Java入门 - 高级教程 - 02.集合

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集合

序号	文内章节	视频
1	概述	-
2	集合接口
3	集合实现类（集合类）
4	集合算法
5	如何使用迭代器
6	如何使用比较器
7	总结

请参照如上

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进行阅读

1.概述

早在 Java 2 中之前，Java 就提供了特设类。比如：

Dictionary

,

Vector

Stack

, 和

Properties

这些类用来存储和操作对象组。

虽然这些类都非常有用，但是它们缺少一个核心的，统一的主题。由于这个原因，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

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。

集合框架体系如图所示

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：

	接口描述
	Collection Collection 是最基本的集合接口，一个 Collection 代表一组 Object ，即 Collection 的元素, Java不提供直接继承自 Collection 的类，只提供继承于的子接口(如 List set )。 Collection 接口存储一组不唯一，无序的对象。
	List List 接口是一个有序的 Collection ，使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置，能够通过索引(元素在 List 中位置，类似于数组的下标)来访问 List 中的元素，第一个元素的索引为 ，而且允许有相同的元素。 List 接口存储一组不唯一，有序（插入顺序）的对象。
	Set Set 具有与 Collection 完全一样的接口，只是行为上不同， Set 不保存重复的元素。 Set 接口存储一组唯一，无序的对象。
	SortedSet 继承于 Set 保存有序的集合。
	Map Map 接口存储一组键值对象，提供 key （键）到 value （值）的映射。
	Map.Entry 描述在一个 Map 中的一个元素（键/值对）。是一个 Map 的内部类。
	SortedMap Map ，使 Key 保持在升序排列。
8	Enumeration 这是一个传统的接口和定义的方法，通过它可以枚举（一次获得一个）对象集合中的元素。这个传统接口已被迭代器取代。

Set和List的区别

• Set

  接口实例存储的是无序的，不重复的数据。

  List

  接口实例存储的是有序的，可以重复的元素。

• 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>

  。

• 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>

3.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：

	类描述
	AbstractCollection 实现了大部分的集合接口。
	AbstractList AbstractCollection 并且实现了大部分List接口。
	AbstractSequentialList AbstractList ，提供了对数据元素的链式访问而不是随机访问。
	LinkedList 该类实现了 List 接口，允许有 null （空）元素。主要用于创建链表数据结构，该类没有同步方法，如果多个线程同时访问一个 List ，则必须自己实现访问同步，解决方法就是在创建 List 时候构造一个同步的 List 。例如： Listlist=Collections.synchronizedList(newLinkedList(...)); LinkedList 查找效率低。
	ArrayList 该类也是实现了 List 的接口，实现了可变大小的数组，随机访问和遍历元素时，提供更好的性能。该类也是非同步的,在多线程的情况下不要使用。 ArrayList 增长当前长度的50%，插入删除效率低。
	AbstractSet AbstractCollection 并且实现了大部分 Set 接口。
	HashSet 该类实现了Set接口，不允许出现重复元素，不保证集合中元素的顺序，允许包含值为 null 的元素，但最多只能一个。
	LinkedHashSet 具有可预知迭代顺序的 Set 接口的哈希表和链接列表实现。
9	TreeSet 该类实现了Set接口，可以实现排序等功能。
10	AbstractMap 实现了大部分的Map接口。
11	HashMap HashMap 是一个散列表，它存储的内容是键值对( key-value )映射。 Map 接口，根据键的 HashCode 值存储数据，具有很快的访问速度，最多允许一条记录的键为 null ，不支持线程同步。
12	TreeMap 继承了 AbstractMap ，并且使用一颗树。
13	WeakHashMap 继承 AbstractMap 类，使用弱密钥的哈希表。
14	LinkedHashMap HashMap ，使用元素的自然顺序对元素进行排序.
15	IdentityHashMap AbstractMap 类，比较文档时使用引用相等。

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：

	Vector 该类和 ArrayList 非常相似，但是该类是同步的，可以用在多线程的情况，该类允许设置默认的增长长度，默认扩容方式为原来的2倍。
	Stack 栈是 Vector 的一个子类，它实现了一个标准的后进先出的栈。
	Dictionary Dictionary 类是一个抽象类，用来存储键/值对，作用和Map类相似。
	Hashtable Hashtable 是 Dictionary (字典) 类的子类，位于 java.util 包中。
	Properties Properties Hashtable ，表示一个持久的属性集，属性列表中每个键及其对应值都是一个字符串。
	BitSet 一个 BitSet 类创建一种特殊类型的数组来保存位值。 BitSet 中数组大小会随需要增加。

4.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

，这些变量都不可改变。

	算法描述
	Collection Algorithms 这里是一个列表中的所有算法实现。

5.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

迭代器，使你能够通过循环来得到或删除集合的元素。

ListIterator

Iterator

，以允许双向遍历列表和修改元素。

	迭代器方法描述
	使用 Java Iterator 这里通过实例列出 Iterator listIterator 接口提供的所有方法。

遍历 ArrayList

实例：

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。

遍历 Map

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);
      }
     }
}           

6.如何使用比较器

TreeSet

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。

	比较器方法描述
	Comparator Comparator 接口提供的所有方法

7.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

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。

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