HashMap和HashSet的区别。Array、Collection(List/Set/Queue)、Map。ArrayList,LinkedList,HashSet,HashMap

面试中经常被问到HashMap与HashSet的区别。于是本渣静下心来总结了一下HashSet与HashMap的区别。

　　先了解一下HashMap跟HashSet

 HashSet：

　　HashSet实现了Set接口，它不允许集合中出现重复元素。当我们提到HashSet时，第一件事就是在将对象存储在

HashSet之前，要确保重写hashCode（）方法和equals（）方法，这样才能比较对象的值是否相等，确保集合中没有

储存相同的对象。如果不重写上述两个方法，那么将使用下面方法默认实现：

　public boolean add(Object obj)方法用在Set添加元素时，如果元素值重复时返回 "false"，如果添加成功则返回"true"

HashMap：

　　HashMap实现了Map接口，Map接口对键值对进行映射。Map中不允许出现重复的键（Key）。Map接口有两个基本的实现

TreeMap和HashMap。TreeMap保存了对象的排列次序，而HashMap不能。HashMap可以有空的键值对（Key（null）-Value（null））

HashMap是非线程安全的（非Synchronize），要想实现线程安全，那么需要调用collections类的静态方法synchronizeMap（）实现。

public Object put(Object Key,Object value)方法用来将元素添加到map中。

HashSet与HashMap的区别：

HashMap	HashSet
实现了Map接口	实现Set接口
存储键值对	仅存储对象
调用put（）向map中添加元素	调用add（）方法向Set中添加元素
HashMap使用键（Key）计算Hashcode	HashSet使用成员对象来计算hashcode值， 对于两个对象来说hashcode可能相同， 所以equals()方法用来判断对象的相等性， 如果两个对象不同的话，那么返回false
HashMap相对于HashSet较快，因为它是使用唯一的键获取对象	HashSet较HashMap来说比较慢

java集合使用——HashSet

第一：HashSet的构造和增加元素

集合中存放的是对象的引用。集合中元素的存储空间是自动开辟的，不像数组需要预先开辟内存。

HashSet hashSet = new HashSet();
  hashSet.add(new Integer(1)); //向集合中添加一个整数
  hashSet.add("a"); //向集合中添加一个字符串
  int x[] = {1,2,3,4,5};
  hashSet.add(x); //向集合中添加一个数组
  Person p = new Person("张三", 23, "男", "研究生");
  hashSet.add(p); //向集合中添加一个自定义类的对象

第二：HashSet的遍历

所谓遍历就是按照某种顺序，对于集合中的每个元素访问一次并且仅一次，不重复也不遗漏。

Iterator it = hashSet.iterator();
  while(it.hasNext()){
   Object obj = it.next();
   if(obj instanceof Integer){
    System.out.println("integer:"+obj);
   }
   if(obj instanceof String){
    System.out.println("String:"+obj);
   }
   if(obj instanceof int[]){
    System.out.println("integer:"+x[4]);
   }
   if(obj instanceof Person){
    System.out.println("Person:"+p.getName()+p.getAge()+p.getSex()+p.getEducation());
    
   }
  }

输出结果是：

integer:1
integer:5
String:a
Person:张三23男研究生

注意：（1）因为集合是无序的，所以输出结果也是无序的。

         （2）判断对象是否是数组 obj.getClass().isArray()。

         （3）判断对象是否是所属地类obj.getClass().getName()。

 第三：删除HashSet中的元素

删除一个元素：hashSet.remove(Object);

删除所有元素：hashSet.clear();

第四：判断是否包含某个元素

if(hashSet.contains(new String("a"))){
   System.out.println("String");
  }

 

 

 

Java：集合，Array、Collection(List/Set/Queue)、Map的遍历，比如：ArrayList,LinkedList,HashSet,HashMap

1. 概述

1.1 Set接口  

1. Set的每个元素元素不可重复，Set接口不保证维护元素的次序；set具有与Collection完全一样的接口，因此没有任何额外的功能，实际上Set就是Collection,只是行为不同。(这是继承与多态思想的典型应用：表现不同的行为)set不保存重复的元素。
2. HashSet类： 为快速查找设计的Set，存入HashSet的对象必须定义hashCode()，它不保证集合的迭代顺序；  
3. LinkedHashSet类： 具有HashSet的查询速度，且内部使用链表维护元素的顺序(插入的次序)。
4. SortedSet接口有一个实现类：TreeSet（底层由平衡二叉树实现）
5. TreeSet : 保存次序的Set, 底层为树结构。使用它可以从Set中提取有序的序列。

1.2 List接口

1.  List按对象进入的顺序保存对象，不做排序等操作；元素可重复、元素可为null、元素类型要相同。
2.  ArrayList类：由Array实现的List，允许对元素进行快速随机访问，适合查询。但是向List中间插入与移除元素的速度很慢。ArrayList是非线程安全的，效率高；而Vector是基于线程安全的，效率低。ArrayList() 代表长度可以改变得数组？？？
3.  LinkedList类：底层基于链表实现，链表内存是散乱的，每一个元素存储本身内存地址的同时还存储下一个元素的地址。链表增删快，查找慢。

   linkedlist具有下列方 法：addFirst(), addLast(), getFirst(), getLast(), removeFirst() 和 removeLast(), 这些方法 (没有在任何接口或基类中定义过)使得LinkedList可以当作堆栈、队列和双向队列使用。
   

1.3 Queue接口

1. Queue用于模拟队列这种数据结构，实现“FIFO”等数据结构。通常，队列不允许随机访问队列中的元素。
2. ArrayDeque类：为Queue子接口Deque的实现类，数组方式实现。
3. LinkedList类：是List接口的实现类，同时它也实现了Deque接口（Queue子接口）。因此它也可以当做一个双端队列来用，也可以当作“栈”来使用。

1.4 Map接口

1.  添加、删除操作put/remove/putAll/clear
2.  查询操作get/containsKey/containsValue/size/isEmpty
3.  视图操作keySet/values/entrySet
4.  Map.Entry接口(Map的entrySet()方法返回一个实现Map.Entry接口的对象集合)  getKey/getValue/setValue

5. Map接口有三个实现类：HashMap，HashTable，LinkeHashMap 

   HashMap非线程安全，高效，支持null，HashMap就是使用对象的hashCode()进行快速查询的。

   HashTable线程安全，低效，不支持null 
   SortedMap有一个实现类：TreeMap 

6. LinkedHashMap： 类似于HashMap，但是迭代遍历它时，取得“键值对”的顺序是其插入次序，或者是最近最少使用(LRU)的次序。只比HashMap慢一点。而在迭代访问时发而更快，因为它使用链表维护内部次序。
7. TreeMap ： 基于红黑树数据结构的实现。HashMap适合插入删除定位元素，TreeMap适合遍历元素。查看“键”或“键值对”时，它们会被排序(次序由Comparabel或Comparator决定)。TreeMap的特点在 于，你得到的结果是经过排序的。TreeMap是唯一的带有subMap()方法的Map，它可以返回一个子树。
8. WeakHashMao ：弱键(weak key)Map，Map中使用的对象也被允许释放: 这是为解决特殊问题设计的。如果没有map之外的引用指向某个“键”，则此“键”可以被垃圾收集器回收。
9. IdentifyHashMap： : 使用==代替equals()对“键”作比较的hash map。专为解决特殊问题而设计。

10. 几种不同的Map：HashMap, TreeMap, LinkedHashMap, WeakHashMap, IdentityHashMap。它们都有同样的基本接口Map，但是行为、效率、排序策略、保存对象的生命周期和判定“键”等价的策略等各不相同。
    
    

1.5 List和Set接口自Collection接口，而Map不是继承的Collection接口

Collection表示一组对象,这些对象也称为collection的元素;一些 collection允许有重复的元素,而另一些则不允许;一些collection是有序的,而另一些则是无序的;JDK中不提供此接口的任何直接实 现,它提供更具体的子接口(如 Set 和 List)实现;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的内容可以被当做一组key集合,一组value集合,或者一组key-value映射;

 Set和List都是jdk提供的集合接口，他们都是接口，实际上定义的是这种类型的集合的标注。 然后，对于接口肯定会有实现类，可能会有多个实现类。HashSet 是Set集合的实现类，所以可以写成Set s =new HashSet()。 ArrayList是List的实现类，可以写成List list = new ArrayList(); ArrayList list = new ArrayList()这么写是可以的，ArrayList可以被看成是普通的类。

ArrayList list = new ArrayList()；一般不这样用， 除非你要用到ArrayList里相对于接口没有的方法和属性

遍历list各种方式总耗时：47
遍历queue各种方式总耗时：47

遍历set各种方式总耗时：31
遍历array各种方式总耗时：0
Map之Entry方式遍历耗时：15
Map之keySet方式遍历耗时：31

1.6. collection实现了java集合（set和list）的通用方法，容器存储的是单个元素。Map是键值对。

list和set支持Iterator迭代器：

List<String> list = new ArrayList<String>();
Iterator it=list.iterator();
while(it.hasNext()){
    System.out.println(it.next());
}

Set<String> set = new HashSet<String>();
Iterator it1=set.iterator();
while(it1.hasNext()){
    System.out.println(it.next());
}

3. 总结

 1.array查询最快，list/queue最慢：list/queue > set/map.KeySet > map.Entry >  array
 2.Map在Entry方式与keySet方式遍历时，耗时有着非常大的区别，原因应该是keySet方式遍历时再次调用map.get(key)方法造成的，当数据量大时，需要特别考虑。

3.Array的搜索很慢。

总结
1. 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。
2. 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。
3. 在除需要排序时使用TreeSet,TreeMap外,都应使用HashSet,HashMap,因为他们 的效率更高。
4. 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。
5. 容器类仅能持有对象引用（指向对象的指针），而不是将对象信息copy一份至数列某位置。一旦将对象置入容器内，便损失了该对象的型别信息。
6. 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。
注意：
1、Collection没有get()方法来取得某个元素。只能通过iterator()遍历元素。
2、Set和Collection拥有一模一样的接口。
3、List，可以通过get()方法来一次取出一个元素。使用数字来选择一堆对象中的一个，get(0)...。(add/get)
4、一般使用ArrayList。用LinkedList构造堆栈stack、队列queue。
5、Map用 put(k,v) / get(k)，还可以使用containsKey()/containsValue()来检查其中是否含有某个key/value。
HashMap会利用对象的hashCode来快速找到key。
6、Map中元素，可以将key序列、value序列单独抽取出来。
使用keySet()抽取key序列，将map中的所有keys生成一个Set。
使用values()抽取value序列，将map中的所有values生成一个Collection。
为什么一个生成Set，一个生成Collection？那是因为，key总是独一无二的，value允许重复。

 1.7. 实例化： 

接口可以被实例化的。。但是语法不是简单的 Set s = new Set()，而是 Set s = new Set(){{}};需要后面带方法体。这个也只是实例化接口的匿名子类而已，不算实例化接口。。。Set引用的是匿名类的实现，但set本身并没有被实例化。。
Set和List是接口，HashSet是实现了Set接口的类，ArrayList是实现了List的类，接口不可以被实例化。new Set<String>() {}实例化一个匿名类，需要在{}里面实现Set接口的。

List list = new ArrayList(); // 仅需修改后面的ArrayList为LinkedList，这种写法有一个好处就是：当想修改代码的时候，比如想用LinkedList，仅需要修改一处。
接口是可以实例化或者不可以实例化，都是理解对的，只是角度不同。。站在源码的角度看，接口是可以实例化的，与类的实例化只有稍微差异，将来也是完全可以做到一样的语法。。当然，站在bytecode角度看，接口和类是俩个不同的东西，不能实例化。

List<?>的?后如果不加extends或者super修饰的话，相当于List<? extends Object>，它是所有List<T>的父类。但在使用List<?>的实例时，方法参数中的泛型参数将无法适配任何实际变量，而返回值中的泛型参数将变为<? extends T>中的T（单独写<?>则取缺省值Object）。例如
List<? extends Number> list = new ArrayList<Integer>(3); //容器List<? extends Number>是容器List<Integer>的父类
//List<Number> list2 = new ArrayList<Integer>(3); //编译出错，容器List<Number>不是容器List<Integer>的父类。
list.add(3); //编译出错。但去掉这行后后续代码能正确运行。
final Number n = list.get(0);
System.out.println(n);
使用泛型通配符?可以把容器元素的继承关系推导到容器本身上，但限制了带泛型参数方法的使用。

下面是一段代码用来遍历各种数组、集合、映射的。更多内容请参考：

Java：集合，Collection接口框架图

Java：集合，Map接口框架图

Java：concurrent包下面的Collection接口框架图（ CopyOnWriteArraySet, CopyOnWriteArrayList,ConcurrentLinkedQueue,BlockingQueue）

Java：concurrent包下面的Map接口框架图（ConcurrentMap接口、ConcurrentHashMap实现类）

2. 示范代码

package com.clzhang.sample.collections;

import java.util.*;

import org.junit.Test;
import org.junit.Before;
import org.junit.After;

/**
 * 测试遍历Array/Set/List/Queue/Map的类
 * @author acer
 *
 */
public class CollectionMapTest {
    private static final int TOTAL_COUNT = 100000;
    
    private String[] array;
    private Set<String> set;
    private List<String> list;
    private Queue<String> queue;
    private Map<String, String> map;

    @Before
    public void init() {
        // 准备测试数据
        array = new String[TOTAL_COUNT];
        set = new HashSet<String>();
        list = new ArrayList<String>();
        queue = new LinkedList<String>();
        map = new HashMap<String, String>();
        
        for (int i = 0; i < TOTAL_COUNT; i++) {
            String key = "user" + i;
            String value = "pass" + i;
            
            array[i] = key;
            set.add(key);
            list.add(key);
            queue.add(key);
            map.put(key, value);
        }
    }
    
    @After
    public void destory() {
    }

    @SuppressWarnings("unused")
    @Test
    public void testArray() {
        long startTime = Calendar.getInstance().getTimeInMillis();

        // 老款遍历的方法
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            String str = array[i];
        }

        // foreach遍历：JDK1.5之后的方法
        for (String str : array) {
            // 直接用了
        }
        
        System.out.println("遍历array各种方式总耗时：" + (Calendar.getInstance().getTimeInMillis() - startTime));
    }
    
    @SuppressWarnings("unused")
    @Test
    public void testSet() {
        long startTime = Calendar.getInstance().getTimeInMillis();

        // 迭代遍历
        Iterator<String> it = set.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            String str = it.next();
        }

        // 迭代遍历的for方式；或者相对while循环而言，能够避免变量名错误
        for (Iterator<String> iter = set.iterator(); iter.hasNext();) {
            String str = iter.next().toString();
        }

        // foreach遍历：JDK1.5之后的方法
        for (String str : set) {
            // 直接用了，注意它是无序的
        }

        System.out.println("遍历set各种方式总耗时：" + (Calendar.getInstance().getTimeInMillis() - startTime));
    }

    @SuppressWarnings("unused")
    @Test
    public void testList() {
        long startTime = Calendar.getInstance().getTimeInMillis();

        // 老款遍历的方法
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            String str = list.get(i);
        }

        // 迭代遍历
        Iterator<String> iterator = list.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            String str = iterator.next();
        }

        // 迭代遍历的for方式；相对while循环而言，能够避免变量名错误
        for (Iterator<String> iter = list.iterator(); iter.hasNext();) {
            String str = iter.next().toString();
        }

        // foreach遍历：JDK1.5之后的方法
        for (String str : list) {
            // 直接用了
        }

        System.out.println("遍历list各种方式总耗时：" + (Calendar.getInstance().getTimeInMillis() - startTime));
    }

    @SuppressWarnings("unused")
    @Test
    public void testQueue() {
        long startTime = Calendar.getInstance().getTimeInMillis();

        // 老款遍历的方法
        for (int i = 0; i < queue.size(); i++) {
            String str = list.get(i);
        }

        // 迭代遍历
        Iterator<String> iterator = queue.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            String str = iterator.next();
        }

        // 迭代遍历的for方式；或者相对while循环而言，能够避免变量名错误
        for (Iterator<String> iter = queue.iterator(); iter.hasNext();) {
            String str = iter.next().toString();
        }
        
        // foreach遍历：JDK1.5之后的方法
        for (String str : queue) {
            // 直接用了
        }

        System.out.println("遍历queue各种方式总耗时：" + (Calendar.getInstance().getTimeInMillis() - startTime));
    }

    @SuppressWarnings("unused")
    @Test
    public void testMap() {
        long startTime = 0;
        
        // Entry方式的迭代遍历（Entry方式遍历时间短）
        startTime = Calendar.getInstance().getTimeInMillis();
        Iterator<Map.Entry<String, String>> iter1 = map.entrySet().iterator();
        while(iter1.hasNext()) {
            Map.Entry<String, String> entry = (Map.Entry<String, String>) iter1.next();
            
            String key = (String)entry.getKey();
            String value = (String)entry.getValue();
        }
        System.out.println("Map之Entry方式遍历耗时：" + (Calendar.getInstance().getTimeInMillis() - startTime));

        // Entry方式的foreach遍历，简单多了是不是，速度还贼快
        for (Map.Entry<String, String> entry : map.entrySet()) {
            String key = entry.getKey();
            String value = entry.getValue();
        }

        // keySet方式的迭代遍历（keySet方式遍历耗时多）
        startTime = Calendar.getInstance().getTimeInMillis();
        Iterator<String> iter2 = map.keySet().iterator();
        while (iter2.hasNext()) {
            String key = (String)iter2.next();
            String value = (String)map.get(key);
        }
        System.out.println("Map之keySet方式遍历耗时：" + (Calendar.getInstance().getTimeInMillis() - startTime));
        
        // keySet方式的foreach遍历，更简单，但速度慢
        for(String key: map.keySet()) {
            String value = (String)map.get(key);
        }
    }
}

输出：

遍历set各种方式总耗时：31
遍历list各种方式总耗时：47
遍历queue各种方式总耗时：47
遍历array各种方式总耗时：0
Map之Entry方式遍历耗时：15
Map之keySet方式遍历耗时：31

3. 总结

 1.遍历数组速度最快；
 2.Map在Entry方式与keySet方式遍历时，耗时有着非常大的区别，原因应该是keySet方式遍历时再次调用map.get(key)方法造成的，当数据量大时，需要特别考虑。