Java 面试高频提问知识点之：Set、List 和 Map 的区别

Set 、List 和 Map 是 Java 容器框架的三个最重要的接口，Set、List 和 Map 之间的区别是 Java 容器面试时最经常提问的问题之一。有时这一问题被问作是什么时候使用 List、Set 和 Map。很明显，面试官想知道的是你是否熟悉 Java 容器框架的基础知识。要想明确何时使用 List、Set 或者 Map，你首先需要去了解这些接口是什么、它们提供了什么功能。Java 里的 List 提供了一个有序且有索引的容器，它允许重复值的出现。Set 提供了一个无序的唯一对象的容器，也就是说，Set 不允许重复值，而 Map 提供的则是一个基于键值对以及哈希的数据结构。List、Set 和 Map 这三个都是 Java 里的接口，在容器 API 里都有很多现成的实现。ArrayList 和 LinkedList 是两个最常使用的 List 实现，LinkedHashSet、TreeSet 和 HashSet 则是最常用的 Set 实现。本文我们将具体阐述 Java 语言中 Map、Set 和 Set 的区别并学会什么时候使用 List、Set 或者 Map。

Set vs List vs Map

前边提到了，Set、List 和 Map 都是接口，它们定义了核心约束，比如一个 Set 约束说明了它不能包含重复值。下边我们就不同的指标对 List、Set 和 Map 进行对比。

重复对象

Java 里 List 和 Set 接口的最主要的区别就在于 List 允许有重复对象而 Set 不允许重复对象。所有的 Set 实现都必须遵循这一约束。Map 的 每个 Entry 都持有两个对象，也就是一个键一个值，Map 可能会持有相同的值对象但键对象必须是唯一的。更多关于 List 和 Set 数据结构的区别请 参考这里。

排序

List 和 Set 接口的另一个关键区别是 List 是一个有序容器，List 保持了每个元素的插入顺序。Set 是一无序容器，你无法保证每个元素的存储顺序。但是某些 Set 实现比如 LinkedHashSet 还是保持了每个元素的插入顺序。此外 SortedSet 和 SortedMap 比如 TreeSet 和 TreeMap 也通过 Comparator  或者 Comparable 维护了一个排序顺序。

空元素

List 允许空元素，你可以在一个 List 里同时拥有很多 null 对象 —— 因为它还允许重复元素。由于不允许重复元素的限制 Set 最多只允许一个 null 元素，而在 Map 里你可以拥有随意个 null 值但最多只能有一个 null 键。值得注意的是 Hashtable 既不允许 null 键也不允许 null 值但 HashMap 允许任意数量的 null 值和最多一个 null 键。这也是两个最流行的 Map 接口的实现 HashMap 和 Hashtable 之间最主要的区别。

流行实现

Java 中 List 接口最流行的几个实现类是 ArrayList、LinkedList 和 Vector。ArrayList 最为流行，它提供了使用索引的随意访问，而 LinkedList 则对于经常需要从 List 中添加或删除元素的场合更为合适。Vector 是 ArrayList 的一个提供了同步功能的副本(功能上这样讲，但内部实现不是基于 ArrayList 实现)。另一方面，Set 接口最流行的几个实现类是 HashSet、LinkedHashSet 以及 TreeSet。最流行的是基于 HashMap 实现的 HashSet，更多细节参考《 Java HashSet 的内部实现机制》。HashSet 也不能提供任何排序保证，但 LinkedHashSet 却除了提供 Set 接口的唯一性之外还提供了元素的有序性。第三个 Set 实现 TreeSet 还实现了 SortedSet 接口，因此 TreeSet 是一个根据其 compare() 和 compareTo() 的定义进行排序的有序容器。最后一个，Map 接口最流行的几个实现类是 HashMap、LinkedHashMap、Hashtable 和 TreeMap。第一个，HashMap 是 Map 接口的一个非同步的通用实现，Hashtable 是 HashMap 的一个提供了同步功能的副本(功能上这样讲，但内部实现不是基于 ArrayList 实现)，HashMap 和 Hashtable 都不能像 LinkedHashMap 那样做任何排序保证。类似于 TreeSet，TreeMap 也是一个有序的数据结构，它按照键的值进行升序排列。

Java 里什么时候使用 List、Set 和 Map？

基于以上我们对 Set、List 和 Map 的理解，现在我们可以决定什么时候使用 List、Set 还是 Map 了。

1. 如果你经常会使用索引来对容器中的元素进行访问，那么 List 是你的正确的选择。如果你已经知道索引了的话，那么 List 的实现类比如 ArrayList 可以提供更快速的访问。
2. 如果你想容器中的元素能够按照它们插入的次序进行有序存储，那么还是 List，因为 List 是一个有序容器，它按照插入顺序进行存储。
3. 如果你想保证插入元素的唯一性，也就是你不想有重复值的出现，那么可以选择一个 Set 的实现类，比如 HashSet、LinkedHashSet 或者 TreeSet。所有 Set 的实现类都遵循了统一约束比如唯一性，而且还提供了额外的特性比如 TreeSet 还是一个 SortedSet，所有存储于 TreeSet 中的元素可以使用 Java 里的 Comparator 或者 Comparable 进行排序。LinkedHashSet 也按照元素的插入顺序对它们进行存储。
4. 如果你以键和值的形式进行数据存储那么 Map 是你正确的选择。你可以根据你的后续需要从 Hashtable、HashMap、TreeMap 中进行选择。

Java 里 Set、List 和 Map 之间的区别就这些。这三个都是 Java 容器框架里最基本的接口，作为一名 Java 开发者应该知道它们之间的区别特征并且能够鉴于指定场景选取使用合适的容器。最好还能够记住它们实现类之间的区别，比如，什么时候使用 ArrayList 还是 LinkedList，HashMap vs Hashtable 以及什么时候使用 Vector 还是 ArrayList 等等。Java 的容器 API 很大，很难对其每一块知识点都能进行把握，但是如果连最基本的 Set、List 和 Map 之间的区别都回答不上来的话那就说不过去了。
原文链接： http://java67.blogspot.com/2013/01/difference-between-set-list-and-map-in-java.html。