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教妹学 Java:大有可为的集合(1)

简介: 教妹学 Java:大有可为的集合
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00、故事的起源


“二哥,上一篇《泛型》的反响效果怎么样啊?”三妹对她提议的《教妹学 Java》专栏很是关心。


“有人评论说,‘二哥你敲代码都敲出幻想了啊。’”


“呵呵,这句话充斥着满满的讽刺意味啊。”三妹有点难过了起来。


“不过,也有人评论说,‘建议这个系列的文章多写啊,因为我花了半个月都没看懂《 Java 编程思想》中关于泛型的讲解,但再看完这篇文章后终于融会贯通了,比心。’”


“二哥,你能不能先说好消息啊?真是的。我也要给这位暖心的读者比心了。”三妹说完这句话就在我面前比了一个心,我瞅了她一眼,发现她之前的愁容也无影无踪了。


“那接下来,二哥还要继续写吗?”我看到了三妹深情的目光。


“嗯,我想该写集合了。”


“那就让我继续来提问吧,二哥你继续来回答。”三妹已经跃跃欲试了。


01、二哥,什么是集合啊?


三妹,听哥慢慢给你讲啊。


JDK 1.2 的时候引入了集合的概念,用来包含一组数据结构。与数组不同的是,这些数据结构的存储空间会随着元素增加而动态增加。其中,有一些集合类支持添加重复元素,而另一些不支持;有一些支持添加 null 元素,而另一些不支持。


可以根据继承体系将集合分为两大类,一类实现了 Collection 接口(见图 1),另一类实现了 Map 接口(见图 2)。


image.png


介绍一下图 1:


1)Collection 是所有集合类的根接口。


2)Set 接口的实现类不允许重复的元素,例如 HashSet、LinkedHashSet。


3)List 接口的实现类允许重复元素,可通过 index 访问对应位置上的元素,例如 LinkedList、ArrayList。


4)Queue 接口的实现类允许在队列的尾部或者头部增加或者删除元素,例如 PriorityQueue。


image.png


介绍一下图 2:


1)HashMap 是最常用的 Map,可以根据键直接获取对应的值,它根据键的 hashCode 值存储数据,所以访问速度非常快。HashMap 最多只允许一条记录的键为 null (多条会覆盖);但允许多条记录的值为 null。


2)TreeMap 能够把它保存的记录根据键(不允许键的值为 null)排序,默认是升序,也可以指定排序的比较器,当用迭代器(Iterator)遍历 TreeMap 时,得到的记录是排过序的。


3)Hashtable 的键和值均不允许为 null,是线程同步的,也就是说任一时刻只有一个线程能写 Hashtable,线程同步会消耗掉一些性能,因此 Hashtable 在写入时花费的时间也会比较多。


4)LinkedHashMap 保存了记录的插入顺序,当用迭代器(Iterator)遍历 LinkedHashMap 时,先得到的记录肯定是先插入的。键和值均允许为 null。


有了集合的帮助,程序员不再需要亲自实现元素的排序、查找等底层算法了。另外,基于数组实现的集合类在频繁读取时性能更佳,比如说 ArrayList;基于队列实现的集合类在频繁增加、更新、删除数据时效率更高,比如说 LinkedList;程序员所要做的就是,根据业务需要选择适当的集合类,至于性能调优嘛,可以微信找二哥。


02、二哥,LinkedList 和 ArrayList 有什么区别啊?


三妹,刚提完问题就打盹啊,继续听哥给你慢慢讲啊。


LinkedList 其实是一个双向链表,来看源码。

public class LinkedList<E>
{
    transient int size = 0;

    /**
     * Pointer to first node.
     * Invariant: (first == null && last == null) ||
     *            (first.prev == null && first.item != null)
     */
    transient Node<E> first;

    /**
     * Pointer to last node.
     * Invariant: (first == null && last == null) ||
     *            (last.next == null && last.item != null)
     */
    transient Node<E> last;

    private static class Node<E> {
        E item;
        Node<E> next;
        Node<E> prev;

        Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
            this.item = element;
            this.next = next;
            this.prev = prev;
        }
    }
}

1)LinkedList 包含一个非常重要的内部类——Node。Node 是节点所对应的数据结构,item 为当前节点的值,prev 为上一个节点,next 为下一个节点——这也正是“双向”链表的原因。first 为 LinkedList 的第一个节点,last 为最后一个节点。


2)size 是 LinkedList 的节点个数。当往 LinkedList 添加一个元素时,size+1,删除一个元素时,size-1。




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