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Java基础:Java的Collections框架的理解

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Java的Collections框架的理解

作者:baocl 来源:赛迪网技术社区 2007年11月16日

关键字: 理解 Collections java

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在Java 2的Collections框架中,主要包括两个接口及其扩展和实现类:Collection接口和Map接口。两者的区别在于前者存储一组对象,后者则存储一些关键字/值对。

public interface java.util.Map {

    //Altering Methods
    public Object put(Object key, Object value);  
    public Object remove(Object key);        
    public void putAll(java.util.Map);        
    public void clear();  

    //Querying Methods
    public Object get(Object key);      
    public int size();              
    public boolean isEmpty();            
    public boolean containsKey(Object);      
    public boolean containsValue(Object);      
    public boolean equals(Object);          

    //Viewing Methods
    public java.util.Set keySet();             //Gets keys
    public java.util.Collection values();       //Gets values
    public java.util.Set entrySet();           //Gets mappings

    public static interface java.util.Map.Entry {   //a map-entry (single key/value pair)
      public Object getKey();             //returns current entry key
      public Object getValue();             //returns current entry value
      public Object setValue(Object value);    
      public boolean equals(Object);        
      public int hashCode();                
    }
}


Map接口提供了方便易用的方法,通过这些方法可以查询、查看、修改当前Map的内容。注意对于Map接口的keySet()方法返回一个Set,Set是Collection接口的一个扩展,包含不重复的一组对象。因为Map中的key是不可重复的,所以得到所有key的keySet()方法返回一个Set对象。Map接口本身还包含了一个Map.Entry接口,一个Map.Entry就是Map中的一个关键字/值对。Map接口中的entrySet()方法就返回了一个集合对象,其中每一个元素都实现了Map.Entry接口。Map接口的get(Object key),put(Object key,Object value),和remove(Object key)方法都有同一个问题。他们的返回类型都是Object,当返回null时,可以猜测为调用那个方法前那个key不存在。但是只有在null不允许作为Map的值时可以这样猜测。所有Map接口的通用实现都允许null作为key或者value,这就说当返回一个null值,就可以意味着很多事情。只是因为通用实现允许null值,你不能下那个映射有null值的结论。如果你确知没有null值,那返回null值就意味着调用那个方法前,映射里并没有那个键。否则,你必须调用containsKey(Object key)来看看那个Key是否存在。

Hashtable

java.util.Hashtable实现了Map接口,在Hashtable中使用key对象的hashCode()作为对应的对象的相对存储地址,以便实现根据关键字快速查找对象的功能。所以只有一个实现了hashCode()和equals()方法的对象才可作为Hashtable的key。null值不能作为关键字或值。
public class java.util.Hashtable extends Dictionary implements Cloneable, Map, Serializable {

  //Hashtable constructors
  //construct a default Hashtable with default capacity and load of 0.75
  public Hashtable();              
  //construct a Hashtable with passed capacity and default load of 0.75
  public Hashtable (int initialCapacity);
  //construct Hashtable with passed capacity and load
  public Hashtable(int initialCapacity, float load);
  //construct Hashtable with passed mapping
  public Hashtable(Map);            
  
  //Hashtable specific methods
  //checks if Object is in Hashtable
  public boolean contains(Object);    
  //returns Enumeration of elements in Hashtable
  public Enumeration elements();      
  //returns Enumeration of keys in hashtable
  public Enumeration keys();        
  //creates shallow copy of Hashtable(structure copied, but not key/values)
  public Object clone();            
  //prints out key/value pairs of Hashtable elements
  public String toString();          
  //reorganizes all elements in Hashtable, and increases Hashtable capacity
  protected void rehash();          
  
  //get Value from passed in key
  public Object get(Object);        
  //insert key/value pair
  public Object put(Object key, Object value);    

}


Hashtable是Java 2集合框架推出之前的一个老的工具类,在新的Java 2集合框架下,已经被HashMap取代。Hashtable和HashMap的区别主要是前者是同步的,后者是快速失败机制保证不会出现多线程并发错误(Fast-Fail)。在初始化一个Hashtable时,可以指定两个参数:初始容量、负荷,这两个参数强烈的影响着Hashtable的性能。容量是指对象的个数,负荷是指散列表中的实际存储的对象个数和容量的比率。如果初始容量太小,那么Hashtable需要不断的扩容并rehash(),而这是很耗时的;如果初始容量太大,又会造成空间的浪费。负荷则相反,负荷太小会造成空间浪费,负荷太大又会耗时(因为这会造成较多的关键字的散列码重复,Hashtable使用一个链接表来存储这些重复散列码的对象)。容量的缺省值是11,负荷的缺省值是0.75,一般情况下你都可以使用缺省值来生成一个Hashtable。另外,在Hashtable中的大部分的方法都是同步的。

HashMap

HashMap基本实现了Map接口的全部方法。方法的签名大家看上面的Map接口。这儿主要说说几个Map接口中的方法。
按照集合框架的实现,哈希表是单链表作为元素的数组,有着同样索引值的两个或更多入口被一起链结到单链表中。哈希表声明如下:
  private Entry[] table;
组件类型Entry是Map.Entry接口的实现,Map.Entry声明于Map接口内。下边是Map.Entry接口的简化实现:
  
private static class Entry implements Map.Entry{
    int hashCode;
    Object key;
    Object value;
    Entry next;

    Entry(int hashCode,Object key,Object value,Entry next){
        This.hashCode=hashCode;
        This.key=key;
        This.value=value;
        This.next=next;
    }
    public Object getKey(){
      return key;
    }
    public Object getValue(){
      return value;
    }
    public Object setValue(Object value){
      Object oldValue=this.value;
      This.value=value;
      Return oldValue;
    }
}


SortedMap是Map接口的子接口,SortedMap的标准实现是TreeMap,实现了一个排序的Map。
这里翻译的是对《Java 规则》(Java Rules)中对Java2的集合框架的研究。
详细可以参考Java2源码中的集合实现代码和API doc。
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