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zhou
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发表于： IP：您无权察看 2012-11-26 11:13:25 | [全部帖] [楼主帖] 楼主

ArrayList、LinkedList、 Vector、Map 用法比较

ArrayList和Vector是采用数组方式存储数据，此数组元素总数大于实际存储的数据个数以便增加和插入元素，二者都允许直接序号索引元素，但是插入数据要移动数组元素等内存操作，所以它们索引数据快、插入数据慢。

ArrayList数组存储方式：

[java]view plaincopyprint?

  1. privatetransient Object[] elementData; 
  2. public ArrayList(int initialCapacity) { 
  3.       super(); 
  4.       if (initialCapacity < 0) 
  5.       thrownew IllegalArgumentException("Illegal Capacity: " + initialCapacity); 
  6.       this.elementData = new Object[initialCapacity]; 
  7. } 
  9. // 空构造函数，默认容量大小为10 
  10. public ArrayList() { 
  11.       this(10); 
  12. } 
  14. public ArrayList(Collection<? extends E> c) { 
  15.        elementData = c.toArray(); 
  16.        size = elementData.length; 
  17.       // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652) 
  18.       if (elementData.getClass() != Object[].class) 
  19.        elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class); 
  20. } 


private transient Object[] elementData;
public ArrayList(int initialCapacity) {
       super();
       if (initialCapacity < 0)
       throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: " + initialCapacity);
       this.elementData = new Object[initialCapacity];
}

// 空构造函数，默认容量大小为10
public ArrayList() {
       this(10);
}

public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
       elementData = c.toArray();
       size = elementData.length;
       // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
       if (elementData.getClass() != Object[].class)
       elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
}



Vector由于使用了synchronized同步

方法（如add、insert、remove、set、equals、hashcode等操作），因此是线程安全，性能上比ArrayList要差。

Vector数组存储方式：

[java]view plaincopyprint?

  1. protected Object[] elementData; 
  2. protectedint capacityIncrement; 
  3. public Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement) { 
  4.       super(); 
  5.       if (initialCapacity < 0) 
  6.       thrownew IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity); 
  7.       this.elementData = new Object[initialCapacity]; 
  8.       this.capacityIncrement = capacityIncrement; 
  9. } 
  11. // 设置容量大小为initialCapacity，默认增长个数为0 
  12. public Vector(int initialCapacity) { 
  13.       this(initialCapacity, 0); 
  14. } 
  16. // 空构造函数，默认容量大小为10 
  17. public Vector() { 
  18.       this(10); 
  19. } 


protected Object[] elementData;
protected int capacityIncrement;
public Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement) {
       super();
       if (initialCapacity < 0)
       throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity);
       this.elementData = new Object[initialCapacity];
       this.capacityIncrement = capacityIncrement;
}

// 设置容量大小为initialCapacity，默认增长个数为0
public Vector(int initialCapacity) {
       this(initialCapacity, 0);
}

// 空构造函数，默认容量大小为10
public Vector() {
       this(10);
}



LinkedList使用双向链表实现存储，按序号索引数据需要进行向前或向后遍历，但是插入数据时只需要记录本项的前后项即可，所以插入数度较快！

LinkedList双向链表，是指可以从first依次遍历至last（从头到尾），也可以从last遍历至first（从尾到头），但首尾没有构成环，不同于双向循环链表（注意区分）：

[java]view plaincopyprint?

  1. transient Node<E> first; 
  2. transient Node<E> last; 
  4. public LinkedList() { 
  5. } 
  7. privatevoid linkFirst(E e) { 
  8.       final Node<E> f = first; 
  9.       final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f); // 插入新节点，同时连接首、尾节点 
  10.        first = newNode; 
  11.       if (f == null) // 起始节点为空（null），表示插入后有且只有一个节点，因此first = last = newNode 
  12.        last = newNode; 
  13.       else
  14.        f.prev = newNode; 
  15.        size++; 
  16.        modCount++; 
  17.  } 
  20. void linkLast(E e) { 
  21.       final Node<E> l = last; 
  22.       final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null); // 插入新节点，同时连接首、尾节点 
  23.        last = newNode; 
  24.       if (l == null) // 末尾节点为空（null），表示插入后有且只有一个节点，因此first = last = newNode 
  25.        first = newNode; 
  26.       else
  27.        l.next = newNode; 
  28.        size++; 
  29.        modCount++; 
  30.  } 


transient Node<E> first;
transient Node<E> last;

public LinkedList() {
}

private void linkFirst(E e) {
       final Node<E> f = first;
       final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f); // 插入新节点，同时连接首、尾节点
       first = newNode;
       if (f == null) // 起始节点为空（null），表示插入后有且只有一个节点，因此first = last = newNode
       last = newNode;
       else
       f.prev = newNode;
       size++;
       modCount++;
}

void linkLast(E e) {
final Node<E> l = last;
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null); // 插入新节点，同时连接首、尾节点
last = newNode;
if (l == null) // 末尾节点为空（null），表示插入后有且只有一个节点，因此first = last = newNode
first = newNode;
else
l.next = newNode;
size++;
modCount++;
}

其中，Node类结构如下：

[java]view plaincopyprint?

  1. privatestaticclass Node<E> { 
  2.        E item; 
  3.        Node<E> next; 
  4.        Node<E> prev; 
  5.       
  6.        Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) { 
  7.             this.item = element; // 节点数据 
  8.             this.next = next; // 连接下一节点 
  9.             this.prev = prev; // 连接上一节点 
  10.        } 
  11.  } 


private static class Node<E> {
       E item;
       Node<E> next;
       Node<E> prev;

       Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
             this.item = element; // 节点数据
             this.next = next; // 连接下一节点
             this.prev = prev; // 连接上一节点
       }
}



线性表、链表、哈希表是常用的数据结构，在进行Java开发时，JDK已经为我们提供了一系列相应的类来实现基本的数据结构，这些类均在java.util包中。

Collection
|--------List
----------LinkedList
|----------ArrayList
|----------Vector
|-----Stack
|--------Set
|----------HashSet.
|-----LinkedHashSet
|----------SortedSet
|-----TreeSet
Collection.


● 实现该接口及其子接口的所有类都可应用clone()方法，并是序列化类. 

.....List.


.....● 可随机访问包含的元素 
.....● 元素是有序的 
.....● 可在任意位置增、删元素 
.....● 不管访问多少次，元素位置不变 
.....● 允许重复元素 
.....● 用Iterator实现单向遍历，也可用ListIterator实现双向遍历 

..........ArrayList


..........● 用数组作为根本的数据结构来实现List 
..........● 元素顺序存储 
..........● 新增元素改变List大小时，内部会新建一个数组，在将添加元素前将所有数据拷贝到新数组中 
..........● 随机访问很快，删除非头尾元素慢，新增元素慢而且费资源 
..........● 较适用于无频繁增删的情况 
..........● 比数组效率低，如果不是需要可变数组，可考虑使用数组 
..........● 非线程安全 

..........Vector.


..........● 另一种ArrayList，具备ArrayList的特性 
..........● 所有方法都是线程安全的（双刃剑，和ArrayList的主要区别） 
..........● 比ArrayList效率低 

...............Stack


...............● LIFO的数据结构 

..........LinkedList.


..........● 链接对象数据结构（类似链表） 
..........● 随机访问很慢，增删操作很快，不耗费多余资源 
..........● 非线程安全 

.....Set.


.....● 不允许重复元素，可以有一个空元素 
.....● 不可随机访问包含的元素 
.....● 只能用Iterator实现单向遍历 

..........HashSet


..........● 用HashMap作为根本数据结构来实现Set 
..........● 元素是无序的 
..........● 迭代访问元素的顺序和加入的顺序不同 
..........● 多次迭代访问，元素的顺序可能不同 
..........● 非线程安全 

...............LinkedHashSet


...............● 基于HashMap和链表的Set实现 
...............● 迭代访问元素的顺序和加入的顺序相同 
...............● 多次迭代访问，元素的顺序不变 


...............● 因此可说这是一种有序的数据结构 
...............● 性能比HashSet差 
...............● 非线程安全 

..........SortedSet


..........● 加入SortedSet的所有元素必须实现Comparable接口 
..........● 元素是有序的 

...............TreeSet.


...............● 基于TreeMap实现的SortedSet 
...............● 排序后按升序排列元素 
...............● 非线程安全 

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（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：

1）无参数的构造函数，用于创建一个空的Collection

2）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。

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。
List接口
List是有序的Collection，使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置。用户能够使用索引（元素在List中的位置，类似于数组下标）来访问List中的元素，这类似于Java的数组。和下面要提到的Set不同，List允许有相同的元素。

除了具有Collection接口必备的iterator()方法外，List还提供一个listIterator()方法，返回一个ListIterator接口，和标准的Iterator接口相比，ListIterator多了一些add()之类的方法，允许添加，删除，设定元素，还能向前或向后遍历。

实现List接口的常用类有LinkedList，ArrayList，Vector和Stack。
LinkedList类

LinkedList实现了List接口，允许null元素。此外在LinkedList的首部或尾部提供额外的get、remove、insert方法。

这些操作使LinkedList可被用作堆栈（stack），队列（queue）或双向队列（deque）。

注意：LinkedList没有同步方法

。如果多个线程同时访问一个List，则必须自己实现访问同步。一种解决方法是在创建List时构造一个同步的List：

 List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));


ArrayList类
ArrayList实现了可变大小的数组，它允许所有元素，包括null，没有同步。
size、isEmpty、get、set方法运行时间为常数。但是add方法开销为分摊的常数，添加n个元素需要O(n)的时间，其他的方法运行时间为线性。

每个ArrayList实例都有一个容量（Capacity），即用于存储元素的数组的大小。这个容量可随着不断添加新元素而自动增加，但是增长算法并没有定义。当需要插入大量元素时，在插入前可以调用ensureCapacity方法来增加ArrayList的容量以提高插入效率。

ArrayList

扩展容量：

[java]view plaincopyprint?

  1. publicvoid ensureCapacity(int minCapacity) { // minCapacity： 期望设置的最小容量大小 
  2.       if (minCapacity > 0) 
  3.        ensureCapacityInternal(minCapacity); // 内部方法实现（private） 
  4.  } 
  6. privatevoid ensureCapacityInternal(int minCapacity) { 
  7.        modCount++; 
  8.       // overflow-conscious code 
  9.       if (minCapacity - elementData.length > 0) // 如果期望的最小容量minCapacity大于当前元素个数，则设置 
  10.        grow(minCapacity); 
  11.  } 
  13. privatestaticfinalint MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8; 
  14. privatevoid grow(int minCapacity) { 
  15.       // overflow-conscious code 
  16.       int oldCapacity = elementData.length; 
  17.       int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); // 增长当前元素个数的1/2，即增长后为原先元素总量的3/2 
  18.       
  19.       if (newCapacity - minCapacity < 0) // 设置的minCapacity大于自动增长的容量，则按minCapacity最大设置（即取最大的容量） 
  20.        newCapacity = minCapacity; 
  21.       if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) // 超过了VMs最大的内存分配空间（注：Integer.MAX_VALUE - 8;其中减去8字节是因为Integer附加信息额外占用了8个字节） 
  22.        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); 
  23.       // minCapacity is usually close to size, so this is a win: 
  24.        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); 
  25.  } 
  27. privatestaticint hugeCapacity(int minCapacity) { 
  28.       if (minCapacity < 0) // overflow 
  29.       thrownew OutOfMemoryError(); 
  30.       return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? 
  31.        Integer.MAX_VALUE : 
  32.        MAX_ARRAY_SIZE; 
  33.  } 


public void ensureCapacity(int minCapacity) { // minCapacity： 期望设置的最小容量大小
       if (minCapacity > 0)
       ensureCapacityInternal(minCapacity); // 内部方法实现（private）
}

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
       modCount++;
       // overflow-conscious code
       if (minCapacity - elementData.length > 0) // 如果期望的最小容量minCapacity大于当前元素个数，则设置
       grow(minCapacity);
}

private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
private void grow(int minCapacity) {
       // overflow-conscious code
       int oldCapacity = elementData.length;
       int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); // 增长当前元素个数的1/2，即增长后为原先元素总量的3/2

       if (newCapacity - minCapacity < 0) // 设置的minCapacity大于自动增长的容量，则按minCapacity最大设置（即取最大的容量）
       newCapacity = minCapacity;
       if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) // 超过了VMs最大的内存分配空间（注：Integer.MAX_VALUE - 8;其中减去8字节是因为Integer附加信息额外占用了8个字节）
       newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
       // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
       elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
       if (minCapacity < 0) // overflow
       throw new OutOfMemoryError();
       return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
       Integer.MAX_VALUE :
       MAX_ARRAY_SIZE;
}


和LinkedList一样，ArrayList也是非同步的（unsynchronized）。

Vector类

Vector非常类似ArrayList，但是Vector是同步

的。

由Vector创建的Iterator，虽然和ArrayList创建的Iterator是同一接口，但是，因为Vector是同步的，当一个Iterator被创建而且正在被使用，另一个线程改变了Vector的状态（例如，添加或删除了一些元素），这时调用Iterator的方法时将抛出ConcurrentModificationException，因此必须捕获该异常。

Stack 类

Stack继承自Vector，也是同步

的，实现一个后进先出的堆栈。Stack提供5个额外的方法使得

Vector得以被当作堆栈使用。基本的push和pop方法，还有peek方法得到栈顶的元素，empty方法测试堆栈是否为空，search方法检测一个元素在堆栈中的位置。

Stack刚创建后是空栈。

Set接口
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。Set 没有同步方法。
注意：必须小心操作可变对象（Mutable Object）。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。

Map
------Hashtable
------Properties
------HashMap
------LinkedHashMap
------WeakHashMap
------SortedMap
------TreeMap
Map


● 键值对，键和值一一对应 
● 不允许重复的键. 

.....Hashtable.


.....● 用作键的对象必须实现了hashcode()、equals()方法，也就是说只有Object及其子类可用作键 
.....● 键、值都不能是空对象 
.....● 多次访问，映射元素的顺序相同 
.....● 线程安全的 

..........Properties


..........● 键和值都是字符串 

.....HashMap


.....● 键和值都可以是空对象 
.....● 不保证映射的顺序 
.....● 多次访问，映射元素的顺序可能不同 
.....● 非线程安全 

...............LinkedHashMap


...............● 多次访问，映射元素的顺序是相同的 
...............● 性能比HashMap差 

.....WeakHashMap..


.....● 当某个键不再正常使用时，垃圾收集器会移除它，即便有映射关系存在 
.....● 非线程安全 

.....SortedMap.


.....● 键按升序排列 
.....● 所有键都必须实现.Comparable.接口. 

...............TreeMap.


...............● 基于红黑树的SortedMap实现 
...............● 非线程安全

Map接口

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。

Map接口定义：

[java]view plaincopyprint?

  1. publicinterface Map<K,V> { 
  2.       int size(); 
  3.       boolean isEmpty(); 
  4.       
  5.       boolean containsKey(Object key); 
  6.       boolean containsValue(Object value); 
  7.       
  8.        V get(Object key); 
  9.        V put(K key, V value); 
  10.        V remove(Object key); 
  11.       
  12.       void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m); 
  13.       void clear(); 
  14.       
  15.        Set<K> keySet(); // key 集合 
  16.        Collection<V> values(); // value 集合 
  17.        Set<Map.Entry<K, V>> entrySet(); // key-value 集合 
  18.       
  19.       interface Entry<K,V> { 
  20.              K getKey(); 
  21.              V getValue(); 
  22.              V setValue(V value); 
  23.             
  24.             boolean equals(Object o); 
  25.             int hashCode(); 
  26.        } 
  27.       
  28.       boolean equals(Object o); 
  29.       int hashCode(); 
  30. } 


public interface Map<K,V> {
       int size();
       boolean isEmpty();

       boolean containsKey(Object key);
       boolean containsValue(Object value);

       V get(Object key);
       V put(K key, V value);
       V remove(Object key);

       void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m);
       void clear();

       Set<K> keySet(); // key 集合
       Collection<V> values(); // value 集合
       Set<Map.Entry<K, V>> entrySet(); // key-value 集合

       interface Entry<K,V> {
             K getKey();
             V getValue();
             V setValue(V value);

             boolean equals(Object o);
             int hashCode();
       }

       boolean equals(Object o);
       int hashCode();
}


Hashtable类
Hashtable继承于Dictionary字典，实现Map接口，完成一个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。
添加数据使用put(key, value)，取出数据使用get(key)，这两个基本操作的时间开销为常数。

Hashtable通过initial capacity和load factor两个参数调整性能。通常缺省的load factor 0.75较好地实现了时间和空间的均衡。增大load factor可以节省空间但相应的查找时间将增大，这会影响像get和put这样的操作。

Hashtable的构造实现：

[java]view plaincopyprint?

  1. privatetransient Entry[] table; // 数组实现 
  2. privatefloat loadFactor; 
  4. public Hashtable(int initialCapacity, float loadFactor) { 
  5.       if (initialCapacity < 0) 
  6.       thrownew IllegalArgumentException("Illegal Capacity: " + initialCapacity); 
  7.       if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor)) 
  8.       thrownew IllegalArgumentException("Illegal Load: " + loadFactor); 
  9.       
  10.       if (initialCapacity==0) // 初始容量为0时，默认设置为1 
  11.        initialCapacity = 1; 
  12.       this.loadFactor = loadFactor; 
  13.        table = new Entry[initialCapacity]; 
  14.        threshold = (int)(initialCapacity * loadFactor); // 实际阈值 
  15.  } 
  17. public Hashtable(int initialCapacity) { 
  18.       this(initialCapacity, 0.75f); // 默认 loadFactor = 0.75f 
  19.  } 
  21. public Hashtable() { 
  22.       this(11, 0.75f); // 默认 initialCapacity = 11， loadFactor = 0.75f 
  23.  } 
  25. public Hashtable(Map<? extends K, ? extends V> t) { 
  26.       this(Math.max(2*t.size(), 11), 0.75f); // 申请两倍Map大小，与默认11比较，取其大 
  27.        putAll(t); 
  28.  } 


private transient Entry[] table; // 数组实现
private float loadFactor;

public Hashtable(int initialCapacity, float loadFactor) {
       if (initialCapacity < 0)
       throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: " + initialCapacity);
       if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
       throw new IllegalArgumentException("Illegal Load: " + loadFactor);

       if (initialCapacity==0) // 初始容量为0时，默认设置为1
       initialCapacity = 1;
       this.loadFactor = loadFactor;
       table = new Entry[initialCapacity];
       threshold = (int)(initialCapacity * loadFactor); // 实际阈值
}

public Hashtable(int initialCapacity) {
       this(initialCapacity, 0.75f); // 默认 loadFactor = 0.75f
}

public Hashtable() {
this(11, 0.75f); // 默认 initialCapacity = 11， loadFactor = 0.75f
}

public Hashtable(Map<? extends K, ? extends V> t) {
       this(Math.max(2*t.size(), 11), 0.75f); // 申请两倍Map大小，与默认11比较，取其大
       putAll(t);
}



使用Hashtable的简单示例如下，将1，2，3放到Hashtable中，他们的key分别是”one”，”two”，”three”：

 Hashtable numbers = new Hashtable();
numbers.put(“one”, new Integer(1));
numbers.put(“two”, new Integer(2));
numbers.put(“three”, new Integer(3));


要取出一个数，比如2，用相应的key：

 Integer n = (Integer)numbers.get(“two”);
System.out.println(“two = ” + n);


由于作为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。

hashCode和equals方法继承自根类Object，如果你用自定义的类当作key的话，要相当小心，按照散列函数的定义，如果两个对象相同，即obj1.equals(obj2)=true，则它们的hashCode必须相同，但如果两个对象不同，则它们的hashCode不一定不同，如果两个不同对象的hashCode相同，这种现象称为冲突，冲突会导致操作哈希表的时间开销增大，所以尽量定义好的hashCode()方法，能加快哈希表的操作。

如果相同的对象有不同的hashCode，对哈希表的操作会出现意想不到的结果（期待的get方法返回null），要避免这种问题，只需要牢记一条：要同时复写equals方法和hashCode方法，而不要只写其中一个。

Hashtable是同步

的（函数体由synchronized修饰）。

HashMap类

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。
HashMap

的构造实现：

[java]view plaincopyprint


该贴被zhou编辑于2012-11-26 11:17:40




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