盘点Java集合(容器)概览,Collection和Map在开发中谁用的最多?

来自:博客园
时间:2024-02-07
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写在开头

在Java的世界里万物皆对象。但我认为是万物皆数据,世界由各种各样数据构建起来,我们通过程序去实现数据的增删改查、转入转出、加减乘除等等,不同语言的实现方式殊途同归。由此可见,数据对于程序语言的重要性。

这段话是在写数据类型那篇博客时说的,当时是为了引入Java中数据类型的重要性,现在放在这里,同样是为了引出Java中的集合(容器),因为这是存储数据的媒介!在Java中有各种存储数据的集合类型,用来存储数据,做简单的逻辑处理,比如排序、取反、截取等等。
【注】

Java集合不能存放基本数据类型,只能存放对象的引用。每个集合元素都是一个引用变量,实际内容都存放在堆内或方法区里面,但是基本数据类型是在栈内存上分配空间的,栈上的数据随时会被收回。如何解决?可以通过包装类,把基本数据类型转化为对象类型,存放引用。

容器的分类

Java中的集合主要有大量派生接口:Collection、Map

  • Collection: 英文释义收集,集合,用在储存单一元素的容器;
  • Map: 英文释义地图,映射,非常贴切,所谓地图输入一个地点,定位对应的地址位置,所以Map存储的是键值对(Key-Value),输入唯一性的key值,可以找到对应的value。
    盘点Java集合(容器)概览,Collection和Map在开发中谁用的最多?

【注】:本文中所涉及到继承派生关系都是部分的,只挑重点,没列举全部,毕竟搞完太多了(手动笑哭)

Collection

先看第一个派生接口Collection,它下面又继承了很多子接口,主要为Set、List、Queue 它们各有特点,是我们在开发中几乎都会用的集合接口,也是很多互联网公司面试必问的话题!
盘点Java集合(容器)概览,Collection和Map在开发中谁用的最多?

Set

Set 的特点是存取无序,不可以存放重复的元素,不可以用下标对元素进行操作,为了直观的感受它的特点,我们直接以其子类HashSet为例去做一些增删改查的操作。

【源码速看1】

public class HashSet<E>
    extends AbstractSet<E>
    implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
    private transient HashMap<E,Object> map;

    // Dummy value to associate with an Object in the backing Map
    private static final Object PRESENT = new Object();

    public HashSet() {
        map = new HashMap<>();
    }

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

    public boolean remove(Object o) {
        return map.remove(o)==PRESENT;
    }
}

虽然HashSet实现了Set接口,但通过源码我们能够看到,它的底层逻辑实现其实依据的是HashMap,通过操作map的key值来实现元素的增删改查,下面来使用一下HashSet。

【代码示例1】

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
        // 创建一个新的HashSet
        HashSet<Integer> set = new HashSet<>();
        // 添加元素
        set.add(3);
        set.add(4);
        set.add(0);
        set.add(1);
        set.add(4);

        // 输出HashSet的元素个数
        System.out.println("HashSet size: " + set.size());

        // 判断元素是否存在于HashSet中
        boolean containsWanger = set.contains(2);
        System.out.println(containsWanger);

        // 删除元素
        boolean removeWanger = set.remove(1);
        System.out.println(set);

        // 修改元素,需要先删除后添加
        boolean removeChenmo = set.remove(3);
        boolean addBuChenmo = set.add(4);
        System.out.println(removeChenmo && addBuChenmo);

        // 输出修改后的HashSet
        System.out.println(set);
    }
}

【输出】

HashSet size: 4
false
[0, 3, 4]
false
[0, 4]

由代码结果进一步证明了我们的结论,1、存储数据不重复,但add重复数据并不报错,原因是第一个数据会被第二次重复数据覆盖掉;2,无序,很多人发现输出了一个有序的数字集合,这个其实与我们所说的有序是有区别的,在Set中的有序无序是指输入的顺序与输出的顺序是否一致 当然,想要实现有序可以通过LinkedHashSet,底层通过链表记录元素插入顺序。

List

List 的特点是存取有序,可以存放重复的元素,可以用下标对元素进行操作,同样,我们还是选择其中一个子类ArrayList来验证一下。

【代码示例2】

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
        // 创建一个集合
        ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
        // 添加元素
        list.add("a");
        list.add("b");
        list.add("c");
        list.add("c");

        // 遍历集合 for each
        for (String s : list) {
            System.out.println(s);
        }
        System.out.println("--------------");
        // 删除元素
        list.remove(1);
        // 遍历集合
        for (String s : list) {
            System.out.println(s);
        }
        System.out.println("--------------");
        // 修改元素
        list.set(1, "z");
        // 遍历集合
        for (String s : list) {
            System.out.println(s);
        }
    }
}

【输出】

a
b
c
c
--------------
a
c
c
--------------
a
z
c

通过代码输出结果进一步论证结论,可通过下标操作元素(下标以0为开始);输入输出一致(有序);可存储重复数据。

Queue

Queue,也就是队列,通常遵循先进先出(FIFO)的原则,新元素插入到队列的尾部,访问元素返回队列的头部。其实在日常的开发中,我们队列的使用场景不是很多,但在很多算法题中,还是有他独特的优势的。
比如,对Queue进行扩展出Deque, 实现双端队列,在队列的两端均可以插入或删除元素。

【代码示例3】

 // 创建一个ArrayDeque
        ArrayDeque<String> deque = new ArrayDeque<>();

        // 添加元素
        deque.add("a");
        deque.add("b");
        deque.add("c");

        // 删除元素
        deque.remove("b");

        // 修改元素
        deque.remove("b");
        deque.add("bb");

        // 查找队首元素
        System.out.println(deque.getFirst());
        //查找队尾元素
        System.out.println(deque.getLast());
        //遍历队列
        for (String s : deque) {
            System.out.print(s);
        }

【输出】

a
bb
acbb

List、Set、Queue三者的区别?

看望上面的几种集合类型,我们在这里进行一个区别总结

1、List(对付顺序的好帮手): 存储的元素是有序的、可重复的。
2、Set(注重独一无二的性质): 存储的元素不可重复的。
3、Queue(实现排队功能的叫号机): 按特定的排队规则来确定先后顺序,存储的元素是有序的、可重复的。

Map

键值对集合,存储键、值和之间的映射;Key无序,唯一;value 不要求有序,允许重复。
盘点Java集合(容器)概览,Collection和Map在开发中谁用的最多?

我们以Map下最经典的HasMap为例看一看Map的特点
【代码示例4】

// 创建一个 HashMap 对象
        HashMap<String, String> hashMap = new HashMap<>();

        // 添加键值对
        hashMap.put("1", "aa");
        hashMap.put("2", "bb");
        hashMap.put("3", "cc");

        // 获取指定键的值
        String value1 = hashMap.get("1");
        System.out.println("1对应的值:" + value1);

        // 修改键对应的值
        hashMap.put("1", "aaa");
        String value2 = hashMap.get("1");
        System.out.println("1对应的值:" + value2);

        // 删除指定键的键值对
        hashMap.remove("1");

        // 遍历 HashMap
        for (String key : hashMap.keySet()) {
            String value = hashMap.get(key);
            System.out.println(key + " 对应的值为:" + value);
        }

HashMap 实现了 Map 接口,可以根据键快速地查找对应的值——通过哈希函数将键映射到哈希表中的一个索引位置,从而实现快速访问。
【输出】

1对应的值:aa
1对应的值:aaa
2 对应的值为:bb
3 对应的值为:cc

总结

本文的重心是Java集合的盘点,Collection和Map的引出,各子类的特点比较,针对很多常用的子类并没有展开过多的叙述,后面会按个的学习按个的梳理滴,毕竟这一块内容有非常多的考点,至少得更新个十几篇博文才能讲个大概,继续保持耐心,继续保持学习,一起冲!!!

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