Краткий обзор, основанный на сборнике обзоров Java.

Автор：Eve Cole Время обновления：2024-11-18 12:48:01

Коллекции в Java в основном сосредоточены в двух частях: одна находится в пакете java.util, а другая — в java.util.concurrent. Последняя основана на первой и определяет некоторые коллекции, реализующие функции синхронизации.

Эта статья в основном посвящена различным объектам коллекций в java.util. Объекты коллекций в Java можно условно разделить на три категории: список, набор и карта. Соответствующая UML-диаграмма выглядит следующим образом (включая большинство объектов коллекций в java.util):

Обзор коллекции

И List, и Set в коллекциях Java происходят из Collection. Это хорошая отправная точка для изучения коллекций. Он включает в себя операции, которые обычно требуются в коллекциях.

Добавить элементы: add/addAll
Очистить коллекцию: очистить
Удалить элементы: удалить/удалить все
Определите, содержит ли коллекция элемент: contains/containsAll
Определите, пуста ли коллекция: isEmpty
Подсчитать количество элементов в коллекции: размер
Преобразовать коллекцию в массив: toArray
Получить итератор: итератор

Давайте рассмотрим простой пример. Следующий код вернет коллекцию, элементами которой являются случайно сгенерированные целые числа:

Скопируйте код кода следующим образом:

частная статическая коллекция initCollection()
{
Коллекция<Integer> коллекция = новый ArrayList<Integer>();
Случайный r = новый Random();
для (int я = 0; я <5; я++)
{
Collection.add(new Integer(r.nextInt(100)));
}

возврат сбора;
}

В процессе работы с коллекциями обход является часто используемой операцией. Мы можем перемещаться по коллекциям двумя способами:

1) Используйте итераторы для перемещения по коллекции. Как упоминалось выше при описании интерфейса Collection, все коллекции будут иметь итератор, который мы можем использовать для обхода коллекции.

Скопируйте код кода следующим образом:

Private static void accessCollectionByIterator (коллекция Collection<Integer>)
{
Iterator<Integer> итератор = коллекция.итератор();
System.out.println("Значение в списке:");
в то время как (итератор.hasNext())
{
System.out.println(iterator.next());
}
}

2) Используйте foreach для перемещения по коллекции.

Скопируйте код кода следующим образом:

Private static void accessCollectionByFor (коллекция Collection<Integer>)
{
System.out.println("Значение в списке:");
for (Целое значение: коллекция)
{
System.out.println(значение);
}
}

Список

Список в Java — это эффективное расширение массива. Это структура, которая может содержать элементы любого типа, если не используются дженерики. Если дженерики используются, он может содержать только элементы типа, указанного дженериками. По сравнению с массивами емкость List можно динамически расширять.

Элементы в списке могут повторяться, а элементы внутри являются «упорядоченными». «Упорядоченный» здесь не означает сортировку, а означает, что мы можем указать положение элемента в коллекции.

Обычно используемые объекты коллекций в списке включают в себя: ArrayList, Vector и LinkedList, первые два хранятся на основе массивов, а последние — на основе связанных списков. Среди них Vector является потокобезопасным, а два других — нет.

Список может содержать значение NULL, даже если используются дженерики.

ArrayList может быть наиболее часто используемым объектом коллекции. В приведенном выше примере кода мы также используем его для создания экземпляра объекта Collection, поэтому мы не будем здесь вдаваться в подробности.
Вектор

Пример вектора выглядит следующим образом. Сначала мы посмотрим, как генерировать и выводить вектор:

Скопируйте код кода следующим образом:

частная статическая пустота VectorTest1()
{
List<Integer> list = новый Vector<Integer>();
для (int я = 0; я <5; я++)
{
list.add(новое целое число(100));
}
list.add(ноль);
System.out.println("Размер вектора равен " + list.size());
System.out.println(список);
}

Его элементы включают как повторяющиеся элементы, так и ноль. Результаты вывода следующие:

Скопируйте код кода следующим образом:

размер вектора равен 6
[100, 100, 100, 100, 100, ноль]

В следующем примере демонстрируются некоторые распространенные методы в Vector:

Скопируйте код кода следующим образом:

частная статическая пустота VectorTest2()
{
Список Vector<Integer> = новый Vector<Integer>();
Случайный r = новый Random();
для (int я = 0; я <10; я++)
{
list.add(new Integer(r.nextInt(100)));
}
System.out.println("Размер вектора равен " + list.size());
System.out.println(список);
System.out.println(list.firstElement());
System.out.println(list.lastElement());
System.out.println(list.subList(3, 8));
List<Integer> temp = новый ArrayList<Integer>();
for(int я = 4; я <7; я++)
{
temp.add(list.get(i));
}
list.retainAll(температура);
System.out.println("Размер вектора равен " + list.size());
System.out.println(список);
}

Его вывод выглядит следующим образом:

Скопируйте код кода следующим образом:

размер вектора 10
[39, 41, 20, 9, 29, 32, 54, 12, 94, 82]

[9, 29, 32, 54, 12]
размер вектора равен 3
[29, 32, 54]

Связанный список

LinkedList использует связанные списки для хранения данных. Его пример кода выглядит следующим образом:

Скопируйте код кода следующим образом:

Пример связанного списка
частная статическая пустота linkedListTest1()
{
Список LinkedList<Integer> = новый LinkedList<Integer>();
Случайный r = новый Random();
для (int я = 0; я <10; я++)
{
list.add(new Integer(r.nextInt(100)));
}
list.add(ноль);
System.out.println("Размер связанного списка равен " + list.size());
System.out.println(список);
System.out.println(list.element());
System.out.println(list.getFirst());
System.out.println(list.getLast());
System.out.println(list.peek());
System.out.println(list.peekFirst());
System.out.println(list.peekLast());
System.out.println(list.poll());
System.out.println(list.pollFirst());
System.out.println(list.pollLast());
System.out.println(list.pop());
list.push(новое целое число(100));
System.out.println("Размер связанного списка равен " + list.size());
System.out.println(список);
}

Вот часто используемые методы LinkedList. Как видно из названий методов, LinkedList также можно использовать для реализации стеков и очередей.

Вывод следующий:

Скопируйте код кода следующим образом:

размер связанного списка равен 11
[17, 21, 5, 84, 19, 57, 68, 26, 27, 47, ноль]

нулевой

размер связанного списка равен 8
[100, 84, 19, 57, 68, 26, 27, 47]

Набор

Set похож на List, оба используются для хранения одного элемента, а количество отдельных элементов неизвестно. Но Set не может содержать повторяющиеся элементы. Если в Set вставлены два одинаковых элемента, последний элемент не будет вставлен.

Набор можно условно разделить на две категории: несортированный набор и отсортированный набор. Несортированный набор включает в себя HashSet и LinkedHashSet, а отсортированный набор в основном относится к TreeSet. Среди них HashSet и LinkedHashSet могут содержать значение null.
Хэшсет

HashSet — это коллекция, поддерживаемая хеш-таблицей, которая не является потокобезопасной.

Давайте посмотрим на следующий пример, который по сути такой же, как и первый пример с Vector:

Скопируйте код кода следующим образом:

частная статическая пустота hashSetTest1()
{
Set<Integer> set = new HashSet<Integer>();

для (int я = 0; я <3; я++)
{
set.add(новое целое число(100));
}
set.add(ноль);

System.out.println("Размер набора равен " + set.size());
System.out.println(набор);
}

Здесь HashSet содержит как повторяющиеся элементы, так и ноль. В отличие от Vector, вывод здесь следующий:

Скопируйте код кода следующим образом:

размер набора 2
[ноль, 100]

Мы можем более подробно рассмотреть, как HashSet определяет, являются ли два элемента дубликатами. Метод равенства также определен в Object. Для элементов в HashSet оценивается, равны ли элементы, на основе метода равенства. Чтобы доказать это, мы можем определить «ненормальный» тип:

Скопируйте код кода следующим образом:

Определить объект MyInteger

классMyInteger
{
частное целочисленное значение;

public MyInteger (целое значение)
{
это.значение = значение;
}

публичная строка toString()
{
вернуть String.valueOf(значение);
}

общедоступный int hashCode()
{
возврат 1;
}

общедоступное логическое равенство (Object obj)
{
вернуть истину;
}
}

Видно, что для MyInteger для любых двух экземпляров мы считаем его неравным.

Ниже приводится соответствующий метод испытаний:

Скопируйте код кода следующим образом:

частная статическая пустота hashSetTest2()
{
Set<MyInteger> set = new HashSet<MyInteger>();

для (int я = 0; я <3; я++)
{
set.add(новый MyInteger(100));
}

System.out.println("размер набора равен " + set.size());
System.out.println(набор);
}

Его вывод выглядит следующим образом:

Скопируйте код кода следующим образом:

размер набора 3 шт.
[100, 100, 100]

Как видите, в HashSet теперь есть «дубликаты» элементов, но для MyInteger они не «одинаковые».
Набор деревьев

TreeSet — это набор, поддерживающий сортировку, а его родительский интерфейс — SortedSet.

Давайте сначала рассмотрим основные операции TreeSet:

Скопируйте код кода следующим образом:

частная статическая пустота TreeSetTest1()
{
TreeSet<Integer> set = новый TreeSet<Integer>();

Случайный r = новый Random();
для (int я = 0; я <5; я++)
{
set.add(new Integer(r.nextInt(100)));
}

System.out.println(набор);
System.out.println(set.first());
System.out.println(set.last());
System.out.println(set.descendingSet());
System.out.println(set.headSet(new Integer(50)));
System.out.println(set.tailSet(new Integer(50)));
System.out.println(set.subSet(30, 60));
System.out.println(set.floor(50));
System.out.println(set.ceiling(50));
}

Его вывод выглядит следующим образом:

Скопируйте код кода следующим образом:

[8, 42, 48, 49, 53]

[53, 49, 48, 42, 8]
[8, 42, 48, 49]
[53]
[42, 48, 49, 53]

Элементы в TreeSet обычно реализуют интерфейс Comparable. По умолчанию для Integer SortedList сохраняется в порядке возрастания. Мы также можем настроить метод Compare, например, хранить в порядке убывания.

Далее мы сначала переопределяем Integer:

Скопируйте код кода следующим образом:

Определить объект MyInteger2
класс MyInteger2 реализует Comparable
{
публичное int-значение;

общедоступный MyInteger2 (целое значение)
{
это.значение = значение;
}

public int CompareTo (Объект arg0)
{
MyInteger2 temp = (MyInteger2)arg0;
если (temp == null) вернуть -1;
если (темп.значение > это.значение)
{
возврат 1;
}
иначе, если (temp.value < this.value)
{
вернуть -1;
}
вернуть 0;
}

общедоступное логическое равенство (Object obj)
{
вернуть сравнениеTo(obj) == 0;
}

публичная строка toString()
{
вернуть String.valueOf(значение);
}
}

Вот тестовый код:

Скопируйте код кода следующим образом:

частная статическая пустота TreeSetTest2()
{
TreeSet<Integer> set1 = новый TreeSet<Integer>();
TreeSet<MyInteger2> set2 = новый TreeSet<MyInteger2>();
Случайный r = новый Random();
для (int я = 0; я <5; я++)
{
значение int = r.nextInt(100);
set1.add(новое целое число(значение));
set2.add(новый MyInteger2(значение));
}
System.out.println("Set1, как показано ниже:");
System.out.println(set1);
System.out.println("Set2, как показано ниже:");
System.out.println(set2);
}

Результат запуска кода ожидаемый, как показано ниже:

Скопируйте код кода следующим образом:

Set1, как показано ниже:
[13, 41, 42, 45, 61]
Set2, как показано ниже:
[61, 45, 42, 41, 13]

Карта

Карта хранит «пары ключ-значение». Подобно Set, в Java существует два типа карт: сортированные и несортированные включают HashMap, Hashtable и LinkedHashMap, а сортированные включают TreeMap.
Несортированная карта

И HashMap, и Hashtable хранятся в виде Hash-таблиц. HashMap не является потокобезопасным, но Hashtable является поточно-ориентированным. Мы можем рассматривать HashMap как «упрощенную» версию Hashtable.

HashMap может хранить значение null как для ключа, так и для значения. Хэш-таблица не может хранить значение null.

Независимо от HashMap или Hashtable, если мы посмотрим на его конструктор, мы обнаружим, что он может иметь два параметра: InitialCapacity и loadFactor. По умолчанию InitialCapacity равен 16, а loadFactor равен 0,75. Это связано с количеством элементов, которые могут быть сохранены в хеш-таблице. Когда количество элементов превышает начальную емкость*loadFactor, будет запущен метод повторного хеширования для расширения хеш-таблицы. Если нам нужно вставить в него слишком много элементов, нам нужно соответствующим образом настроить эти два параметра.

Давайте сначала посмотрим на пример HashMap:

Скопируйте код кода следующим образом:

частная статическая пустота hashMapTest1()
{
Map<Integer,String> map = new HashMap<Integer, String>();

map.put(новое целое число(1), "а");
map.put(новое целое число(2), "b");
map.put(новое целое число(3), "c");

System.out.println(карта);
System.out.println(map.entrySet());
System.out.println(map.keySet());
System.out.println(map.values());
}

Это выведет информацию об элементе в HashMap, как показано ниже.

Скопируйте код кода следующим образом:

{1=а, 2=б, 3=в}
[1=а, 2=б, 3=в]
[1, 2, 3]
[а, б, в]

Следующий пример демонстрирует значение null:

Скопируйте код кода следующим образом:

частная статическая пустота hashMapTest2()
{
Map<Integer,String> map = new HashMap<Integer, String>();

Map.put(ноль, ноль);
Map.put(ноль, ноль);
map.put(новое целое число(4), ноль);
map.put(новое целое число(5), ноль);

System.out.println(карта);
System.out.println(map.entrySet());
System.out.println(map.keySet());
System.out.println(map.values());
}

Результаты выполнения следующие:

Скопируйте код кода следующим образом:

{нуль=ноль, 4=ноль, 5=ноль}
[ноль=ноль, 4=ноль, 5=ноль]
[ноль, 4, 5]
[ноль, ноль, ноль]

Далее мы демонстрируем Hashtable, который по сути аналогичен двум приведенным выше примерам (код не будет расширяться):

Скопируйте код кода следующим образом:

Пример хеш-таблицы
частная статическая пустота hashTableTest1()
{
Таблица Map<Integer,String> = новая Hashtable<Integer, String>();

table.put(new Integer(1), "a");
table.put(new Integer(2), "b");
table.put(новое целое число(3), "c");

System.out.println(таблица);
System.out.println(table.entrySet());
System.out.println(table.keySet());
System.out.println(table.values());
}

частная статическая пустота hashTableTest2()
{
Таблица Map<Integer,String> = новая Hashtable<Integer, String>();

table.put(нуль, ноль);
table.put(нуль, ноль);
table.put(новое целое число(4), ноль);
table.put(новое целое число(5), ноль);

System.out.println(таблица);
System.out.println(table.entrySet());
System.out.println(table.keySet());
System.out.println(table.values());
}

Результаты выполнения следующие:

Скопируйте код кода следующим образом:

{3=в, 2=б, 1=а}
[3=в, 2=б, 1=а]
[3, 2, 1]
[в, б, а]
Исключение в потоке «основной» java.lang.NullPointerException
в java.util.Hashtable.put (неизвестный источник)
в sample.collections.MapSample.hashTableTest2(MapSample.java:61)
в sample.collections.MapSample.main(MapSample.java:11)

Хорошо видно, что когда мы пытаемся вставить значение null в хеш-таблицу, выдается сообщение об исключении нулевого указателя.
СортировкаКарта

Карта сортировки в основном относится к TreeMap, временная сложность которой составляет O(log(n)) при добавлении, удалении и поиске элементов. Это не потокобезопасно.

Его характеристики очень похожи на TreeSet, поэтому я не буду здесь вдаваться в подробности.