Java 集合框架

Java 提供了一些特定类，用来存储和操作对象组，比如：Dictionary, Vector, Stack, 和 Properties。

这些类各有各的实现，没有统一的访问和操作方式，所以使用 Vector 类的方式和使用 Properties 类的方式有着很大不同

集合框架被设计成要满足以下几个目标：

• 该框架必须是高性能的。基本集合（动态数组，链表，树，哈希表）的实现也必须是高效的。
• 该框架允许不同类型的集合，以类似的方式工作，具有高度的互操作性。
• 对一个集合的扩展和适应必须是简单的。

为此，整个集合框架就围绕一组标准接口而设计。你可以直接使用这些接口的标准实现，诸如： LinkedList, HashSet, 和 TreeSet 等,除此之外你也可以通过这些接口实现自己的集合。

从上面的集合框架图可以看到，Java 集合框架主要包括两种类型的容器，一种是集合（Collection），存储一个元素集合，另一种是图（Map），存储键/值对映射。Collection 接口又有 3 种子类型，List、Set 和 Queue，再下面是一些抽象类，最后是具体实现类，常用的有 ArrayList、LinkedList、HashSet、LinkedHashSet、HashMap、LinkedHashMap 等等。

集合框架是一个用来代表和操纵集合的统一架构。所有的集合框架都包含如下内容：

• 接口：是代表集合的抽象数据类型。例如 Collection、List、Set、Map 等。之所以定义多个接口，是为了以不同的方式操作集合对象
• 实现（类）：是集合接口的具体实现。从本质上讲，它们是可重复使用的数据结构，例如：ArrayList、LinkedList、HashSet、HashMap。
• 算法：是实现集合接口的对象里的方法执行的一些有用的计算，例如：搜索和排序。这些算法被称为多态，那是因为相同的方法可以在相似的接口上有着不同的实现。

除了集合，该框架也定义了几个 Map 接口和类。Map 里存储的是键/值对。尽管 Map 不是集合，但是它们完全整合在集合中。

1. 集合框架体系

Java 集合框架提供了一套性能优良，使用方便的接口和类，java集合框架位于java.util包中， 所以当使用集合框架的时候需要进行导包。

2. 集合接口

集合框架定义了一些接口。本节提供了每个接口的概述：

3. Set 和 List 区别

• 1. Set 接口范例存储的是无序的，不重复的数据。List 接口范例存储的是有序的，可以重复的元素。
• 2. Set检索效率低下，删除和插入效率高，插入和删除不会引起元素位置改变 <实现类有HashSet,TreeSet>。
• 3. List和数组类似，可以动态增长，根据实际存储的数据的长度自动增长List的长度。查找元素效率高，插入删除效率低，因为会引起其他元素位置改变 <实现类有ArrayList,LinkedList,Vector> 。

4. 集合实现类（集合类）

Java提供了一套实现了Collection接口的标准集合类。其中一些是具体类，这些类可以直接拿来使用，而另外一些是抽象类，提供了接口的部分实现。

标准集合类汇总于下表：

List list=Collections.synchronizedList(newLinkedList(...));

在前面的教程中已经讨论通过java.util包中定义的类，如下所示：

5. 集合算法

集合框架定义了几种算法，可用于集合和映射。这些算法被定义为集合类的静态方法。

在尝试比较不兼容的类型时，一些方法能够抛出 ClassCastException异常。当试图修改一个不可修改的集合时，抛出UnsupportedOperationException异常。

集合定义三个静态的变量：EMPTY_SET，EMPTY_LIST，EMPTY_MAP的。这些变量都不可改变。

6. 如何使用迭代器

通常情况下，你会希望遍历一个集合中的元素。例如，显示集合中的每个元素。

一般遍历数组都是采用for循环或者增强for，这两个方法也可以用在集合框架，但是还有一种方法是采用迭代器遍历集合框架，它是一个对象，实现了Iterator 接口或 ListIterator接口。

迭代器，使你能够通过循环来得到或删除集合的元素。ListIterator 继承了 Iterator，以允许双向遍历列表和修改元素。

7. 遍历 ArrayList

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");
        //第一种遍历方法使用 For-Each 遍历 List
        for (String str : list) {            
            //也可以改写 for(int i=0;i<list.size();i++) 这种形式
            System.out.println(str);
        }
    
        //第二种遍历，把链表变为数组相关的内容进行遍历
        String[] strArray=new String[list.size()];
        list.toArray(strArray);
        for(int i=0;i<strArray.length;i++) //这里也可以改写为  for(String str:strArray) 这种形式
        {
        System.out.println(strArray[i]);
        }
        
    //第三种遍历 使用迭代器进行相关遍历
        
        Iterator<String> ite=list.iterator();
        while(ite.hasNext())//判断下一个元素之后有值
        {
            System.out.println(ite.next());
        }
    }
}

解析：

三种方法都是用来遍历ArrayList集合，第三种方法是采用迭代器的方法，该方法可以不用担心在遍历的过程中会超出集合的长度。

8. 遍历 Map

import java.util.*;

public class Test{
    public static void main(String[] args) {
        Map map = new HashMap();
        map.put("1", "value1");
        map.put("2", "value2");
        map.put("3", "value3");
        
        //第一种：普遍使用，二次取值
        System.out.println("通过Map.keySet遍历key和value：");
        for (String key : map.keySet()) {
            System.out.println("key= "+ key + " and value= " + map.get(key));
        }
        
        //第二种
        System.out.println("通过Map.entrySet使用iterator遍历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());
        }
        
        //第三种：推荐，尤其是容量大时
        System.out.println("通过Map.entrySet遍历key和value");
        for (Map.Entry<String, String> entry : map.entrySet()) {
            System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue());
        }

        //第四种
        System.out.println("通过Map.values()遍历所有的value，但不能遍历key");
        for (String v : map.values()) {
            System.out.println("value= " + v);
        }
    }
}

9. 如何使用比较器

TreeSet和TreeMap的按照排序顺序来存储元素. 然而，这是通过比较器来精确定义按照什么样的排序顺序。

这个接口可以让我们以不同的方式来排序一个集合。

10. 总结

Java集合框架为程序员提供了预先包装的数据结构和算法来操纵他们。

集合是一个对象，可容纳其他对象的引用。集合接口声明对每一种类型的集合可以执行的操作。

集合框架的类和接口均在java.util包中。

任何对象加入集合类后，自动转变为Object类型，所以在取出的时候，需要进行强制类型转换。

ArrayList 类是一个可以动态修改的数组，与 Java 中的普通数组相比，它的容量可以动态改变，没有固定大小的限制，能够添加或者删除元素。ArrayList 继承了 AbstractList ，并实现了 List 接口。ArrayList 类位于 java.util 包中，使用前需要引入它，语法格式如下：import java.util.ArrayList;