java雙向隊列實現（java實現一個隊列）

本文目錄一覽：

• 1、JAVA如何用隊列實現並發？
• 2、用JAVA語言，編寫一個鏈表類(雙向鏈表),實現插入,刪除,查找操作。新手，要俗易懂些，最好自己調適通過。急
• 3、在JAVA中怎麼實現消息隊列
• 4、怎樣用java代碼實現一個隊列
• 5、到底什麼是消息隊列？Java中如何實現消息隊列
• 6、Java簡單問題

JAVA如何用隊列實現並發？

如果是搶資源，在不作弊的情況下 按照先來先得的規則 ，那麼比較簡單的實現就是隊列 ，不管請求的並發多高，如果用線程來實現為用戶服務，也就是說 來一個人請求資源那麼就啟動一個線程，那CPU執行線程總是有順序的，比如 當前三個人（路人甲路人乙路人丙）請求A資源 ，那服務端就起了三個線程為這三個人服務，假設 這三個人不太幸運在請求的時候沒有及時的獲得CPU時間片，那麼他們三個相當於公平競爭CPU資源，而CPU選擇運行線程是不確定順序的 ，又假設 選中了路人丙的線程運行那麼將其放入隊列就好了,路人乙，路人丙以此類推 ，那可能會想為什麼不及時的處理呢 ，因為後續的操作可能是耗時操作對於線程的佔用時間較長那請求資源的人多了服務端就可能掛了

用JAVA語言，編寫一個鏈表類(雙向鏈表),實現插入,刪除,查找操作。新手，要俗易懂些，最好自己調適通過。急

定義接口：

//Deque.java

package dsa; //根據自己的程序位置不同

public interface Deque {

public int getSize();//返回隊列中元素數目

public boolean isEmpty();//判斷隊列是否為空

public Object first() throws ExceptionQueueEmpty;//取首元素（但不刪除）

public Object last() throws ExceptionQueueEmpty;//取末元素（但不刪除）

public void insertFirst(Object obj);//將新元素作為首元素插入

public void insertLast(Object obj);//將新元素作為末元素插入

public Object removeFirst() throws ExceptionQueueEmpty;//刪除首元素

public Object removeLast() throws ExceptionQueueEmpty;//刪除末元素

public void Traversal();//遍歷

}

雙向鏈表實現：

//Deque_DLNode.java

/*

* 基於雙向鏈表實現雙端隊列結構

*/

package dsa;

public class Deque_DLNode implements Deque {

protected DLNode header;//指向頭節點（哨兵）

protected DLNode trailer;//指向尾節點（哨兵）

protected int size;//隊列中元素的數目

//構造函數

public Deque_DLNode() {

header = new DLNode();

trailer = new DLNode();

header.setNext(trailer);

trailer.setPrev(header);

size = 0;

}

//返回隊列中元素數目

public int getSize()

{ return size; }

//判斷隊列是否為空

public boolean isEmpty()

{ return (0 == size) ? true : false; }

//取首元素（但不刪除）

public Object first() throws ExceptionQueueEmpty {

if (isEmpty())

throw new ExceptionQueueEmpty(“意外：雙端隊列為空”);

return header.getNext().getElem();

}

//取末元素（但不刪除）

public Object last() throws ExceptionQueueEmpty {

if (isEmpty())

throw new ExceptionQueueEmpty(“意外：雙端隊列為空”);

return trailer.getPrev().getElem();

}

//在隊列前端插入新節點

public void insertFirst(Object obj) {

DLNode second = header.getNext();

DLNode first = new DLNode(obj, header, second);

second.setPrev(first);

header.setNext(first);

size++;

}

//在隊列後端插入新節點

public void insertLast(Object obj) {

DLNode second = trailer.getPrev();

DLNode first = new DLNode(obj, second, trailer);

second.setNext(first);

trailer.setPrev(first);

size++;

}

//刪除首節點

public Object removeFirst() throws ExceptionQueueEmpty {

if (isEmpty())

throw new ExceptionQueueEmpty(“意外：雙端隊列為空”);

DLNode first = header.getNext();

DLNode second = first.getNext();

Object obj = first.getElem();

header.setNext(second);

second.setPrev(header);

size–;

return(obj);

}

//刪除末節點

public Object removeLast() throws ExceptionQueueEmpty {

if (isEmpty())

throw new ExceptionQueueEmpty(“意外：雙端隊列為空”);

DLNode first = trailer.getPrev();

DLNode second = first.getPrev();

Object obj = first.getElem();

trailer.setPrev(second);

second.setNext(trailer);

size–;

return(obj);

}

//遍歷

public void Traversal() {

DLNode p = header.getNext();

while (p != trailer) {

System.out.print(p.getElem()+” “);

p = p.getNext();

}

System.out.println();

}

}

在JAVA中怎麼實現消息隊列

java中的消息隊列

消息隊列是線程間通訊的手段：

import java.util.*

public class MsgQueue{

private Vector queue = null;

public MsgQueue(){

queue = new Vector();

}

public synchronized void send(Object o)

{

queue.addElement(o);

}

public synchronized Object recv()

{

if(queue.size()==0)

return null;

Object o = queue.firstElement();

queue.removeElementAt(0);//or queue[0] = null can also work

return o;

}

}

因為java中是locked by object的所以添加synchronized 就可以用於線程同步鎖定對象

可以作為多線程處理多任務的存放task的隊列。他的client包括封裝好的task類以及thread類

Java的多線程-線程間的通信2009-08-25 21:58

1. 線程的幾種狀態

線程有四種狀態，任何一個線程肯定處於這四種狀態中的一種：

1) 產生（New）：線程對象已經產生，但尚未被啟動，所以無法執行。如通過new產生了一個線程對象後沒對它調用start()函數之前。

2) 可執行（Runnable）：每個支持多線程的系統都有一個排程器，排程器會從線程池中選擇一個線程並啟動它。當一個線程處於可執行狀態時，表示它可能正處於線程池中等待排排程器啟動它；也可能它已正在執行。如執行了一個線程對象的start()方法後，線程就處於可執行狀態，但顯而易見的是此時線程不一定正在執行中。

3) 死亡（Dead）：當一個線程正常結束，它便處於死亡狀態。如一個線程的run()函數執行完畢後線程就進入死亡狀態。

4) 停滯（Blocked）：當一個線程處於停滯狀態時，系統排程器就會忽略它，不對它進行排程。當處於停滯狀態的線程重新回到可執行狀態時，它有可能重新執行。如通過對一個線程調用wait()函數後，線程就進入停滯狀態，只有當兩次對該線程調用notify或notifyAll後它才能兩次回到可執行狀態。

2. class　Thread下的常用函數函數

2.1 suspend()、resume()

1) 通過suspend()函數，可使線程進入停滯狀態。通過suspend()使線程進入停滯狀態後，除非收到resume()消息，否則該線程不會變回可執行狀態。

2) 當調用suspend()函數後，線程不會釋放它的“鎖標誌”。

例11：

class TestThreadMethod extends Thread{

public static int shareVar = 0;

public TestThreadMethod(String name){

super(name);

}

public synchronized void run(){

if(shareVar==0){

for(int i=0; i5; i++){

shareVar++;

if(shareVar==5){

this.suspend();　//（1）

}}}

else{

System.out.print(Thread.currentThread().getName());

System.out.println(” shareVar = ” + shareVar);

this.resume();　//（2）

}}

}

public class TestThread{

public static void main(String[] args){

TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod(“t1”);

TestThreadMethod t2 = new TestThreadMethod(“t2”);

t1.start();　//（5）

//t1.start();　//（3）

t2.start();　//（4）

}}

運行結果為：

t2 shareVar = 5

i. 當代碼（5）的t1所產生的線程運行到代碼（1）處時，該線程進入停滯狀態。然後排程器從線程池中喚起代碼（4）的t2所產生的線程，此時shareVar值不為0，所以執行else中的語句。

ii. 也許你會問，那執行代碼（2）後為什麼不會使t1進入可執行狀態呢？正如前面所說，t1和t2是兩個不同對象的線程，而代碼（1）和（2）都只對當前對象進行操作，所以t1所產生的線程執行代碼（1）的結果是對象t1的當前線程進入停滯狀態；而t2所產生的線程執行代碼（2）的結果是把對象t2中的所有處於停滯狀態的線程調回到可執行狀態。

iii. 那現在把代碼（4）注釋掉，並去掉代碼（3）的注釋，是不是就能使t1重新回到可執行狀態呢？運行結果是什麼也不輸出。為什麼會這樣呢？也許你會認為，當代碼（5）所產生的線程執行到代碼（1）時，它進入停滯狀態；而代碼（3）所產生的線程和代碼（5）所產生的線程是屬於同一個對象的，那麼就當代碼（3）所產生的線程執行到代碼（2）時，就可使代碼（5）所產生的線程執行回到可執行狀態。但是要清楚，suspend()函數只是讓當前線程進入停滯狀態，但並不釋放當前線程所獲得的“鎖標誌”。所以當代碼（5）所產生的線程進入停滯狀態時，代碼（3）所產生的線程仍不能啟動，因為當前對象的“鎖標誌”仍被代碼（5）所產生的線程佔有。

#p#2.2 sleep()

1) sleep ()函數有一個參數，通過參數可使線程在指定的時間內進入停滯狀態，當指定的時間過後，線程則自動進入可執行狀態。

2) 當調用sleep ()函數後，線程不會釋放它的“鎖標誌”。

例12：

class TestThreadMethod extends Thread{

class TestThreadMethod extends Thread{

public static int shareVar = 0;

public TestThreadMethod(String name){

super(name);

}

public synchronized void run(){

for(int i=0; i3; i++){

System.out.print(Thread.currentThread().getName());

System.out.println(” : ” + i);

try{

Thread.sleep(100);　//（4）

}

catch(InterruptedException e){

System.out.println(“Interrupted”);

}}}

}

public class TestThread{public static void main(String[] args){

TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod(“t1”);

TestThreadMethod t2 = new TestThreadMethod(“t2”);

t1.start();　（1）

t1.start();　（2）

//t2.start();　（3）

}}

運行結果為：

t1 : 0

t1 : 1

t1 : 2

t1 : 0

t1 : 1

t1 : 2

由結果可證明，雖然在run()中執行了sleep()，但是它不會釋放對象的“鎖標誌”，所以除非代碼(1)的線程執行完run()函數並釋放對象的“鎖標誌”，否則代碼（2）的線程永遠不會執行。

如果把代碼（2）注釋掉，並去掉代碼（3）的注釋，結果將變為：

t1 : 0

t2 : 0

t1 : 1

t2 : 1

t1 : 2

t2 : 2

由於t1和t2是兩個對象的線程，所以當線程t1通過sleep()進入停滯時，排程器會從線程池中調用其它的可執行線程，從而t2線程被啟動。

例13：

class TestThreadMethod extends Thread{

public static int shareVar = 0;

public TestThreadMethod(String name){

super(name);

}

public synchronized void run(){

for(int i=0; i5; i++){

System.out.print(Thread.currentThread().getName());

System.out.println(” : ” + i);

try{

if(Thread.currentThread().getName().equals(“t1”))

Thread.sleep(200);

else

Thread.sleep(100);

}

catch(InterruptedException e){

System.out.println(“Interrupted”);

}}

}}

public class TestThread{public static void main(String[] args){

TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod(“t1”);

TestThreadMethod t2 = new TestThreadMethod(“t2”);

t1.start();

//t1.start();

t2.start();

}}

運行結果為：

t1 : 0

t2 : 0

t2 : 1

t1 : 1

t2 : 2

t2 : 3

t1 : 2

t2 : 4

t1 : 3

t1 : 4

由於線程t1調用了sleep(200)，而線程t2調用了sleep(100)，所以線程t2處於停滯狀態的時間是線程t1的一半，從從結果反映出來的就是線程t2打印兩倍次線程t1才打印一次。

#p#2.3 yield()

1) 通過yield ()函數，可使線程進入可執行狀態，排程器從可執行狀態的線程中重新進行排程。所以調用了yield()的函數也有可能馬上被執行。

2) 當調用yield ()函數後，線程不會釋放它的“鎖標誌”。

例14：

class TestThreadMethod extends Thread{

public static int shareVar = 0;

public TestThreadMethod(String name){super(name);

}

public synchronized void run(){for(int i=0; i4; i++){

System.out.print(Thread.currentThread().getName());

System.out.println(” : ” + i);

Thread.yield();

}}

}

public class TestThread{public static void main(String[] args){

TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod(“t1”);

TestThreadMethod t2 = new TestThreadMethod(“t2”);

t1.start();

t1.start();　//（1）

//t2.start();　（2）

}

}

運行結果為：

t1 : 0

t1 : 1

t1 : 2

t1 : 3

t1 : 0

t1 : 1

t1 : 2

t1 : 3

從結果可知調用yield()時並不會釋放對象的“鎖標誌”。

如果把代碼（1）注釋掉，並去掉代碼（2）的注釋，結果為：

t1 : 0

t1 : 1

t2 : 0

t1 : 2

t2 : 1

t1 : 3

t2 : 2

t2 : 3

從結果可知，雖然t1線程調用了yield()，但它馬上又被執行了。

2.4 sleep()和yield()的區別

1) sleep()使當前線程進入停滯狀態，所以執行sleep()的線程在指定的時間內肯定不會執行；yield()只是使當前線程重新回到可執行狀態，所以執行yield()的線程有可能在進入到可執行狀態後馬上又被執行。

2) sleep()可使優先級低的線程得到執行的機會，當然也可以讓同優先級和高優先級的線程有執行的機會；yield()只能使同優先級的線程有執行的機會。

例15：

class TestThreadMethod extends Thread{

public static int shareVar = 0;

public TestThreadMethod(String name){

super(name);

}

public void run(){

for(int i=0; i4; i++){

System.out.print(Thread.currentThread().getName());

System.out.println(” : ” + i);

//Thread.yield();　（1）

/* （2） */

try{

Thread.sleep(3000);

}

catch(InterruptedException e){

System.out.println(“Interrupted”);

}}}

}

public class TestThread{

public static void main(String[] args){

TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod(“t1”);

TestThreadMethod t2 = new TestThreadMethod(“t2”);

t1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);

t2.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);

t1.start();

t2.start();

}

}

運行結果為：

t1 : 0

t1 : 1

t2 : 0

t1 : 2

t2 : 1

t1 : 3

t2 : 2

t2 : 3

由結果可見，通過sleep()可使優先級較低的線程有執行的機會。注釋掉代碼（2），並去掉代碼（1）的注釋，結果為：

t1 : 0

t1 : 1

t1 : 2

t1 : 3

t2 : 0

t2 : 1

t2 : 2

t2 : 3

可見，調用yield()，不同優先級的線程永遠不會得到執行機會。

2.5 join()

使調用join()的線程執行完畢後才能執行其它線程，在一定意義上，它可以實現同步的功能。

例16：

class TestThreadMethod extends Thread{

public static int shareVar = 0;

public TestThreadMethod(String name){

super(name);

}

public void run(){

for(int i=0; i4; i++){

System.out.println(” ” + i);

try{

Thread.sleep(3000);

}

catch(InterruptedException e){

System.out.println(“Interrupted”);

}

}

}

}

public class TestThread{

public static void main(String[] args){

TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod(“t1”);

t1.start();

try{

t1.join();

}

catch(InterruptedException e){}

t1.start();

}

}

運行結果為：

1

2

3

1

2

3

#p#3. class　Object下常用的線程函數

wait()、notify()和notifyAll()這三個函數由java.lang.Object類提供，用於協調多個線程對共享數據的存取。

3.1 wait()、notify()和notifyAll()

1) wait()函數有兩種形式：第一種形式接受一個毫秒值，用於在指定時間長度內暫停線程，使線程進入停滯狀態。第二種形式為不帶參數，代表waite()在notify()或notifyAll()之前會持續停滯。

2) 當對一個對象執行notify()時，會從線程等待池中移走該任意一個線程，並把它放到鎖標誌等待池中；當對一個對象執行notifyAll()時，會從線程等待池中移走所有該對象的所有線程，並把它們放到鎖標誌等待池中。

3) 當調用wait()後，線程會釋放掉它所佔有的“鎖標誌”，從而使線程所在對象中的其它synchronized數據可被別的線程使用。

例17：

下面，我們將對例11中的例子進行修改

class TestThreadMethod extends Thread{

public static int shareVar = 0;

public TestThreadMethod(String name){

super(name);

}

public synchronized void run(){

if(shareVar==0){

for(int i=0; i10; i++){

shareVar++;

if(shareVar==5){

try{

this.wait();　//（4）

}

catch(InterruptedException e){}

}

}

}

if(shareVar!=0){

System.out.print(Thread.currentThread().getName());

System.out.println(” shareVar = ” + shareVar);

this.notify();　//（5）

}

}

}

public class TestThread{

public static void main(String[] args){

TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod(“t1”);

TestThreadMethod t2 = new TestThreadMethod(“t2”);

t1.start();　//（1）

//t1.start();　（2）

t2.start();　//（3）

}}

運行結果為：

t2 shareVar = 5

因為t1和t2是兩個不同對象，所以線程t2調用代碼（5）不能喚起線程t1。如果去掉代碼（2）的注釋，並注釋掉代碼（3），結果為：

t1 shareVar = 5

t1 shareVar = 10

這是因為，當代碼（1）的線程執行到代碼（4）時，它進入停滯狀態，並釋放對象的鎖狀態。接着，代碼（2）的線程執行run()，由於此時shareVar值為5，所以執行打印語句並調用代碼（5）使代碼（1）的線程進入可執行狀態，然後代碼（2）的線程結束。當代碼（1）的線程重新執行後，它接着執行for()循環一直到shareVar=10，然後打印shareVar。

#p#3.2 wait()、notify()和synchronized

waite()和notify()因為會對對象的“鎖標誌”進行操作，所以它們必須在synchronized函數或synchronized　block中進行調用。如果在non-synchronized函數或non-synchronized　block中進行調用，雖然能編譯通過，但在運行時會發生IllegalMonitorStateException的異常。

例18：

class TestThreadMethod extends Thread{

public int shareVar = 0;

public TestThreadMethod(String name){

super(name);

new Notifier(this);

}

public synchronized void run(){

if(shareVar==0){

for(int i=0; i5; i++){

shareVar++;

System.out.println(“i = ” + shareVar);

try{

System.out.println(“wait……”);

this.wait();

}

catch(InterruptedException e){}

}}

}

}

class Notifier extends Thread{

private TestThreadMethod ttm;

Notifier(TestThreadMethod t){

ttm = t;

start();

}

public void run(){

while(true){

try{

sleep(2000);

}

catch(InterruptedException e){}

/*1 要同步的不是當前對象的做法 */

synchronized(ttm){

System.out.println(“notify……”);

ttm.notify();

}}

}

}

public class TestThread{

public static void main(String[] args){

TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod(“t1”);

t1.start();

}

}

運行結果為：

i = 1

wait……

notify……

i = 2

wait……

notify……

i = 3

wait……

notify……

i = 4

wait……

notify……

i = 5

wait……

notify……

4. wait()、notify()、notifyAll()和suspend()、resume()、sleep()的討論

4.1 這兩組函數的區別

1) wait()使當前線程進入停滯狀態時，還會釋放當前線程所佔有的“鎖標誌”，從而使線程對象中的synchronized資源可被對象中別的線程使用；而suspend()和sleep()使當前線程進入停滯狀態時不會釋放當前線程所佔有的“鎖標誌”。

2) 前一組函數必須在synchronized函數或synchronized　block中調用，否則在運行時會產生錯誤；而後一組函數可以non-synchronized函數和synchronized　block中調用。

4.2 這兩組函數的取捨

Java2已不建議使用後一組函數。因為在調用suspend()時不會釋放當前線程所取得的“鎖標誌”，這樣很容易造成“死鎖”。

怎樣用java代碼實現一個隊列

class StackT {

private VectorT v;

public Stack(){

v = new VectorT();

}

public T pop(){

if (v.size()==0) return null;

return v.get(v.size()-1);

}

public void push(T t){

v.add(t);

}

public boolean isEmpty(){

return v.size()==0;

}

}

class QueueT{

private VectorT v;

public Queue(){

v = new VectorT();

}

//入隊列

public void enqueue(T t){

v.add(t);

}

//出隊列

public T dequeue(){

if (v.size()==0) return null;

return v.get(0);

}

public boolean isEmpty(){

return v.size() == 0;

}

}

到底什麼是消息隊列？Java中如何實現消息隊列

“消息隊列”是在消息的傳輸過程中保存消息的容器。和我們學過的LinkedHashMap，TreeSet等一樣，都是容器。既然是容器，就有有自己的特性，就像LinkedHashMap是以鍵值對存儲。存取順序不變。而消息隊列，看到隊列就可以知道。這個容器裡面的消息是站好隊的，一般遵從先進先出原則。

java中已經為我們封裝好了很多的消息隊列。在java 1.5版本時推出的java.util.concurrent中有很多現成的隊列供我們使用。特性繁多，種類齊全。是你居家旅遊開發必備QAQ。

下面簡單列舉這個包中的消息隊列

:阻塞隊列 BlockingQueue

數組阻塞隊列 ArrayBlockingQueue

延遲隊列 DelayQueue

鏈阻塞隊列 LinkedBlockingQueue

具有優先級的阻塞隊列 PriorityBlockingQueue

同步隊列 SynchronousQueue

阻塞雙端隊列 BlockingDeque

鏈阻塞雙端隊列 LinkedBlockingDeque

不同的隊列不同的特性決定了隊列使用的時機，感興趣的話你可以詳細了解。具體的使用方式我就不贅述了

Java簡單問題

下面詳細介紹了 linkedlist 還有其他幾個類似的對象 希望對你有用

祝你好用

ArrayList Vector LinkedList 區別與用法

ArrayList,LinkedList,Vestor這三個類都實現了java.util.List接口，但它們有各自不同的特性，主要如下：

一、同步性

ArrayList,LinkedList是不同步的，而Vestor是的。所以如果要求線程安全的話，可以使用ArrayList或LinkedList，可以節省為同步而耗費開銷。但在多線程的情況下，有時候就不得不使用Vector了。當然，也可以通過一些辦法包裝ArrayList,LinkedList，使他們也達到同步，但效率可能會有所降低。

二、數據增長

從內部實現機制來講ArrayList和Vector都是使用Objec的數組形式來存儲的。當你向這兩種類型中增加元素的時候，如果元素的數目超出了內部數組目前的長度它們都需要擴展內部數組的長度，Vector缺省情況下自動增長原來一倍的數組長度，ArrayList是原來的50%,所以最後你獲得的這個集合所佔的空間總是比你實際需要的要大。所以如果你要在集合中保存大量的數據那麼使用Vector有一些優勢，因為你可以通過設置集合的初始化大小來避免不必要的資源開銷。

三、檢索、插入、刪除對象的效率

ArrayList和Vector中，從指定的位置（用index）檢索一個對象，或在集合的末尾插入、刪除一個對象的時間是一樣的，可表示為O(1)。但是，如果在集合的其他位置增加或移除元素那麼花費的時間會呈線形增長：O(n-i)，其中n代表集合中元素的個數，i代表元素增加或移除元素的索引位置。為什麼會這樣呢？以為在進行上述操作的時候集合中第i和第i個元素之後的所有元素都要執行(n-i)個對象的位移操作。

LinkedList中，在插入、刪除集合中任何位置的元素所花費的時間都是一樣的—O(1)，但它在索引一個元素的時候比較慢，為O(i),其中i是索引的位置。

所以，如果只是查找特定位置的元素或只在集合的末端增加、移除元素，那麼使用Vector或ArrayList都可以。如果是對其它指定位置的插入、刪除操作，最好選擇LinkedList

ArrayList 和Vector是採用數組方式存儲數據，此數組元素數大於實際存儲的數據以便增加和插入元素，都允許直接序號索引元素，但是插入數據要設計到數組元素移動等內存操作，所以索引數據快插入數據慢，Vector由於使用了synchronized方法（線程安全）所以性能上比ArrayList要差，LinkedList使用雙向鏈表實現存儲，按序號索引數據需要進行向前或向後遍歷，但是插入數據時只需要記錄本項的前後項即可，所以插入數度較快！

線性表，鏈表，哈希表是常用的數據結構，在進行Java開發時，JDK已經為我們提供了一系列相應的類來實現基本的數據結構。這些類均在java.util包中。本文試圖通過簡單的描述，向讀者闡述各個類的作用以及如何正確使用這些類。

Collection

├List

│├LinkedList

│├ArrayList

│└Vector

│ └Stack

└Set

Map

├Hashtable

├HashMap

└WeakHashMap

Collection接口

Collection是最基本的集合接口，一個Collection代表一組Object，即Collection的元素（Elements）。一些Collection允許相同的元素而另一些不行。一些能排序而另一些不行。Java SDK不提供直接繼承自Collection的類，Java SDK提供的類都是繼承自Collection的“子接口”如List和Set。

所有實現Collection接口的類都必須提供兩個標準的構造函數：無參數的構造函數用於創建一個空的Collection，有一個Collection參數的構造函數用於創建一個新的Collection，這個新的Collection與傳入的Collection有相同的元素。後一個構造函數允許用戶複製一個Collection。

如何遍歷Collection中的每一個元素？不論Collection的實際類型如何，它都支持一個iterator()的方法，該方法返回一個迭代子，使用該迭代子即可逐一訪問Collection中每一個元素。典型的用法如下：

Iterator it = collection.iterator(); // 獲得一個迭代子

while(it.hasNext()) {

Object obj = it.next(); // 得到下一個元素

}

由Collection接口派生的兩個接口是List和Set。

List接口

List是有序的Collection，使用此接口能夠精確的控制每個元素插入的位置。用戶能夠使用索引（元素在List中的位置，類似於數組下標）來訪問List中的元素，這類似於Java的數組。

和下面要提到的Set不同，List允許有相同的元素。

除了具有Collection接口必備的iterator()方法外，List還提供一個listIterator()方法，返回一個ListIterator接口，和標準的Iterator接口相比，ListIterator多了一些add()之類的方法，允許添加，刪除，設定元素，還能向前或向後遍歷。

實現List接口的常用類有LinkedList，ArrayList，Vector和Stack。

LinkedList類

LinkedList實現了List接口，允許null元素。此外LinkedList提供額外的get，remove，insert方法在LinkedList的首部或尾部。這些操作使LinkedList可被用作堆棧（stack），隊列（queue）或雙向隊列（deque）。

注意LinkedList沒有同步方法。如果多個線程同時訪問一個List，則必須自己實現訪問同步。一種解決方法是在創建List時構造一個同步的List：

List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(…));

ArrayList類

ArrayList實現了可變大小的數組。它允許所有元素，包括null。ArrayList沒有同步。

size，isEmpty，get，set方法運行時間為常數。但是add方法開銷為分攤的常數，添加n個元素需要O(n)的時間。其他的方法運行時間為線性。

每個ArrayList實例都有一個容量（Capacity），即用於存儲元素的數組的大小。這個容量可隨着不斷添加新元素而自動增加，但是增長算法並沒有定義。當需要插入大量元素時，在插入前可以調用ensureCapacity方法來增加ArrayList的容量以提高插入效率。

和LinkedList一樣，ArrayList也是非同步的（unsynchronized）。

Vector類

Vector非常類似ArrayList，但是Vector是同步的。由Vector創建的Iterator，雖然和ArrayList創建的Iterator是同一接口，但是，因為Vector是同步的，當一個Iterator被創建而且正在被使用，另一個線程改變了Vector的狀態（例如，添加或刪除了一些元素），這時調用Iterator的方法時將拋出ConcurrentModificationException，因此必須捕獲該異常。

Stack 類

Stack繼承自Vector，實現一個後進先出的堆棧。Stack提供5個額外的方法使得Vector得以被當作堆棧使用。基本的push和pop方法，還有peek方法得到棧頂的元素，empty方法測試堆棧是否為空，search方法檢測一個元素在堆棧中的位置。Stack剛創建後是空棧。

Set接口

Set是一種不包含重複的元素的Collection，即任意的兩個元素e1和e2都有e1.equals(e2)=false，Set最多有一個null元素。

很明顯，Set的構造函數有一個約束條件，傳入的Collection參數不能包含重複的元素。

請注意：必須小心操作可變對象（Mutable Object）。如果一個Set中的可變元素改變了自身狀態導致Object.equals(Object)=true將導致一些問題。

Map接口

請注意，Map沒有繼承Collection接口，Map提供key到value的映射。一個Map中不能包含相同的key，每個key只能映射一個value。Map接口提供3種集合的視圖，Map的內容可以被當作一組key集合，一組value集合，或者一組key-value映射。

Hashtable類

Hashtable繼承Map接口，實現一個key-value映射的哈希表。任何非空（non-null）的對象都可作為key或者value。

添加數據使用put(key, value)，取出數據使用get(key)，這兩個基本操作的時間開銷為常數。

Hashtable通過initial capacity和load factor兩個參數調整性能。通常缺省的load factor 0.75較好地實現了時間和空間的均衡。增大load factor可以節省空間但相應的查找時間將增大，這會影響像get和put這樣的操作。

使用Hashtable的簡單示例如下，將1，2，3放到Hashtable中，他們的key分別是”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));

要取出一個數，比如2，用相應的key：

Integer n = (Integer)numbers.get(“two”);

System.out.println(“two = ” + n);

由於作為key的對象將通過計算其散列函數來確定與之對應的value的位置，因此任何作為key的對象都必須實現hashCode和equals方法。hashCode和equals方法繼承自根類Object，如果你用自定義的類當作key的話，要相當小心，按照散列函數的定義，如果兩個對象相同，即obj1.equals(obj2)=true，則它們的hashCode必須相同，但如果兩個對象不同，則它們的hashCode不一定不同，如果兩個不同對象的hashCode相同，這種現象稱為衝突，衝突會導致操作哈希表的時間開銷增大，所以盡量定義好的hashCode()方法，能加快哈希表的操作。

如果相同的對象有不同的hashCode，對哈希表的操作會出現意想不到的結果（期待的get方法返回null），要避免這種問題，只需要牢記一條：要同時複寫equals方法和hashCode方法，而不要只寫其中一個。

Hashtable是同步的。

HashMap類

HashMap和Hashtable類似，不同之處在於HashMap是非同步的，並且允許null，即null value和null key。，但是將HashMap視為Collection時（values()方法可返回Collection），其迭代子操作時間開銷和HashMap的容量成比例。因此，如果迭代操作的性能相當重要的話，不要將HashMap的初始化容量設得過高，或者load factor過低。

WeakHashMap類

WeakHashMap是一種改進的HashMap，它對key實行“弱引用”，如果一個key不再被外部所引用，那麼該key可以被GC回收。

總結

如果涉及到堆棧，隊列等操作，應該考慮用List，對於需要快速插入，刪除元素，應該使用LinkedList，如果需要快速隨機訪問元素，應該使用ArrayList。

如果程序在單線程環境中，或者訪問僅僅在一個線程中進行，考慮非同步的類，其效率較高，如果多個線程可能同時操作一個類，應該使用同步的類。

要特別注意對哈希表的操作，作為key的對象要正確複寫equals和hashCode方法。

盡量返回接口而非實際的類型，如返回List而非ArrayList，這樣如果以後需要將ArrayList換成LinkedList時，客戶端代碼不用改變。這就是針對抽象編程。

同步性

Vector是同步的。這個類中的一些方法保證了Vector中的對象是線程安全的。而ArrayList則是異步的，因此ArrayList中的對象並不是線程安全的。因為同步的要求會影響執行的效率，所以如果你不需要線程安全的集合那麼使用ArrayList是一個很好的選擇，這樣可以避免由於同步帶來的不必要的性能開銷。

數據增長

從內部實現機制來講ArrayList和Vector都是使用數組(Array)來控制集合中的對象。當你向這兩種類型中增加元素的時候，如果元素的數目超出了內部數組目前的長度它們都需要擴展內部數組的長度，Vector缺省情況下自動增長原來一倍的數組長度，ArrayList是原來的50%,所以最後你獲得的這個集合所佔的空間總是比你實際需要的要大。所以如果你要在集合中保存大量的數據那麼使用Vector有一些優勢，因為你可以通過設置集合的初始化大小來避免不必要的資源開銷。

使用模式

在ArrayList和Vector中，從一個指定的位置（通過索引）查找數據或是在集合的末尾增加、移除一個元素所花費的時間是一樣的，這個時間我們用O(1)表示。但是，如果在集合的其他位置增加或移除元素那麼花費的時間會呈線形增長：O(n-i)，其中n代表集合中元素的個數，i代表元素增加或移除元素的索引位置。為什麼會這樣呢？以為在進行上述操作的時候集合中第i和第i個元素之後的所有元素都要執行位移的操作。這一切意味着什麼呢？

這意味着，你只是查找特定位置的元素或只在集合的末端增加、移除元素，那麼使用Vector或ArrayList都可以。如果是其他操作，你最好選擇其他的集合操作類。比如，LinkList集合類在增加或移除集合中任何位置的元素所花費的時間都是一樣的?O(1)，但它在索引一個元素的使用缺比較慢－O(i),其中i是索引的位置.使用ArrayList也很容易，因為你可以簡單的使用索引來代替創建iterator對象的操作。LinkList也會為每個插入的元素創建對象，所有你要明白它也會帶來額外的開銷。

最後，在《Practical Java》一書中Peter Haggar建議使用一個簡單的數組（Array）來代替Vector或ArrayList。尤其是對於執行效率要求高的程序更應如此。因為使用數組(Array)避免了同步、額外的方法調用和不必要的重新分配空間的操作。