Java中Map, List, Set和Queue的区别和使用场景
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1. Java集合類基本概念
在編程中，常常需要集中存放多個數據。從傳統意義上講，數組是我們的一個很好的選擇，前提是我們事先已經明確知道我們將要保存的對象的數量。一旦在數組初始化時指定了這個數組長度，這個數組長度就是不可變的，如果我們需要保存一個可以動態增長的數據(在編譯時無法確定具體的數量)，java的集合類就是一個很好的設計方案了。
集合類主要負責保存、盛裝其他數據，因此集合類也被稱為容器類。所以的集合類都位于java.util包下，后來為了處理多線程環境下的并發安全問題，java5還在java.util.concurrent包下提供了一些多線程支持的集合類。
Java容器類類庫的用途是"保存對象"，并將其劃分為兩個不同的概念：
1) Collection
一組"對立"的元素，通常這些元素都服從某種規則
? 1.1) List必須保持元素特定的順序
? 1.2) Set不能有重復元素
? 1.3) Queue保持一個隊列(先進先出)的順序
2) Map
一組成對的"鍵值對"對象
Collection和Map的區別在于容器中每個位置保存的元素個數:
1) Collection 每個位置只能保存一個元素(對象)
?
2) Map保存的是"鍵值對"，就像一個小型數據庫。我們可以通過"鍵"找到該鍵對應的"值"
2. Java集合類架構層次關系
1. Interface Iterable
迭代器接口，這是Collection類的父接口。實現這個Iterable接口的對象允許使用foreach進行遍歷，也就是說，所有的Collection集合對象都具有"foreach可遍歷性"。這個Iterable接口只
有一個方法:?iterator()。它返回一個代表當前集合對象的泛型<T>迭代器，用于之后的遍歷操作
1.1 Collection
Collection是最基本的集合接口，一個Collection代表一組Object的集合，這些Object被稱作Collection的元素。Collection是一個接口，用以提供規范定義，不能被實例化使用
? ? 1) Set
? ? Set集合類似于一個罐子，"丟進"Set集合里的多個對象之間沒有明顯的順序。Set繼承自Collection接口，不能包含有重復元素(記住，這是整個Set類層次的共有屬性)。
? ? Set判斷兩個對象相同不是使用"=="運算符，而是根據equals方法。也就是說，我們在加入一個新元素的時候，如果這個新元素對象和Set中已有對象進行注意equals比較都返回false，則Set就會接受這個新元素對象，否則拒絕。
? ? 因為Set的這個制約，在使用Set集合的時候，應該注意兩點：
1) 為Set集合里的元素的實現類實現一個有效的equals(Object)方法、
2) 對Set的構造函數，傳入的Collection參數不能包含重復的元素
? ? ? ? 1.1) HashSet
? ? ? ? HashSet是Set接口的典型實現，HashSet使用HASH算法來存儲集合中的元素，因此具有良好的存取和查找性能。當向HashSet集合中存入一個元素時，HashSet會調用該對象的hashCode()方法來得到該對象的hashCode值，然后根據該HashCode值決定該對象在HashSet中的存儲位置。
? ? ? ? 值得注意的是，HashSet集合判斷兩個元素相等的標準是兩個對象通過equals()方法比較相等，并且兩個對象的hashCode()方法的返回值相等
? ? ? ? ? ? 1.1.1) LinkedHashSet
? ? ? ? ? ? LinkedHashSet集合也是根據元素的hashCode值來決定元素的存儲位置，但和HashSet不同的是，它同時使用鏈表維護元素的次序，這樣使得元素看起來是以插入的順序保存的。
當遍歷LinkedHashSet集合里的元素時，LinkedHashSet將會按元素的添加順序來訪問集合里的元素。LinkedHashSet需要維護元素的插入順序，因此性能略低于HashSet的性能，但在迭代訪問Set里的全部元素時(遍歷)將有很好的性能(鏈表很適合進行遍歷)
? ? ? ? 1.2) SortedSet ? ?
? ? ? ? 此接口主要用于排序操作，即實現此接口的子類都屬于排序的子類
? ? ? ? ? ? 1.2.1) TreeSet
? ? ? ? ? ? TreeSet是SortedSet接口的實現類，TreeSet可以確保集合元素處于排序狀態
? ? ? ? 1.3) EnumSet
? ? ? ? EnumSet是一個專門為枚舉類設計的集合類，EnumSet中所有元素都必須是指定枚舉類型的枚舉值，該枚舉類型在創建EnumSet時顯式、或隱式地指定。EnumSet的集合元素也是有序的，
它們以枚舉值在Enum類內的定義順序來決定集合元素的順序
? ??2) List
? ? List集合代表一個元素有序、可重復的集合，集合中每個元素都有其對應的順序索引。List集合允許加入重復元素，因為它可以通過索引來訪問指定位置的集合元素。List集合默認按元素的添加順序設置元素的索引
? ? ? ? 2.1) ArrayList
? ? ? ? ArrayList是基于數組實現的List類，它封裝了一個動態的增長的、允許再分配的Object[]數組。
? ? ? ? 2.2) Vector
? ? ? ? Vector和ArrayList在用法上幾乎完全相同，但由于Vector是一個古老的集合，所以Vector提供了一些方法名很長的方法，但隨著JDK1.2以后，java提供了系統的集合框架，就將Vector改為實現List接口，統一歸入集合框架體系中
? ? ? ? ? ? 2.2.1) Stack
? ? ? ? ? ? Stack是Vector提供的一個子類，用于模擬"棧"這種數據結構(LIFO后進先出)
? ? ? ? 2.3) LinkedList
? ? ? ? implements List<E>, Deque<E>。實現List接口，能對它進行隊列操作，即可以根據索引來隨機訪問集合中的元素。同時它還實現Deque接口，即能將LinkedList當作雙端隊列使用。自然也可以被當作"棧來使用"
? ??3) Queue
? ? Queue用于模擬"隊列"這種數據結構(先進先出 FIFO)。隊列的頭部保存著隊列中存放時間最長的元素，隊列的尾部保存著隊列中存放時間最短的元素。新元素插入(offer)到隊列的尾部，訪問元素(poll)操作會返回隊列頭部的元素，隊列不允許隨機訪問隊列中的元素。結合生活中常見的排隊就會很好理解這個概念
? ? ? ? 3.1) PriorityQueue
? ? ? ? PriorityQueue并不是一個比較標準的隊列實現，PriorityQueue保存隊列元素的順序并不是按照加入隊列的順序，而是按照隊列元素的大小進行重新排序，這點從它的類名也可以看出來
? ? ? ? 3.2) Deque
? ? ? ? Deque接口代表一個"雙端隊列"，雙端隊列可以同時從兩端來添加、刪除元素，因此Deque的實現類既可以當成隊列使用、也可以當成棧使用
? ? ? ? ? ? 3.2.1) ArrayDeque
? ? ? ? ? ? 是一個基于數組的雙端隊列，和ArrayList類似，它們的底層都采用一個動態的、可重分配的Object[]數組來存儲集合元素，當集合元素超出該數組的容量時，系統會在底層重新分配一個Object[]數組來存儲集合元素
? ? ? ? ? ? 3.2.2) LinkedList
1.2 Map
? ? Map用于保存具有"映射關系"的數據，因此Map集合里保存著兩組值，一組值用于保存Map里的key，另外一組值用于保存Map里的value。key和value都可以是任何引用類型的數據。Map的key不允許重復，即同一個Map對象的任何兩個key通過equals方法比較結果總是返回false。
? ? 關于Map，我們要從代碼復用的角度去理解，java是先實現了Map，然后通過包裝了一個所有value都為null的Map就實現了Set集合。Map的這些實現類和子接口中key集的存儲形式和Set集合完全相同(即key不能重復)
? ? Map的這些實現類和子接口中value集的存儲形式和List非常類似(即value可以重復、根據索引來查找)
? ??1) HashMap
? ? 和HashSet集合不能保證元素的順序一樣，HashMap也不能保證key-value對的順序。并且類似于HashSet判斷兩個key是否相等的標準也是: 兩個key通過equals()方法比較返回true、同時兩個key的hashCode值也必須相等
? ? ? ? 1.1) LinkedHashMap
? ? ? ? LinkedHashMap也使用雙向鏈表來維護key-value對的次序，該鏈表負責維護Map的迭代順序，與key-value對的插入順序一致(注意和TreeMap對所有的key-value進行排序進行區分)
? ??2) Hashtable
? ? 是一個古老的Map實現類
? ? ? ? 2.1) Properties?
? ? ? ? Properties對象在處理屬性文件時特別方便(windows平臺上的.ini文件)，Properties類可以把Map對象和屬性文件關聯起來，從而可以把Map對象中的key-value對寫入到屬性文件中，也可以把屬性文件中的"屬性名-屬性值"加載到Map對象中
? ??3) SortedMap
? ? 正如Set接口派生出SortedSet子接口，SortedSet接口有一個TreeSet實現類一樣，Map接口也派生出一個SortedMap子接口，SortedMap接口也有一個TreeMap實現類
? ? ? ? 3.1) TreeMap
? ? ? ? TreeMap就是一個紅黑樹數據結構，每個key-value對即作為紅黑樹的一個節點。TreeMap存儲key-value對(節點)時，需要根據key對節點進行排序。TreeMap可以保證所有的key-value對處于有序狀態。同樣，TreeMap也有兩種排序方式: 自然排序、定制排序
? ??4) WeakHashMap
? ? WeakHashMap與HashMap的用法基本相似。區別在于，HashMap的key保留了對實際對象的"強引用"，這意味著只要該HashMap對象不被銷毀，該HashMap所引用的對象就不會被垃圾回收。
但WeakHashMap的key只保留了對實際對象的弱引用，這意味著如果WeakHashMap對象的key所引用的對象沒有被其他強引用變量所引用，則這些key所引用的對象可能被垃圾回收，當垃圾回收了該key所對應的實際對象之后，WeakHashMap也可能自動刪除這些key所對應的key-value對
? ??5) IdentityHashMap
? ? IdentityHashMap的實現機制與HashMap基本相似，在IdentityHashMap中，當且僅當兩個key嚴格相等(key1 == key2)時，IdentityHashMap才認為兩個key相等
? ??6) EnumMap
? ? EnumMap是一個與枚舉類一起使用的Map實現，EnumMap中的所有key都必須是單個枚舉類的枚舉值。創建EnumMap時必須顯式或隱式指定它對應的枚舉類。EnumMap根據key的自然順序
3. Java集合類使用場景規則
Set集合：
1) HashSet的性能總是比TreeSet好(特別是最常用的添加、查詢元素等操作)，因為TreeSet需要額外的紅黑樹算法來維護集合元素的次序。只有當需要一個保持排序的Set時，才應該使用TreeSet，否則都應該使用HashSet 2) 對于普通的插入、刪除操作，LinkedHashSet比HashSet要略慢一點，這是由維護鏈表所帶來的開銷造成的。不過，因為有了鏈表的存在，遍歷LinkedHashSet會更快 3) EnumSet是所有Set實現類中性能最好的，但它只能保存同一個枚舉類的枚舉值作為集合元素 4) HashSet、TreeSet、EnumSet都是"線程不安全"的，通常可以通過Collections工具類的synchronizedSortedSet方法來"包裝"該Set集合。 SortedSet s = Collections.synchronizedSortedSet(new TreeSet(...));?
List集合：
1. java提供的List就是一個"線性表接口"，ArrayList(基于數組的線性表)、LinkedList(基于鏈的線性表)是線性表的兩種典型實現 2. Queue代表了隊列，Deque代表了雙端隊列(既可以作為隊列使用、也可以作為棧使用) 3. 因為數組以一塊連續內存來保存所有的數組元素，所以數組在隨機訪問時性能最好。所以的內部以數組作為底層實現的集合在隨機訪問時性能最好。 4. 內部以鏈表作為底層實現的集合在執行插入、刪除操作時有很好的性能 5. 進行迭代操作時，以鏈表作為底層實現的集合比以數組作為底層實現的集合性能好
Map集合：
總結
以上是生活随笔為你收集整理的Java中Map, List, Set和Queue的区别和使用场景的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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