Java 集合類是一種特別有用的工具類，大致可分為Set螃诅、List啡氢、Queue、Map四種體系术裸。

Set代表無序倘是、不可重復(fù)的集合；
List代表有序袭艺、重復(fù)的集合搀崭；
Map代表具有映射關(guān)系的集合；
Queue代表隊列集合猾编。

一瘤睹、集合概述

Java5在java.util.concurrent包下提供了一些多線程支持的集合類。

集合里只能保存對象答倡。

Java的集合類主要由兩個接口派生：Collection和Map轰传。

Collection體系的繼承樹

上圖中Deque還有一個實現(xiàn)類ArrayDeque，只是我沒有找到合適的圖瘪撇。获茬。

Map體系的繼承樹

最常用的集合類有：HashSet港庄、TreeSet、ArrayDeque恕曲、ArrayList鹏氧、LinkedList、HashMap佩谣、TreeMap

二把还、Collection和Iterator接口

Collection接口里面定義了如下操作集合元素的方法：

• boolean add(Object o)
• boolean addAll(Collection c)
• void clear()
• boolean contains(Object o)
• boolean isEmpty()
• Iterator iterator()
• boolean remove(Object o)
• boolean removeAll(Collection c)
• boolean retainAll(Collection c)
• int size()
• Object[] toArray()

使用lambda表達式遍歷集合

Java8為Iterable接口新增了一個forEach(Consumer action)默認方法，該方法所需參數(shù)的類型是一個函數(shù)式接口茸俭，Iterable接口是Collection接口的父接口吊履，Collection集合可以使用這個接口。

books.forEach(obj -> System.out.println(obj));

使用Java8增強的Iterator遍歷集合元素

Iterator接口提供了4中方法：

• boolean hasNext()
• Object next()
• void remove()
• void forEachRemaining(Consumer action)

Iterator it = books.iterator();
while(it.hasNext){
    String book = (String)it.next();
}

Iterator必須依附于Collection對象瓣履。

使用Lambda表達式遍歷Iterator

it.forEachRemaining(obj->System.out.println(obj));

使用foreach循環(huán)遍歷集合元素

使用Java8新增的predicate操作集合

Java8為Collection集合新增了一個removeIf(Predicate filter)方法率翅，批量刪除符合filter的元素。

books.removeIf(obj->((String)obj).length()<10);

使用Java8新增的Stream操作集合

Java8新增了Stream袖迎，IntStream冕臭，LongStream，DoubleStream等流式API燕锥，這些API代表多個支持串行和并行聚集操作的元素辜贵。還有每個Stream提供了Builder，如Stream.Builder归形，IntStream.Builder托慨，開發(fā)者可以通過這些Builder來創(chuàng)建對應(yīng)的流。

獨立使用Stream的步驟：

1. 使用Stream的builder類方法創(chuàng)建Builder
2. 重復(fù)調(diào)用Builder的add方法添加元素
3. 調(diào)用Builder的build方法獲取對應(yīng)的流
4. 調(diào)用Stream的聚集操作

Stream提供了大量的方法暇榴，有"中間方法"(生成另外一個流)和"末端方法"(對流的最終操作)厚棵。

常用的中間方法：

1. filter(Pridicate predicate)
2. mapToXxx(ToXxxFunction Mapper)
3. peek(Consumer action)
4. distict()
5. sorted()
6. limit(long maxSize)

常用的末端方法：

1. forEache(Consumer action)
2. toArray()
3. reduce()
4. min()
5. max()
6. count()
7. anyMatch(Predicate predicate)
8. allMatch(Predicate predicate)
9. noneMatch(Predicate predicate)
10. findFirst()
11. findAny()

Java8為Collection提供了一個stream默認方法。

三蔼紧、Set集合

HashSet類

特點：

• 不能保證順序
• 不能保證同步(多線程)
• 集合元素值可以是null

當向HashSet集合添加一個元素時婆硬，HashSet會調(diào)用該對象的hashCode()方法得到對象的hashCode值，然后根據(jù)該hashCode值決定該對象在HashSet中的存儲位置奸例。

HashSet集合判斷兩個元素相等的標準是兩個對象通過equals()方法比較相等彬犯，并且兩個對象的hashCode()方法返回值也想等。

重寫hashCode()方法的基本原則：

• 同一個對象多次調(diào)用應(yīng)該返回相等的值
• 當兩個對象通過equals()方法比較返回true時查吊，他們的hashCode()值應(yīng)該相等
• 對象中用于equals()比較的實例變量都應(yīng)該用于計算hashCode

重寫hashCode()的一般步驟：

1. 把對象內(nèi)每個有意義的實例變量計算出一個int類型的hashCode值谐区。
2. 用第一步計算的多個hashCode值組合計算出一個hashCode值返回

hashCode值的計算方式：

為了避免直接相加的偶然相等，可以通過為各實例變量的hashCode值乘以任意一個質(zhì)數(shù)后再相加逻卖。

LinkedHashSet

也是根據(jù)hashCode插入元素宋列，但是要維護元素的插入順序，性能略低于HashSet评也。

TreeSet

TreeSet是SortedSet的實現(xiàn)類炼杖。有幾個額外方法：

• Comparator comparator()
• Object first()
• Object last()
• Object lower(Object e)
• Object hight(Object e)
• SortedSet subSet(Object fromElement, Object toELement)
• SortedSet headSet(Object toElement)
• SortedSet tailSet(Object toElement)

TreeSet使用紅黑樹的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲集合元素戈鲁。支持自然排序和定制排序。

自然排序

調(diào)用集合的compareTo(Object obj)方法比較元素之間的大小關(guān)系嘹叫，然后按升序排序。

Comparable接口里定義了一個compareTo(Object obj)方法诈乒。

如果試圖把一個對象添加到TreSet罩扇，則該對象的類必須實現(xiàn)Comparable接口。

向TreeSet中插入元素時怕磨，第一個元素不會調(diào)用compareTo()方法

定制排序

創(chuàng)建TreeSet時傳遞給它一個Comparator對象即可喂饥，該接口是函數(shù)式接口，可以使用lambda表達式創(chuàng)建對象肠鲫。

四员帮、List集合

代表一個元素有序、可重復(fù)的集合导饲，集合中每個元素都有其對應(yīng)的順序索引捞高。

java8改進的List接口和ListIterator接口

List接口的方法：

• void add(int index, Object element)
• boolean addAll(int index, Collection c)
• Object get(int index)
• int indexOf(Object o)
• int lastIndexOf(Object o)
• Object remove(int index)
• Object set(int index, Object element)
• List subList(int fromIndex, int toIndex)
• void replaceAll(UnaryOperator operator)
• void sort(Comparator c)

List判斷兩個對象相等只要通過equals方法返回true即可。

List除了有Set的iterator()方法之外渣锦，還有l(wèi)istIterator()方法硝岗，該方法返回一個ListIterator對象，ListIterator接口繼承于Iterator接口袋毙。ListIterator相較于Iterator多了如下方法：

• boolean hasPrevious()
• Object previous()
• void add(Object o)

ArrayList和Vector實現(xiàn)類

使用initialCapacity參數(shù)設(shè)置該數(shù)組的長度型檀。如果需要向集合中添加大量元素，可使用ensureCapacity(int minCapacity)方法一次性地增加容量听盖，可以減少重分配的次數(shù)胀溺，提高性能。

可以在創(chuàng)建的時候指定initialCapacity皆看，還可以通過一下兩個方式重新分配Object[]數(shù)組仓坞，不指定的話默認長度為10：

• void ensureCapacity(int minCapacity)
• void trimToSize()

ArrayList和Vector用法幾乎完全相同，Vector是一個古老的集合悬蔽，里面有重復(fù)的方法扯躺。

通常盡量少用Vector。

Vector是線程安全的蝎困，但效率低录语，ArrayList不是線程安全的，java.util.Collections類可以將ArrayList變成線程安全的禾乘。推薦使用ArrayList澎埠。

Stack是Vector的子類。有以下方法：

• Object peek()
• Object pop()
• void push(Object item)

Stack繼承于Vector始藕，古老的類蒲稳，線程安全氮趋，但是效率低，不建議使用江耀∈Ｐ玻可以使用后來的ArrayDeque類代替。

固定長度的List

Arrays類提供了asList(Object... a)方法祥国，可以把一個數(shù)組或指定個數(shù)的對象轉(zhuǎn)換成List集合昵观。這個List集合既不是ArrayList實現(xiàn)類的實例，也不是Vector實現(xiàn)類的實例舌稀，而是Arrays的內(nèi)部類ArrayList的實例啊犬。

Arrays.ArrayList是一個固定長度的List集合，只能遍歷壁查，不可增加修改觉至。

五、Queue集合

Queue接口中定義的方法：

• void add(Object e)
• Object element():獲取隊列頭元素睡腿，但不刪除
• boolean offer(Object e):加入元素语御，比add()好
• Object peek():獲取頭元素，如果為空席怪，返回null
• Object poll():獲取頭元素沃暗，并刪除，如果為空何恶，返回null
• Object remove():獲取頭元素孽锥，并刪除

Deque是Queue的子接口，代表雙端隊列细层。有ArrayDeque和LinkedList兩個實現(xiàn)類惜辑。

PriorityQueue實現(xiàn)類

內(nèi)部排序。

Deque接口和ArrayDeque實現(xiàn)類

Deque接口方法：

• void addFirst(Object e)
• void addLast(Object e)
• Iterator descendingIterator()
• Object getFirst()
• Object getLast()
• boolean offerFirst(Object e)
• boolean offerLast(Object e)
• Object peekFirst()
• Object peekLast()
• Object pollFirst()
• Object pollLast()
• Object pop()
• void push()
• Object removeFirst()
• Object removeFirstOccurrence(Object o)
• Object removeLast()
• Object removeLastOccurrence(Object o)

LinkedList實現(xiàn)類

LinkedList即可以當成雙端隊列疫赎，也可以當成棧使用盛撑，也可以當成隊列使用。

ArrayList和ArrayDeque內(nèi)部使用數(shù)組實現(xiàn)捧搞，而LinkedList內(nèi)部使用鏈表實現(xiàn)抵卫。

各種線性表的性能分析

整體來說ArrayList比LinkedList性能好。

1. 如果需要遍歷List胎撇，對于ArrayList介粘、Vector集合，應(yīng)該使用隨機訪問方法（get()）遍歷晚树；對于LinkedList則應(yīng)該采用Iterator遍歷姻采。
2. 經(jīng)常插入刪除袱蜡，考慮使用LinkedList
3. 多個線程梢卸，可以使用Collections將集合包裝成線程安全的集合。

六赛糟、Java8增強的Map集合

從Java源碼看男摧，Java先實現(xiàn)了Map阁吝，然后通過包裝一個所有value都為null的Map就實現(xiàn)了Set集合声登。

Map的實現(xiàn)子類和子接口中key集的存儲形式和對應(yīng)Set集合中元素的存儲形式完全相同涵紊。

方法：

• void clear()
• boolean containsKey(Object key)
• boolean containsValue(Object value)
• Set entrySet()

返回Map中包含的key-value對所組成的Set集合，每個集合元素都是Map.Entry對象

• Object get(Object key)
• boolean isEmpty()
• Set keySet()
• Object put(Object key, Object value)
• void putAll(Map m)
• Object remove(Object key, Object value)
• int size()
• Collection values()

Map接口中有一個內(nèi)部類Entry蛉签，該類封裝了key-value鍵值對冈涧。Entry包含如下三個方法：

• Object getKey()
• Object getValue()
• Object setValue(V value)

java8新增的方法

• Object compute(Object key, BiFunction remappingFunction)
• Object computeIfAbsent(Object key, Function mappingFunction)
• Object computeIfPresent(Object key, BiFunction remappingFunction)
• void forEach(BiConsumer action)
• Object getOrDefault(Object key, V default Value)
• Object merge(Object key, Object value, BiFunction remappingFunction)
• Object putIfAbsent(Object key, Object value)
• Object replace(Object key, Object value)
• boolean replace(K key, V oldValue, V newValue)
• replaceA(BiFunction Function)

java8改進的Hash Map和Hashtable實現(xiàn)類

hashtable和vector同一時期出現(xiàn)。

區(qū)別：

1. Hashtable是線程安全的
2. Hashtable不允許null作為key和value

用作key的對象必須實現(xiàn)hashcode()和equals()方法

與HashSet類似正蛙，盡量不要使用可變對象作為HashMap、Hashtable的key营曼。

LinkedHashMap

使用雙向鏈表維護key-value對的次序乒验。

使用Properties讀寫屬性文件

Properties是Hashtable的子類。

• String getProperty(String key)
• String getProperty(String key, String defaultValue)
• String setProperty(String key, String value)
• void load(InputStream inStream)
• void store(OutputStream out, String comments)

SortedMap接口和TreeMap實現(xiàn)類

Map性能分析

HashMap和Hashtable實現(xiàn)機制相同蒂阱，但由于Hashtable是一個古老的锻全、線程安全的集合，HashMap通常比Hashtable快录煤。

TreeMap更慢鳄厌，但是其key-value是有序狀態(tài)，無需專門的排序操作妈踊×撕浚可以調(diào)用keySet()，再用toArray()方法廊营，再用Arrays的binarySearch()方法快速查找對象歪泳。

七、操作集合的工具類Collections

排序

• void reverse(List list)
• void shuffle(List list)
• void sort(List list)
• void sort(List list, Comparator c)
• void swap(List list, int i, int j)
• void rotate(List list, int distance)

查找露筒、替換操作

• int binarySearch(List list, Object key)
• Object Max(Collection coll)
• Object Max(Collection coll, Comparator c)
• Object Min(Collection coll)
• Object Min(Collection coll, Comparator c)
• void fill(List list, Object obj)
• int frequency(Collection c, Object o)
• int indexOfSubList(List source, List target)
• int lastIndexOfSubList(List source, List target)
• boolean replaceAll(List list, Object oldVal, Object newVal)

同步控制

synchronizaedXxx()方法呐伞。

設(shè)置不可變集合

• emptyXxx()
• singletonXxx()
• unmodifiableXxx()

九、繁瑣的接口Enumeration

該接口是Iterator接口的古老版本慎式。

不要使用伶氢，使用Iterator代替