Java集合

用户10358987

发布于 2024-04-23 19:52:57

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发布于 2024-04-23 19:52:57

文章被收录于专栏：java

1 集合的由来

通常，我们的Java程序需要根据程序运行时才知道创建了多少个对象。但若非程序运行，程序开发阶段，我们根本不知道到底需要多少个数量的对象，甚至不知道它的准确类型。为了满足这些常规的编程需要，我们要求能在任何时候，任何地点创建任意数量的对象，而这些对象用什么来容纳呢？我们首先想到了数组，但是！数组只能存放同一类型的数据，而且其长度是固定的，那怎么办了？集合便应运而生了。

2 集合是什么？

Java集合类存放在java.util包中，是一个用来存放对象的容器。

集合只能存放对象。比如你存入一个int型数据66放入集合中，其实它是自动转换成Integer类后存入的，Java中每一种基本数据类型都有对应的引用类型。
集合存放的都是对象的引用，而非对象本身。所以我们称集合中的对象就是集合中对象的引用。对象本身还是放在堆内存中。
集合可以存放不同类型，不限数量的数据类型。

3 集合和数组的区别

长度区别

数组固定
集合可变

内容区别

数组可以是基本类型，也可以是引用类型
集合只能是引用类型

元素内容

数组只能存储同一种类型
集合可以存储不同类型（其实集合一般存储的也是同一种类型）

4 Java集合框架

Java 集合框架主要包括两种类型的容器，一种是集合（Collection），存储一个元素集合，另一种是图（Map），存储键/值对映射。Collection 接口又有 3 种子类型，List、Set 和 Queue，再下面是一些抽象类，最后是具体实现类，常用的有 ArrayList、LinkedList、HashSet、LinkedHashSet、HashMap、LinkedHashMap 等等。

集合框架是一个用来代表和操纵集合的统一架构。所有的集合框架都包含如下内容：

接口：是代表集合的抽象数据类型。例如 Collection、List、Set、Map等。之所以定义多个接口，是为了以不同的方式操作集合对象。
实现（类）：是集合接口的具体实现。从本质上讲，它们是可重复使用的数据结构，例如：ArrayList、LinkedList、HashSet、HashMap。
算法：是实现集合接口的对象里的方法执行的一些有用的计算，例如：搜索和排序。这些算法被称为多态，那是因为相同的方法可以在相似的接口上有着不同的实现。

除了集合，该框架也定义了几个 Map 接口和类。Map 里存储的是键/值对。尽管 Map 不是集合，但是它们完全整合在集合中。

5 集合接口

Collection 接口

Collection 是最基本的集合接口，一个 Collection 代表一组 Object，即 Collection 的元素，Java不提供直接继承自Collection的类，只提供继承于的子接口(如List和set)。
Collection 接口存储一组不唯一，无序的对象。

List 接口

List接口是一个有序的Collection，使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置，能够通过索引(元素在List中位置，类似于数组的下标)来访问List中的元素，第一个元素的索引为0，而且允许有相同的元素。
List 接口存储一组不唯一，有序（插入顺序）的对象。

Set

Set 具有与 Collection 完全一样的接口，只是行为上不同，Set 不保存重复的元素。
Set 接口存储一组唯一，无序的对象。

SortedSet

继承于Set保存有序的集合。

Map

Map 接口存储一组键值对象，提供key（键）到value（值）的映射。

Map.Entry

描述在一个Map中的一个元素（键/值对），是一个Map的内部类。

SortedMap

继承于 Map，使 Key 保持在升序排列。

Enumeration

这是一个传统的接口和定义的方法，通过它可以枚举（一次获得一个）对象集合中的元素。这个传统接口已被迭代器取代。

Set和List的区别

Set 接口实例存储的是无序的，不重复的数据。List 接口实例存储的是有序的，可以重复的元素。
Set检索效率低下，删除和插入效率高，插入和删除不会引起元素位置改变 <实现类有HashSet,TreeSet>。
List和数组类似，可以动态增长，根据实际存储的数据的长度自动增长List的长度。查找元素效率高，插入删除效率低，因为会引起其他元素位置改变 <实现类有ArrayList,LinkedList,Vector> 。

6 集合实现类（集合类）

Java提供了一套实现了Collection接口的标准集合类。其中一些是具体类，这些类可以直接拿来使用，而另外一些是抽象类，提供了接口的部分实现。

标准集合类汇总如下：

AbstractCollection 实现了大部分的集合接口。
AbstractList 继承于AbstractCollection 并且实现了大部分List接口。
AbstractSequentialList 继承于 AbstractList ，提供了对数据元素的链式访问而不是随机访问。
LinkedList 该类实现了List接口，允许有null（空）元素。主要用于创建链表数据结构，该类没有同步方法，如果多个线程同时访问一个List，则必须自己实现访问同步，解决方法就是在创建List时候构造一个同步的List。例如： List list=Collections.synchronizedList(newLinkedList(…)); LinkedList 查找效率低。
ArrayList 该类也是实现了List的接口，实现了可变大小的数组，随机访问和遍历元素时，提供更好的性能。该类也是非同步的,在多线程的情况下不要使用。ArrayList 增长当前长度的50%，插入删除效率低。
AbstractSet 继承于AbstractCollection 并且实现了大部分Set接口。
HashSet 该类实现了Set接口，不允许出现重复元素，不保证集合中元素的顺序，允许包含值为null的元素，但最多只能一个。
LinkedHashSet 具有可预知迭代顺序的 Set 接口的哈希表和链接列表实现。
TreeSet 该类实现了Set接口，可以实现排序等功能。
AbstractMap 实现了大部分的Map接口。
HashMap HashMap 是一个散列表，它存储的内容是键值对(key-value)映射。该类实现了Map接口，根据键的HashCode值存储数据，具有很快的访问速度，最多允许一条记录的键为null，不支持线程同步。
TreeMap 继承了AbstractMap，并且使用一颗树。
WeakHashMap 继承AbstractMap类，使用弱密钥的哈希表。
LinkedHashMap 继承于HashMap，使用元素的自然顺序对元素进行排序。
IdentityHashMap 继承AbstractMap类，比较文档时使用引用相等。

在java.util包中定义的类，如下所示：

Vector 该类和ArrayList非常相似，但是该类是同步的，可以用在多线程的情况，该类允许设置默认的增长长度，默认扩容方式为原来的2倍。
Stack 栈是Vector的一个子类，它实现了一个标准的后进先出的栈。
Dictionary Dictionary 类是一个抽象类，用来存储键/值对，作用和Map类相似。
Hashtable Hashtable 是 Dictionary(字典) 类的子类，位于 java.util 包中。
Properties Properties 继承于 Hashtable，表示一个持久的属性集，属性列表中每个键及其对应值都是一个字符串。
BitSet 一个Bitset类创建一种特殊类型的数组来保存位值。BitSet中数组大小会随需要增加。

7 如何使用迭代器

通常情况下，你会希望遍历一个集合中的元素。例如，显示集合中的每个元素。

一般遍历数组都是采用for循环或者增强for，这两个方法也可以用在集合框架，但是还有一种方法是采用迭代器遍历集合框架，它是一个对象，实现了Iterator 接口或ListIterator接口。

迭代器，使你能够通过循环来得到或删除集合的元素。ListIterator 继承了Iterator，以允许双向遍历列表和修改元素。

使用 Java Iterator 这里通过实例列出Iterator和listIterator接口提供的所有方法。

7.1 遍历 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");
     	//第一种遍历方法使用 For-Each 遍历 List
     	//也可以改写 for(int i=0;i<list.size();i++) 这种形式
     	for (String str : list) {
        	System.out.println(str);
     	}
 
     	//第二种遍历，把链表变为数组相关的内容进行遍历
     	String[] strArray=new String[list.size()];
     	list.toArray(strArray);
     	//这里也可以改写为  for(String str:strArray) 这种形式
     	for(int i=0;i<strArray.length;i++) {
        	System.out.println(strArray[i]);
     	}
     
    	//第三种遍历 使用迭代器进行相关遍历
     	Iterator<String> ite=list.iterator();
     	//判断下一个元素之后有值
     	while(ite.hasNext()) {
			System.out.println(ite.next());
     	}
 	}
}

以上三种方法都是用来遍历ArrayList集合，第三种方法是采用迭代器的方法，该方法可以不用担心在遍历的过程中会超出集合的长度。

7.2 遍历 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");
      
      	//第一种：普遍使用，二次取值
      	System.out.println("通过Map.keySet遍历key和value：");
      	for (String key : map.keySet()) {
       		System.out.println("key= "+ key + " and value= " + map.get(key));
      	}
      
      	//第二种
      	System.out.println("通过Map.entrySet使用iterator遍历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());
      	}
      
      	//第三种：推荐，尤其是容量大时
      	System.out.println("通过Map.entrySet遍历key和value");
      	for (Map.Entry<String, String> entry : map.entrySet()) {
       		System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue());
      	}
    
      	//第四种
      	System.out.println("通过Map.values()遍历所有的value，但不能遍历key");
      	for (String v : map.values()) {
       		System.out.println("value= " + v);
      	}
	}
}

8 集合转换(数组、List、Set、Map相互转换)

package com.example.test;
 
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.HashMap;
import java.util.HashSet;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
 
public class ConvertorTest {
 
	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		//List-->数组
        testList2Array();
        //数组-->List
        testArray2List();
        //Set-->List
        testSet2List();
        //List-->Set
        testList2Set();
        //set-->数组
        testSet2Array();
        //数组-->Set
        testArray2Set();
        //Map-->Set
        testMap2Set();
        //Map-->List
        testMap2List();
	}
 	
 	/**
     * Map-->List
     */
	private static void testMap2List() {
		Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();  
        map.put("A", "ABC");  
        map.put("K", "KK");  
        map.put("L", "LV");  
        
		//将Map Key 转化为List    
        List<String> mapKeyList = new ArrayList<String>(map.keySet());  
        System.out.println("mapKeyList:"+mapKeyList);
        
        //将Map Key 转化为List    
        List<String> mapValuesList = new ArrayList<String>(map.values());  
        System.out.println("mapValuesList:"+mapValuesList);
	}
 
 	/**
     * Map-->Set
     */
	private static void testMap2Set() {
        Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();  
        map.put("A", "ABC");  
        map.put("K", "KK");  
        map.put("L", "LV");  
        
        // 将Map 的键转化为Set    
        Set<String> mapKeySet = map.keySet();  
        System.out.println("mapKeySet:"+mapKeySet);
        
        // 将Map 的值转化为Set    
        Set<String> mapValuesSet = new HashSet<String>(map.values());  
        System.out.println("mapValuesSet:"+mapValuesSet);
	}
 	
 	/**
     * 数组-->Set
     */
	private static void testArray2Set() {
        String[] arr = {"AA","BB","DD","CC","BB"};  
        
        //数组-->Set  
        Set<String> set = new HashSet<String>(Arrays.asList(arr));  
        System.out.println(set);  
	}
 	
 	/**
     * Set-->数组
     */
	private static void testSet2Array() {
		Set<String> set = new HashSet<String>();
		set.add("AA");
		set.add("BB");
		set.add("CC");
		
		String[] arr = new String[set.size()];  
		//Set-->数组  
		set.toArray(arr); 
        System.out.println(Arrays.toString(arr));  
	}
 	
 	/**
     * List-->Set
     */
	private static void testList2Set() {
		List<String> list = new ArrayList<String>();
		list.add("ABC");
		list.add("EFG");
		list.add("LMN");
		list.add("LMN");
		
		//List-->Set
        Set<String> listSet = new HashSet<String>(list);
        System.out.println(listSet);
	}
 	
 	/**
     * Set-->List
     */
	private static void testSet2List() {
		Set<String> set = new HashSet<String>();
		set.add("AA");
		set.add("BB");
		set.add("CC");
		
		//Set-->List
        List<String> setList = new ArrayList<String>(set);
        System.out.println(setList);  
	}
 	
 	/**
     * List-->数组
     */
	private static void testList2Array() {
		//List-->数组  
        List<String> list = new ArrayList<String>();  
        list.add("AA");  
        list.add("BB");  
        list.add("CC");  
        //返回Object数组  
        Object[] objects = list.toArray();
        System.out.println("objects:"+Arrays.toString(objects));  
        
        String[] arr = new String[list.size()];  
        //将转化后的数组放入已经创建好的对象中  
        list.toArray(arr);
        System.out.println("strings1:"+Arrays.toString(arr));  
	}
	
	/**
     * 数组-->List
     */
	private static void testArray2List() {
		//数组-->List  
        String[] ss = {"JJ","KK"};  
        List<String> list1 = Arrays.asList(ss);  
        List<String> list2 = Arrays.asList("AAA","BBB");  
        System.out.println(list1);  
        System.out.println(list2);  
	}
}

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