Java集合框架的理解

Java集合框架的理解

​ 在面向对象编程中，我们常常需要把多个对象或数据按照一定的结构存储起来，这时候就需要使用集合。集合

是Java语言中非常重要的API，不仅实用性强，面试中也常见，是必须要掌握的知识点。Java的集合框架是由很多

接口、抽象类、具体类组成的，都位于java.util包中。下面是Java集合框架图： 

一.Collection接口及相关接口和实现类

1.Collection接口：

​ Collection意即集合，是集合框架中的顶级接口，所有集合类的根接口,用来保存单独的对象，它又有三个子接口List、Set、Queue。同时Collection接口是一个泛型接口，Collection。

• 特点及用法：Collection 接口是一组允许重复的对象，用于表示任何对象或元素组。想要尽可能以常规方式处理一组元素时，就使用这一接口。 

• 常用方法：

  • 单元素添加、删除操作： 

  boolean add(Object o):将对象添加给集合 

  boolean remove(Object o): 如果集合中有与o相匹配的对象，则删除对象o 

  ​

  • 查询操作： 

  int size() ：返回当前集合中元素的数量 

  boolean isEmpty() ：判断集合中是否有任何元素 

  boolean contains(Object o) ：查找集合中是否含有对象o 

  Iterator iterator() ：返回一个迭代器，用来访问集合中的各个元素 

  ​

  • 组操作 ：作用于元素组或整个集合 

  boolean containsAll(Collection c): 查找集合中是否含有集合c 中所有元素 

  boolean addAll(Collection c) : 将集合c 中所有元素添加给该集合 

  void clear(): 删除集合中所有元素 

  void removeAll(Collection c) : 从集合中删除集合c 中的所有元素 

  void retainAll(Collection c) : 从集合中删除集合c 中不包含的元素 

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  • Collection转换为Object数组 ： 

  Object[] toArray() ：返回一个内含集合所有元素的array 

  Object[] toArray(Object[] a) ：返回一个内含集合所有元素的array。运行期返回的array
  和参数a的型别相同，需要转换为正确型别。 

• 注意事项：Collection不提供get()方法。如果要遍历Collectin中的元素，就必须用Iterator；

  可以把集合转换成其它任何其它的对象数组，但是不能直接把集合转换成基本数据类型的数组，因为集合必须持有对象。 

  ​

2.List接口 ：

继承了Collection接口，并且扩展出属于自己的方法。有三个实现的类ArrayList、LinkedList。  Vector。

• 特点及用法：List 接口继承了 Collection 接口以定义一个允许重复项的有序集合。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。 List 集合中的元素都是与索引有关系的，因此List 集合扩展的方法都是与索引有关系的。

• 常用方法：

  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 

2.1 ArrayList类：

ArrayList被称为数组列表，数据采用数组的方式存储，使 用连续内存存储。ArrayList是Java语言中可变长度数组的实现。

• 特点及用法：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时使用，查找效率高，即

  随机访问速度极快。不适合于在线性表中间需要频繁进行插入和删除操作。因为每次插入和删除都需要移动数组中的元素。

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• 常用方法：add(Object  o)：集合中添加数据

​ remove(Object o)：删除集合中的数据

​ add(int  index, Object element)：给集合中某个索引位置添加一个数据

​ get(intindex)：获取集合中某个位置的信息

• 注意：ArrayList是线程不安全的，在多线程的情况下不要使用。

2.2 LinkedList类：

​ 称为链表，该集合类型实现了“链表”的数据结构。值得一提的是，LinkedList不仅实现了List接口，还实现了Queue接口，可以说链表同时也可以作为一个队列对象使用。使用方式与ArrayList类似。 

• 特点及用法：LinkedList是以链表的方式存放的，每个节点上存放的是数据信息。适合于在链表中间需要频繁进行插入和删除操作。随机访问速度较慢。查找一个元素需要从头开始一个一个的找。

• 常用方法：add(E element)—向链表末尾添加一个新的节点，该节 点中的数据是参数element指定的对象。

                 add(int index, E element)—向链表的指定位置添加一个新的 节点，该节点中的数据是参数element指定的对象。          

                 addFirst(E element)—向链表的头添加新节点，该节点中的数据是参数element指定的对象。

                 addLast(Eelement)—向链表的末尾添加新节点，该节点中的数据是参数element指定的对象。

​ offer(E e)将指定元素添加到此列表的末尾（最后一个元素）。

​ offerFirst(E e)在此列表开头插入指定的元素

​ offerLast(E e)在此列表末尾插入指定的元素

2.3 Vector

   Vector是JDK1.0版本中的集合类，后来修改为实现了List接口，不常用。Vector的功能几乎都可以被ArrayList替代，主要区别是Vector是同步的，而ArrayList不是同步的。

3.Set接口

 Set 接口继承 Collection，但不允许重复，使用自己内部的一个排列机制。有两个实现类HashSet和 TreeSet

• 特点：Set中的元素实现了不重复，有点象集合的概念，无序，不允许有重复的元素,最多允许有一个null元素对象。Set中的元素是没有索引的，无序的。
• 常用方法：同Collection接口
• 注意：虽然Set中元素没有顺序，但是元素在set中的位置是有由该元素的HashCode决定的，其具体位置其实是固定的。在set接口中的不重复是由特殊要求的，Set集合中的去重和hashcode与equals方法直接相关。其实现类需重写hashcode和equals方法。

3.1 HashSet

HashSet是Set接口的最常见的实现类了。其底层是基于Hash算法进行存储相关元素的。 HashSet类按照哈希算法来存取对象，当向集合中加入一个新对象时，会调用对象的hashCode()方法得到对象的哈希码，然后根据这个码计算出对象在集合中存储的位置。

• 常用方法：

    boolean add(E o)将指定的元素添加到 set。

  int size() ：返回当前set中元素的数量 

  boolean isEmpty() ：判断set中是否有任何元素 

  boolean contains(Object o) ：查找set中是否含有对象o 

  Iterator iterator() ：返回一个迭代器，用来访问set中的各个元素 

• 注意：

  • 添加两个对象，创建两个对象，两个和对象在内存中的地址值不相同  因此hashCode值不相同。如要避免 需要在类中重写hashcode方法和equals方法。

  • HashSet中存储的元素的是无序的，但是由于HashSet底层是基于Hash算法实现的，使用了hashcode，

  HashSet中存储元素的位置是固定的

  • HashSet中时允许出入null值的，但是在HashSet中仅仅能够存入一个null值

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3.2 TreeSet类

TreeSet是一种排序二叉树。存入Set集合中的值，会按照值的大小进行相关的排序操作。底层算法是基于红黑树来实现的。

• 特点： 元素不重复，并且元素实现了排序。
• 常用方法：  add(E o)将指定的元素添加到 set（如果尚未存在于该set中）。

​ first() 返回已排序set中当前的第一个（最小）元素。

   last()返回已排序set中当前的最后一个（最大）元素。

​ comparator()返回此Set中的元素进行排序的比较器

• 注意：存储的对象必须实现Comparable接口

二.Map接口及其相关子接口和实现类

1.Map接口：

Map接口，映射接口，存放键值对。Map和Collection的区别就是，Map存的是一对一对的数据，Collection存的是一个一个的数据。Map接口主要有HashMap 和TreeMap两个实现类：

• 特点：Map中不能有重复的key。

• 常用方法：

  • 添加、删除操作：Object put(Object key, Object value): 将互相关联的一个关键字与一个值放入该映像。

  Object remove(Object key): 从映像中删除与key相关的映射 

  void putAll(Map t): 将来自特定映像的所有元素添加给该映像 

  void clear(): 从映像中删除所有映射 

  • 查询操作： Object get(Object key): 获得与关键字key相关的值，并且返回与关键字key相关的对象，

  如果没有在该映像中找到该关键字，则返回null 

  boolean containsKey(Object key): 判断映像中是否存在关键字key 

  boolean containsValue(Object value): 判断映像中是否存在值value 

  int size(): 返回当前映像中映射的数量 

  boolean isEmpty() ：判断映像中是否有任何映射 

  • 视图操作 ：Set keySet(): 返回映像中所有关键字的视图集 

  Collection values():返回映像中所有值的视图集 

  Set entrySet(): 返回Map.Entry对象的视图集，即映像中的关键字/值对

• 注意：Map接口不直接继承于Collection接口

2.HashMap类

HashMap实现了Map、CloneMap、Serializable三个接口，并且继承自AbstractMap类，HashMap基于hash数组实现，若key的hash值相同则使用链表方式进行保存。

• 特点： 在Map 中插入、删除和定位元素，HashMap 是最好的选择

• 常用方法：同Map接口

• 注意：使用HashMap要求添加的键类明确定义了hashCode()和 equals()的实现。 

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3.TreeMap类

• 特点：按自然顺序或自定义顺序遍历键，那么TreeMap会更好。

• 常用方法： 类同Map接口,comparator()返回此映射中的键进行排序的比较器

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