java在list中查指定的元素并返回下标_Java程序员必须要掌
握的13个集合类操作优化...
本⽂⾸先针对 Java 集合接⼝进⾏了⼀些介绍，并对这些接⼝的实现类进⾏详细描述，包括 LinkedList、
ArrayList、Vector、Stack、Hashtable、HashMap、WeakHashMap 等，然后对⼀些实现类的实现⽅式和使⽤经验进⾏讲解，同时重点介绍 WeakHashMap。希望通过本⽂介绍，可以让读者对集合的操作⽅式、注意事项等有⼀些了解。
在实际的项⽬开发中会有很多的对象，如何⾼效、⽅便地管理对象，成为影响程序性能与可维护性的重要环节。Java 提供了集合框架来解决此类问题，线性表、链表、哈希表等是常⽤的数据结构，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，所有类都在 java.util 这个包⾥，清单 1 描述了集合类的关系。
⼀、集合类之间关系
Collection├List│├LinkedList│├ArrayList│└Vector│　└Stack└SetMap├Hashtable├HashMap└WeakHashMap
本⽂讲的就是集合框架的使⽤经验总结，注意，本⽂所有代码基于 JDK7。
Ⅰ.集合接⼝
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、⽀持对元素进⾏排序，另⼀些则不⾏。JDK 不提供直接继承⾃ Collection 的类，JDK 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}
Collection 接⼝派⽣的两个接⼝是 List 和 Set。
Collection 接⼝提供的主要⽅法：
java中index是什么意思1. boolean add(Object o) 添加对象到集合；
2. boolean remove(Object o) 删除指定的对象；
3. int size() 返回当前集合中元素的数量；
4. boolean contains(Object o) 查集合中是否有指定的对象；
5. boolean isEmpty() 判断集合是否为空；
6. Iterator iterator() 返回⼀个迭代器；
7. boolean containsAll(Collection c) 查集合中是否有集合 C 中的元素；
8. boolean addAll(Collection c) 将集合 C 中所有的元素添加给该集合；
9. void clear() 删除集合中所有元素；
10. void removeAll(Collection c) 从集合中删除 C 集合中也有的元素；
11. void retainAll(Collection c) 从集合中删除集合 C 中不包含的元素。
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。和下⽂要提到的 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、向前或向后遍历等功能。实现 List 接⼝的常⽤类有LinkedList，ArrayList，Vector 和 Stack 等。
List 接⼝提供的主要⽅法：
1. void add(int index,Object element) 在指定位置上添加⼀个对象；
2. boolean addAll(int index,Collection c) 将集合 C 的元素添加到指定的位置；
3. Object get(int index) 返回 List 中指定位置的元素；
4. int indexOf(Object o) 返回第⼀个出现元素 O 的位置；
5. Object removeint(int index) 删除指定位置的元素；
6. Object set(int index,Object element) ⽤元素 element 取代位置 index 上的元素, 返回被取代的元素。
Map 接⼝
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。
Map 提供的主要⽅法：
1. boolean equals(Object o) ⽐较对象；
2. boolean remove(Object o) 删除⼀个对象；
3. put(Object key,Object value) 添加 key 和 value。
RandomAccess 接⼝
RandomAccess 接⼝是⼀个标志接⼝，本⾝并没有提供任何⽅法，任务凡是通过调⽤ RandomAccess 接⼝的对象都可以认为是⽀持快速随机访问的对象。此接⼝的主要⽬的是标识那些可⽀持快速随机访问的 List 实现。任何⼀个基于数组的 List 实现都实现了RaodomAccess 接⼝，⽽基于链表的实现则都没有。因为只有数组能够进⾏快速的随机访问，⽽对链表的随机访问需要进⾏链表的遍历。因此，此接⼝的好处是，可以在应⽤程序中知道正在处理的 List 对象是否可以进⾏快速随机访问，从⽽针对不同的 List 进⾏不同的操作，以提⾼程序的性能。
Ⅱ.集合类介绍
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 等⽅法在 LinkedList 的⾸部或尾部操作数据。这些操作使得 LinkedList 可被⽤作堆栈(Stack)、队列(Queue)或双向队列(Deque)。请注意 LinkedList 没有同步⽅法，它不是线程同步的，即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，⽅法如
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。Size、IsEmpty、Get、Set 等⽅法的运⾏时间为常数，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)，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。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 也是线程⾮同步的(unsynchronized)。
ArrayList 提供的主要⽅法：
1. Boolean add(Object o) 将指定元素添加到列表的末尾；
2. Boolean add(int index,Object element) 在列表中指定位置加⼊指定元素；
3. Boolean addAll(Collection c) 将指定集合添加到列表末尾；
4. Boolean addAll(int index,Collection c) 在列表中指定位置加⼊指定集合；
5. Boolean clear() 删除列表中所有元素；
6. Boolean clone() 返回该列表实例的⼀个拷贝；
7. Boolean contains(Object o) 判断列表中是否包含元素；
8. Boolean ensureCapacity(int m) 增加列表的容量，如果必须，该列表能够容纳 m 个元素；
9. Object get(int index) 返回列表中指定位置的元素；
10. 10.Int indexOf(Object elem) 在列表中查指定元素的下标；
11. Int size() 返回当前列表的元素个数。
Vector 类
Vector ⾮常类似于 ArrayList，区别是 Vector 是线程同步的。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，实现了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。除了基本的 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。注意，Stack 刚创建后是空栈。
Set 类
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，这可能会导致⼀些问题。
Hashtable 类
Hashtable 继承 Map 接⼝，实现了⼀个基于 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时间将增⼤，会影响像 Get 和 Put 这样的操作。使⽤ Hashtable 的简单⽰例，将 1、2、3这三个数字放到 Hashtable ⾥⾯，他们的 Key 分别是”one”、”two”、”three”，代码如清单 2 所⽰。
⼆、Hashtable ⽰例
Hashtable numbers = new Hashtable();numbers.put(“one”, new Integer(1));numbers.put(“two”, new Integer(2));numbers.put(“three”, new Integer(3));
如果我们需要取出⼀个数，⽐如 2，可以⽤相应的 key 来取出，代码如清单 3 所⽰。
三、从 Hastable 读取数据
Integer n = ((“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，最好同时复写 Equals ⽅法和 HashCode ⽅法，⽽不要只写其中⼀个。
HashMap 类
HashMap 和 Hashtable 类似，不同之处在于 HashMap 是线程⾮同步的，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 参数设置过低。
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。
Ⅰ.集合类实践
ArrayList、Vector、LinkedList 均来⾃ AbstractList 的实现，⽽ AbstractList 直接实现了 List 接⼝，并扩展⾃
AbstarctCollection。ArrayList 和 Vector 使⽤了数组实现，ArrayList 没有对任何⼀个⽅法提供线程同步，因此不是线程安全
的，Vector 中绝⼤部分⽅法都做了线程同步，是⼀种线程安全的实现。LinkedList 使⽤了循环双向链表数据结构，由⼀系列表项连接⽽成，⼀个表项总是包含 3 个部分，元素内容、前驱表项和后驱表项。
当 ArrayList 对容量的需求超过当前数组的⼤⼩时，需要进⾏扩容。扩容过程中，会进⾏⼤量的数组复制操作，⽽数组复制时，最终将调⽤System.arraycopy() ⽅法。LinkedList 由于使⽤了链表的结构，因此不需要维护容量的⼤⼩，然⽽每次的元素增加都需要新建⼀个 Entry 对象，并进⾏更多的赋值操作，在频繁的系统调⽤下，对性能会产⽣⼀定的影响，在不间断地⽣成新的对象还是占⽤了⼀定的资
源。⽽因为数组的连续性，因此总是在尾端增加元素时，只有在空间不⾜时才产⽣数组扩容和数组复制。
ArrayList 是基于数组实现的，⽽数组是⼀块连续的内存空间，如果在数组的任意位置插⼊元素，必然导致在该位置后的所有元素需要重新排列，因此其效率较差，尽可能将数据插⼊到尾部。LinkedList 不会因为插⼊数据导致性能下降。
ArrayList 的每⼀次有效的元素删除操作后都要进⾏数组的重组，并且删除的元素位置越靠前，数组重组时的开销越⼤，要删除的元素位置越靠后，开销越⼩。LinkedList 要移除中间的数据需要便利完半个 List。
四、ArrayList 和 LinkedList 使⽤代码
import java.util.ArrayList;import java.util.LinkedList;public class ArrayListandLinkedList { public static void main(String[] args){ long start = System.currentTi 五、运⾏输出
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HashMap 是将 Key 做 Hash 算法，然后将 Hash 值映射到内存地址，直接取得 Key 所对应的数据。在 HashMap 中，底层数据结构使
⽤的是数组，所谓的内存地址即数组的下标索引。HashMap 的⾼性能需要保证以下⼏点：
Hash 算法必须是⾼效的；
Hash 值到内存地址 (数组索引) 的算法是快速的；
根据内存地址 (数组索引) 可以直接取得对应的值。
HashMap 实际上是⼀个链表的数组。前⾯已经介绍过，基于 HashMap 的链表⽅式实现机制，只要 HashCode() 和 Hash() ⽅法实现得⾜够好，能够尽可能地减少冲突的产⽣，那么对 HashMap 的操作⼏乎等价于对数组的随机访问操作，具有很好的性能。但是，如果HashCode() 或者 Hash() ⽅法实现较差，在⼤量冲突产⽣的情况下，HashMap 事实上就退化为⼏个链表，对 HashMap 的操作等价于
遍历链表，此时性能很差。
HashMap 的⼀个功能缺点是它的⽆序性，被存⼊到 HashMap 中的元素，在遍历 HashMap 时，其输出是⽆序的。如果希望元素保持输
⼊的顺序，可以使⽤ LinkedHashMap 替代。
LinkedHashMap 继承⾃ HashMap，具有⾼效性，同时在 HashMap 的基础上，⼜在内部增加了⼀个链表，⽤以存放元素的顺序。
HashMap 通过 hash 算法可以最快速地进⾏ Put() 和 Get() 操作。TreeMap 则提供了⼀种完全不同的 Map 实现。从功能上
讲，TreeMap 有着⽐ HashMap 更为强⼤的功能，它实现了 SortedMap 接⼝，这意味着它可以对元素进⾏排序。TreeMap 的性能略微
低于 HashMap。如果在开发中需要对元素进⾏排序，那么使⽤ HashMap 便⽆法实现这种功能，使⽤ TreeMap 的迭代输出将会以元素顺序进⾏。LinkedHashMap 是基于元素进⼊集合的顺序或者被访问的先后顺序排序，TreeMap 则是基于元素的固有顺序 (由 Comparator 或者 Comparable 确定)。
LinkedHashMap 是根据元素增加或者访问的先后顺序进⾏排序，⽽ TreeMap 则根据元素的 Key 进⾏排序。
六、所⽰代码演⽰了使⽤ TreeMap 实现业务逻辑的排序(TreeMap 实现排序)。
import java.util.Iterator;import java.util.Map;import java.util.TreeMap;public class Student implements Comparable{ public String name; public int score; pu

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