Java:集合类性能分析

1.Java 集合框架图

-集合接口:6个接口(短虚线表示),表示不同集合类型,是集合框架的基础。

-抽象类:5个抽象类(长虚线表示),对集合接口的部分实现。可扩展为自定义集合类。

-实现类:8个实现类(实线表示),对接口的具体实现。

2.Java容器类介绍

① Java容器类都可以自动地调整自己的尺寸。

② Collection 接口是一组允许重复的对象。

③ Set 接口继承 Collection,不允许重复,使用自己内部的一个排列机制。

④ List 接口继承 Collection,允许重复,以元素安插的次序来放置元素,不会重新排列。

⑤ Map接口是一组成对的键-值对象,即所持有的是key-value pairs。Map中不能有重复的key。拥有自己的内部排列机制。

Java 2简化集合框架图

3.Collection接口

基本操作

-增加元素add(Object obj); addAll(Collection c);

-删除元素 remove(Object obj); removeAll(Collection c);

-求交集 retainAll(Collection c);

Collection是最基本的集合接口,所有实现Collection接口的类都必须提供两个标准的构造函数:无参数的构造函数用于创建一个空的Collection,有一个 Collection参数的构造函数用于创建一个新的Collection,这个新的Collection与传入的Collection有相同类型的元素。

import java.util.ArrayList;import java.util.Arrays;import java.util.Collection;import java.util.Collections;import java.util.List;public class AddingGroups {  public static void main(String[] args) {    Collection collection = new ArrayList(Arrays.asList(       1, 2, 3, 4, 5));    Integer[] moreInts={6,7,8,9,10};    collection.addAll(Arrays.asList(moreInts));    for (Integer i : collection)      System.out.print(i + ",");  }}

结果:

1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,

这里展示了Collection接口的2个用法,首先,Collection构造函数接受另一个Collection(List)作为参数,使其初始化。接着,调用addAll()方法添加元素,注意,该方法只接受另一个Collection作为参数。

此外,必须注意,Collection接口不提供随机访问元素的get()方法。因为Collection包括Set,而Set自己维护内部顺序。如果想检查Collection中的元素,那就必须使用迭代器。

4.List接口

4.1 List接口

List是有序的Collection,使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置。用户能够使用索引(元素在List中的位置,类似于数组下标)来访问List中的元素,这类似于Java的数组。

和下面要提到的Set不同,List允许有相同的元素。

除了具有Collection接口必备的iterator()方法外,List还提供一个listIterator()方法,返回一个 ListIterator接口,和标准的Iterator接口相比,ListIterator多了一些add()之类的方法,允许添加,删除,设定元素, 还能向前或向后遍历。

4.2 LinkedList类

LinkedList实现了List接口,允许null元素。此外LinkedList提供额外的get,remove,insert方法在 LinkedList的首部或尾部。这些操作使LinkedList可被用作堆栈(stack),队列(queue)或双向队列(deque)。此实现不是同步的。

4.3 ArrayList类

ArrayList实现了可变大小的数组。它允许所有元素,包括null。

size,isEmpty,get,set方法运行时间为常数。但是add方法开销为分摊的常数,添加n个元素需要O(n)的时间。其他的方法运行时间为线性。

每个ArrayList实例都有一个容量(Capacity),即用于存储元素的数组的大小。这个容量可随着不断添加新元素而自动增加,但是增长算法并没有定义。当需要插入大量元素时,在插入前可以调用ensureCapacity方法来增加ArrayList的容量以提高插入效率。此实现不是同步的。

5.Set接口

5.1 Set接口

Set具有和Collection完全一样的接口,没有任何额外的功能。它是一种不包含重复的元素的Collection,即任意的两个元素e1和e2都有e1.equals(e2)=false,Set最多有一个null元素。

很明显,Set的构造函数有一个约束条件,传入的Collection参数不能包含重复的元素。

请注意:必须小心操作可变对象(Mutable Object)。如果一个Set中的可变元素改变了自身状态导致Object.equals(Object)=true将导致一些问题。

5.2 HashSet

此类实现Set 接口,由哈希表(实际上是一个 HashMap 实例)支持。它不保证 set 的迭代顺序;特别是它不保证该顺序恒久不变。此类允许使用 null 元素。此类为基本操作提供了稳定性能,此实现不是同步的。

5.3 LinkedHashSet

具有可预知迭代顺序的Set 接口的哈希表和链接列表实现。此实现与HashSet的不同之处在于,它维护着一个运行于所有条目的双重链接列表。此链接列表定义了迭代顺序,即按照将元素插入到set中的顺序(插入顺序)进行迭代。注意,插入顺序不受在set中重新插入的元素影响。此实现不是同步的。

5.4 TreeSet

基于TreeMap的NavigableSet实现。使用元素的自然顺序对元素进行排序,或者根据创建set时提供的 Comparator 进行排序,具体取决于使用的构造方法。此实现为基本操作(add、remove 和 contains)提供受保证的 log(n) 时间开销。此实现不是同步的。

6.Map接口

请注意,Map没有继承Collection接口,Map提供key到value的映射。一个Map中不能包含相同的key,每个key只能映射一个 value。Map接口提供3种集合的视图,Map的内容可以被当作一组key集合,一组value集合,或者一组key-value映射。

6.1 WeakHashMap

以弱键实现的基于哈希表的Map。在WeakHashMap中,当某个键不再正常使用时,将自动移除其条目。更精确地说,对于一个给定的键,其映射的存在并不阻止垃圾回收器对该键的丢弃,这就使该键成为可终止的,被终止,然后被回收。丢弃某个键时,其条目从映射中有效地移除,因此,该类的行为与其他的Map实现有所不同。此实现不是同步的。

6.2 TreeMap

该映射根据其键的自然顺序进行排序,或者根据创建映射时提供的Comparator进行排序,具体取决于使用的构造方法。此实现不是同步的。

6.3 HashMap

基于哈希表的Map接口的实现。此实现提供所有可选的映射操作,并允许使用 null 值和 null 键。(除了非同步和允许使用null之外,HashMap 类与 Hashtable 大致相同。)此类不保证映射的顺序,特别是它不保证该顺序恒久 天下无难事,只怕有心人。

Java:集合类性能分析

相关文章:

你感兴趣的文章:

标签云: