Java集合框架总结

JA V A集合框架一、集合框架在实际开发中，需要将对象根据不同的需求而存储在特定的数据结构容器中。

但是数组虽然是一种用来存储数据的数据结构，但是它的局限性很低，很难满足各种的需求，所以JDK出现了用来满足各种需求的框架——集合框架。

“集合框架”主要由一组用来操作对象的接口组成。

不同接口描述一组不同数据类型。

常见的集合类有：1）实现Collection接口的：List接口、Set接口。

2）实现Map接口的。

二、Collection接口Collection接口表示了如何把一组对象作为它的元素。

JDK没有直接提供Collection接口的实现，Collection接口的实现依赖于两个继承自自己的接口：Set和List。

所有通过实现Collection接口的子接口的类应该提供两个标准的构造器：一个不需要参数的构造器，用来创建一个空的集合，另外一个需要一个类型作为参数的构造器，用来创建一个和参数的类型相同的元素的集合。

int size()：返回这个集合中的元素的数量。

boolean isEmpty()：返回集合是否包含元素，如果没有的话，返回true。

boolean contains(E e)：如果这个集合包含某个指定的元素，返回true。

Iterator<E> iterator()：返回这个集合中的所有元素的迭代。

boolean add(E e)：向集合中添加新的元素，如果添加成功，返回true。

boolean remove(E e)：从集合中删除指定元素，如果删除成功，返回true。

boolean containsAll(Collection<?> c)：这个集合是否包含指定集合中的所有的元素。

boolean addAll(Collection<? extends E> c)：添加指定的集合中的所有元素到这个集合中。

boolean removeAll(Collection<?> c)：删除当前集合中与给定集合相同的元素。

在这个调用返回之后，这个集合将不包含和指定的集合一样的元素。

boolean retainAll(Collection<?> c)：从这个集合中删除所有不包含在指定的集合中的所有元素。

<T> T[] toArray(T[] a)：返回一个包含集合中所有的元素的数组。

void clear()：从集合中删除所有的元素。

boolean equals(Object obj)：比较这个集合和指定对象是否相等。

int hashCode()：返回这个集合的哈希值。

三、List接口List 接口继承了Collection 接口，用于定义一个允许重复项的有序集合。

可以将List理解为存放对象的数组，只不过其元素个数可以动态的增加或者减少。

该接口不但能够对列表的一部分进行处理，还添加了面向位置的操作。

面向位置的操作包括插入某个元素或Collection 的功能，还包括获取、除去或更改元素的功能。

在List 中搜索元素可以从列表的头部或尾部开始，如果找到元素，还将报告元素所在的位置:void add(int index, Object element): 在指定位置index上添加元素element。

boolean addAll(int index, Collection c): 将集合c的所有元素添加到指定位置index。

Object get(int index): 返回List中指定位置的元素。

int indexOf(Object o): 返回第一个出现元素o的位置，否则返回-1。

int lastIndexOf(Object o) ：返回最后一个出现元素o的位置，否则返回-1。

Object remove(int index)：删除指定位置上的元素。

Object set(int index, Object element) ：用元素element取代位置index上的元素，并且返回旧的元素。

在“集合框架”中有两种常规的List 实现ArrayList 和LinkedList，分别用动态数组和链表的方式实现List接口。

可以认为ArrayList和LinkedList的方法在逻辑上完全一样，只是在性能上有一定的差别。

如果要支持随机访问，而不必在除尾部的任何位置插入或除去元素，那么，ArrayList 提供了可选的集合。

但如果，您要频繁的从列表的中间位置添加和除去元素，而只要顺序的访问列表元素，那么，LinkedList 实现更好。

1）LinkedList类LinkedList类——链表实现的List，在删除或插入时只需改变链表“指针”，即可实现。

(1) void addFirst(Object o): 将对象o添加到列表的开头void addLast(Object o)：将对象o添加到列表的结尾(2) Object getFirst(): 返回列表开头的元素Object getLast(): 返回列表结尾的元素(3) Object removeFirst(): 删除并且返回列表开头的元素Object removeLast():删除并且返回列表结尾的元素(4) LinkedList(): 构建一个空的链接列表LinkedList(Collection c): 构建一个链接列表，并且添加集合c的所有元素“使用这些新方法，您就可以轻松的把LinkedList 当作一个堆栈、队列或其它面向端点的数据结构。

”2）ArrayList类ArrayList类——动态数组实现的List，可以通过下标迅速的索引到对应的元素，但在删除和移动时移动较多元素。

ArrayList类封装了一个动态再分配的Object[]数组。

每个ArrayList对象有一个capacity。

这个capacity表示存储列表中元素的数组的容量。

当元素添加到ArrayList时，它的capacity在常量时间内自动增加。

在向一个ArrayList对象添加大量元素的程序中，可使用ensureCapacity方法增加capacity。

这可以减少增加重分配的数量。

(1) void ensureCapacity(int minCapacity): 将ArrayList对象容量增加minCapacity(2) void trimToSize(): 整理ArrayList对象容量为列表当前大小。

程序可使用这个操作减少ArrayList对象存储空间。

四、List高级—数据结构：Queue队列队列是常用的数据结构，可以将（Queue）队列看成特殊的线性表，队列限制了对线性表的访问方式，即只能从线性表的一段添加（offer）元素，从另一端取出（poll）元素。

队列遵循先进先出（FIFO）原则。

JDK中提供了Queue接口，同时使得LinkedList实现该接口（Queue经常要进行插入和删除的操作，而LinkedList在这方面效率最高）。

Queue接口中的主要方法：Boolean offer（E e）讲一个对象添加到队尾，添加成功则返回true。

E pool（）从队首删除并返回一个元素。

E peek（) 返回队首的元素（但并不删除）。

五、List高级—数据结构：Deque栈栈也是常用的数据结构，栈（Deque）则是Queue的子接口，定义了所谓的“双端队列”，即从队列的两端分别可以入队（offer）和出队（poll），如果将Deque限制为只能从一段入队和出队，则可实现“栈（Stack）”的数据结构，对于栈而言，入栈称之为push，出栈称为pop。

栈遵循先进后出（FILO）原则。

Deque常用的方法：E push（）压入，向栈中存入数据。

E pop（）取出，从栈中取出数据。

E peek（）获取栈顶位置的元素，但不取出。

六、Set接口Set 接口也是Collection 接口的子接口，但是与Collection 或List 接口不同的是，Set 接口中不能加入重复的元素，是因为Set判断两个对象相同不是使用==运算符，而是根据equals方法。

即两个对象用equals方法比较返回true，Set就不能接受两个对象。

同时Set 集合里多个对象之间没有明显的顺序。

其实Set具有与Collection完全一样的接口，除了注释不一样其他都一样，也就是Set 根本没有对Collection扩展，只是对add,equals，hashCode的定义说明不一样，因为Set是不允许重复元素的。

但是要注意的是：虽然Set和Collection中的方法一样，但是他们是完全不一样的，List可以自动为Collection，但是绝对不可以转为Set的。

遍历Set集合的元素只有一种方式，迭代器。

同时set集合不支持索引，也不具备List 集合的get（）方法。

Set 接口的常用子类:1）散列的存放：HashSetHashSet按Hash算法来存储集合的元素，因此具有很好的存取和查找性能。

HashSet的特点：（1）HashSet不是同步的，多个线程访问是需要通过代码保证同步（2）集合元素值可以使null。

HashSet集合判断两个元素相等的标准是两个对象通过equals方法比较相等，并且两个对象的hashCode（）方法返回值也相等。

其实原理是这样的：HashSet的底层采用HashMap来存放数据，HashMap的put()方法是这样的：public V put(K key, V value) {if (key == null)return putForNullKey(value);int hash = hash(key.hashCode());//----------1----------int i = indexFor(hash, table.length);//-----------2---------for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {//-----------3---------Object k;if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {V oldValue = e.value;e.value = value;e.recordAccess(this);return oldValue;}}//------------------4--------------------modCount++;addEntry(hash, key, value, i);return null;}当向HashMap中添加元素的时候，首先计算元素的hashcode值，然后根据1处的代码计算出Hashcode的值，再根据2处的代码计算出这个元的存储位置如果这个位置为空，就将元素添加进去；如果不为空，则看3-4的代码，遍历索引为i的链上的元素，如果key重复，则替换并返回oldValue值。