Java容器List、Set、Map详解

1.List、Set、Map概述

Collection List Set Map 这些都代表了Java中的集合，这里主要从其元素是否有序，是否可重复，是否线程安全来进行区别记忆，以便恰当地使用。List接口对Collection进行了简单的扩充，它的具体实现类常用的有ArrayList、LinkedList和Vector。ArrayList是一种类似数组的形式进行存储，因此它的随机访问速度极快；LinkedList的内部实现是链表，它适合于在链表中间需要频繁进行插入和删除操作；Vector是线程安全的ArrayList；一般的Iterator只能对容器进行向前遍历，而listIterator()则继承了Iterator的思想，并提供了对List进行双向遍历的方法(hasPrevious()和previous())。
Set接口也是Collection的一种扩展，而与List不同的时，在Set中的对象元素不能重复，也就是说你不能把同样的东西两次放入同一个Set容器中。它的常用具体实现有HashSet、TreeSet、LinkedHashSet类。HashSet能快速定位一个元素，但是你放到HashSet中的对象需要实现hashCode()方法，它使用了前面说过的哈希码的算法。而TreeSet则将放入其中的元素按序存放，这就要求你放入其中的对象是可排序的，这就用到了集合框架提供的另外两个实用类Comparable和Comparator。一个类是可排序的，它就应该实现Comparable接口。有时多个类具有相同的排序算法，那就不需要在每分别重复定义相同的排序算法，只要实现Comparator接口即可。集合框架中还有两个很实用的公用类：Collections和Arrays。Collections提供了对一个Collection容器进行诸如排序、复制、查找和填充等一些非常有用的方法，Arrays则是对一个数组进行类似的操作。
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有比较常用的实现有：HashMap、HashTable、TreeMap。HashMap也用到了哈希码的算法，以便快速查找一个键；HashTable则是线程安全的HashMap；TreeMap则是对键按序存放，因此它便有一些扩展的方法，比如firstKey(),lastKey()等，你还可以从TreeMap中指定一个范围以取得其子Map。键和值的关联很简单，用pub(Object key,Object value)方法即可将一个键与一个值对象相关联。用get(Object key)可得到与此key对象所对应的值对象。

2.List、set、map的区别与联系

1.在使用Java的时候，我们都会遇到使用集合（Collection、Map）的时候，但是Java API提供了多种集合的实现，总的说来，Java API中所用的集合类，都是实现了Collection、Map接口，其类结构如下：
Collection<--List<--Vector 有序(顺序存储) 线程安全
Collection<--List<--ArrayList 有序(顺序存储) 线程不安全
Collection<--List<--LinkedList 有序(顺序存储) 线程不安全
Collection<--Set<--HashSet 无序排异线程不安全
Collection<--Set<--HashSet<--LinkedHashSet 有序排异线程不安全
Collection<--Set<--AbstractSet<--TreeSet 有序(二叉树排序) 线程不安全
Map<--HashMap 无序线程不安全
Map<--HashMap<--LinkedHashMap 有序(链表) 线程不安全
Map<--HashTable 无序线程安全
Map<--SortedMap<--TreeMap 有序(二叉树排序) 线程不安全
2.基于Array的List，其实就是封装了Array所不具备的一些功能方便我们使用，它不可能走入Array的限制。性能也就不可能超越Array。所以，在可能的情况下，我们要多运用Array。另外很重要的一点就ArrayList同Vector一样是一个基于Array上的链表，但是不同的是ArrayList不是同步的。所以在性能上要比Vector优越一些，但是当运行到多线程环境中时，可需要自己管理线程的同步问题。LinkedList不同于前面两种List，它不是基于Array的，所以不受Array性能的限制。它每一个节点（Node）都包含两方面的内容：1.节点本身的数据(data)；2.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Array的List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。这就是LinkedList的优势，故LinkedList可以用来当做栈、队列和双向队列来使用。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 ]；所有的List中可以有相同的元素，例如Vector中可以有 [ tom,koo,too,koo ]；所有的List中可以有null元素，例如[ tom,null,1 ]；基于Array的List(Vector，ArrayList)适合查询，而LinkedList（链表）适合添加，删除操作。

3.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的存储方式是把HashMap中的Key作为Set的对应存储项。看看HashSet的add（Object obj）方法的实现就可以一目了然了。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；

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

注意：LinkedHashSet：HashSet的一个子类，一个双向链表。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。Set实现的基础是Map（HashMap）；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。
4.Iterator和ListIterator主要区别在以下方面：ListIterator有add()方法，可以向List中添加对象，而Iterator不能;ListIterator和Iterator都有hasNext()和next()方法，可以实现顺序向后遍历，但是ListIterator有hasPrevious()和previous()方法，可以实现逆向（顺序向前）遍历。Iterator就不可以;ListIterator可以定位当前的索引位置，nextIndex()和previousIndex()可以实现。Iterator没有此功能;都可实现删除对象，但是ListIterator可以实现对象的修改，set()方法可以实现。Iierator仅能遍历，不能修改。因为ListIterator的这些功能，可以实现对LinkedList等List数据结构的操作。

3.总结

1.Java所有“存储及随机访问一连串对象”的做法，array是最有效率的一种。但容量固定且无法动态改变且无法判断其中实际存有多少元素，length只是告诉我们array的容量；若撰写程序时不知道究竟需要多少对象，需要在空间不足时自动扩增容量，此时array不适用则需要使用容器类库。
2.在各种Lists中，最好的做法是以ArrayList作为缺省选择。当插入删除频繁时，使用LinkedList()；Vector总是比ArrayList慢，所以要尽量避免使用。在各种Sets中，HashSet通常优于HashTree（插入、查找）。只有当需要产生一个经过排序的序列，才用TreeSet。HashTree存在的唯一理由：能够维护其内元素的排序状态。在各种Maps中HashMap用于快速查找。当元素个数固定，用Array，因为Array效率是最高的。即最常用的是ArrayList，HashSet，HashMap，Array。
3、Collection没有get()方法来取得某个元素只能通过iterator()遍历元素；Set和Collection拥有一模一样的接口;一般的Iterator只能对容器进行向前遍历，而listIterator()则继承了Iterator的思想，并提供了对List进行双向遍历的方法;一般使用ArrayList。用LinkedList构造堆栈stack、队列queue。

4、Map用 put(k,v) / get(k)，还可以使用containsKey()/containsValue()来检查其中是否含有某个key/value；HashMap会利用对象的hashCode来快速找到key；Map中元素，可以将key序列、value序列单独抽取出来。使用keySet()抽取key序列，将map中的所有keys生成一个Set。使用values()抽取value序列，将map中的所有values生成一个Collection。为什么一个生成Set，一个生成Collection？那是因为，key总是独一无二的，value允许重复。
5、Map常用的四种遍历方式。如下代码：

import java.util.Collection;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.Map.Entry;
import java.util.Set;
public class Test {
public static void main(String[] args) {Map<String, Object> map = new HashMap<>();map.put("name", "luna");map.put("age", 20);/*** 1.根据map的entrySet()遍历map容器*/Set<Entry<String, Object>> set = map.entrySet();for (Entry<String, Object> entry : set) {System.out.println("map容器的key为：" + entry.getKey() + "对应的value值为—" + entry.getValue());}// 2.迭代器遍历Map容器Iterator<Entry<String, Object>> iterator = map.entrySet().iterator();while (iterator.hasNext()) {Entry<String, Object> entry = iterator.next();System.out.println("map容器的key为：" + entry.getKey() + "对应的value值为—" + entry.getValue());}/*** 3.根据map的keySet()遍历map容器*/Set<String> ketSet = map.keySet();for (String string : ketSet) {System.out.println("map容器的key为：" + string + "对应的value值为—" + map.get(string));}// 4.迭代器遍历Map容器Iterator<String> iterators = map.keySet().iterator();while (iterators.hasNext()) {String key = iterators.next();System.out.println("map容器的key为：" + key + "对应的value值为—" + map.get(key));}// 只能获map容器中的所有value的集合Collection<Object> collection = map.values();for (Object object : collection) {System.out.println(object);}}
}