Java集合（Collection）综述

1.集合简介

数学定义：一般地，我们把研究对象统称为元素。把一些元素组成的总体叫做集合。

java集合定义：集合就是一个放数据的容器，准确的说是放数据对象引用的容器。

java中通用集合类存放于java.util包中。

2.集合的实现

实现集合（Collection）的数据类型有三种：

• 1.集（set）无序、不重复

  Set里存放的对象是无序，不能重复的，集合中的对象不按特定的方式排序，只是简单地把对象加入集合中。

  例如：HashSet 特例：TreeSet 有序的

• 2.列表（list）有序、可重复

  List里存放的对象是有序的，同时也是可以重复的，List关注的是索引，拥有一系列和索引相关的方法。

  例如ArrayList、LinkedList 等

• 3.队列（Queue）

  队列是一种特殊的线性表，它只允许在表的前端（front）进行删除操作，而在表的后端（rear）进行插入操作。进行插入操作的端称为队尾，进行删除操作的端称为队头。队列中没有元素时，称为空队列。

  在队列这种数据结构中，最先插入的元素将是最先被删除的元素；反之最后插入的元素将是最后被删除的元素，因此队列又称为“先进先出”（FIFO—first in first out）的线性表。

  例如 ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue等。由于其难以管理，性能不稳定等特点，一般项目中很少使用。

• 4.Map（映射）（键值对、键唯一、值不唯一）
  
  Map与collection的关系为依赖关系并不是其他三种的泛化关系。这一点要区分。

  例如 HashMap、TreeMap

3.集合的层次关系

所有的集合都继承与Collection，而Collection实现了Iterator接口。类图如下



依据实现分类

| 接口\实现 | 哈希表（Hash） |数组（Array）|平衡二叉树（Balanced Tree）| 链表（Linked List）|哈希表+链表（Hash + Linked List）|枚举（enum）|

| :------------- | :------------- |:------------- |:------------- |:------------- |:------------- |

|集（Set）|HashSet | |TreeSet||LinkedHashSet|EnumSet|

|列表（List）| |ArrayList
Stack||LinkedList|||

|队列（Queue）| |ArrayBlockingQueue
ArrayDeque
PriorityQueue ||LinkedBlockingQueue|||

|映射（Map）|HashMap
HashTable
WeakHashMap
IdentityHashMap | |TreeMap||LinkedHashMap|EnumMap|

后续的篇章中我将各个实现类逐个解析。

4.抽象方法解读

1.Iterator与Iterable接口

定义迭代器，Iterator 接口中有三个方法：

1.hasNext()是否还有下一个元素。

2.next()返回下一个元素。

3.remove()删除当前元素。

定义是否能获取迭代器，Iterable 接口中的方法

iterator() return Iterator 返回一个迭代器。提供一个获取迭代器的方法。

2.Collection接口

Collection接口中的方法：

1.size() return int 集合中元素个数。

List<String> list1 = new ArrayList<String>();
list1.add("1");
list1.add("2");
list1.add("3");
System.out.println(list1.size());

结果 3

2.isEmpty() return boolean 集合是否为空集合。

List<String> list1 = new ArrayList<String>();
System.out.println(list1.isEmpty());

结果 true

3.contains(Object o) return boolean 集合中是否包含该元素。

List<String> list1 = new ArrayList<String>();
list1.add("1");
list1.add("2");
list1.add("3");
boolean isCont = list1.contains("3");
System.out.println(isCont);

结果： true

4.iterator() return Iterator 返回一个迭代器与Iterable中的重复了。

5.toArray() return Object[] 将所有元素以数组形式返回。

List<String> list1 = new ArrayList<String>();
list1.add("1");
list1.add("2");
list1.add("3");
for(Object obj:list1.toArray()) {
  System.out.print(obj+" ");
}

结果 1 2 3

6. T[] toArray(T[] a) 将所有元素按照约定的数据类型返回。 数据类型。

List<String> list1 = new ArrayList<String>();
list1.add("1");
list1.add("2");
list1.add("3");
for(Object obj:list1.toArray(new String[4])) {
System.out.print(obj+" ");
}

结果 1 2 3 null

7.boolean add(E e); 添加元素

8.boolean remove(Object o) 移除元素

List<String> list1 = new ArrayList<String>();
list1.add("1");
list1.add("2");
list1.add("3");
System.out.println(list1);
list1.remove("2");
System.out.println(list1);

结果

[1, 2, 3]

[1, 3]

9.boolean containsAll(Collection<?> c) 当前集合是否包含传入集合的全部元素

List<String> list1 = new ArrayList<String>();

list1.add("1");
list1.add("2");
list1.add("3");

List<String> list2 = new ArrayList<String>();
list2.add("1");
list2.add("2");
System.out.print(list1.containsAll(list2));

List<String> list3 = new ArrayList<String>();
list3.add("1");
list3.add("2");
list3.add("4");
System.out.print(list1.containsAll(list3));

结果 true false

10.boolean addAll(Collection<? extends E> c) 将传入的集合全部添加到该集合中。(引用添加，如果引用的内容变化该集合也变化)

List<String> list1 = new ArrayList<String>();
list1.add("1");
list1.add("2");
list1.add("3");
List<String> list3 = new ArrayList<String>();
list3.add("1");
list3.add("2");
list3.add("4");
list1.addAll(list3);
System.out.println(list1);

结果 [1, 2, 3, 1, 2, 4]

11.boolean removeAll(Collection<?> c) 移除该集合中包含传入集合的元素。

List<String> list1 = new ArrayList<String>();

list1.add("1");
list1.add("2");
list1.add("3");

List<String> list2 = new ArrayList<String>();
list2.add("1");
list2.add("2");
list1.removeAll(list2);
System.out.println(list1);

结果 [3]

另外一个例子

List<String> list1 = new ArrayList<String>()；
list1.add("1");
list1.add("2");
list1.add("3");
List<String> list3 = new ArrayList<String>();
list3.add("1");
list3.add("2");
list3.add("4");
list1.removeAll(list3);
System.out.println(list1);

结果 [3]

由此可见不管传入元素有多少不相同的元素list的实现是只移除传入集合中与调用集合中元素相同的部分。

12.boolean retainAll(Collection<?> c) 保留该集合中相当于传入元素的集合，其他的元素删除。相当于 取两个集合的交集 。

List<String> list1 = new ArrayList<String>()；
list1.add("1");
list1.add("2");
list1.add("3");
List<String> list3 = new ArrayList<String>();
list3.add("1");
list3.add("2");
list3.add("4");
list1.retainAll(list3);
System.out.println(list1);

结果 [1, 2]

13.void clear() 清空所有元素

List<String> list1 = new ArrayList<String>()；
list1.add("1");
list1.add("2");
list1.add("3");
list1.clear();
System.out.println(list1);

结果 []

14.boolean equals(Object o) 判断是否相同

15.int hashCode() 返回该集合的哈希值。

3.AbstractCollection抽象方法

该抽象方法实现了Collection接口除了统计大小未实现外其他方法都提供了一个简单的实现方式。

4.ListIterator接口

ListIterator继承了Iterator接口。由于list的下表操作性所以ListIterator在Iterator接口方法的基础上可以拓展很多下标特点的方法，比如在迭代中转向、修改元素、添加元素等。

1.boolean hasPrevious() 是否有前一个

2.E previous() 返回前一个元素

3.int nextIndex() 下一个元素的下标

4.int previousIndex() 前一个元素的下标

5.void set(E e) 迭代中替换元素

6.void add(E e) 迭代中添加元素

5.List接口

List接口继承了Collection接口中的所有方法并重新定义了Collection接口中方法的规范。添加了一些list专用的方法。

1.E get(int index) 通过下标获取元素

2.E set(int index, E element) 将元素放入集合

3.void add(int index, E element) 添加新元素

4.E remove(int index) 依据下标移除元素

5.int indexOf(Object o) 查询元素位置从前往后找。

6.int lastIndexOf(Object o) 查询元素位置从后往前找。

7.ListIterator listIterator() 获取list迭代器。

8.ListIterator listIterator(int index) 从该元素位置迭代到最后一个元素。

List<String> list1 = new ArrayList<String>()；
list1.add("1");
list1.add("2");
list1.add("3");
ListIterator<String> i = list1.listIterator(1);
while(i.hasNext()) {
  System.out.println(i.next());
}

结果 2 3

9.List subList(int fromIndex, int toIndex) 依据下标截取一段列表（list）

List<String> list1 = new ArrayList<String>()；
list1.add("1");
list1.add("2");
list1.add("3");
List<String> subList = list1.subList(1, 2);
System.out.println(subList);

结果 [2]

返回的结果并不是ArrayList 而是ArrayList中的一个内部类SubList。SubList只是ArrayList的一个视图(映射) 所以无法转换为ArrayList.

6.Set和AbstractSet

Set接口继承了Collection接口中的所有方法并重新定义了Collection接口中方法的规范。

AbstractSet继承AbstractCollection 并重写了equals、removeAll、hashCode等方法

7.Queue

Queue继承了Collection接口中的方法并重新定义了Collection接口中方法规范。并重新添加了一些队列相关方法。

1.boolean add(E e) 像队列尾部添加一个元素,无容量检查。

2.boolean offer(E e) 向队列尾部添加一个元素，有容量检查。

3.E remove() 移除头部一个元素。

4.E poll() 移除头部一个元素。

5.E element() 获取头部元素并不移除元素。

6.E peek() 检索但不删除此队列的头部。

8.Map

Map作为集合中比较特殊的一个部分。使用了关联的方式使用了Collection并不存在继承关系。

Map的结构自成一体。下面介绍下Map接口中的功能。

1.interface Entry<K,V> 由于Map中的元素是以Key-Value方式存储的实际上就是一个一个的Entry.在Map中维护一个组合key和value的对象是有必要的。

这个对象中的方法有K getKey()、V getValue()、V setValue(V value)、boolean equals(Object o)、int hashCode()

2.int size() 元素个数

3.boolean isEmpty() 元素是否为空

4.boolean containsKey(Object key) 是否包含传来的key

5.boolean containsValue(Object value) 是否包含传来的Value

6.V get(Object key) 通过key获取value

7.V put(K key, V value) 将一个key-value放入map

8.V remove(Object key) 移除传来key的entity

9.void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m)将传来的map中的entity传入该Map中、

10.void clear() 清空该集合

11.Set keySet() 将key遍历到Set集合中

12.Collection values() 返回一个所有元素的引用。

13.Set<Map.Entry<K, V>> entrySet() 返回一个entry的set集合

14 equales 和 hashCode

5.总结

将所有抽象层级比较高的的抽象方法都了解了一遍。有些抽象层级并没有写，到具体介绍时才进行编写。

java的集合家族庞大但是结构非常清晰。需要继续深入的研究。