【JDK】：Java容器框架

容器框架概述

在JDK8中rt.jar文件中，java.util.*；包中的容器主要包括List、Set、Queue和Map四個大類，其中List、Set、Queue是和Collection接口相關的容器，而Map是單獨列出來的容器。使用astah community版繪製了容器框架的類圖。

Collection的List、Set、Queue類圖如下：

Map容器的類圖如下：

注意到上面的類圖中有幾個單獨列出的接口或者類：

• Comparator
  比較器接口，最重要的是compare()方法，對於容器中存儲元素item的排序（包括自定義排序等）有重要作用，如果使用的是有序容器（SortedSet、SortedMap、TreeMap），則存放的元素必須是可進行比較的，需要實現Comparator接口。
• RandomAccess
  隨機存取接口，實現容器的隨機存取，如ArrayList、Vector（相當於同步的ArrayList）等。
• Iterator和ListIterator
  Iterator接口使用了迭代器設計模式來對所有的容器進行快速遍歷，容器本身不需要關注存儲元素item的數據類型（具體是什麼類），這些確定類型和轉型的工作由iterator負責實現。
  ListIterator是List容器所獨有的迭代器，與一般的Iterator相比，ListIterator包含add()、hasPrevious()、previous()、nextIndex()等方法，能夠在遍歷過程中修改集合、逆向順序遍歷、定位遍歷索引；而Iterator只能遍歷不能修改、只能順向順序遍歷、不能定位索引。
• Iterable
  Iterable是java.lang*;包中的接口，實現該接口的類能後實現“For-each loop”，不要將其與Iterator和ListIterator迭代器混淆。”For-each loop“是增強for循環，例如對於一個ArrayList容器的循環，使用增強for循環能夠簡化代碼，提高效率：

// Iterator迭代器循環模式
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
for(Iterator it = list.iterator(); it.hasNext(); ) 
    System.out.println(it.next());  // 自動拆箱成int輸出

// For-each loop模式
for(Integer i : list)
    System.out.println(i);

• Arrays和Collections
  Arrays是關於數組的封裝類，封裝了對數組操作的多種方法，如sort()、copyOf()、binarySearch()、asList()等方法；Collections封裝了很多對於容器的操作，如max()、min()、reverse()、sort()等方法，生成同步容器如Collections.synchronizedList()、Collections.synchronizedSet()等。

Set

Set實現了數學中的“集合”容器，一般是不可重複，無序，最多隻有一個null值。

其子容器主要包括：

• AbstractSet：抽象集合類，實現了equals()和hashCode()方法
• SortedSet：有序（默認自然序）
• NavigableSet：繼承自SortedSet
• TreeSet：實現NavigableSet接口，繼承AbstractSet
• HashSet：hash方式存儲（實際上是一個Map的實例）
• LinkedHashSet：雙向循環鏈表，不可重複，順序與插入順序保持一致，或者實現自定義的順序
• EmumSet：只能存放Emum枚舉類型

List

List是List集合類的最上層接口，相當於實現了書序總的“集合”，主要是針對數組和鏈表。List是一般是可重複、無序、可添加null值的。

List子容器主要包括：

• ArrayList：數組實現，隨機存取
• LinkedList：雙向循環鏈表，順序存取
• Vector：同步，其他與ArrayList相同
• Stack：同步，繼承自Vector，“先進後出”

Queue

Queue實現了數據結構中的隊列，“先進先出”，

主要的子容器包括：

• AbstractQueue：抽象隊列
• PriorityQueue：繼承自AbstractQueue，數據結構中堆Heap的實現
• Deque：雙端隊列，兩端都可以插入和刪除
  
  • 輸出受限的雙端隊列
    
  • 輸入受限的雙端隊列
    

Map

Map容器是利用映射關係來存儲鍵值對的，獨立於List、Set、Queue。鍵值對是一一對應的關係，一般允許鍵值爲空，不可重複，是完全抽象類Dictionary的接口版本。

Map的子容器主要包括：

• AbstractMap：實現了內部EntrySet接口，實現equals、hashCode方法
• SortedMap：有序（默認自然序）
• NavigableMap：繼承自SortMap
• TreeMap：基於紅黑樹，實現NavigableMap接口，繼承Abstractmap
• HashMap：非同步，允許null
• LinkedHashMap：非同步，允許null，雙向循環鏈表，順序與插入順序一致（類比於LinkedHashSet），或者實現自定義順序。
• HashTable：同步，不允許null
• EmumMap：只能存放Emum枚舉類型
• WeakHashMap：弱鍵（weak key）映射，允許釋放映射所指向的對象，爲解決某類特殊問題而設計。如果映射之外沒有應用指向某個“鍵”，則該“鍵”可以被GC回收
• IdentityHashMap：使用“==”代替equals()對鍵進行比較的散列映射，專門爲解決特殊問題而設計
• ConcurrentHashMap：線程安全的Map，屬於java.util.concurrent併發包中