Java中的集合框架小結

早在Java 2中之前，Java就提供了特設類。比如：Dictionary, Vector, Stack, 和Properties這些類用來存儲和操作對象組。
雖然這些類都非常有用，但是它們缺少一個核心的，統一的主題。由於這個原因，使用Vector類的方式和使用Properties類的方式有着很大不同。
集合框架被設計成要滿足以下幾個目標。
該框架必須是高性能的。基本集合（動態數組，鏈表，樹，哈希表）的實現也必須是高效的。
該框架允許不同類型的集合，以類似的方式工作，具有高度的互操作性。
對一個集合的擴展和適應必須是簡單的。
爲此，整個集合框架就圍繞一組標準接口而設計。你可以直接使用這些接口的標準實現，諸如： LinkedList, HashSet, 和 TreeSet等,除此之外你也可以通過這些接口實現自己的集合。
集合框架是一個用來代表和操縱集合的統一架構。所有的集合框架都包含如下內容：
接口：是代表集合的抽象數據類型。接口允許集合獨立操縱其代表的細節。在面向對象的語言，接口通常形成一個層次。
實現（類）：是集合接口的具體實現。從本質上講，它們是可重複使用的數據結構。
算法：是實現集合接口的對象裏的方法執行的一些有用的計算，例如：搜索和排序。這些算法被稱爲多態，那是因爲相同的方法可以在相似的接口上有着不同的實現。
除了集合，該框架也定義了幾個Map接口和類。Map裏存儲的是鍵/值對。儘管Map不是collections，但是它們完全整合在集合中。

1、集合框架體系如圖所示

Java 集合框架提供了一套性能優良，使用方便的接口和類，java集合框架位於java.util包中， 所以當使用集合框架的時候需要進行導包。

2、集合接口

Collection 接口

Collection 是最基本的集合接口，一個 Collection 代表一組 Object，即 Collection 的元素, Java不提供直接繼承自Collection的類，只提供繼承於的子接口(如List和set)。

List 接口

List接口是一個有序的 Collection，使用此接口能夠精確的控制每個元素插入的位置，能夠通過索引(元素在List中位置，類似於數組的下標)來訪問List中的元素，第一個元素的索引爲 0，而且允許有相同的元素。

Set

Set 具有與 Collection 完全一樣的接口，只是行爲上不同，Set 不保存重複的元素。

SortedSet

繼承於Set保存有序的集合。

Map

將唯一的鍵映射到值。

Map.Entry

描述在一個Map中的一個元素（鍵/值對）。是一個Map的內部類。

SortedMap

繼承於Map，使Key保持在升序排列。

Enumeration

這是一個傳統的接口和定義的方法，通過它可以枚舉（一次獲得一個）對象集合中的元素。這個傳統接口已被迭代器取代。

Set和List的區別

1. Set 接口實例存儲的是無序的，不重複的數據。List 接口實例存儲的是有序的，可以重複的元素。
2. Set檢索效率低下，刪除和插入效率高，插入和刪除不會引起元素位置改變 <實現類有HashSet,TreeSet>。
3. List和數組類似，可以動態增長，根據實際存儲的數據的長度自動增長List的長度。查找元素效率高，插入刪除效率低，因爲會引起其他元素位置改變 <實現類有ArrayList,LinkedList,Vector> 。

3、集合實現類（集合類）

Java提供了一套實現了Collection接口的標準集合類。其中一些是具體類，這些類可以直接拿來使用，而另外一些是抽象類，提供了接口的部分實現。

標準集合類：

1、AbstractCollection
實現了大部分的集合接口。
2、AbstractList
繼承於AbstractCollection 並且實現了大部分List接口。
3、AbstractSequentialList
繼承於 AbstractList ，提供了對數據元素的鏈式訪問而不是隨機訪問。
4、LinkedList
該類實現了List接口，允許有null（空）元素。主要用於創建鏈表數據結構，該類沒有同步方法，如果多個線程同時訪問一個List，則必須自己實現訪問同步，解決方法就是在創建List時候構造一個同步的List。例如：

Listlist=Collections.synchronizedList(newLinkedList(...));

LinkedList 查找效率低。
5、ArrayList
該類也是實現了List的接口，實現了可變大小的數組，隨機訪問和遍歷元素時，提供更好的性能。該類也是非同步的,在多線程的情況下不要使用。ArrayList 增長當前長度的50%，插入刪除效率低。
6、AbstractSet
繼承於AbstractCollection 並且實現了大部分Set接口。
7、HashSet
該類實現了Set接口，不允許出現重複元素，不保證集合中元素的順序，允許包含值爲null的元素，但最多隻能一個。
8、LinkedHashSet
具有可預知迭代順序的 Set 接口的哈希表和鏈接列表實現。
9、TreeSet
該類實現了Set接口，可以實現排序等功能。
10、AbstractMap
實現了大部分的Map接口。
11、HashMap
HashMap 是一個散列表，它存儲的內容是鍵值對(key-value)映射。
該類實現了Map接口，根據鍵的HashCode值存儲數據，具有很快的訪問速度，最多允許一條記錄的鍵爲null，不支持線程同步。
12、TreeMap
繼承了AbstractMap，並且使用一顆樹。
13、WeakHashMap
繼承AbstractMap類，使用弱密鑰的哈希表。
14、LinkedHashMap
繼承於HashMap，使用元素的自然順序對元素進行排序.
15、IdentityHashMap
繼承AbstractMap類，比較文檔時使用引用相等。

4、集合算法

集合框架定義了幾種算法，可用於集合和映射。這些算法被定義爲集合類的靜態方法。
在嘗試比較不兼容的類型時，一些方法能夠拋出 ClassCastException異常。當試圖修改一個不可修改的集合時，拋出UnsupportedOperationException異常。
集合定義三個靜態的變量：EMPTY_SET，EMPTY_LIST，EMPTY_MAP的。這些變量都不可改變。

5、如何使用迭代器

通常情況下，你會希望遍歷一個集合中的元素。例如，顯示集合中的每個元素。
一般遍歷數組都是採用for循環或者增強for，這兩個方法也可以用在集合框架，但是還有一種方法是採用迭代器遍歷集合框架，它是一個對象，實現了Iterator 接口或ListIterator接口。
迭代器，使你能夠通過循環來得到或刪除集合的元素。ListIterator 繼承了Iterator，以允許雙向遍歷列表和修改元素。

遍歷 ArrayList

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");
 //第一種遍歷方法使用foreach遍歷List
 for (String str : list) {            //也可以改寫for(int i=0;i<list.size();i++)這種形式
    System.out.println(str);
 }

 //第二種遍歷，把鏈表變爲數組相關的內容進行遍歷
 String[] strArray=new String[list.size()];
 list.toArray(strArray);
 for(int i=0;i<strArray.length;i++) //這裏也可以改寫爲  foreach(String str:strArray)這種形式
 {
    System.out.println(strArray[i]);
 }

//第三種遍歷 使用迭代器進行相關遍歷，該方法可以不用擔心在遍歷的過程中會超出集合的長度。

 Iterator<String> ite=list.iterator();
 while(ite.hasNext())//判斷下一個元素之後有值
 {
     System.out.println(ite.next());
 }
 }
}

遍歷 Map

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");

  //第一種：普遍使用，二次取值
  System.out.println("通過Map.keySet遍歷key和value：");
  for (String key : map.keySet()) {
   System.out.println("key= "+ key + " and value= " + map.get(key));
  }

  //第二種
  System.out.println("通過Map.entrySet使用iterator遍歷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());
  }

  //第三種：推薦，尤其是容量大時
  System.out.println("通過Map.entrySet遍歷key和value");
  for (Map.Entry<String, String> entry : map.entrySet()) {
   System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue());
  }

  //第四種
  System.out.println("通過Map.values()遍歷所有的value，但不能遍歷key");
  for (String v : map.values()) {
   System.out.println("value= " + v);
  }
 }
}

Java集合框架爲程序員提供了預先包裝的數據結構和算法來操縱他們。
集合是一個對象，可容納其他對象的引用。集合接口聲明對每一種類型的集合可以執行的操作。
集合框架的類和接口均在java.util包中。
任何對象加入集合類後，自動轉變爲Object類型，所以在取出的時候，需要進行強制類型轉換