细说Java之util类
线性表，链表，哈希表是常用的数据结构，在进行Java开发时，JDK已经为我们提供了一系列相应的类来实现基本的数据结构。这些类均在java.util包中。本文试图通过简单的描述，向读者阐述各个类的作用以及如何正确使用这些类。
Collection
├List
│├LinkedList
│├ArrayList
│└Vector
│ └Stack
└Set
Map
├Hashtable
├HashMap
└WeakHashMap
Collection接口
Collection是最基本的集合接口，一个Collection代表一组Object，即Collection的元素（Elements）。一些Collection允许相同的元素而另一些不行。一些能排序而另一些不行。Java SDK不提供直接继承自Collection的类，Java SDK提供的类都是继承自Collection的“子接口”如List和Set。
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有相同的元素。后一个构造函数允许用户复制一个Collection。
如何遍历Collection中的每一个元素？不论Collection的实际类型如何，它都支持一个iterator()的方法，该方法返回一个迭代子，使用该迭代子即可逐一访问Collection中每一个元素。典型的用法如下：
Iterator it = collection.iterator(); // 获得一个迭代子
while(it.hasNext()) {
Object obj = it.next(); // 得到下一个元素
}
由Collection接口派生的两个接口是List和Set。
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。
实现List接口的常用类有LinkedList，ArrayList，Vector和Stack。
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）。
注意LinkedList没有同步方法。如果多个线程同时访问一个List，则必须自己实现访问同步。一种解决方法是在创建List时构造一个同步的List：
List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));
ArrayList类
ArrayList实现了可变大小的数组。它允许所有元素，包括null。ArrayList没有同步。
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。
和LinkedList一样，ArrayList也是非同步的（unsynchronized）。
Vector类
Vector非常类似ArrayList，但是Vector是同步的。由Vector创建的Iterator，虽然和ArrayList创建的Iterator是同一接口，但是，因为Vector是同步的，当一个Iterator被创建而且正在被使用，另一个线程改变了Vector的状态（例如，添加或删除了一些元素），这时调用Iterator的方法时将抛出ConcurrentModificationException，因此必须捕获该异常。
Stack 类
Stack继承自Vector，实现一个后进先出的堆栈。Stack提供5个额外的方法使得Vector得以被当作堆栈使用。基本的push和pop方法，还有peek方法得到栈顶的元素，empty方法测试堆栈是否为空，search方法检测一个元素在堆栈中的位置。Stack刚创建后是空栈。
Set接口
Set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。
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。
Hashtable类
Hashtable继承Map接口，实现一个key-value映射的哈希表。任何非空（non-null）的对象都可作为key或者value。
添加数据使用put(key, value)，取出数据使用get(key)，这两个基本操作的时间开销为常数。
Hashtable通过initial capacity和load factor两个参数调整性能。通常缺省的load factor 0.75较好地实现了时间和空间的均衡。增大load factor可以节省空间但相应的查找时间将增大，这会影响像get和put这样的操作。
使用Hashtable的简单示例如下，将1，2，3放到Hashtable中，他们的key分别是”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));
要取出一个数，比如2，用相应的key：
Integer n = (Integer)numbers.get(“two”);
System.out.println(“two = ” + n);
由于作为key的对象将通过计算其散列函数来确定与之对应的value的位置，因此任何作为key的对象都必须实现hashCode和equals方法。hashCode和equals方法继承自根类Object，如果你用自定义的类当作key的话，要相当小心，按照散列函数的定义，如果两个对象相同，即obj1.equals(obj2)=true，则它们的hashCode必须相同，但如果两个对象不同，则它们的hashCode不一定不同，如果两个不同对象的hashCode相同，这种现象称为冲突，冲突会导致操作哈希表的时间开销增大，所以尽量定义好的hashCode()方法，能加快哈希表的操作。
如果相同的对象有不同的hashCode，对哈希表的操作会出现意想不到的结果（期待的get方法返回null），要避免这种问题，只需要牢记一条：要同时复写equals方法和hashCode方法，而不要只写其中一个。
Hashtable是同步的。
HashMap类
HashMap和Hashtable类似，不同之处在于HashMap是非同步的，并且允许null，即null value和null key。，但是将HashMap视为Collection时（values()方法可返回Collection），其迭代子操作时间开销和HashMap的容量成比例。因此，如果迭代操作的性能相当重要的话，不要将HashMap的初始化容量设得过高，或者load factor过低。
WeakHashMap类
WeakHashMap是一种改进的HashMap，它对key实行“弱引用”，如果一个key不再被外部所引用，那么该key可以被GC回收。
总结
如果涉及到堆栈，队列等操作，应该考虑用List，对于需要快速插入，删除元素，应该使用LinkedList，如果需要快速随机访问元素，应该使用ArrayList。
如果程序在单线程环境中，或者访问仅仅在一个线程中进行，考虑非同步的类，其效率较高，如果多个线程可能同时操作一个类，应该使用同步的类。
要特别注意对哈希表的操作，作为key的对象要正确复写equals和hashCode方法。
尽量返回接口而非实际的类型，如返回List而非ArrayList，这样如果以后需要将ArrayList换成LinkedList时，客户端代码不用改变。这就是针对抽象编程。
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这次主要学习java的容器，java容器主要有两大类接口：Collection,Map。
Collection接口有两个子接口List,Set。Collection持有的是一组独立元素，
List必须以特定次序持有各元素，实现该接口的类有ArrayList,LinkedList。
而Set持有元素的特点是不可重复，若你向Set中加入已存在的元素,Set会
忽略；并且Set不会象List一样保持住你输入元素的次序，它有其自己的
排序机制，Set只关心某个对象是否存在！
Map持有的是成对的key-value对象，并且也有与 Set一样的特点：
不可重复，不在意输入元素次序。（见《java编程思想》2版332页容器分类）
一 Collection接口：
所有的Collection实现类都必须提供两个“标准”的构造函数：一个是不带参数
默认构造函数，生成一个空的Collection实现类对象；另一个是带一个
Collection型参数的构造函数，生成与参数Collection包含元素相同的新Colleciton
虽然该接口无法强制要求这种约定（因interface无Constructor）,但java库中
所有Collection都遵守该约定。
Collection中的方法：
不会抛出异常的方法有：
int size()
boolean isEmpty()
iterator Iterator()
Object[] toArray()
int hashCode()
boolean equals(Object o)
值得注意的是这里的equals方法是判断两个容器是否相等。这里“相等”的意思：
首先必须是同种容器（List, Set, Map）；
其次所包含的元素必须相同；
最后依照不同容器的要求，看元素次序是否相同（List 要求）。
举例：
import java.util.*;
public class test{
public static void main(String[] args){
List v1 = new Vector();
v1.add("a");
v1.add("b");
List v2 = new Vector();
v2.add("b");
v2.add("a");
List a = new ArrayList(v1);
Set s1 = new HashSet();
s1.add("b");
s1.add("a");
Set s2 = new HashSet();
s2.add("a");
s2.add("b");
//same Collection,same elements,different order
System.out.println(v1.equals(v2));
//same Collection,same elements,same order
System.out.println(v1.equals(a));
//same Collection,same elements,different order but not required
System.out.println(s1.equals(s2));
//different Collection
System.out.println(v1.equals(s1));
}
}
执行结果：false true true false
可能抛出异常的方法：
boolean add(Object o)
boolean addAll(Collection c)
void clear()
boolean contains(Object o)
boolean containsAll(Collection c)
boolean remove(Object o) //删除参数Object在容器中的第一次出现
boolean removeAll(Collection c)
bollean retainAll(Collection c)
Object[] toArray(Object[] a)
二 继承Collection接口的List:
次序是List最重要的特性，List为Collection加入的方法大多是基于此。
你会看到多的这些方法全都与“位置”有关！
Object get(int index)
int indexOf(Object o) //返回元素在List中第一次出现的位置
int lastIndexOf(Object o)
Object remove(int index)
Object set(int index, Object o) //将List中该位置的元素替换，并返回旧元素
boolean addAll(int index, Collection c) //将容器c中元素从该位置加入
List subList(int fromIndex, int toIndex) //返回一个子List
ListIterator listIterator() //在List头处(即0)产生一个ListIterator
ListIterator listIterator(int index) //在List的参数位置产生一个ListIterator
补充学习ListIterator接口（Iterator子类）
与Iterator相比，ListIterator主要体现了可以双向操作，与位置有关两个特点。
boolean hasNext()
Object next()
int nextIndex()
boolean hasPrevious()
Object previous()
int previousIndex()
void remove() //将当前位置的元素删除
void add(Object o) //在当前位置插入元素
void set(Object o) //将当前位置的元素替换
当前位置即最后一次调用next()或previous()游标移动到的位置
举例：
import java.util.*;
public class test2{
public static void main(String[] args){
Vector v = new Vector();
v.add("a");
v.add("b");
v.add("c");
ListIterator li = v.listIterator(2);
if(li.hasPrevious()){
li.previous();
li.add("d");
}
System.out.println(li.nextIndex());
System.out.println(v.indexOf("d"));
}
}
执行结果：2 1
三 间接实现List接口的ArrayList
特点：
最重要的是，该类允许快速随机访问，但当元素的插入或移除发生在
List中央位置时，效率很差；因此对于该类，应只用ListIterator进行访问
动作，而经常要对List进行结构化变更的最好由LinkedList实现。
List接口的Resizable-array实现，实现了List接口的所有"optional"操作，
可存储包括null在内的所有元素。该类功能与Vector大体相似，只是
该类是非线程同步的。要想实现线程同步，可以：
List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList(...));
另外，由该类的iterator或者listIterator方法返回的iterator是fail-fast，即：
在一个iterator生成后，只能由这个iterator对该ArrayList进行结构化变更
（add or remove），如果由别的iterator或者ArrayList自身进行变更，
第一个iterator会抛出ConcurrentModificationException，这意味着如果
对ArrayList进行并发操作，iterator迅速失败。但这个fail-fast行为并不能
保证，所以编程不能依赖这个异常，应该只用来检查bug。
按照jdk这个说法，下边这个程序好象就是个没保证这种行为的例子：
import java.util.*;
public class test2{
public static void main(String[] args){
List l = new ArrayList();
l.add("a");
l.add("b");
l.add("c");
Iterator ite1 = l.iterator();
l.add("d");
try{
if(ite1.hasNext())
System.out.println("ok");
}
catch(ConcurrentModificationException e){
System.out.println("ConcurrentModificationException happend!");
}
}
}
执行结果：ok
看看ArrayList里的一些方法：
构造方法：
ArrayList()
ArrayList(Collection c)
ArrayList(int initialCapacity)
比List多的方法：
Object clone() //返回该实例的一个浅拷贝
protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex)
void ensureCapacity(int minCapacity)
trimToSize() //把当前ArrayList的capacity修正到size()大小
后两方法没看出有何用处（大家有讨论结果mail toeyesea_mail@163.com感激）
四 间接实现List接口的LinkedList
ArrayList的缺点正是LinkedLis的强项，ArrayList擅长快速随机访问，而LinkedList精于插删。
其余有关ArrayList的特点LinkedList都具备。
看看LinkedList的一些方法：
构造方法：
LinkedList()
LinkedList(Collection c)
特有的一些方法，都是为了插删方便：
Object getFirst()
Object getLast()
void addFirst(Object o)
void addLast(Object o)
Object removeFirst()
Object removeLast()
五 间接实现List接口的Vector
Vector除了是线程同步以外，特点与ArrayList类似。
构造方法：
Vector()
Vector(Collection c)
Vector(int initialCapacity)
Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement)
使用方法与ArrayList类似，里边有一方法elements()可返回Enumeration；
还有void copyInto(Object[] anArray)。鉴于不推荐使用，在此就不细说。