Java集合中：List、Set、map的區別和具體的使用場景和高頻問題解析
阿新 • • 發佈：2019-01-04
1. Interface Iterable
迭代器介面，這是Collection類的父介面。實現這個Iterable介面的物件允許使用foreach進行遍歷，也就是說，所有的Collection集合物件都具有"foreach可遍歷性"。這個Iterable介面只
有一個方法: iterator()。它返回一個代表當前集合物件的泛型<T>迭代器，用於之後的遍歷操作 1.1 Collection Collection是最基本的集合介面，一個Collection代表一組Object的集合，這些Object被稱作Collection的元素。Collection是一個介面，用以提供規範定義，不能被例項化使用
則Set就會接受這個新元素物件，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集合裡的元素的實現類實現一個有效的equals(Object)方法、2
含重複的元素 1.1) HashSet HashSet是Set介面的典型實現，HashSet使用HASH演算法來儲存集合中的元素，因此具有良好的存取和查詢效能。當向HashSet集合中存入一個元素時，HashSet會呼叫該物件的
hashCode()方法來得到該物件的hashCode值，然後根據該HashCode值決定該物件在HashSet中的儲存位置。 值得主要的是，HashSet集合判斷兩個元素相等的標準是兩個物件通過equals()方法比較相等，並且兩個物件的hashCode()方法的返回值相等
當遍歷LinkedHashSet集合裡的元素時，LinkedHashSet將會按元素的新增順序來訪問集合裡的元素。 LinkedHashSet需要維護元素的插入順序，因此效能略低於HashSet的效能，但在迭代訪問Set裡的全部元素時(遍歷)將有很好的效能(連結串列很適合進行遍歷) 1.2) SortedSet 此介面主要用於排序操作，即實現此介面的子類都屬於排序的子類 1.2.1) TreeSet TreeSet是SortedSet介面的實現類，TreeSet可以確保集合元素處於排序狀態 1.3) EnumSet EnumSet是一個專門為列舉類設計的集合類，EnumSet中所有元素都必須是指定列舉型別的列舉值，該列舉型別在建立EnumSet時顯式、或隱式地指定。EnumSet的集合元素也是有序的，
它們以列舉值在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、可重複的集合，集合中每個元素都有其對應的順序索引。List集合允許加入重複元素，因為它可以通過索引來訪問指定位置的集合元素。List集合預設按元素
的新增順序設定元素的索引 2.1) ArrayList ArrayList是基於陣列實現的List類，它封裝了一個動態的增長的、允許再分配的Object[]陣列。 2.2) Vector Vector和ArrayList在用法上幾乎完全相同，但由於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以後，java提供了系統的集合框架，就將
Vector改為實現List介面，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，用於模擬"棧"這種資料結構(LIFO後進先出) 2.3) LinkedList implements List<E>, Deque<E>。實現List介面，能對它進行佇列操作，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介面，即能將LinkedList當作雙端佇列
使用。自然也可以被當作"棧來使用" 3) Queue Queue用於模擬"佇列"這種資料結構(先進先出 FIFO)。佇列的頭部儲存著佇列中存放時間最長的元素，佇列的尾部儲存著佇列中存放時間最短的元素。新元素插入(offer)到佇列的尾部，
訪問元素(poll)操作會返回佇列頭部的元素，佇列不允許隨機訪問佇列中的元素。結合生活中常見的排隊就會很好理解這個概念 3.1) PriorityQueue PriorityQueue並不是一個比較標準的佇列實現，PriorityQueue儲存佇列元素的順序並不是按照加入佇列的順序，而是按照佇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介面代表一個"雙端佇列"，雙端佇列可以同時從兩端來新增、刪除元素，因此Deque的實現類既可以當成佇列使用、也可以當成棧使用 3.2.1) ArrayDeque 是一個基於陣列的雙端佇列，和ArrayList類似，它們的底層都採用一個動態的、可重分配的Object[]陣列來儲存集合元素，當集合元素超出該陣列的容量時，系統會在底層重
新分配一個Object[]陣列來儲存集合元素 3.2.2) LinkedList 1.2 Map Map用於儲存具有"對映關係"的資料，因此Map集合裡儲存著兩組值，一組值用於儲存Map裡的key，另外一組值用於儲存Map裡的value。key和value都可以是任何引用型別的資料。Map的key不允
許重複，即同一個Map物件的任何兩個key通過equals方法比較結果總是返回false。 關於Map，我們要從程式碼複用的角度去理解，java是先實現了Map，然後通過包裝了一個所有value都為null的Map就實現了Set集合 Map的這些實現類和子介面中key集的儲存形式和Set集合完全相同(即key不能重複) Map的這些實現類和子介面中value集的儲存形式和List非常類似(即value可以重複、根據索引來查詢) 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。並且類似於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也使用雙向連結串列來維護key-value對的次序，該連結串列負責維護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物件在處理屬性檔案時特別方便(windows平臺上的.ini檔案)，Properties類可以把Map物件和屬性檔案關聯起來，從而可以把Map物件中的key-value對寫入到屬性文
件中，也可以把屬性檔案中的"屬性名-屬性值"載入到Map物件中 3) SortedMap 正如Set介面派生出SortedSet子介面，SortedSet介面有一個TreeSet實現類一樣，Map介面也派生出一個SortedMap子介面，SortedMap介面也有一個TreeMap實現類 3.1) TreeMap TreeMap就是一個紅黑樹資料結構，每個key-value對即作為紅黑樹的一個節點。TreeMap儲存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對處於有序狀態。同樣，TreeMap也有兩種排序方式: 自然排序、定製排序 4) WeakHashMap WeakHashMap與HashMap的用法基本相似。區別在於，HashMap的key保留了對實際物件的"強引用"，這意味著只要該HashMap物件不被銷燬，該HashMap所引用的物件就不會被垃圾回收。
但WeakHashMap的key只保留了對實際物件的弱引用，這意味著如果WeakHashMap物件的key所引用的物件沒有被其他強引用變數所引用，則這些key所引用的物件可能被垃圾回收，當垃
圾回收了該key所對應的實際物件之後，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是一個與列舉類一起使用的Map實現，EnumMap中的所有key都必須是單個列舉類的列舉值。建立EnumMap時必須顯式或隱式指定它對應的列舉類。EnumMap根據key的自然順序
(即列舉值在列舉類中的定義順序)
有一個方法: iterator()。它返回一個代表當前集合物件的泛型<T>迭代器，用於之後的遍歷操作 1.1 Collection Collection是最基本的集合介面，一個Collection代表一組Object的集合，這些Object被稱作Collection的元素。Collection是一個介面，用以提供規範定義，不能被例項化使用
則Set就會接受這個新元素物件，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集合裡的元素的實現類實現一個有效的equals(Object)方法、2
含重複的元素 1.1) HashSet HashSet是Set介面的典型實現，HashSet使用HASH演算法來儲存集合中的元素，因此具有良好的存取和查詢效能。當向HashSet集合中存入一個元素時，HashSet會呼叫該物件的
hashCode()方法來得到該物件的hashCode值，然後根據該HashCode值決定該物件在HashSet中的儲存位置。 值得主要的是，HashSet集合判斷兩個元素相等的標準是兩個物件通過equals()方法比較相等，並且兩個物件的hashCode()方法的返回值相等
當遍歷LinkedHashSet集合裡的元素時，LinkedHashSet將會按元素的新增順序來訪問集合裡的元素。 LinkedHashSet需要維護元素的插入順序，因此效能略低於HashSet的效能，但在迭代訪問Set裡的全部元素時(遍歷)將有很好的效能(連結串列很適合進行遍歷) 1.2) SortedSet 此介面主要用於排序操作，即實現此介面的子類都屬於排序的子類 1.2.1) TreeSet TreeSet是SortedSet介面的實現類，TreeSet可以確保集合元素處於排序狀態 1.3) EnumSet EnumSet是一個專門為列舉類設計的集合類，EnumSet中所有元素都必須是指定列舉型別的列舉值，該列舉型別在建立EnumSet時顯式、或隱式地指定。EnumSet的集合元素也是有序的，
它們以列舉值在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、可重複的集合，集合中每個元素都有其對應的順序索引。List集合允許加入重複元素，因為它可以通過索引來訪問指定位置的集合元素。List集合預設按元素
的新增順序設定元素的索引 2.1) ArrayList ArrayList是基於陣列實現的List類，它封裝了一個動態的增長的、允許再分配的Object[]陣列。 2.2) Vector Vector和ArrayList在用法上幾乎完全相同，但由於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以後，java提供了系統的集合框架，就將
Vector改為實現List介面，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，用於模擬"棧"這種資料結構(LIFO後進先出) 2.3) LinkedList implements List<E>, Deque<E>。實現List介面，能對它進行佇列操作，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介面，即能將LinkedList當作雙端佇列
使用。自然也可以被當作"棧來使用" 3) Queue Queue用於模擬"佇列"這種資料結構(先進先出 FIFO)。佇列的頭部儲存著佇列中存放時間最長的元素，佇列的尾部儲存著佇列中存放時間最短的元素。新元素插入(offer)到佇列的尾部，
訪問元素(poll)操作會返回佇列頭部的元素，佇列不允許隨機訪問佇列中的元素。結合生活中常見的排隊就會很好理解這個概念 3.1) PriorityQueue PriorityQueue並不是一個比較標準的佇列實現，PriorityQueue儲存佇列元素的順序並不是按照加入佇列的順序，而是按照佇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介面代表一個"雙端佇列"，雙端佇列可以同時從兩端來新增、刪除元素，因此Deque的實現類既可以當成佇列使用、也可以當成棧使用 3.2.1) ArrayDeque 是一個基於陣列的雙端佇列，和ArrayList類似，它們的底層都採用一個動態的、可重分配的Object[]陣列來儲存集合元素，當集合元素超出該陣列的容量時，系統會在底層重
新分配一個Object[]陣列來儲存集合元素 3.2.2) LinkedList 1.2 Map Map用於儲存具有"對映關係"的資料，因此Map集合裡儲存著兩組值，一組值用於儲存Map裡的key，另外一組值用於儲存Map裡的value。key和value都可以是任何引用型別的資料。Map的key不允
許重複，即同一個Map物件的任何兩個key通過equals方法比較結果總是返回false。 關於Map，我們要從程式碼複用的角度去理解，java是先實現了Map，然後通過包裝了一個所有value都為null的Map就實現了Set集合 Map的這些實現類和子介面中key集的儲存形式和Set集合完全相同(即key不能重複) Map的這些實現類和子介面中value集的儲存形式和List非常類似(即value可以重複、根據索引來查詢) 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。並且類似於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也使用雙向連結串列來維護key-value對的次序，該連結串列負責維護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物件在處理屬性檔案時特別方便(windows平臺上的.ini檔案)，Properties類可以把Map物件和屬性檔案關聯起來，從而可以把Map物件中的key-value對寫入到屬性文
件中，也可以把屬性檔案中的"屬性名-屬性值"載入到Map物件中 3) SortedMap 正如Set介面派生出SortedSet子介面，SortedSet介面有一個TreeSet實現類一樣，Map介面也派生出一個SortedMap子介面，SortedMap介面也有一個TreeMap實現類 3.1) TreeMap TreeMap就是一個紅黑樹資料結構，每個key-value對即作為紅黑樹的一個節點。TreeMap儲存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對處於有序狀態。同樣，TreeMap也有兩種排序方式: 自然排序、定製排序 4) WeakHashMap WeakHashMap與HashMap的用法基本相似。區別在於，HashMap的key保留了對實際物件的"強引用"，這意味著只要該HashMap物件不被銷燬，該HashMap所引用的物件就不會被垃圾回收。
但WeakHashMap的key只保留了對實際物件的弱引用，這意味著如果WeakHashMap物件的key所引用的物件沒有被其他強引用變數所引用，則這些key所引用的物件可能被垃圾回收，當垃
圾回收了該key所對應的實際物件之後，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是一個與列舉類一起使用的Map實現，EnumMap中的所有key都必須是單個列舉類的列舉值。建立EnumMap時必須顯式或隱式指定它對應的列舉類。EnumMap根據key的自然順序
(即列舉值在列舉類中的定義順序)