java集合（一）——集合架構 Collection, Map

原博位址

本篇文章主要對java集合的架構進行介紹，使大家對java集合的整體架構有個了解。
具體介紹了Collection接口，Map接口以及 Collection 接口的三個子接口Set，List，Queue。

1. Java集合類簡介：

Java集合大緻可以分為Set、List、Queue和Map四種體系，其中

- Set代表無序、不可重複的集合；

- List代表有序、重複的集合；

- Map則代表具有映射關系的集合，

- Java 5 又增加了Queue體系集合，代表一種隊列集合實作。

Java集合就像一種容器，可以把多個對象（實際上是對象的引用，但習慣上都稱對象）“丢進”該容器中。從Java 5 增加了泛型以後，Java集合可以記住容器中對象的資料類型，使得編碼更加簡潔、健壯。

2. Java集合和數組的差別：

數組長度在初始化時指定，意味着隻能儲存定長的資料。而集合可以儲存數量不确定的資料。同時可以儲存具有映射關系的資料（即關聯數組，鍵值對 key-value）。
數組元素即可以是基本類型的值，也可以是對象。集合裡隻能儲存對象（實際上隻是儲存對象的引用變量），基本資料類型的變量要轉換成對應的包裝類才能放入集合類中。

3. Java集合類之間的繼承關系

Java的集合類主要由兩個接口派生而出：

Collection

和

Map

Collection

和

Map

是Java集合架構的根接口。

java集合（一）——集合架構 Collection, Map

圖中，

ArrayList

HashSet

LinkedList

TreeSet

是我們經常會有用到的已實作的集合類。

Map實作類用于儲存具有映射關系的資料。Map儲存的每項資料都是key-value對，也就是由key和value兩個值組成。Map裡的key是不可重複的，key使用者辨別集合裡的每項資料。

java集合（一）——集合架構 Collection, Map

圖中，

HashMap

，

TreeMap

是我們經常會用到的集合類。

4. Collection 接口

4.1 簡介

Collection接口是Set,Queue,List的父接口。Collection接口中定義了多種方法可供其子類進行實作，以實作資料操作。由于方法比較多，就偷個懶，直接把JDK文檔上的内容搬過來。

java集合（一）——集合架構 Collection, Map

可以看出Collection用法有：添加元素，删除元素，傳回Collection集合的個數以及清空集合等。

其中重點介紹iterator()方法，該方法的傳回值是Iterator。

Iterator接口中主要定義了2個方法：

java集合（一）——集合架構 Collection, Map

下面程式簡單示範了通過Iterator對象逐個擷取元素的邏輯。

public class IteratorExample {
    public static void main(String[] args){
        //建立集合，添加元素  
        Collection<Day> days = new ArrayList<Day>();
        for(int i =;i<;i++){
            Day day = new Day(i,i*,i*);
            days.add(day);
        }
        //擷取days集合的疊代器
        Iterator<Day> iterator = days.iterator();
        while(iterator.hasNext()){//判斷是否有下一個元素
            Day next = iterator.next();//取出該元素
            //逐個周遊，取得元素後進行後續操作
            .....
        }
    }

}

注意：當使用Iterator對集合元素進行疊代時，Iterator并不是把集合元素本身傳給了疊代變量，而是把集合元素的值傳給了疊代變量（就如同參數傳遞是值傳遞，基本資料類型傳遞的是值，引用類型傳遞的僅僅是對象的引用變量），是以修改疊代變量的值對集合元素本身沒有任何影響。

下面的程式示範了這一點：

public class IteratorExample {
    public static void main(String[] args){
        List<String> list =Arrays.asList("java語言","C語言","C++語言");
        Iterator<String> iterator = list.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            String next = iterator.next();//集合元素的值傳給了疊代變量，僅僅傳遞了對象引用。儲存的僅僅是指向對象記憶體空間的位址
            next ="修改後的";
            System.out.println(next);

        }
        System.out.println(list);
    }
}

輸出結果如下：

修改後的
修改後的
修改後的
[java語言, C語言, C++語言]

下面具體介紹Collection接口的三個子接口Set，List，Queue。

4.2 Set 集合

4.2.1 簡介

Set集合與Collection集合基本相同，沒有提供任何額外的方法。實際上Set就是Collection，隻是行為略有不同（Set不允許包含重複元素）。

Set集合不允許包含相同的元素，如果試圖把兩個相同的元素加入同一個Set集合中，則添加操作失敗，add()方法傳回false，且新元素不會被加入。

4.3 List集合

4.3.1 簡介

List集合代表一個元素有序、可重複的集合，集合中每個元素都有其對應的順序索引。List集合允許使用重複元素，可以通過索引來通路指定位置的集合元素。List集合預設按元素的添加順序設定元素的索引，例如第一個添加的元素索引為0，第二個添加的元素索引為1……

List作為Collection接口的子接口，可以使用Collection接口裡的全部方法。而且由于List是有序集合，是以List集合裡增加了一些根據索引來操作集合元素的方法。

4.3.2 接口中定義的方法

方法	描述
void add(int index, Object element)	在清單的指定位置插入指定元素（可選操作）
boolean addAll(int index, Collection c)	将集合c 中的所有元素都插入到清單中的指定位置index處
Object get(int index)	傳回清單中指定位置的元素
int indexOf(Object o)	傳回此清單中第一次出現的指定元素的索引；如果此清單不包含該元素，則傳回 -1
int lastIndexOf(Object o)	傳回此清單中最後出現的指定元素的索引；如果清單不包含此元素，則傳回 -1
Object remove(int index)	移除清單中指定位置的元素
Object set(int index, Object element)	用指定元素替換清單中指定位置的元素
List subList(int fromIndex, int toIndex)	傳回清單中指定的 fromIndex（包括）和 toIndex（不包括）之間的所有集合元素組成的子集
Object[] toArray()	傳回按适當順序包含清單中的所有元素的數組（從第一個元素到最後一個元素）
void replaceAll(UnaryOperator operator)	根據operator指定的計算規則重新設定List集合的所有元素
void sort(Comparator c)	根據Comparator參數對List集合的元素排序

Java 8還為List接口添加了最後兩個預設方法。

4.4 Queue集合

4.4.1 簡介

Queue使用者模拟隊列這種資料結構，隊列通常是指“先進先出”(FIFO，first-in-first-out)的容器。隊列的頭部是在隊列中存放時間最長的元素，隊列的尾部是儲存在隊列中存放時間最短的元素。新元素插入（

offer

）到隊列的尾部，通路元素（

poll

）操作會傳回隊列頭部的元素。通常，隊列不允許随機通路隊列中的元素。

4.4.2 接口中定義的方法

java集合（一）——集合架構 Collection, Map

5. Map集合

5.1 簡介

Map使用者儲存具有映射關系的資料，是以Map集合裡儲存着兩組數，一組值使用者儲存Map裡的key,另一組值使用者儲存Map裡的value，key和value都可以是任何引用類型的資料。Map的key不允許重複，即同一個Map對象的任何兩個key通過equals方法比較總是傳回false。

如下圖所描述，key和value之間存在單向一對一關系，即通過指定的key,總能找到唯一的、确定的value。從Map中取出資料時，隻要給出指定的key，就可以取出對應的value。

java集合（一）——集合架構 Collection, Map

5.2. Map集合與Set集合、List集合的關系

1. 與set集合的聯系

如果把Map裡的所有key放在一起看，它們就組成了一個Set集合（所有的key沒有順序，key與key之間不能重複），實際上Map确實包含了一個keySet()方法，使用者傳回Map裡所有key組成的Set集合。

2. 與List集合的聯系

如果把Map裡的所有value放在一起來看，它們又非常類似于一個List：元素與元素之間可以重複，每個元素可以根據索引來查找，隻是Map中索引不再使用整數值，而是以另外一個對象作為索引。

5.3 接口中定義的方法

java集合（一）——集合架構 Collection, Map

Map中還包括一個内部類Entry，該類封裝了一個key-value對。Entry包含如下三個方法：

java集合（一）——集合架構 Collection, Map

Map集合最典型的用法就是成對地添加、删除key-value對，然後就是判斷該Map中是否包含指定key，是否包含指定value，也可以通過Map提供的keySet()方法擷取所有key組成的集合，然後使用foreach循環來周遊Map的所有key，根據key即可周遊所有的value。

下面程式代碼示範Map的一些基本功能：

public class MapTest {
    public static void main(String[] args){
        Day day1 = new Day(, , );
        Day day2 = new Day(, , );
        Map<String,Day> map = new HashMap<String,Day>();
        //成對放入key-value對
        map.put("第一個", day1);
        map.put("第二個", day2);
        //判斷是否包含指定的key
        System.out.println(map.containsKey("第一個"));
        //判斷是否包含指定的value
        System.out.println(map.containsValue(day1));
        //循環周遊
        //1.獲得Map中所有key組成的set集合
        Set<String> keySet = map.keySet();
        //2.使用foreach進行周遊
        for (String key : keySet) {
            //根據key獲得指定的value
            System.out.println(map.get(key));
        }
        //根據key來移除key-value對
        map.remove("第一個");
        System.out.println(map);
    }

}

輸出結果：

true
true
Day [hour=, minute=, second=]
Day [hour=, minute=, second=]
{第二個=Day [hour=, minute=, second=]}

以上就java集合架構的概括内容，通過這篇文章可以了解java集合中錯中複雜的關系，同時掌握一些基本的概念以及對集合的操作方法。

後續文章将對java集合中的具體實作類進行深入了解。有興趣的話可以觀看後續内容，進一步了解java集合内容。

java集合(二)——集合 Set

java集合(三)——集合 List

java集合(四)——集合 Queue

java集合(五)——集合 Map

java集合（一）——集合架構 Collection, Map