Java 集合框架

早在 Java 2 中之前芝囤，Java 就提供了特設(shè)類敢伸。比如：Dictionary, Vector, Stack, 和 Properties 這些類用來存儲和操作對象組。

雖然這些類都非常有用喳魏，但是它們?nèi)鄙僖粋€核心的，統(tǒng)一的主題怀薛。由于這個原因刺彩，使用 Vector 類的方式和使用 Properties 類的方式有著很大不同。

集合框架被設(shè)計成要滿足以下幾個目標枝恋。

該框架必須是高性能的创倔。基本集合（動態(tài)數(shù)組焚碌，鏈表畦攘，樹，哈希表）的實現(xiàn)也必須是高效的十电。

該框架允許不同類型的集合知押，以類似的方式工作叹螟，具有高度的互操作性。

對一個集合的擴展和適應(yīng)必須是簡單的台盯。

為此罢绽，整個集合框架就圍繞一組標準接口而設(shè)計。你可以直接使用這些接口的標準實現(xiàn)静盅，諸如：?LinkedList,?HashSet, 和?TreeSet?等,除此之外你也可以通過這些接口實現(xiàn)自己的集合良价。

從上面的集合框架圖可以看到，Java 集合框架主要包括兩種類型的容器蒿叠，一種是集合（Collection）明垢，存儲一個元素集合，另一種是圖（Map）市咽，存儲鍵/值對映射痊银。Collection 接口又有 3 種子類型，List魂务、Set 和 Queue曼验，再下面是一些抽象類，最后是具體實現(xiàn)類粘姜，常用的有 ArrayList鬓照、LinkedList、HashSet孤紧、LinkedHashSet豺裆、HashMap、LinkedHashMap 等等号显。

集合框架是一個用來代表和操縱集合的統(tǒng)一架構(gòu)臭猜。所有的集合框架都包含如下內(nèi)容：

接口：是代表集合的抽象數(shù)據(jù)類型。例如 Collection押蚤、List蔑歌、Set、Map 等揽碘。之所以定義多個接口次屠，是為了以不同的方式操作集合對象

實現(xiàn)（類）：是集合接口的具體實現(xiàn)。從本質(zhì)上講雳刺，它們是可重復(fù)使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)劫灶，例如：ArrayList、LinkedList掖桦、HashSet本昏、HashMap。

算法：是實現(xiàn)集合接口的對象里的方法執(zhí)行的一些有用的計算枪汪，例如：搜索和排序涌穆。這些算法被稱為多態(tài)怔昨，那是因為相同的方法可以在相似的接口上有著不同的實現(xiàn)。

除了集合蒲犬，該框架也定義了幾個 Map 接口和類朱监。Map 里存儲的是鍵/值對。盡管 Map 不是集合原叮，但是它們完全整合在集合中赫编。

集合框架體系如圖所示

Java 集合框架提供了一套性能優(yōu)良，使用方便的接口和類奋隶，java集合框架位于java.util包中擂送， 所以當使用集合框架的時候需要進行導(dǎo)包。

集合接口

集合框架定義了一些接口唯欣。本節(jié)提供了每個接口的概述：

序號接口描述

1Collection 接口

Collection 是最基本的集合接口嘹吨，一個 Collection 代表一組 Object，即 Collection 的元素, Java不提供直接繼承自Collection的類境氢，只提供繼承于的子接口(如List和set)蟀拷。

Collection 接口存儲一組不唯一，無序的對象萍聊。

2List 接口

List接口是一個有序的 Collection问芬，使用此接口能夠精確的控制每個元素插入的位置，能夠通過索引(元素在List中位置寿桨，類似于數(shù)組的下標)來訪問List中的元素此衅，第一個元素的索引為 0，而且允許有相同的元素亭螟。

List 接口存儲一組不唯一挡鞍，有序（插入順序）的對象。

3Set

Set 具有與 Collection 完全一樣的接口预烙，只是行為上不同墨微，Set 不保存重復(fù)的元素。

Set 接口存儲一組唯一扁掸，無序的對象欢嘿。

4SortedSet?

繼承于Set保存有序的集合。

5Map

Map 接口存儲一組鍵值對象也糊，提供key（鍵）到value（值）的映射。

6Map.Entry?

描述在一個Map中的一個元素（鍵/值對）羡宙。是一個Map的內(nèi)部類狸剃。

7SortedMap

繼承于 Map，使 Key 保持在升序排列狗热。

8Enumeration

這是一個傳統(tǒng)的接口和定義的方法钞馁，通過它可以枚舉（一次獲得一個）對象集合中的元素虑省。這個傳統(tǒng)接口已被迭代器取代。

Set和List的區(qū)別

1. Set 接口實例存儲的是無序的僧凰，不重復(fù)的數(shù)據(jù)探颈。List 接口實例存儲的是有序的，可以重復(fù)的元素训措。

2. Set檢索效率低下伪节，刪除和插入效率高，插入和刪除不會引起元素位置改變?<實現(xiàn)類有HashSet,TreeSet>绩鸣。

3. List和數(shù)組類似怀大，可以動態(tài)增長，根據(jù)實際存儲的數(shù)據(jù)的長度自動增長List的長度呀闻。查找元素效率高化借，插入刪除效率低，因為會引起其他元素位置改變?<實現(xiàn)類有ArrayList,LinkedList,Vector>?捡多。

集合實現(xiàn)類（集合類）

Java提供了一套實現(xiàn)了Collection接口的標準集合類蓖康。其中一些是具體類，這些類可以直接拿來使用垒手，而另外一些是抽象類蒜焊，提供了接口的部分實現(xiàn)。

標準集合類匯總于下表：

序號類描述

1AbstractCollection?

實現(xiàn)了大部分的集合接口淫奔。

2AbstractList?

繼承于AbstractCollection 并且實現(xiàn)了大部分List接口山涡。

3AbstractSequentialList?

繼承于 AbstractList ，提供了對數(shù)據(jù)元素的鏈式訪問而不是隨機訪問唆迁。

4LinkedList

該類實現(xiàn)了List接口鸭丛，允許有null（空）元素。主要用于創(chuàng)建鏈表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)唐责，該類沒有同步方法鳞溉，如果多個線程同時訪問一個List，則必須自己實現(xiàn)訪問同步鼠哥，解決方法就是在創(chuàng)建List時候構(gòu)造一個同步的List熟菲。例如：

Listlist=Collections.synchronizedList(newLinkedList(...));

LinkedList 查找效率低。

5ArrayList

該類也是實現(xiàn)了List的接口朴恳，實現(xiàn)了可變大小的數(shù)組抄罕，隨機訪問和遍歷元素時，提供更好的性能于颖。該類也是非同步的,在多線程的情況下不要使用呆贿。ArrayList 增長當前長度的50%，插入刪除效率低。

6AbstractSet?

繼承于AbstractCollection 并且實現(xiàn)了大部分Set接口做入。

7HashSet

該類實現(xiàn)了Set接口冒晰，不允許出現(xiàn)重復(fù)元素，不保證集合中元素的順序竟块，允許包含值為null的元素壶运，但最多只能一個。

8LinkedHashSet

具有可預(yù)知迭代順序的Set接口的哈希表和鏈接列表實現(xiàn)浪秘。

9TreeSet

該類實現(xiàn)了Set接口蒋情，可以實現(xiàn)排序等功能。

10AbstractMap?

實現(xiàn)了大部分的Map接口秫逝。

11HashMap?

HashMap 是一個散列表恕出，它存儲的內(nèi)容是鍵值對(key-value)映射。

該類實現(xiàn)了Map接口违帆，根據(jù)鍵的HashCode值存儲數(shù)據(jù)浙巫，具有很快的訪問速度，最多允許一條記錄的鍵為null刷后，不支持線程同步的畴。

12TreeMap?

繼承了AbstractMap，并且使用一顆樹尝胆。

13WeakHashMap?

繼承AbstractMap類丧裁，使用弱密鑰的哈希表。

14LinkedHashMap?

繼承于HashMap含衔，使用元素的自然順序?qū)υ剡M行排序.

15IdentityHashMap?

繼承AbstractMap類煎娇，比較文檔時使用引用相等。

在前面的教程中已經(jīng)討論通過java.util包中定義的類贪染，如下所示：

序號類描述

1Vector?

該類和ArrayList非常相似缓呛，但是該類是同步的，可以用在多線程的情況杭隙，該類允許設(shè)置默認的增長長度哟绊，默認擴容方式為原來的2倍。

2Stack?

棧是Vector的一個子類痰憎，它實現(xiàn)了一個標準的后進先出的棧票髓。

3Dictionary?

Dictionary 類是一個抽象類，用來存儲鍵/值對铣耘，作用和Map類相似洽沟。

4Hashtable?

Hashtable 是 Dictionary(字典) 類的子類，位于 java.util 包中蜗细。

5Properties?

Properties 繼承于 Hashtable玲躯，表示一個持久的屬性集，屬性列表中每個鍵及其對應(yīng)值都是一個字符串。

6BitSet

一個Bitset類創(chuàng)建一種特殊類型的數(shù)組來保存位值跷车。BitSet中數(shù)組大小會隨需要增加。

集合算法

集合框架定義了幾種算法橱野，可用于集合和映射朽缴。這些算法被定義為集合類的靜態(tài)方法。

在嘗試比較不兼容的類型時水援，一些方法能夠拋出 ClassCastException異常密强。當試圖修改一個不可修改的集合時，拋出UnsupportedOperationException異常蜗元。

集合定義三個靜態(tài)的變量：EMPTY_SET或渤，EMPTY_LIST，EMPTY_MAP的奕扣。這些變量都不可改變薪鹦。

序號算法描述

1Collection Algorithms

這里是一個列表中的所有算法實現(xiàn)。

如何使用迭代器

通常情況下惯豆，你會希望遍歷一個集合中的元素池磁。例如，顯示集合中的每個元素楷兽。

一般遍歷數(shù)組都是采用for循環(huán)或者增強for地熄，這兩個方法也可以用在集合框架，但是還有一種方法是采用迭代器遍歷集合框架芯杀，它是一個對象端考，實現(xiàn)了Iterator 接口或ListIterator接口。

迭代器揭厚，使你能夠通過循環(huán)來得到或刪除集合的元素却特。ListIterator 繼承了Iterator，以允許雙向遍歷列表和修改元素棋弥。

序號迭代器方法描述

1使用 Java Iterator

這里通過實例列出Iterator和listIterator接口提供的所有方法核偿。

遍歷 ArrayList

實例

import java.util.*;

public class Test{ public static void main(String[] args) {? ? List<String> list=new ArrayList<String>();

? ? list.add("Hello");

? ? list.add("World");

? ? list.add("HAHAHAHA");

? ? //第一種遍歷方法使用foreach遍歷List? ? for (String str : list) {? ? ? ? ? ? //也可以改寫for(int i=0;i<list.size();i++)這種形式? ? ? ? System.out.println(str);

? ? }

? ? //第二種遍歷，把鏈表變?yōu)閿?shù)組相關(guān)的內(nèi)容進行遍歷? ? String[] strArray=new String[list.size()];

? ? list.toArray(strArray);

? ? for(int i=0;i<strArray.length;i++) //這里也可以改寫為? foreach(String str:strArray)這種形式? ? {? ? ? ? System.out.println(strArray[i]);

? ? }? ?

? ? //第三種遍歷 使用迭代器進行相關(guān)遍歷? ?

? ? Iterator<String> ite=list.iterator();

? ? while(ite.hasNext())//判斷下一個元素之后有值? ? {? ? ? ? System.out.println(ite.next());

? ? } }}

解析：

三種方法都是用來遍歷ArrayList集合顽染，第三種方法是采用迭代器的方法漾岳，該方法可以不用擔心在遍歷的過程中會超出集合的長度。

遍歷 Map

實例

import java.util.*;

public class Test{? ? public static void main(String[] args) {? ? ? Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();

? ? ? map.put("1", "value1");

? ? ? map.put("2", "value2");

? ? ? map.put("3", "value3");

? ? ? //第一種：普遍使用粉寞，二次取值? ? ? System.out.println("通過Map.keySet遍歷key和value：");

? ? ? for (String key : map.keySet()) {? ? ? System.out.println("key= "+ key + " and value= " + map.get(key));

? ? ? }? ? ?

? ? ? //第二種? ? ? System.out.println("通過Map.entrySet使用iterator遍歷key和value：");

? ? ? Iterator<Map.Entry<String, String>> it = map.entrySet().iterator();

? ? ? while (it.hasNext()) {? ? ? Map.Entry<String, String> entry = it.next();

? ? ? System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue());

? ? ? }? ? ?

? ? ? //第三種：推薦尼荆，尤其是容量大時? ? ? System.out.println("通過Map.entrySet遍歷key和value");

? ? ? for (Map.Entry<String, String> entry : map.entrySet()) {? ? ? System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue());

? ? ? }? ?

? ? ? //第四種? ? ? System.out.println("通過Map.values()遍歷所有的value，但不能遍歷key");

? ? ? for (String v : map.values()) {? ? ? System.out.println("value= " + v);

? ? ? }? ? }}

如何使用比較器

TreeSet和TreeMap的按照排序順序來存儲元素. 然而唧垦，這是通過比較器來精確定義按照什么樣的排序順序捅儒。

這個接口可以讓我們以不同的方式來排序一個集合。

序號比較器方法描述

1使用 Java Comparator

這里通過實例列出Comparator接口提供的所有方法

總結(jié)

Java集合框架為程序員提供了預(yù)先包裝的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法來操縱他們。

集合是一個對象巧还，可容納其他對象的引用鞭莽。集合接口聲明對每一種類型的集合可以執(zhí)行的操作。

集合框架的類和接口均在java.util包中麸祷。

任何對象加入集合類后澎怒，自動轉(zhuǎn)變?yōu)镺bject類型，所以在取出的時候阶牍，需要進行強制類型轉(zhuǎn)換喷面。