Java集合框架（List, Set, Map, Collections）

1.Java集合框架概述

Java集合框架关系如图，其中Collection和Map同样是集合的顶级。

 

2.List集合

List集合代表一个元素有序，可重复的集合，集合中的每个元素都有其对应的顺序索引。

常用实现类：ArrayList   LinkedList

遍历方式：for循环，Iterator

ArrayList 内部以数组的形式来保存集合中的元素，线程不安全；通常用for循环遍历。Vector线程安全，但Vector是个古老的类，存在很多缺点。

示例：

public class ArrayLsitDemo {/** * @param args */public static void main(String[] args) {ArrayList<String> arr = new ArrayList<String>();//增arr.add("菠萝");arr.add("香蕉");arr.add("李子");print(arr);//删arr.remove(0);//根据索引删除，引用对象知识移除地址print(arr);//改arr.set(1, "橙子");print(arr);//查System.out.println(arr.get(0));}//遍历public static void print(ArrayList<String> arr){for(String str:arr){System.out.print(str + " ");}System.out.println();}}

运行结果：

 

LinkedList可以根据索引来访问集合中的元素，此外还实现了Deque接口，所以也可以当成双端队列来使用，即可当“栈”（先进后出），也可以当作队（先进先出）；内部是以线性表和链表实现的，保证输入的顺序。通常用Iterator遍历。

示例：

public class LinkedListDemo {/** * @param args */public static void main(String[] args) {LinkedList<String> list = new LinkedList<String>();list.add("哈哈");list.add("呵呵");list.add("嘿嘿");print(list);list.addFirst("嘻嘻");//链表可以在头或尾插入print(list);//将元素加入到对头list.offerFirst("来来");//将元素加入到队尾list.offerLast("去去");print(list);//访问并不删除栈顶System.out.println("访问并不删除栈顶----" +list.peekFirst());print(list);//访问并删除栈顶System.out.println("访问并删除栈顶----" + list.poll());print(list);}public static void print(List list){Iterator iterator = list.iterator();while(iterator.hasNext()){System.out.print(iterator.next() + " ");}System.out.println();}}

运行结果：

 

注意：LinkedList在进行删除、插入操作时性能更优，而ArrayList在遍历的时候应能更优。

3.Set集合

Set集合不循序包含相同的元素。

常用实现类：HashSet  LinkedHashSet  TreeSet 

遍历方法：Iterator

HashSet通过equals() 和hashCode()方法来判断两个元素是否相等，不保证元素的输入顺序

示例：

public class HashSetDemo {/** * @param args */public static void main(String[] args) {HashSet<String> set = new HashSet<String>();//增set.add("小猫");set.add("小狗");set.add("小猪");System.out.println(set.add("小猫"));//返回false，不能重复添加print(set);//添加自定义对象，需重写hashCode() 和equals()方法HashSet<Dog> dogs = new HashSet<Dog>();dogs.add(new Dog("ho",1));dogs.add(new Dog("wo",3));dogs.add(new Dog("1o",2));System.out.println(dogs.add(new Dog("1o",2)));//无法添加相同对象print(dogs);}public static void print(Set set){Iterator i = set.iterator();    while(i.hasNext()){    System.out.print(i.next());    System.out.print("   ");    }    System.out.println();}}class Dog{private String name;private int age;public Dog(String name, int age) {super();this.name = name;this.age = age;}@Overridepublic int hashCode() {final int prime = 31;int result = 1;result = prime * result + age;result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());return result;}@Overridepublic boolean equals(Object obj) {if (this == obj)return true;if (obj == null)return false;if (getClass() != obj.getClass())return false;Dog other = (Dog) obj;if (age != other.age)return false;if (name == null) {if (other.name != null)return false;} else if (!name.equals(other.name))return false;return true;}@Overridepublic String toString() {return "Dog [name=" + name + ", age=" + age + "]";}}

运行结果：

 

LinkedSet  保证元素的输入顺序

示例：

public class LinkedSetDemo {public static void main(String[] args) {LinkedHashSet<String> set = new LinkedHashSet<String>();set.add("第一");set.add("第二");set.add("第三");set.add("第四");set.add("胜利");Iterator<String> i = set.iterator();while(i.hasNext()){System.out.println(i.next());}}}

运行结果：

TreeSet是通过自然排序或者自定义排序来保存元素的

自然排序

示例：

public class TreeSetDemo {public static void main(String[] args) {//添加自定义元素，需重写compareTo方法TreeSet<Man> man = new TreeSet<Man>();man.add(new Man("小白", 14));man.add(new Man("小白", 14));//同名同姓的表示同一个热闹man.add(new Man("小白", 15));man.add(new Man("小白", 16));man.add(new Man("小白", 17));print(man);}public static void print(Set set){Iterator i = set.iterator();while(i.hasNext()){System.out.print(i.next());System.out.print("  ");}System.out.println("打印完毕！");}}class Man implements Comparable<Man>{private String name;private int age;public Man(String name, int age) {super();this.name = name;this.age = age;}   @Overridepublic String toString() {return "Man [name=" + name + ", age=" + age + "]";}@Overridepublic int hashCode() {final int prime = 31;int result = 1;result = prime * result + age;result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());return result;}@Overridepublic boolean equals(Object obj) {if (this == obj)return true;if (obj == null)return false;if (getClass() != obj.getClass())return false;Man other = (Man) obj;if (age != other.age)return false;if (name == null) {if (other.name != null)return false;} else if (!name.equals(other.name))return false;return true;}public int compareTo(Man o) {if(this.age > o.age){return 1;}else if(this.age < o.age){return -1;}return 0;}}

运行结果：

自定义排序

示例：

public class TreeSetDemo {public static void main(String[] args) {//自定义比较器，传入匿名内部类 ComparatorTreeSet<Man> man = new TreeSet<Man>(new Comparator<Man>() {public int compare(Man o1, Man o2) {if(o1.getAge()> o2.getAge()){return 1;}else if(o1.getAge() < o2.getAge()){return -1;}return 0;}});man.add(new Man("小白", 14));man.add(new Man("小白", 14));//同名同姓的表示同一个热闹man.add(new Man("小白", 15));man.add(new Man("小白", 16));man.add(new Man("小白", 17));print(man);}public static void print(Set set){Iterator i = set.iterator();while(i.hasNext()){System.out.print(i.next());System.out.print("  ");}System.out.println("打印完毕！");}}class Man {private String name;private int age;public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}public Man(String name, int age) {super();this.name = name;this.age = age;}   @Overridepublic String toString() {return "Man [name=" + name + ", age=" + age + "]";}@Overridepublic int hashCode() {final int prime = 31;int result = 1;result = prime * result + age;result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());return result;}@Overridepublic boolean equals(Object obj) {if (this == obj)return true;if (obj == null)return false;if (getClass() != obj.getClass())return false;Man other = (Man) obj;if (age != other.age)return false;if (name == null) {if (other.name != null)return false;} else if (!name.equals(other.name))return false;return true;}}

运行结果：

4.Map集合

Map是用于保存具有映射关系的数据，有两组值，一组值是用来保存Map里的Key，另外一组值是用来保存Map里的value。key不允许重复。

常用实现类：HashMap  LinkedHashMap  TreeMap

遍历方法有两种：keySet()  entrySet()

1）HashMap线程不安全，允许null作为key，HashTable线程安全，但是古老少用，不允许null作为key。

示例：

public class HashMapDemo {/** * @param args */public static void main(String[] args) {HashMap<Integer, String> map = new HashMap<Integer,String>();map.put(12, "吃饭");map.put(14, "睡觉");map.put(13, "打豆豆");//第一种遍历方式keySet()Set<Integer> keySet = map.keySet();Iterator<Integer> i = keySet.iterator();while(i.hasNext()){Integer key = i.next();System.out.println("键是：" + key + "值是：" + map.get(key));}System.out.println("*******************************");//第二种遍历方式entrySet()Set<Entry<Integer,String>> entrySet = map.entrySet();Iterator<Entry<Integer, String>> iterator = entrySet.iterator();while(iterator.hasNext()){Entry<Integer, String> next = iterator.next();System.out.println("键是：" + next.getKey() + "值是：" + next.getValue());}}}

运行结果：

2）LinkedHashMap

LinkedHashMap也是使用双向链表来维护key-value，保证迭代顺序与key-value对的插入顺序一直。

示例：

public class LinkedHashMapDemo {/** * @param args */public static void main(String[] args) {LinkedHashMap<Integer, String> map = new LinkedHashMap<Integer,String>();map.put(12, "吃饭");map.put(14, "睡觉");map.put(13, "打豆豆");map.put(11, "刷牙");map.put(15, "上厕所");//第一种遍历方式keySet()Set<Integer> keySet = map.keySet();Iterator<Integer> i = keySet.iterator();while(i.hasNext()){Integer key = i.next();System.out.println("键是：" + key + "值是：" + map.get(key));}}}

运行结果：

3）TreeMap

     与TreeSet同理，是红黑树结构存储，自然排序，key需要继承Comparable接口，自定义排序，则需传入Comparator对象。

示例：

public class TreeMapDemo {public static void main(String[] args) {//String类已经继承Comparabe接口TreeMap<String, String> map = new TreeMap<String, String>();map.put("a", "aaaa");map.put("c", "cccc");map.put("d", "dddd");map.put("f", "ffff");map.put("q", "qqqq");Set<String> keySet = map.keySet();Iterator<String> i = keySet.iterator();while(i.hasNext()){String key = i.next();System.out.println("键是：" + key + "值是：" + map.get(key));}}}

运行结果：

5.collections工具类

该工具类提供了大量的方法对集合元素进行增删改查等操作。还提供了将集合对象设置为不可变、对集合对象实现同步控制等方法。

1）排序操作

示例：

public class Demo10 {public static void main(String[] args) {List list = new ArrayList<Integer>();list.add(4);list.add(3);list.add(12);list.add(-9);//对list随机排序Collections.shuffle(list);print(list);//自然排序Collections.sort(list);print(list);}public static void print(List<Integer> arr){for(Integer str:arr){System.out.print(str + " ");}System.out.println();}}

运行结果：

2）查找替换操作

示例：

public class Demo10 {public static void main(String[] args) {List list = new ArrayList<Integer>();list.add(4);list.add(3);list.add(12);list.add(-9);//自然排序Collections.sort(list);print(list);//查找、替换System.out.println("最大元素是：" + Collections.max(list));System.out.println("4的索引是：" + Collections.binarySearch(list, 4));System.out.println("替换所有的元素：" );Collections.fill(list, 1);print(list);}public static void print(List<Integer> arr){for(Integer str:arr){System.out.print(str + " ");}System.out.println();}}

运行结果：

3）同步操作

示例：

public static void main(String[] args) {Collection collection = Collections.synchronizedCollection(new ArrayList());List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList());Map map = Collections.synchronizedMap(new HashMap());Set set = Collections.synchronizedSet(new HashSet());}

4）设置不可变操作

示例：

public static void main(String[] args) {List list = new ArrayList<Integer>();list.add(4);list.add(3);list.add(12);list.add(-9);List unmodifiableList = Collections.unmodifiableList(list);System.out.println(unmodifiableList.add(2));}

运行结果：

发生异常