Программирование на Java
Конкретные классы коллекций
java.util.ArrayList – этот класс расширяет AbstractList и весьма похож на класс Vector. Он также динамически расширяется, как Vector, однако его методы не являются синхронизированными, вследствие чего операции с ним выполняются быстрее. Для того, чтобы воспользоваться синхронизированной версией ArrayList, можно применить вот такую конструкцию:
Пример 14.15.
(html, txt)
Результатом будет:
Пример 14.16.
(html, txt)
java.util.LinkedList – представляет собой реализацию интерфейса List. Он реализует все методы интерфейса List, помимо этого добавляются еще новые методы, которые позволяют добавлять, удалять и получать элементы в конце и начале списка. LinkedList является двухсвязным списком и позволяет перемещаться как от начала в конец списка, так и наоборот. LinkedList удобно использовать для организации стека.
Пример 14.17.
(html, txt)
Результатом будет:
Пример 14.18.
(html, txt)
Классы LinkedList и ArrayList имеют схожую функциональность. Однако с точки зрения производительности они отличаются. Так, в ArrayList заметно быстрей (примерно на порядок) осуществляются операции прохода по всему списку (итерации) и получения данных. LinkedList почти на порядок быстрее выполняет операции удаления и добавления новых элементов.
java.util.Hashtable – расширяет абстрактный класс Dictionary. В JDK 1.2 класс Hashtable также реализует интерфейс Map. Hashtable предназначен для хранения объектов в виде пар ключ/значение. Из самого названия следует, что Hаshtable использует алгоритм хэширования для увеличения скорости доступа к данным. Для того, чтобы выяснить принципы работы данного алгоритма, рассмотрим несколько примеров.
Предположим, имеется массив строк, содержащий названия городов. Для того, чтобы найти элемент массива, содержащий название города, в общем случае требуется просмотреть весь массив, а если необходимо найти все элементы массива, то для поиска каждого, в среднем, потребуется просматривать половину массива. Такой подход может оказаться приемлемым только для небольших массивов.
Как уже отмечалось ранее, для того, чтобы увеличить скорость поиска, используется алгоритм хэширования. Каждый объект в Java унаследован от Object. Как уже отмечалось ранее, hash определено как целое число, которое уникально идентифицирует экземпляр класса Object и, соответственно, все экземпляры классов, унаследованных от Object. Это число возвращает метод hashCode(). Именно оно используется при сохранении ключа в Hashtable следующим образом: разделив длину массива, предназначенного для хранения ключей, на код, получаем некое целое число, которое служит индексом для хранения ключа в массиве array.length % hashCode().
Далее, если необходимо добавить новую пару ключ/значение, вычисляется новый индекс, и если этот индекс совпадает с уже имеющимся, то создается список ключей, на который указывает элемент массива ключей. Таким образом, при обратном извлечении ключа необходимо вычислить индекс массива по тому же алгоритму и получить его. Если ключ в массиве единственный, то используется значение элемента массива, если хранится несколько ключей, то необходимо обойти список и выбрать нужный.
Есть несколько соображений, относящихся к производительности классов, использующих для хранения данных алгоритм хэширования. В частности, размер массива. Если массив окажется слишком мал, то связанные списки будут слишком длинными и скорость поиска станет существенно снижаться, так как просмотр элементов списка будет такой же, как в обычном массиве. Чтобы этого избежать, задается некий коэффициент заполнения. При заполнении элементов массива, в котором хранятся ключи (или списки ключей) на эту величину, происходит увеличение массива и производится повторное реиндексирование. Таким образом, если массив окажется слишком мал, то он будет быстро заполняться и будет производиться операция повторного индексирования, которая отнимает достаточно много ресурсов. С другой стороны, если массив сделать большим, то при необходимости просмотреть последовательно все элементы коллекции, использующей алгоритм хэширования, придется обрабатывать большое количество пустых элементов массива ключей.
Начальный размер массива и коэффициент загрузки коллекции задаются при конструировании. Например:
Hashtable ht = new Hashtable(1000,0.60)
Существует также конструктор без параметров, который использует значения по умолчанию 101 для размера массива (в последней версии значение уменьшено до 11) и 0.75 для коэффициента загрузки.
Использование алгоритма хэширования позволяет гарантировать, что скорость доступа к элементам коллекции такого типа будет увеличиваться не линейно, а логарифмически. Таким образом, при частом поиске каких-либо значений по ключу имеет смысл задействовать коллекции, применяющие алгоритм хэширования.
java.util.HashMap – этот класс расширяет AbstractMap и весьма похож на класс Hashtable. HashMap предназначен для хранения пар объектов ключ/значение. Как для ключей, так и для элементов допускаются значения типа null. Порядок хранения элементов в этой коллекции не совпадает с порядком их добавления. Порядок элементов в коллекции также может меняться во времени. HashMap обеспечивает постоянное время доступа для операций get и put.
Итерация по всем элементам коллекции пропорциональна ее емкости. Поэтому имеет смысл не делать размер коллекций чрезмерно большим, если достаточно часто придется осуществлять итерацию по элементам.
Методы HashMap не являются синхронизированными. Для того, чтобы обеспечить нормальную работу в многопоточном варианте, следует использовать либо внешнюю синхронизацию потоков, либо синхронизированный вариант коллекции.
Пример 14.19.
(html, txt)
Результатом будет:
Пример 14.20.
(html, txt)
java.util.TreeMap – расширяет класс AbstractMap и реализует интерфейс SortedMap. TreeMap содержит ключи в порядке возрастания. Используется либо натуральное сравнение ключей, либо должен быть реализован интерфейс Comparable. Реализация алгоритма поиска обеспечивает логарифмическую зависимость времени выполнения основных операций (containsKey, get, put и remove). Запрещено применение null значений для ключей. При использовании дубликатов ключей ссылка на объект, сохраненный с таким же ключом, будет утеряна. Например:
public class Test {
public Test() { } public static void main(String[] args) { Test t = new Test(); TreeMap tm = new TreeMap(); tm.put("key","String1"); System.out.println(tm.get("key")); tm.put("key","String2"); System.out.println(tm.get("key")); } }
Результатом будет:
String1 String2
Hashtable ht = new Hashtable(1000,0.60)
Существует также конструктор без параметров, который использует значения по умолчанию 101 для размера массива (в последней версии значение уменьшено до 11) и 0.75 для коэффициента загрузки.
Использование алгоритма хэширования позволяет гарантировать, что скорость доступа к элементам коллекции такого типа будет увеличиваться не линейно, а логарифмически. Таким образом, при частом поиске каких-либо значений по ключу имеет смысл задействовать коллекции, применяющие алгоритм хэширования.
java.util.HashMap – этот класс расширяет AbstractMap и весьма похож на класс Hashtable. HashMap предназначен для хранения пар объектов ключ/значение. Как для ключей, так и для элементов допускаются значения типа null. Порядок хранения элементов в этой коллекции не совпадает с порядком их добавления. Порядок элементов в коллекции также может меняться во времени. HashMap обеспечивает постоянное время доступа для операций get и put.
Итерация по всем элементам коллекции пропорциональна ее емкости. Поэтому имеет смысл не делать размер коллекций чрезмерно большим, если достаточно часто придется осуществлять итерацию по элементам.
Методы HashMap не являются синхронизированными. Для того, чтобы обеспечить нормальную работу в многопоточном варианте, следует использовать либо внешнюю синхронизацию потоков, либо синхронизированный вариант коллекции.
public class Test { private class TestObject{ String text = ""; public TestObject(String text){ this.text = text; }; public String getText(){ return this.text; } public void setText(String text){ this.text = text; } } public Test() { } public static void main(String[] args) { Test t = new Test(); TestObject to = null; HashMap hm = new HashMap(); hm.put("Key1",t.new TestObject("Value 1")); hm.put("Key2",t.new TestObject("Value 2")); hm.put("Key3",t.new TestObject("Value 3")); to = (TestObject)hm.get("Key1"); System.out.println("Object value for Key1 = " + to.getText() + "\n"); System.out.println("Iteration over entrySet"); Map.Entry entry = null; Iterator it = hm.entrySet().iterator(); // Итератор для перебора всех точек входа в Map while(it.hasNext()){ entry = (Map.Entry)it.next(); System.out.println("For key = " + entry.getKey() + " value = " + ((TestObject)entry.getValue()).getText()); } System.out.println(); System.out.println("Iteration over keySet"); String key = ""; // Итератор для перебора всех ключей в Map it = hm.keySet().iterator(); while(it.hasNext()){ key = (String)it.next(); System.out.println( "For key = " + key + " value = " + ((TestObject)hm.get(key)).getText()); } } }
Пример 14.19.
Результатом будет:
Object value for Key1 = Value 1
Iteration over entrySet For key = Key3 value = Value 3 For key = Key2 value = Value 2 For key = Key1 value = Value 1
Iteration over keySet For key = Key3 value = Value 3 For key = Key2 value = Value 2 For key = Key1 value = Value 1
Пример 14.20.
java.util.TreeMap – расширяет класс AbstractMap и реализует интерфейс SortedMap. TreeMap содержит ключи в порядке возрастания. Используется либо натуральное сравнение ключей, либо должен быть реализован интерфейс Comparable. Реализация алгоритма поиска обеспечивает логарифмическую зависимость времени выполнения основных операций (containsKey, get, put и remove). Запрещено применение null значений для ключей. При использовании дубликатов ключей ссылка на объект, сохраненный с таким же ключом, будет утеряна. Например:
public class Test {
public Test() { } public static void main(String[] args) { Test t = new Test(); TreeMap tm = new TreeMap(); tm.put("key","String1"); System.out.println(tm.get("key")); tm.put("key","String2"); System.out.println(tm.get("key")); } }
Результатом будет:
String1 String2
