Java言語によるコンテナ技術の紹介

Java 言語では、コンテナー技術は非常に重要な概念の 1 つであり、オブジェクトのグループを格納および管理できる構造を指します。 Java のコンテナ テクノロジには、List、Set、Map などの一般的なコンテナを含む複数のクラスとインターフェイスが含まれます。これらのデータ構造は、プログラマーがより効率的にデータを処理できるようにする便利な方法とツールを提供します。この記事では、コンテナ タイプ、一般的なコンテナ クラス、コンテナ操作、コンテナ実装メソッドなど、Java 言語のコンテナ テクノロジを紹介します。

1. コンテナの種類

Java のコンテナは、コレクションとマップの 2 つのタイプに分類できます。

1. Collection

Collection はオブジェクトのコレクションであり、通常は同じ型を持ちます。一般的な Collection クラスは次のとおりです:

• リスト: It要素を繰り返すことができる順序付けられたコレクションです。 Null 要素は許可されます。一般的な実装クラスには、ArrayList、LinkedList などが含まれます。
• Set: 重複要素を許可せず、null 要素を許可できるセットです。一般的な実装クラスには、HashSet、LinkedHashSet などが含まれます。
• キュー: これは特別なリストとセットであり、コンテナの一端で要素を挿入し、もう一端で要素を削除することのみが許可されるため、キューになります。一般的な実装クラスには、LinkedList、PriorityQueue などが含まれます。
• スタック: コンテナの一端で要素を挿入および削除できる LIFO (Last In First Out) 構造です。一般的に使用される実装クラスには Stack が含まれます。

2. Map

Map はキーと値のマッピング セットであり、キーによって値を見つけることができます。マップ内のキーには順序がなく、繰り返すことはできませんが、値は繰り返すことができます。一般的な実装クラスには、HashMap、Hashtable、LinkedHashMap などが含まれます。

2. 共通コンテナ クラス

1. ArrayList

ArrayList は順序付けされた動的配列であり、必要に応じて容量を自動的に拡張できます。 AbstractList クラスを継承し、List インターフェイスを実装します。その基礎となる層は配列であり、要素には添字を使用してアクセスできます。 ArrayList は null 値を許可し、ランダムにアクセスできます (O(1))。ただし、挿入および削除操作中に要素を移動する必要があるため、パフォーマンスが低下します。

2. LinkedList

LinkedList は順序付けされたリンク リストであり、必要に応じて容量を自動的に拡張できます。 AbstractSequentialList クラスを継承し、List、Deque、および Queue インターフェイスを実装します。 LinkedList はランダム アクセスをサポートしませんが、挿入および削除操作時のパフォーマンスが向上します。同期はサポートされていないため、手動で同期する必要があります。

3. HashSet

HashSet は、重複した要素を格納できないハッシュ テーブルです。要素を格納するときは、まず要素を int 型の値にハッシュしてから、その値を配列に格納する必要があります。ハッシュの衝突が発生した場合、リンクされたリストが同じ場所に保存されます。 HashSet は Set インターフェイスを実装しますが、要素の順序は保証されません。

4. LinkedHashSet

LinkedHashSet は、コレクションの要素が挿入される順序を維持する HashSet を継承します。つまり、要素が挿入される順序を保持します。 。

5. HashMap

HashMap は、キーと値のペアを格納するハッシュ テーブルです。要素を挿入すると、まず要素のキーが int 型の値にハッシュされ、次にこの値を使用してキーと値のペアを配列内のどこに配置する必要があるかを決定します。ハッシュの衝突が発生した場合、リンクされたリストが同じ場所に保存されます。 HashMap では null キーと null 値が許可されます。

6. LinkedHashMap

LinkedHashMap は、二重リンク リストを維持し、コレクション要素が挿入される順序を維持する HashMap を継承します。

3. コンテナの操作

コンテナ インスタンスで一般的に使用される操作は次のとおりです:

1. Add

add() メソッドを使用して、コンテナの最後に要素を追加します。 List の場合、add(int index, Object element) メソッドを使用して、指定した位置に要素を追加できます。

2. Delete

remove() メソッドを使用して、コンテナ内の要素を削除します。 List の場合、remove(intindex) メソッドを使用して、指定した位置の要素を削除できます。

3. Query

get() メソッドを使用して、コンテナ内の要素を取得します。 List の場合、get(int index) メソッドを使用して、指定した位置にある要素を取得できます。

4. 挿入

add(int index, Object element) メソッドを使用して、指定された位置に要素を挿入します。

5. 要素が存在するかどうかを確認する

contains() メソッドを使用して、要素がコンテナ内に存在するかどうかを確認します。

4. コンテナの実装方法

Java コンテナはオブジェクト指向の方法で実装され、基礎となる対応するデータ構造にはリスト、ハッシュ テーブル、ツリーなどが含まれます。その中でも、ハッシュ テーブルとツリーはリストよりも効率的です。

Java5 以降のバージョンでは、汎用メカニズムと自動ボックス化およびボックス化解除メカニズムが導入されています。こうすることで、キャストを必要とせずにコンテナを直接使用できます。

概要:

Java のコンテナ テクノロジは、プログラミングの効率と柔軟性を大幅に向上させます。データをより適切に処理するための実際のニーズに基づいて、適切なコンテナ実装を選択できます。ただし、コンテナを利用する場合には、スレッドセーフの問題に注意し、具体的な実装方法を実情に応じて柔軟に選択する必要があります。

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