上的集合性质：

确定性：给定一个集合，任给一个元素，该元素或者者属于或者者不属于该集合互异性：一个集合中，任何两个元素都认为是不相同的，即每个元素只能出现一次。无序性：一个集合中，每个元素的地位都是相同的，元素之间是无序的。

Set的操作比较少，基本上也就是Collection传下来的方法
Set一般基于Map来实现：HashSet、LinkedHashSet、TreeSet的特性，根本上是HashMap、LinkedHashMap、TreeMap的特性

1.HashSet

HashSet内部有一个HashMap<E,Object> map成员变量，增删实际上是使用map的方法
按照哈希的顺序:hashCode()，equals(Object obj)
底层实现：HashMap

HashSet.png

private transient HashMap<E,Object> map;public HashSet() {    map = new HashMap<>();}public boolean add(E e) {    return map.put(e, PRESENT)==null;}public boolean remove(Object o) {    return map.remove(o)==PRESENT;}

2.LinkedHashSet

LinkedHashSet是HashSet的子类，源码少得可怜,基本上都是调用父类(HashSet)的构造方法
基于一个由链表实现的哈希表，保留了元素插入顺序
底层实现：LinkedHashMap

LinkedHashSet.png

LinkedHashSet中：

public LinkedHashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {    super(initialCapacity, loadFactor, true);}

HashSet中的三参构造

HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {    map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor);}

3.TreeSet—有序集合

实现NavigableSet：使用元素的compareTo对元素进行排序,也可使用Comparator自己设置比较器
TreeSet多拜了一个师傅：NavigableSet–>SortedSet 使用方法也多几个
底层实现：TreeMap

    public TreeSet() {        this(new TreeMap<>());    }

TreeSet.png

插入元素顺序比较

        HashSet<String> hashSet = new HashSet<>();        hashSet.add("赵");        hashSet.add("钱");        hashSet.add("孙");        hashSet.add("李");        //按照哈希的顺序:hashCode()，equals(Object obj)        System.out.println(hashSet);//[钱, 赵, 孙, 李]        LinkedHashSet<String> linkedHashSet = new LinkedHashSet<>();        linkedHashSet.add("赵");        linkedHashSet.add("钱");        linkedHashSet.add("孙");        linkedHashSet.add("李");        //基于链表实现了插入的顺序        System.out.println(linkedHashSet);//[赵, 钱, 孙, 李]        TreeSet<String> treeSet = new TreeSet<>();        treeSet.add("赵");        treeSet.add("钱");        treeSet.add("孙");        treeSet.add("李");        //按照compareTo()的排序        System.out.println(treeSet);//[孙, 李, 赵, 钱]

第三节：Queue

关于队列，是一直先进先出的线性数据结构，使用场合比较狭窄
子类常见的有PriorityQueue(优先队列)和上文提到的LinkedList。

Queue.png

PriorityQueue

PriorityQueue优先队列，是基于数组实现的二叉堆来实现的特殊队列，具备完全二叉树的性质。
每次从优先队列中取出来的元素要么是最大值或者最小值（最大堆/最小堆）

Collection的简单总结就酱紫

后记：捷文规范

1.本文成长记录及勘误表

2.更多关于我

3.公告

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