Java集合定义与用法实例总结【Set、List与Map】

本文实例讲述了Java集合定义与用法。分享给大家供大家参考，具体如下：

java集合大体可分为三类，分别是Set、List和Map，它们都继承了基类接口Collection,Collection接口定义了众多操作集合的基本方法，如下：

为了访问Collection集合，不得不去了解Iterator接口。该接口很简单，主要用于定义访问集合的方法，如下：

所以上述的三大类子集合必定都继承了上面2个接口。其中Set集合要求元素不重复，且内部无序，所以访问时只能根据元素值来访问；List内部为动态数组，支持有序，元素也可重复，所以往往有index；Map所代表的集合是具有Key-Value的映射关系的集合，如哈希表。

1. Set

1.1 Set不可添加相同元素

import java.util.Collection;
import java.util.HashSet;
public class TestSet {
  @SuppressWarnings({ "rawtypes", "unchecked" })
  public static void main(String[] args) {
    Collection c1 = new HashSet();
    Person p = new Person();
    c1.add(p);
    c1.add(p);
    System.out.println(c1);
    Collection c2 = new HashSet();
    String str1 = new String("123");
    String str2 = new String("123");
    c2.add(str1);
    c2.add(str2);
    System.out.println(c2);
  }
}
class Person {
  public Person() {
  }
  public Person(String name) {
    this.name = name;
  }
  public String name;
}

运行输出：

[demo.Person@1db9742]
[123]

第一次添加了俩次p对象，集合不会重复添加，所以输出了[Person@1db9742]，这很合理。但是第二次明明new了两个字符串，str1和str2的引用肯定是不同的，那为什么程序还是会认为是相同的元素呢。查找add(E e)的源码，找到了其中的关键部分，如下

public boolean add(E e) {
  return map.put(e, PRESENT)==null;
 }
 public V put(K key, V value) {
  if (key == null)
   return putForNullKey(value);
  int hash = hash(key.hashCode());
  int i = indexFor(hash, table.length);
  for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
   Object k;
   if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
    V oldValue = e.value;
    e.value = value;
    e.recordAccess(this);
    return oldValue;
   }
  }
  modCount++;
  addEntry(hash, key, value, i);
  return null;
 }

这一句

if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))

表明，当两个对象的哈希值相等并且对象的equals方法返回真时，则认为两个对象是相同的，并不会进行后面的addEntry操作，即不会添加至集合。

这也就难怪String str1=new String("123")和String str2=new String("123");被认为是同一个对象了，因为String在做equals的时候恰好很特殊，只要值相等，则euqals就返回真。

为了测试源码是否真的是这么执行的，改写程序如下：

import java.util.Collection;
import java.util.HashSet;
public class TestSet {
  @SuppressWarnings({ "rawtypes", "unchecked" })
  public static void main(String[] args) {
    Collection c1 = new HashSet();
    c1.add(new A());
    c1.add(new A());
    c1.add(new B());
    c1.add(new B());
    c1.add(new C());
    c1.add(new C());
    System.out.println(c1);
  }
}
class A {
  @Override
  public boolean equals(Object obj) {
    return true;
  }
  @Override
  public int hashCode() {
    return 1;
  }
}
class B {
  @Override
  public int hashCode() {
    return 1;
  }
}
class C {
  @Override
  public boolean equals(Object obj) {
    return true;
  }
}

输出：

[demo.A@1, demo.B@1, demo.B@1, demo.C@1db9742, demo.C@106d69c]

可以看到，B和C的对象都没有被集合认为是同一个对象，而A类中重写的哈希值和equals永远相等，导致A类new出的匿名对象也是相等的，故只添加了一个。

1.2 Set不可修改元素的值

import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;
import java.util.HashSet;
public class TestSet {
  @SuppressWarnings({ "rawtypes", "unchecked" })
  public static void main(String[] args) {
    Collection coll = new HashSet();
    coll.add(new Person("f"));
    coll.add(new Person("l"));
    coll.add(new Person("y"));
    System.out.println(coll);// a
    Iterator it = coll.iterator();// b
    while (it.hasNext()) {
      Person p = (Person) it.next();
      if (p.name.equals("f")) {
        p = new Person();// c
      }
    }
    Iterator it1 = coll.iterator();// d
    while (it1.hasNext()) {
      Person p = (Person) it1.next();
      System.out.println(p.name);
    }
    System.out.println(coll);
  }
}
class Person {
  public Person() {
  }
  public Person(String name) {
    this.name = name;
  }
  public String name;
}

运行输出：

[demo.Person@52e922, demo.Person@1db9742, demo.Person@106d69c]
y
f
l
[demo.Person@52e922, demo.Person@1db9742, demo.Person@106d69c]

代码输出表明，HashSet集合的元素并不是有序的，另外在代码c处取出了元素后，为该元素重新赋值，而后输出发现集合并没有改变，这说明iterator迭代器在提供next的方法里应该是类似于copy的技术，目的就是防止在遍历set集合的时候元素被改变。

2. List

List作为Collection的子接口，自然可以调用父接口的基本方法，但由于List集合元素是有序的，所以List接口在父接口的基础上又增加了些方法。这些方法的作用与类父接口类似，只是都会增加一个index参数做为索引。

List中最常用的就是ArrayList，它在Vector的基础上做了许多改进，下面代码将展示List的基本操作用法：

import java.util.List;
import java.util.ArrayList;
import java.util.ListIterator;
public class TestList {
  @SuppressWarnings({ "rawtypes", "unchecked" })
  public static void main(String[] args) {
    // 向list中添加不同类型的元素，会自动装箱
    List list = new ArrayList();
    list.add(1);
    list.add("123");
    list.add(3.14f);
    // 列表元素：[1, 123, 3.14]
    System.out.println("列表元素：" + list);
    // 清除列表
    list.clear();
    list.add("我");
    list.add("们");
    list.add("交");
    list.add("个");
    list.add("朋");
    list.add("友");
    list.add("吧");
    // 列表元素：[我, 们, 交, 个, 朋, 友, 吧]
    System.out.println("列表元素：" + list);
    List sub1 = list.subList(0, list.size() / 2);
    // 子列表元素：[我, 们, 交]
    System.out.println("子列表元素：" + sub1);
    // 从list中删除sub
    sub1.removeAll(list);
    // 列表元素：[个, 朋, 友, 吧]
    System.out.println("列表元素：" + list);
    // 添加至头
    List sub2 = new ArrayList();
    sub2.add("我");
    sub2.add("们");
    sub2.add("交");
    System.out.println("子列表元素：" + sub2);
    // 在list中添加sub2
    list.addAll(0, sub2);
    System.out.println("列表元素：" + list);
    // 遍历操作
    ListIterator iter = list.listIterator();
    System.out.println("--正向遍历--");
    while (iter.hasNext()) {
      System.out.println(iter.next());
    }
    System.out.println("--反向遍历--");
    while (iter.hasPrevious()) {
      System.out.println(iter.previous());
    }
  }
}

运行输出：

列表元素：[1, 123, 3.14]
列表元素：[我, 们, 交, 个, 朋, 友, 吧]
子列表元素：[我, 们, 交]
列表元素：[个, 朋, 友, 吧]
子列表元素：[我, 们, 交]
列表元素：[我, 们, 交, 个, 朋, 友, 吧]
--正向遍历--
我
们
交
个
朋
友
吧
--反向遍历--
吧
友
朋
个
交
们
我

List就像是一个动态且元素类型可不一的数组，它不仅具有iterator迭代器，而且还有listIterator，后者就像数组一样，支持正向和反向遍历。

3. Map

Map是具有映射关系的集合，key做为主键，可以索引到唯一的value，key和value都可以是对象。如果单独取出Map里的所有值的话，Map看起来就像是Set，而又由于它较之Set又具有索引功能，所以又似乎有些List的影子。实际上，Map的key必须实现equals和hashCode方法，这也就解释了为什么可以将一个对象的引用做为key了(实际上是计算这个对象的hashCode做为主键)，因此不能将同一个对象的引用存入某一个Map中。HashSet实现了Set接口，ArrayList实现了List接口，那么单从命名上就能得知，HashMap肯定实现了Map接口，Map接口的功能如下，

在HashSet和ArrayList都有一个访问迭代器的方法iterator(),在Set接口中却没有，毕竟Set是key-value组合，取而代之的是一个keySet()方法，用以返回一个实现了Set接口的对象，从而又可以进行iterator的操作。

基本操作如下：

import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
public class TestMap {
  @SuppressWarnings({ "rawtypes", "unchecked" })
  public static void main(String[] args) {
    HashMap hash = new HashMap();
    hash.put("1", "我");
    hash.put("2", "们");
    // 主键可为null，但只能有一个null值的主键
    hash.put(null, null);
    // 值可以为null，可以有很多个值为null
    hash.put("3", null);
    hash.put("4", null);
    System.out.println("直接遍历:" + hash);
    System.out.println("----keySey遍历----:");
    for (Object key : hash.keySet()) {
      System.out.println("key:" + key + " value:" + hash.get(key));
    }
    System.out.println("----iterator遍历----:");
    Iterator iter = hash.keySet().iterator();
    while (iter.hasNext()) {
      String key = (String) iter.next();
      System.out.println("key:" + key + " value:" + hash.get(key));
    }
  }
}

输出：

直接遍历:{null=null, 1=我, 2=们, 3=null, 4=null}
----keySey遍历----:
key:null value:null
key:1 value:我
key:2 value:们
key:3 value:null
key:4 value:null
----iterator遍历----:
key:null value:null
key:1 value:我
key:2 value:们
key:3 value:null
key:4 value:null

HashMap可以有空key，但是只能有一个，，这符合唯一主键的原则，并且若主键重复了，则会覆盖之前的相同主键。而值却没有限制，有多少个null都可以。此外，在使用HashMap的时候还需要注意下面两点：

1.HashMap是非线程安全的，而Hashtable是线程安全的。

对于各种集合的各种操作，其实可以依赖于Collections类，该类提供了许多静态操作集合的方法，其中就可以将一个普通集合封装为线程安全的集合，如下

Collection c=Collections.synchronized(new ArrayList());

2.了解HashMap的性能

HashMap利用每一个key的哈希值，去为value找寻存储位置。这个存储位置往往被称为“桶”，当哈希值唯一时，那么一个桶中就只有一个对象，这时情况最理想，然而若非正常情况下(比如重写hashCode强制返回相等)，那么一个桶能就有放多个对象，这时性能最差。

上面说道,HashMap与Set、List在某方面都很相似，做为一个强大的集合，它的内部自然也有会动态开辟内存的操作。所有就有了下面几个参数，

• capacity(容量)：在初始化HashMap时将会有一个默认值(好象是10吧)，随着集合的大小也会自身调整。
• size(元素个数)：有多少个元素size就是多少。
• load factor(负载因子)：load factor=size/capacity，取值0~1。

当负载因子很大时，如有90个元素，而集合的容量为100，因子就是0.9，这样情况非常不利于查询操作，因为put和get操作会遍历大量的元素，时间复杂度无形就会增加，但在内存开销上确实是比较节省的，因为集合不会反复的创建，因为每一次扩充集合的操作，就意味着要将原始元素重新插入到新的集合中去，性能开销是很大的。

而当负载因子很小时，查询效率将会非常高（因为遍历少），但是却在内部进行了许多次开辟内存的操作。

因此，在系统中，要根据实际需求正确把握HashMap的用法，如一开始建立集合的时候就知道这个集合非常大，那么就有必要在初始化的时候就指明capacity，不应该使用默认值，这样效率能高点；相反只有少量集合元素时，不应该在创建的时候指定很大的capacity，这明显是在浪费内存。

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希望本文所述对大家java程序设计有所帮助。