Java集合中元素的个数 java所有集合

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智能开发先锋 2023-06-25 14:53:53

文章标签 Java集合中元素的个数 java集合迭代器数组 List 文章分类 Java 后端开发

作为java中常用的各大集合，在实际开发中必不可少，在面试中也会经常被问到，各大集合各有特色，笔者在此详细总结一下java中的各大集合，希望能帮助到各位，如有纰漏，欢迎补充。

一、集合关系概述与Iterator迭代器

首先，给大家看一张java中集合关系图，大家应该会更加明了。由于尺寸原因，可能会比较模糊

Java集合中元素的个数 java所有集合_List

由上图可以看到，java中分为单列集合Collection和双列集合Map两大种，Collection集合的父类接口是Iterable。但我们一般使用的是Iterator迭代器迭代集合，它和Iterable有什么关系呢？Iterable存在于java.lang包中，而Iterator存在于java.util包中。如下图，我们可以看到，Iterable里面封装了 Iterator 接口。所以只要实现了只要实现了Iterable接口的类，就可以使用Iterator迭代器了。而从上图中可以看到Map集合没有实现Iterable接口，所以，Map集合是不能使用Iterator迭代器进行迭代的。

Java集合中元素的个数 java所有集合_java集合_02

那么，Collection集合是如何使用Iterator迭代器进行迭代的呢？

它主要有hashNext(),next(),remove()三种方法。它的一个子接口 ListIterator 在它的基础上又添加了三种方法，分别是 add(),previous(),hasPrevious()。也就是说如果实现 Iterator 接口，那么在遍历集合中元素的时候，只能往后遍历，被遍历后的元素不会再被遍历到，通常无序集合实现的都是这个接口，比如HashSet；而那些元素有序的集合，实现的一般都是 LinkedIterator接口，实现这个接口的集合可以双向遍历，既可以通过next()访问下一个元素，又可以通过previous()访问前一个元素，比如ArrayList。

Object next()：返回迭代器刚越过的元素的引用，返回值是 Object，需要强制转换成自己需要的类型

　　boolean hasNext()：判断容器内是否还有可供访问的元素

　　void remove()：删除迭代器刚越过的元素

void add()：往集合中添加一个元素

Object previous()：返回迭代器前一个元素

boolean hasPrevious()：判断容器中前面还有没有元素

这里我们引用一个Iterator 的实现类 ArrayList 来看一下迭代器的使用：暂时先不管 List 集合是什么，只需要看看迭代器的用法就行了

Java集合中元素的个数 java所有集合_迭代器_03

当然，不喜欢使用迭代器的小伙伴我们也可以使用foreach循环迭代集合，这里只是介绍一下Iterator迭代器。

二、List与Set的父类接口——Collection集合

由第一幅图我们可以清楚的看到Collection集合作为单列集合的顶级接口，下面还分为List集合和Set集合，需要注意的是，虽然它们拥有共同的父类接口，但两者的特性是截然不同的。List集合是一个有序且可以重复的集合，而Set集合则刚好相反，Set结合无序且不可重复。而List集合又分为三大类：ArrayList、LinkedList、Vector。Set集合则有一个典型的实现——HashSet。除了HashSet外还有LinkedHashSet和TreeSet。下面我们具体看一看它们的区别。

1、List 接口的三个典型实现：

　　①、List list1 = new ArrayList();

　　　　底层数据结构是数组，查询快，增删慢;线程不安全，效率高

　 ②、List list2 = new Vector();

　　　　底层数据结构是数组，查询快，增删慢;线程安全，效率低,几乎已经淘汰了这个集合

　 ③、List list3 = new LinkedList();

　　　　底层数据结构是链表，查询慢，增删快;线程不安全，效率高

为什么底层数据结构为数组时就查询快，增删慢，而数据结构为链表时就查询慢增删快呢？这是因为我们都知道数组都是有索引的，而我们查询的时候是直接根据索引进行查询的，比如list.get(2)就是获取集合中索引为2的元素，集合会直接找到数组索引为2的元素。但如果在增删的时候，数组会牵扯到扩容或重组，就会很影响效率；而链表则刚好相反，链表是指向性的，一个连着一个，当我们查询的时候，它会一个一个的往后面或者往前面找，所以效率就很慢，在插入或者删除的时候则需往后面在链一个元素或者改变指针指向，就比较方便。这就是链表查询慢但增删快的原因。

2、Set的典型实现——HashSet

①、HashSet:不能保证元素的顺序；不可重复；不是线程安全的；集合元素可以为 NULL;

　　②、其底层其实是一个数组，存在的意义是加快查询速度。我们知道在一般的数组中，元素在数组中的索引位置是随机的，元素的取值和元素的位置之间不存在确定的关系，因此，在数组中查找特定的值时，需要把查找值和一系列的元素进行比较，此时的查询效率依赖于查找过程中比较的次数。而 HashSet 集合底层数组的索引和值有一个确定的关系：index=hash(value),那么只需要调用这个公式，就能快速的找到元素或者索引。

　　③、对于 HashSet: 如果两个对象通过 equals() 方法返回 true，这两个对象的 hashCode 值也应该相同。

　　　1、当向HashSet集合中存入一个元素时，HashSet会先调用该对象的hashCode（）方法来得到该对象的hashCode值，然后根据hashCode值决定该对象在HashSet中的存储位置

　　　　　　1.1、如果 hashCode 值不同，直接把该元素存储到 hashCode() 指定的位置

　　　　　　1.2、如果 hashCode 值相同，那么会继续判断该元素和集合对象的 equals() 作比较

　　　　　　　　　　1.2.1、hashCode 相同，equals 为 true，则视为同一个对象，不保存在 hashSet（）中

　　　　　　　　　　1.2.2、hashCode 相同，equals 为 false，则存储在之前对象同槽位的链表上，这非常麻烦，我们应该约束这种情况，即保证：如果两个对象通过 equals() 方法返回 true，这两个对象的 hashCode 值也应该相同。

注意：每一个存储到哈希表中的对象，都得提供 hashCode() 和 equals() 方法的实现，用来判断是否是同一个对象

　　　对于 HashSet 集合，我们要保证如果两个对象通过 equals() 方法返回 true，这两个对象的 hashCode 值也应该相同。

3、LinkedHashSet

Set linkedHashSet = new LinkedHashSet();

LinkedHashSet是有序但不可以重复的，因为底层采用链表和哈希表的算法。链表保证元素的添加顺序，哈希表保证元素的唯一性

4、TreeSet

Set treeSet = new TreeSet();

TreeSet:有序；不可重复，底层使用红黑树算法，擅长于范围查询。

　　* 如果使用 TreeSet() 无参数的构造器创建一个 TreeSet 对象, 则要求放入其中的元素的类必须实现 Comparable 接口所以, 在其中不能放入 null 元素

* 必须放入同样类的对象.(默认会进行排序) 否则可能会发生类型转换异常.我们可以使用泛型来进行限制

Java集合中元素的个数 java所有集合_数组_04

以上三个 Set 接口的实现类比较：

　　共同点：1、都不允许元素重复

　　　　　　2、都不是线程安全的类，解决办法：Set set = Collections.synchronizedSet(set 对象)

不同点：

　　　　HashSet:不保证元素的添加顺序，底层采用哈希表算法，查询效率高。判断两个元素是否相等，equals() 方法返回 true,hashCode() 值相等。即要求存入 HashSet 中的元素要覆盖 equals() 方法和 hashCode()方法

　　　　LinkedHashSet:HashSet 的子类，底层采用了哈希表算法以及链表算法，既保证了元素的添加顺序，也保证了查询效率。但是整体性能要低于 HashSet　　　　

　　　　TreeSet:不保证元素的添加顺序，但是会对集合中的元素进行排序。底层采用红-黑树算法（树结构比较适合范围查询）

三、双列集合——Map

Map作为一个双列集合，和单列集合最大的区别就是它是以key--value键值对的方式进行存值的，查询、修改、删除等操作也同样是根据key操作value的。需要注意的是：Map集合中key不允许重复，但value可以。

1、严格来说 Map 并不是一个集合，而是两个集合之间的映射关系。

　　 2、这两个集合没每一条数据通过映射关系，我们可以看成是一条数据。即 Entry(key,value）。Map 可以看成是由多个 Entry 组成。

　　 3、因为 Map 集合即没有实现于 Collection 接口，也没有实现 Iterable 接口，所以不能对 Map 集合进行 foreach 遍历。

Java集合中元素的个数 java所有集合_数组_05

Map集合可以分为HashMap、LinkedHashMap、Properties三种。

1.HashMap

Java集合中元素的个数 java所有集合_java集合_06

除了上述获取Map集合的key集合然后用迭代器迭代之外，小伙伴们也可以使用下面这种方法迭代Map集合：

Map hashMap = new HashMap<String, Object>;
  Set<Map.Entry<String, Object>> entrys = hashMap.entrySet();
for(Map.Entry<String, Object> entry: entrys){
String key = entry.getKey();
Object value2 = entry.getValue();
System.out.println(key+"="+value2);
}

HashMap 存放是无序的，如果要让有序存放可使用 LinkedHashMap 类。LinkedHashMap的使用方法和HashMap的使用方法是一样的，这里就不重复赘述了。

3.Properties

Properties 主要用来存储字符串类型的键和值，实际开发中经常用来存取应用的配置项

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