Java容器型別使用總結

最近抽空把java.lang下面常用的那些容器型別（資料結構）複習了一下，這些東西是基礎，平時使用的時候也可以很容易查得到，有些方法大概知道，但是總是弄混，如果可以記住那些重要方法，並且能夠熟練使用的話，還是可以讓編碼過程變得容易很多。另外一個是實現機制，對於常用資料結構的實現機制，應該說是必須要熟知的。

另外，併發容器我之前整理過，放在這篇文章裡。

Queue

1. add和offer的區別在於達到上限時add丟擲異常，offer返回false；
2. remove和poll的區別在於，佇列為空時前者丟擲異常，後者返回空；
3. element和peek都返回佇列頭部元素，但是前者失敗不丟擲異常，後者返回空。

boolean add(E e);
boolean offer(E e);

E remove();
E poll();

E element();
E peek();

PriorityQueue，內部實現是一個Object[] queue承載的堆。

Deque，雙端佇列（double-ended queue），在Queue基礎上，增加了這樣幾個方法：

void addFirst(E e);
void addLast(E e);

boolean offerFirst(E e);
boolean offerLast(E e);

E removeFirst();
E removeLast();

E pollFirst();
E pollLast();

E getFirst();
E getLast();

E peekFirst();
E peekLast();

boolean removeFirstOccurrence(Object o);
boolean removeLastOccurrence(Object o);

ArrayDequeue：陣列實現，擴容策略是容量翻倍。

List

boolean add(E e);
boolean remove(Object o);
E get(int index);
E set(int index, E element);
void add(int index, E element);
E remove(int index);

ArrayList，擴容策略是(oldCapacity * 3)/2 + 1。

LinkedList，它除了實現自List介面外，還實現了Deque介面。

Vector，實現自List介面，內部實現是個陣列，執行緒安全，擴容策略是(capacityIncrement > 0) ? (oldCapacity + capacityIncrement) : (oldCapacity * 2)。

Stack是Vector的子類，增加了一些棧的方法：

E push(E item)
E pop()
E peek()
boolean empty()

Map

boolean containsKey(Object key);
boolean containsValue(Object value);

V get(Object key);
V put(K key, V value);
V remove(Object key);

Set<K> keySet();
Collection<V> values();
Set<Map.Entry<K, V>> entrySet();

SotedMap介面，key是有序的map：

SortedMap<K, V> subMap(K paramK1, K paramK2);
SortedMap<K, V> headMap(K paramK);
SortedMap<K, V> tailMap(K paramK);

K firstKey();
K lastKey();

子介面NavigableMap，提供了一些根據某個key尋找它前面或者後面的key的方法。其中floorKey/celingKey表示的關係是小於等於/大於等於，lower/higher表示的關係是嚴格的小於/大於：

Map.Entry<K,V> floorEntry(K key)
K floorKey(K key)
Map.Entry<K,V> ceilingEntry(K key)
K ceilingKey(K key)

Map.Entry<K,V> lowerEntry(K key)
K lowerKey(K key)
Map.Entry<K,V> higherEntry(K key)
K higherKey(K key)

TreeMap是NavigableMap的直接實現子類，內部實現是一個紅黑樹。

EnumMap，結構是<K extends Enum<K>, V>，內部是通過一個K[] keyUniverse和一個Object[] vals來實現的。

HashMap，內部是陣列+連結串列實現的，達到threshold = capacity * loadFactor時，擴容策略為：numKeysToBeAdded / loadFactor + 1。

HashTable，實現自Dictionary和Map，方法都是執行緒安全的。HashTable的put方法，value不可以為空，這是它和HashMap的一個不同；再有二者找桶的hash方法不同；最後則是threshold計算邏輯相同，但它的擴容策略不同：oldCapacity * 2 + 1。HashTable、HashMap和HashSet經常被放到一起比較。

Properties，是HashTable的子類，方法執行緒安全。

IdentityHashMap，比較key不是使用equals來比較，而是使用“==”來比較，只要地址不等（即不是同一個物件）即可共存，也就是說，key是可以重複的。

LinkedHashMap，在HashMap的基礎上，又單獨維護了一個雙向迴圈連結串列。有一個重要引數是accessOrder，accessOrder為true時，每次呼叫get方法訪問行為發生後，會把最近訪問的物件移動到頭部，而超出容量移除物件時，是從尾部開始的，利用它並且覆寫boolean removeEldestEntry方法可以實現一個LRU的佇列。

WeakHashMap，但是key是weak引用，在不被使用時自動清除，擴容策略：tab.length * 2。原理上看：Entry<K,V> extends WeakReference<K> implements Map.Entry<K,V>，因此entry是弱引用的實現類，關鍵方法是expungeStaleEntries，它在對這個map各種操作的時候都會被呼叫到，而這個方法裡面也是靠監聽key的ReferenceQueue這個佇列的狀態來確定是否真的沒有物件引用了。

Set

boolean contains(Object o);
boolean add(E e);
boolean remove(Object o);

SortedSet，介面方法和SortedMap類似：

SortedSet<E> subSet(E fromElement, E toElement);
SortedSet<E> headSet(E toElement);
SortedSet<E> tailSet(E fromElement);

E first();
E last();

相應地，NavigableSet和NavigableMap類似，方法就不列出了。

TreeSet則和TreeMap類似，其實內部實現就是一個TreeMap。

HashSet，尤其注意的是，有兩種實現，當構造方法引數小於3個時，內部使用HashMap，否則，使用LinkedHashMap。

RegularEnumSet和JumboEnumSet，前者是普通的列舉set（用位移來表示各種組合的可能，達到空間佔用最小，最大不能超過64個列舉值），後者適合數量較大的列舉set（老老實實地使用物件陣列）。

LinkedHashSet，其實和LinkedHashMap是一個東西。

BitSet，叫set但是沒有實現set的介面。用位元位來存放某個數是否存在，比如僅僅一個long，64位，就可以存放0~63的數，內部實際的資料型別是long[]。

void flip(int bitIndex);
void flip(int fromIndex, int toIndex);

void set(int bitIndex);
void set(int fromIndex, int toIndex, boolean value);

void clear(int bitIndex);

int length();
int size();

其中size方法返回實際使用了的位元位數目；length方法返回邏輯意義上的長度（比如表示的數裡面最大是80，那麼加上0，它的邏輯意義上的長度就是81）。

擴容策略：Math.max(2 * words.length, wordsRequired)。

Dictionary

Enumeration<K> keys();
Enumeration<V> elements();

V get(Object key);
V put(K key, V value);
V remove(Object key);

已經被廢棄了，用Map來實現相同功能。

最後這張圖來自這個網站，對於從巨集觀上把握這些容器型別實在是太有幫助了：