一、Java 集合框架概述

集合框架是一个用来代表和操纵集合的统一架构（java集合框架位于java.util包中）。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。

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，集合框架中常用的有 ArrayList、LinkedList、HashSet、LinkedHashSet、HashMap、LinkedHashMap 等等。

二、Java 集合框架详解

下面逐个进行介绍：

2.1 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：

序号	接口描述
1	Collection 接口 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和set)。 Collection 接口存储一组不唯一，无序的对象。
2	List 接口 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 0，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。
3	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。
4	SortedSet 继承于Set保存有序的集合。
5	Map Map 接口存储一组键值对象，提供key（键）到value（值）的映射。
6	Map.Entry 描述在一个Map中的一个元素（键/值对）。是一个 Map 的内部接口。
7	SortedMap 继承于 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

1. 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。
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> 。

2.2 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：

序号	类描述
1	AbstractCollection 实现了大部分的集合接口。
2	AbstractList 继承于AbstractCollection 并且实现了大部分List接口。
3	AbstractSequentialList 继承于 AbstractList ，提供了对数据元素的链式访问而不是随机访问。
4	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： List list=Collections.synchronizedList(newLinkedList(...)); LinkedList 查找效率低。
5	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。
6	AbstractSet 继承于AbstractCollection 并且实现了大部分Set接口。
7	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。
8	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。该类实现了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 继承于HashMap，使用元素的自然顺序对元素进行排序.
15	IdentityHashMap 继承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：

序号	类描述
1	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。
2	Stack 栈是Vector的一个子类，它实现了一个标准的后进先出的栈。
3	Dictionary Dictionary 类是一个抽象类，用来存储键/值对，作用和Map类相似。
4	Hashtable Hashtable 是 Dictionary(字典) 类的子类，位于 java.util 包中。
5	Properties Properties 继承于 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。
6	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。

2.3 集合算法

Collections（java.utils.Collections ）是一个操作 Set、List 和 Map 等集合的工具类。Collections 中提供了一系列静态的方法对集合元素进行排序、查询和修改等操作，还提供了对集合对象设置不可变、对集合对象实现同步控制等方法。

集合算法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。

集合框架定义了许多操作集合类的静态方法，可用于集合和映射。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。

下面列举常用的方法（有必要进行记忆）：

序号	算法描述
1	public static <T> boolean addAll(Collection<? super T> c,T... elements) 将所有指定元素添加到指定 collection 中。
2	public static <T> int binarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> list,T key) 在List集合中查找某个元素的下标，但是List的元素必须是T或T的子类对象，而且必须是可比较大小的，即支持自然排序的。而且集合也事先必须是有序的，否则结果不确定。
3	public static <T> int binarySearch(List<? extends T> list,T key,Comparator<? super T> c) 在List集合中查找某个元素的下标，但是List的元素必须是T或T的子类对象，而且集合也事先必须是按照c比较器规则进行排序过的，否则结果不确定。
4	public static <T extends Object & Comparable<? super T>> T max(Collection<? extends T> coll) 在coll集合中找出最大的元素，集合中的对象必须是T或T的子类对象，而且支持自然排序
5	public static <T> T max(Collection<? extends T> coll,Comparator<? super T> comp) 在coll集合中找出最大的元素，集合中的对象必须是T或T的子类对象，按照比较器comp找出最大者
6	public static void reverse(List<?> list) 反转指定列表List中元素的顺序。
7	public static void shuffle(List<?> list) List 集合元素进行随机排序，类似洗牌
8	public static <T extends Comparable<? super T>> void sort(List<T> list) 根据元素的自然顺序对指定 List 集合元素按升序排序
9	public static <T> void sort(List<T> list,Comparator<? super T> c) 根据指定的 Comparator 产生的顺序对 List 集合元素进行排序
10	public static void swap(List<?> list,int i,int j) 将指定 list 集合中的 i 处元素和 j 处元素进行交换
11	public static int frequency(Collection<?> c,Object o) 返回指定集合中指定元素的出现次数
12	public static <T> void copy(List<? super T> dest,List<? extends T> src) 将src中的内容复制到dest中
13	public static <T> boolean replaceAll(List<T> list，T oldVal，T newVal) 使用新值替换 List 对象的所有旧值public static <T> List<T> synchronizedList(List<T> list)：返回指定列表支持的同步（线程安全的）列表public static <T> List<T> unmodifiableList(List<? extends T> list)返回指定列表的不可修改视图

另外：

Collections 类中提供了多个 synchronizedXXX() 方法，该方法可使指定集合包装成线程同步的集合，从而可以解决多线程并发访问集合时的线程安全问题。
Collections 类中提供了多个 unmodifiableXXX() 方法，该方法返回指定 XXX 的不可修改的视图。

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。

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

1.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 Listfor (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。

2.遍历 Map

实例

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);}}
}

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。

序号	比较器方法描述
1	使用 Java Comparator 这里通过实例列出Comparator接口提供的所有方法

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。

学习：

菜鸟教程 Java 集合框架 https://www.runoob.com/java/java-collections.html

Java 之 Collections 工具类 https://www.cnblogs.com/niujifei/p/11440555.html

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Java 集合框架详解

一、Java 集合框架概述

二、Java 集合框架详解

2.1 集合接口

Set和List的区别

2.2 集合实现类（集合类）

2.3 集合算法

如何使用迭代器

1.遍历 ArrayList

2.遍历 Map

如何使用比较器

总结

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