1. 程式人生 > >Vector、ArrayList和List的異同

Vector、ArrayList和List的異同

線性表,連結串列,雜湊表是常用的資料結構,在進行Java開發時,JDK已經為我們提供了一系列相應的類來實現基本的資料結構。這些類均在java.util包中。本文試圖通過簡單的描述,向讀者闡述各個類的作用以及如何正確使用這些類。 Collection├List│├LinkedList│├ArrayList│└Vector│ └Stack├Set │├HashSet │├TreeSet│└LinkedHashSet   Map├Hashtable├HashMap└WeakHashMapCollection介面  Collection是最基本的集合介面,一個Collection代表一組Object,即Collection的元素(Elements)。一些Collection允許相同的元素而另一些不行。一些能排序而另一些不行。Java SDK不提供直接繼承自Collection的類,Java SDK提供的類都是繼承自Collection的“子介面”如List和Set。  所有實現Collection介面的類都必須提供兩個標準的建構函式:無引數的建構函式用於建立一個空的Collection,有一個Collection引數的建構函式用於建立一個新的Collection,這個新的Collection與傳入的Collection有相同的元素。後一個建構函式允許使用者複製一個Collection。  如何遍歷Collection中的每一個元素?不論Collection的實際型別如何,它都支援一個iterator()的方法,該方法返回一個迭代子,使用該迭代子即可逐一訪問Collection中每一個元素。典型的用法如下:    Iterator it = collection.iterator(); // 獲得一個迭代子    while(it.hasNext()) {      Object obj = it.next(); // 得到下一個元素    }  由Collection介面派生的兩個介面是List和Set。List介面  List是有序的Collection,使用此介面能夠精確的控制每個元素插入的位置。使用者能夠使用索引(元素在List中的位置,類似於陣列下標)來訪問List中的元素,這類似於Java的陣列。和下面要提到的Set不同,List允許有相同的元素。  除了具有Collection介面必備的iterator()方法外,List還提供一個listIterator()方法,返回一個ListIterator介面,和標準的Iterator介面相比,ListIterator多了一些add()之類的方法,允許新增,刪除,設定元素,還能向前或向後遍歷。  實現List介面的常用類有LinkedList,ArrayList,Vector和Stack。LinkedList類  LinkedList實現了List介面,允許null元素。此外LinkedList提供額外的get,remove,insert方法在LinkedList的首部或尾部。這些操作使LinkedList可被用作堆疊(stack),佇列(queue)或雙向佇列(deque)。  注意LinkedList沒有同步方法。如果多個執行緒同時訪問一個List,則必須自己實現訪問同步。一種解決方法是在建立List時構造一個同步的List:    List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));ArrayList類  ArrayList實現了可變大小的陣列。它允許所有元素,包括null。ArrayList沒有同步。size,isEmpty,get,set方法執行時間為常數。但是add方法開銷為分攤的常數,新增n個元素需要O(n)的時間。其他的方法執行時間為線性。  每個ArrayList例項都有一個容量(Capacity),即用於儲存元素的陣列的大小。這個容量可隨著不斷新增新元素而自動增加,但是增長演算法並沒有定義。當需要插入大量元素時,在插入前可以呼叫ensureCapacity方法來增加ArrayList的容量以提高插入效率。  和LinkedList一樣,ArrayList也是非同步的(unsynchronized)。Vector類  Vector非常類似ArrayList,但是Vector是同步的。由Vector建立的Iterator,雖然和ArrayList建立的Iterator是同一介面,但是,因為Vector是同步的,當一個Iterator被建立而且正在被使用,另一個執行緒改變了Vector的狀態(例如,新增或刪除了一些元素),這時呼叫Iterator的方法時將丟擲ConcurrentModificationException,因此必須捕獲該異常。Stack 類  Stack繼承自Vector,實現一個後進先出的堆疊。Stack提供5個額外的方法使得Vector得以被當作堆疊使用。基本的push和pop方法,還有peek方法得到棧頂的元素,empty方法測試堆疊是否為空,search方法檢測一個元素在堆疊中的位置。Stack剛建立後是空棧。Set介面  Set是一種不包含重複的元素的Collection,即任意的兩個元素e1和e2都有e1.equals(e2)=false,Set最多有一個null元素。  很明顯,Set的建構函式有一個約束條件,傳入的Collection引數不能包含重複的元素。  請注意:必須小心操作可變物件(Mutable Object)。如果一個Set中的可變元素改變了自身狀態導致Object.equals(Object)=true將導致一些問題。 HashSet類    為快速查詢而設計的Set。存入HashSet的元素必須定義hashCode()。 TreeSet類       儲存次序的Set,底層為樹結構。使用它可以從Set中提取有序的序列。元素必須實現Comparable介面。 LinkedHashSet類       具有HashSet的查詢速度,且內部使用連結串列維護元素的順序(插入順序)。在使用迭代器遍歷Set時,結果會按插入的次序顯示。元素必須定義hashCode()方法。  Map介面  請注意,Map沒有繼承Collection介面,Map提供key到value的對映。一個Map中不能包含相同的key,每個key只能對映一個value。Map介面提供3種集合的檢視,Map的內容可以被當作一組key集合,一組value集合,或者一組key-value對映。Hashtable類  Hashtable繼承Map介面,實現一個key-value對映的雜湊表。任何非空(non-null)的物件都可作為key或者value。  新增資料使用put(key, value),取出資料使用get(key),這兩個基本操作的時間開銷為常數。Hashtable通過initial capacity和load factor兩個引數調整效能。通常預設的load factor 0.75較好地實現了時間和空間的均衡。增大load factor可以節省空間但相應的查詢時間將增大,這會影響像get和put這樣的操作。使用Hashtable的簡單示例如下,將1,2,3放到Hashtable中,他們的key分別是”one”,”two”,”three”:    Hashtable numbers = new Hashtable();    numbers.put(“one”, new Integer(1));    numbers.put(“two”, new Integer(2));    numbers.put(“three”, new Integer(3));  要取出一個數,比如2,用相應的key:    Integer n = (Integer)numbers.get(“two”);    System.out.println(“two = ” + n);  由於作為key的物件將通過計算其雜湊函式來確定與之對應的value的位置,因此任何作為key的物件都必須實現hashCode和equals方法。hashCode和equals方法繼承自根類Object,如果你用自定義的類當作key的話,要相當小心,按照雜湊函式的定義,如果兩個物件相同,即obj1.equals(obj2)=true,則它們的hashCode必須相同,但如果兩個物件不同,則它們的hashCode不一定不同,如果兩個不同物件的hashCode相同,這種現象稱為衝突,衝突會導致操作雜湊表的時間開銷增大,所以儘量定義好的hashCode()方法,能加快雜湊表的操作。  如果相同的物件有不同的hashCode,對雜湊表的操作會出現意想不到的結果(期待的get方法返回null),要避免這種問題,只需要牢記一條:要同時複寫equals方法和hashCode方法,而不要只寫其中一個。  Hashtable是同步的。HashMap類  HashMap和Hashtable類似,不同之處在於HashMap是非同步的,並且允許null,即null value和null key。,但是將HashMap視為Collection時(values()方法可返回Collection),其迭代子操作時間開銷和HashMap的容量成比例。因此,如果迭代操作的效能相當重要的話,不要將HashMap的初始化容量設得過高,或者load factor過低。WeakHashMap類  WeakHashMap是一種改進的HashMap,它對key實行“弱引用”,如果一個key不再被外部所引用,那麼該key可以被GC回收。總結  如果涉及到堆疊,佇列等操作,應該考慮用List,對於需要快速插入,刪除元素,應該使用LinkedList,如果需要快速隨機訪問元素,應該使用ArrayList。  如果程式在單執行緒環境中,或者訪問僅僅在一個執行緒中進行,考慮非同步的類,其效率較高,如果多個執行緒可能同時操作一個類,應該使用同步的類。  要特別注意對雜湊表的操作,作為key的物件要正確複寫equals和hashCode方法。  儘量返回介面而非實際的型別,如返回List而非ArrayList,這樣如果以後需要將ArrayList換成LinkedList時,客戶端程式碼不用改變。這就是針對抽象程式設計