Java中的集合类

     数组是一种很常见的数据结构，开始接触编程的时候多数程序都和数组相关。刚开始接触Java时也是一直使用数组写一些程序，后来越来越觉得数组这东西没法满足需求了，这时一位“前辈”对我说了一句：不会用集合类就等于没学过Java。然后才知道有集合类。
什么时候数组会显得力不从心，没法满足需求，需要集合类呢？

不知道具体数据长度
需要自动排序
存储键值对

     当然，上面的情况不是绝对的，只是数组比较难满足。这时集合类（也可称为容器类）就显示了它强大的功能。

     集合类的分类

上图中不包含Queue内容，部分Map的实现类未给出。常见使用的有List、Set、Map及他们的实现类。

List、Set、Map接口及各实现类的特性

接口	特性	实现类	实现类特性	成员要求
List	线性、有序的存储容器，可通过索引访问元素	ArrayList	数组实现。非同步。
		Vector	类似ArrayList，同步。
		LinkedList	双向链表。非同步。
Map	保存键值对成员	HashMap	基于哈希表的 Map 接口的实现，满足通用需求	任意Object对象，如果修改了equals方法，需同时修改hashCode方法
		TreeMap	默认根据自然顺序进行排序，或者根据创建映射时提供的 Comparator进行排序	键成员要求实现caparable接口，或者使用Comparator构造TreeMap。键成员一般为同一类型。
		LinkedHashMap	类似于HashMap，但迭代遍历时取得“键值对”的顺序是其插入顺序或者最近最少使用的次序	与HashMap相同
		IdentityHashMap	使用==取代equals()对“键值”进行比较的散列映射	成员通过==判断是否相等
		WeakHashMap	弱键映射，允许释放映射所指向的对象
		ConcurrentHashMap	线性安全的Map
Set	成员不能重复	HashSet	为快速查找设计的Set	元素必须定义hashCode()
		TreeSet	保持次序的Set，底层为树结构	元素必须实现Comparable接口
		LinkedHashSet	内部使用链表维护元素的顺序（插入的次序）	元素必须定义hashCode()

List基本操作
ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<String>();
        arrayList.add("Tom");
        arrayList.add("Jerry");
        arrayList.add("Micky");
        // 使用Iterator遍历元素
        Iterator<String> it = arrayList.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            String str = it.next();
            System.out.println(str);
        }
        // 在指定位置插入元素
        arrayList.add(2, "Kate");
        // 通过索引直接访问元素
        for (int i = 0; i < arrayList.size(); i++) {
            System.out.println(arrayList.get(i));
        }
        List<String> subList = new ArrayList<String>();
        subList.add("Mike");
        // addAll(Collection<? extends String> c)添加所给集合中的所有元素
        arrayList.addAll(subList);
        // 判断是否包含某个元素
        if (arrayList.contains("Mike")) {
            System.out.println("Mike is include in the list");
        }

        LinkedList<String> linkedList = new LinkedList<String>();
        linkedList.addAll(arrayList);
        // 获取指定元素
        System.out.println(linkedList.get(4));
        // 获取第一个元素
        System.out.println(linkedList.getFirst());
        // 获取最后一个元素
        System.out.println(linkedList.getLast());
        // 获取并删除第一个元素
        System.out.println(linkedList.pollFirst());
        // 获取，但不移除第一个元素
        System.out.println(linkedList.peekFirst());

ArrayList和LinkedList的效率比较　　

ArrayList添加元素的效率
ArrayList<String> arrList = new ArrayList<String>();
        long startTimeMillis, endTimeMillis;
        startTimeMillis = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            arrList.add(0, "addString");
        }
        endTimeMillis = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("ArrayList:" + (endTimeMillis - startTimeMillis)
                + "ms");

        arrList.clear();

        startTimeMillis = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 20000; i++) {
            arrList.add(0, "addString");
        }
        endTimeMillis = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("ArrayList:" + (endTimeMillis - startTimeMillis)
                + "ms");

        arrList.clear();

        startTimeMillis = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 40000; i++) {
            arrList.add(0, "addString");
        }
        endTimeMillis = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("ArrayList:" + (endTimeMillis - startTimeMillis)
                + "ms");

        arrList.clear();

        startTimeMillis = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 80000; i++) {
            arrList.add(0, "addString");
        }
        endTimeMillis = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("ArrayList:" + (endTimeMillis - startTimeMillis)
                + "ms");

        arrList.clear();

        startTimeMillis = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 160000; i++) {
            arrList.add(0, "addString");
        }
        endTimeMillis = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("ArrayList:" + (endTimeMillis - startTimeMillis)
                + "ms");

        arrList.clear();

        startTimeMillis = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 320000; i++) {
            arrList.add(0, "addString");
        }
        endTimeMillis = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("ArrayList:" + (endTimeMillis - startTimeMillis)
                + "ms");

　　

执行时间比较

执行次数（在0号位置插入）	ArrayList所用时间（ms）	LinkedList所用时间（ms）
10000	31	0
20000	141	0
40000	484	16
80000	1985	0
160000	7906	0
320000	31719	16
执行次数（在尾部插入）	ArrayList所用时间（ms）	LinkedList所用时间（ms）
10000	0	0
20000	15	0
40000	0	0
80000	0	0
160000	0	15
320000	0	16
循环输出次数（get(index)方法）	ArrayList所用时间（ms）	LinkedList所用时间（ms）
10000	93	204
20000	188	797
40000	328	2734
80000	688	13328
160000	1594	62313
320000	2765	太久了……

      因为ArrayList底层由数组实现，在0号位置插入时将移动list的所有元素，在末尾插入元素时不需要移动。LinkedList是双向链表，在任意位置插入元素所需时间均相同。所以在List中有较多插入和删除操作的情况下应使用LinkedList来提高效率，而有较多索引查询的时候使用ArrayList（使用增强型的for循环或Iterator遍历LinkedList效率将提高很多）。

Map基本操作
HashMap<String, Integer> map = new HashMap<String, Integer>();
        // 向Map中添加元素
        map.put("Tom", 26);
        map.put("Jack", 18);
        map.put("Micky", 17);
        map.put("Kate", 15);
        // 根据Key获取Value
        System.out.println("Jack is " + map.get("Jack") + " years old");
        // 移除
        map.remove("Micky");
        // 遍历Map
        for (Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) {
            System.out.println("name:" + entry.getKey() + " age:"
                    + entry.getValue());
        }
        // Key相同的元素将被覆盖
        map.put("Jack", 19);
        // 根据Key获取Value
        System.out.println("Jack is " + map.get("Jack") + " years old");
        // 判断是否包含某个Key
        if (map.containsKey("Tom")) {
            System.out.println(map.get("Tom"));
        }
        // 判断是否包含某个Value
        if (map.containsValue(26)) {
            System.out.println("The map include the value 26");
        }
        // 判断map是否为空
        if (!map.isEmpty()) {
            // 获取map大小
            System.out.println("The map's size=" + map.size());
        }
        // 获取Key的集合
        for (String str : map.keySet()) {
            System.out.println(str);
        }

        TreeMap<String, Integer> treeMap = new TreeMap<String, Integer>();
        treeMap.putAll(map);
        // 输出内容按照key值排序
        for (Entry<String, Integer> entry : treeMap.entrySet()) {
            System.out.println("name:" + entry.getKey() + " age:"
                    + entry.getValue());
            // name:Jack age:19
            // name:Kate age:15
            // name:Tom age:26
        }

        LinkedHashMap<String, Integer> linkedHashMap = new LinkedHashMap<String, Integer>();
        // 向Map中添加元素
        linkedHashMap.put("Tom", 26);
        linkedHashMap.put("Jack", 18);
        linkedHashMap.put("Micky", 17);
        linkedHashMap.put("Kate", 15);
        // 保持了插入的顺序
        for (Entry<String, Integer> entry : linkedHashMap.entrySet()) {
            System.out.println("name:" + entry.getKey() + " age:"
                    + entry.getValue());
            // name:Tom age:26
            // name:Jack age:18
            // name:Micky age:17
            // name:Kate age:15
        }

　　

Set基础操作
           List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
           list.add(3);
           list.add(4);
           HashSet<Integer> hashSet = new HashSet<Integer>();
           hashSet.add(1);
           hashSet.add(3);
           hashSet.add(2);
           hashSet.add(6);
           // 重复元素将不能被添加
           hashSet.add(3);
           // 只要有元素被添加就返回true
           if (hashSet.addAll(list)) {
               System.out.println("Add success");
           }
           // 判断是否存在某个集合
           if (hashSet.containsAll(list)) {
               System.out.println("The hashSet is contain 3 and 4");
           }
           Iterator<Integer> it = hashSet.iterator();
           while (it.hasNext()) {
               System.out.print(it.next() + " ");
               // 1 2 3 4 6
               // 看结果是被排序了，HashSet按照Hash函数排序，Integer值的HashCode就是其int值
           }
           // 换转成数组
           Object[] integers = hashSet.toArray();
           for (int i = 0; i < integers.length; i++) {
               System.out.print((Integer) integers[i]);
           }
           //移除元素
           hashSet.remove(3);
           
           TreeSet<String> treeSet = new TreeSet<String>();
           treeSet.add("C");
           treeSet.add("A");
           treeSet.add("D");
           treeSet.add("B");
           for (Iterator<String> strIt = treeSet.iterator(); strIt.hasNext();) {
               System.out.print(strIt.next());
               // ABCD 按照字母顺序
           }
           LinkedHashSet<String> linkedHashSet = new LinkedHashSet<String>();
           linkedHashSet.add("C");
           linkedHashSet.add("A");
           linkedHashSet.add("D");
           linkedHashSet.add("B");
           for (Iterator<String> linkedIt = linkedHashSet.iterator(); linkedIt
                   .hasNext();) {
               System.out.print(linkedIt.next());
               // CADB 按照插入顺序
           }