Android中List、Set、Map数据结构详解

Android中一般使用的数据结构有java中的基础数据结构List，Set，Map。还有一些Android中特有的几个，SparseArray(使用Map时Key是int类型的时候可以用这个代替)等。

继承关系：

Collection<–List<–ArrayList

Collection<–List<–Vector

Collection<–List<–LinkedList

Collection<–Set<–HashSet

Collection<–Set<–HashSet<–LinkedHashSet

Collection<–Set<–SortedSet<–TreeSet

Map<–HashMap （补充一个HashMap的子类LinkedHashMap：）

Map<–SortedMap<–TreeMap

注：这里的 Collection、List、Set和Map都是接口（Interface），其中Collection是所有集合类的接口，Set和List也都实现该接口。

下面分别来介绍List、Set、Map。

List

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。 List比较常用的有ArrayList和LinkedList，还有一个比较类似的Vector。

1、ArrayList

基于数组（Array）的List，ArrayList其实是对数组的动态扩充，底层的数据结构使用的是数组结构（数组长度是可变的百分之五十延长）。

特点：

对于数据的随机get和set或是少量数据的插入或删除，效率会比较高。ArrayList是线程不安全的，在不考虑线程安全的情况下速度也比较快的。ArrayList插入数据可以重复，也是有序的，按照插入的顺序来排序。性能上要比Vector（是线程安全的）好一些。

Vector

基于数组（Array）的List，Vector其实是对数组的动态扩充，底层的数据结构使用的是数组结构（数组长度是可变的百分之百延长）。

特点：

Vector的使用方法和内部实现基本和ArrayList相同，只不过它在add(), remove(), get()等方法中都加了同步。所以Vector是线程同步(sychronized)的，线程安全的。但是使用效率上就不如ArrayList了。

LinkedList

LinkedList不同于前面两个，是基于链表实现的双向链表数据结构。
它每一个节点（Node）都包含三方面的内容：

1、节点本身的数据（data）

2、前一个节点的信息（previousNode）

3、下一个节点的信息（nextNode）

所以当对LinkedList做添加，删除动作的时候就不用像基于数组的ArrayList一样，必须进行大量的数据移动。
只要更改nextNode的相关信息就可以实现了，这是LinkedList的优势。

LinkedList根据序号获取数据，是根据二分法进行遍历，如果序号小于总长度的一半，就从链表头部开始往后遍历，直到找到对应的序号。如果序号大于总长度的一半，就从链表尾部往前进行遍历，直到找到对应的序号。拿到数据。

List总结

1、所有的List中只能容纳单个不同类型的对象组成的表，而不是Key－Value键值对。例如：[ tom,1,c ]

2、所有的List中可以有相同的元素，例如Vector中可以有 [ tom,koo,too,koo ]

3、所有的List中可以有null元素，例如[ tom,null,1 ]

4、基于Array的List（Vector，ArrayList）适合查询，而LinkedList 适合添加，删除操作

Set

Set是一种不包含重复的元素的无序Collection。一般使用的有HashSet和TreeSet。

虽然Set同List都实现了Collection接口，但是他们的实现方式却大不一样。List基本上都是以Array为基础。但是Set则是在 HashMap的基础上来实现的，这个就是Set和List的根本区别。

HashSet

HashSet是根据hashCode来决定存储位置的，是通过HashMap实现的，所以对象必须实现hashCode()方法，存储的数据无序不能重复，可以存储null,但是只能存一个。

看看 HashSet的add（Object obj）方法的实现就可以一目了然了。

public boolean add(Object obj) {   return map.put(obj, PRESENT) == null;
}

这个也是为什么在Set中不能像在List中一样有重复的项的根本原因，因为HashMap的key是不能有重复的。

HashSet代码示例：

public class Main {public static void main(String[] args) throws IOException {hashSet();}public static void hashSet(){Set<String> set = new HashSet<String>();set.add("2");set.add("1");set.add(null);set.add("1");for(String s : set){System.out.println(s);}}
}

运行结果：

null
1
2

LinkedHashSet

HashSet的一个子类，一个链表。

它和HashSet的区别就在于LinkedHashSet的元素严格按照放入顺序排列。LinkedHashSet内部使用LinkedHashMap实现，所以它和HashSet的关系就相当于HashMap和LinkedHashMap的关系。如果你想让取出元素的顺序和插入元素的顺序完全相同，那么就使用LinkedHashSet代替HashSet。

LinkedHashSet也不是线程安全的。

TreeSet

SortedSet的子类，它不同于HashSet的根本就是TreeSet是有序的。它是通过SortedMap来实现的。TreeSet是根据二叉树实现的，也就是TreeMap,，放入数据不能重复且不能为null，可以重写comparator()方法来确定元素大小，从而进行升序排序。

代码示例：

public class Main {public static void main(String[] args) throws IOException {treeSet();}public static void treeSet(){//通过传入MyComparator对象自定义的排序方法，来实现从大到小的排序。Set<Integer> treeSet = new TreeSet<>(new MyComparator());treeSet.add(1);treeSet.add(3);treeSet.add(4);treeSet.add(2);for(Integer i : treeSet){System.out.println(i);}}static class MyComparator implements Comparator<Integer>{@Overridepublic int compare(Integer o1, Integer o2) {if(o1 < o2 ){return -1;}if(o1 == o2 ){return 0;}if(o1 > o2 ){return 1;}return 0;}}
}

运行结果：

Set总结

1、Set实现的基础是Map（HashMap）

2、Set中的元素是不能重复的，如果使用add(Object obj)方法添加已经存在的对象，则会覆盖前面的对象

Map

Map 是一种把键对象和值对象进行关联的容器，而一个值对象又可以是一个Map，依次类推，这样就可形成一个多级映射。

对于键对象来说，像Set一样，一个 Map容器中的键对象不允许重复，这是为了保持查找结果的一致性；如果有两个键对象一样，那你想得到那个键对象所对应的值对象时就有问题了，可能你得到的并不是你想的那个值对象，结果会造成混乱，所以键的唯一性很重要，也是符合集合的性质的。

当然在使用过程中，某个键所对应的值对象可能会发生变化，这时会按照最后一次修改的值对象与键对应。对于值对象则没有唯一性的要求，你可以将任意多个键都映射到一个值对象上，这不会发生任何问题（不过对你的使用却可能会造成不便，你不知道你得到的到底是那一个键所对应的值对象）。

Map有两种比较常用的实现：HashMap和TreeMap。

HashMap

HashMap是基于散列链表来实现的，简单的来说，根据key算出一个hash值，确定一个存放index，但是hash值有可能会冲突重复，所以如果冲突的hash值就需要以链表的形式在同一个index存放了。详情请看HashMap原理和代码浅析这篇文章。

代码示例：

    Map<String, String> hashMap = new HashMap<>();//存储hashMap.put("1", "abc");hashMap.put("2", "bcd");//根据key来删除hashMap.remove("1");//根据key获取String value = hashMap.get("2");//map的遍历,有很多方法遍历,这里只列举一种。for(Map.Entry<String, String> entry : hashMap.entrySet()){//获取keyentry.getKey();//获取valueentry.getValue();}

LinkedHashMap

LinkedHashMap继承自HashMap，特点是内部存入数据是有顺序的，增加了记住元素插入或者访问顺序的功能，这个是通过内部一个双向的循环链表实现的。与 HashMap 一样，它可以为基本操作（add、contains 和 remove）提供稳定的性能，假定哈希函数将元素正确分布到桶中。由于增加了维护链接列表的开支，其性能很可能比 HashMap 稍逊一筹，不过这一点例外：LinkedHashMap 的 collection 视图迭代所需时间与映射的大小成比例。HashMap 迭代时间很可能开支较大，因为它所需要的时间与其容量成比例。

TreeMap

TreeMap的使用大致跟HashMap类似，但是内部实现是根据红黑树来实现的。红黑树是一种平衡有序的二叉树，TreeMap的插入删除查询都是依据红黑树的规则来进行的。可以参考 Java提高篇（二七）—–TreeMap

HashTable

HashMap和TreeMap都是线程不安全的，多线程操作的时候可能会造成数据错误。Hashtable是线程安全的。其他内部实现，与HashMap都是一样的。

常用类的比较

常用类

1．ArrayList：元素单个，效率高，多用于查询

2．Vector：元素单个，线程安全，多用于查询

3．LinkedList：元素单个，多用于插入和删除

4．HashMap：元素成对，元素可为空

5．HashTable：元素成对，线程安全，元素不可为空

6．HashSet：元素单个，元素不可重复

Vector、ArrayList和LinkedList

大多数情况下，从性能上来说ArrayList最好

当集合内的元素需要频繁插入、删除时LinkedList会有比较好的表现

它们三个性能都比不上数组，另外Vector是线程同步的

能用数组的时候(元素类型固定，数组长度固定)，请尽量使用数组来代替List

没有频繁的删除插入操作，又不用考虑多线程问题，优先选择ArrayList

在多线程条件下使用，可以考虑Vector

需要频繁地删除插入，LinkedList就有了用武之地

如果你什么都不知道，用ArrayList没错。

以上是java中的基础的数据结构，下面来看下android中特有的数据结构。

SparseArray

SparseArray类型

SparseLongArray

SparseIntArray

SparseBooleanArray

SparseArray

SparseArray特点

1、SparseArray是android提供的一个工具类，它可以用来替代hashmap进行对象的存储

2、SparseArray比HashMap更省内存，它对数据采取了矩阵压缩的方式来表示稀疏数组的数据，从而节约内存空间

3、SparseArray只能存储key为整型的数据

4、SparseArray在存储和读取数据时候，使用的是二分查找法，提高了查找的效率

5、SparseArray有自己的垃圾回收机制。（当数量不是很多的时候，这个不必关心。）

ArrayMap

官方对ArrayMap也有说明：它不是一个适应大数据的数据结构，相比传统的HashMap速度要慢，因为查找方法是二分法，并且当你删除或者添加数据时，会对空间重新调整，在使用大量数据时，效率并不明显，低于50%。

所以ArrayMap是牺牲了时间换区空间。在写手机app时，适时的使用ArrayMap，会给内存使用带来可观的提升。

HashMap和ArrayMap的区别

1、存储方式不同

2、添加数据时扩容时的处理不同

详情请参考Android内存优化：ArrayMap