Java集合框架概要

Java Collection Framework：Java集合框架

在Java语言中，Java语言的设计者对常用的数据结构和算法做了一些规范（接口）和实现（具体实现接口的类）。所有抽象出来的数据结构和操作（算法）统称为Java集合框架。

Javav程序员在具体应用时，不必考虑数据结构和算法实现细节，只需要用这些类创造出来一些对象，然后直接应用就可以了。大大提高了编程效率。

Java集合框架的基本接口/类层次结构：

注：[I]表示接口、[C]表示类

java.util.Collection [I]

+--java.util.List [I]

+--java.util.ArrayList [C]

+--java.util.LinkedList [C]

+--java.util.Vector [C]

+--java.util.Stack

+--java.util.Set [I]

+--java.util.HashSet [C]

+--java.util.SortedSet [I]

+--java.util.TreeSet [C]

java.util.Map [I]

+--java.util.SortedMap [I]

+--java.util.TreeMap [C]

+--java.util.Hashtable [C]

+--java.util.HashMap [C]

+--java.util.LinkedHashMap [C]

+--java.util.WeakHashMap [C]

对集合操作的工具类：

Java提供了java.Util.Collections和java.util.Arrays两个工具类简化了对集合的操作。

（注意：java.util.Collection是一个接口，是Java集合层次的根接口。java.util.Collections是一个对集合提供一些操作的工具类）

java.util.Collections提供了一些static方法用来操作或创建Collection，Map集合。

java.util.Arrays主要提供static方法来对数组进行操作。

线程安全的类：

Vector：比ArrayList多了线程同步机制。

Stack：堆栈类。

Hashtable：比HashMap多了线程安全。

Collection接口是所有集合接口的积累，提供了集合接口的通用操作。

定义如下：

public
interface
Collection<E>
extends
Iterable<E>
{

// Basic operations

int
size();

boolean
isEmpty();

boolean
contains(Object element);

boolean
add(E element);
//optional

boolean
remove(Object element);
//optional

Iterator<E>
iterator();

// Bulk operations

boolean
containsAll(Collection<?> c);

boolean
addAll(Collection<?
extends E> c);
//optional

boolean
removeAll(Collection<?> c);
//optional

boolean
retainAll(Collection<?> c);
//optional

void
clear();
//optional

// Array operations

Object[]
toArray();

<T>
T[] toArray(T[]
a);

}

List是一个顺序的Collection（通常被称作序列）。通常也代表一个线性表的数据结构。List可以包含重复元素。List接口基本功能如下：

按位置访问—通过元素在list中的位置索引访问元素。

查询—获取某元素在list中的位置。

迭代—扩展了Iterator的接口能实现更多的功能，可以在链表中间添加元素。

List子集合—获取List某个位置范围内的子集合。

public
interface
List<E>
extends
Collection<E>
{

// Positional access

E get(int
index);

E set(int
index, E element);
//optional

boolean
add(E element);
//optional

void
add(int index, E element);
//optional

E remove(int
index);
//optional

boolean
addAll(int index,

Collection<?
extends E> c);
//optional

// Search

int
indexOf(Object o);

int
lastIndexOf(Object o);

// Iteration

ListIterator<E>
listIterator();

ListIterator<E>
listIterator(int index);

// Range-view

List<E>
subList(int from,
int to);

}

Java提供了两个泛型的List的实现：LinkedList（链表）和ArrayList（数组列表）

ArrayList底层采用数组来保存每个集合元素。

LinkedList则是链式存储的线性表，本质是双向链表。我们可以把LinkedList当做栈来使用。

Set是一个不包含重复元素的无序集合（Collection）。Set接口中的函数都是从Collection继承而来。但限制了add的使用，使其不能添加重复元素。

Set接口声明如下：

public
interface
Set<E>
extends
Collection<E>
{

// Basic operations

int
size();

boolean
isEmpty();

boolean
contains(Object element);

boolean
add(E element);
//optional

boolean
remove(Object element);
//optional

Iterator<E>
iterator();

// Bulk operations

boolean
containsAll(Collection<?> c);

boolean
addAll(Collection<?
extends E> c);
//optional

boolean
removeAll(Collection<?> c);
//optional

boolean
retainAll(Collection<?> c);
//optional

void
clear();
//optional

// Array Operations

Object[]
toArray();

<T>
T[] toArray(T[]
a);

}

Java中包含了三个通用的Set实现：HashSet，TreeSet和LinkedHashSet。

HashSet通过hash表存储集合元素。TreeSet的底层通过TreeMap的key来保存set集合的元素，而TreeMap采用红黑树（二叉排序树）来保存Map每个Entry。LinkedHashSet通过通过链表存储集合元素。

Map是Java提供的一个接口。Map是一种包含键值对的元素的集合。Map不能包含重复的键，并可以通过键实现对值得快速访问。

public interface Map<K,V> {

 

 

 

    // Basic operations

 

    V put(K key, V value);

 

    V get(Object key);

 

    V remove(Object key);

 

    boolean containsKey(Object key);

 

    boolean containsValue(Object value);

 

    int size();

 

    boolean isEmpty();

 

 

 

    // Bulk operations

 

    void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m);

 

    void clear();

 

 

 

    // Collection Views

 

    public Set<K> keySet();

 

    public Collection<V> values();

 

    public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet();

 

 

 

    // Interface for entrySet elements

 

    public interface Entry {

 

       K getKey();

 

       V getValue();

 

       V setValue(V value);

 

    }

 

}

Java平台中提供了三种通用的Map实现：HashMap，TreeMap和LinkedHashMap。此外，哈希表也实现了Map接口。

Map不提供迭代器，而是提供3种方法，将Map对象的视图作为Collection对象返回。由于这些视图本身就是Collection，因此它们可以被迭代。

Set<KeyType> keySet()

Collection<ValueType> values()

Set<Map.Entry<KeyType,ValueType>> entrySet()

public
interface
Map<K,V>
{

// Basic operations

V put(K
key, V value);

V get(Object
key);

V remove(Object
key);

boolean
containsKey(Object key);

boolean
containsValue(Object value);

int
size();

boolean
isEmpty();

// Bulk operations

void
putAll(Map<?
extends K,
?
extends V> m);

void
clear();

// Collection Views

public
Set<K> keySet();

public
Collection<V> values();

public
Set<Map.Entry<K,V>>
entrySet();

// Interface for entrySet
elements

public
interface
Entry
{

K getKey();

V getValue();

V setValue(V
value);

}

}

因为在Map中不能有重复的键，所以keySet和entrySet是Set对象。