Java原生提供的和数据结构有关的类

Java原生提供的和数据结构有关系的类主要由两个接口派生而来：Collection和Map。

本文主讲Collection，Map在稍后新开一篇。

    Collection接口继承了Iterable接口，内部定义了一系列的抽象方法，如：size(), isEmpty(), contains(Object o), iterator(), toArray(), add(E e)等常用方法。

    目前（Java8）Collection家族关系大致如下图，省略了部分我不太熟悉的，之后可能补上。

     重新画了一张：

一、List与Queue家族

    由于这两个接口及其实现类之间关系较为紧密，放在一起讲。这两者之间最主要的不同在于可操作的位置不同，List接口定义的与普通的数组类似，可以对任意位置上的元素进行操作，而Queue则是一个先进先出的队列，只允许对队头和队尾进行操作。先挑几个比较熟悉的实现类和接口总结一下。

    1. ArrayList

    是实现了List接口的大小可变数组的实现。实现了所有可选列表操作，并允许包括null在内的所有元素。除了实现 List 接口外，此类还提供一些方法来操作内部用来存储列表的数组的大小（此类大致上等同于Vector类，除了此类是不同步的）。若需要保持同步，可使用Collections.synchonizedList方法将其封装。

    这个类提供的迭代器是快速失败的。在创建迭代器之后，只能通过迭代器本身对该类进行修改，若直接该类提供的方法来操作内部存储的元素，如添加或移除，那么迭代器就会抛出异常ConcurrentModificationException。

    2. Vector

    Vector类实现了可增长的对象数组，其通过维护capacity和capacityIncrement这两个属性来优化管理内存，每当向量的大小超过capacity时，对象数组会增长capacityIncrement的大小来加长数组。此对象提供的所有方法都使用synchonized关键字修饰了，因此，这个类是同步的。

    其他的特性与ArrayList很相似，这个类提供的iterator同样是快速失败的。

    3.Stack

    Stack是非常经典的数据结构，它提供了后进先出（LIFO）的对象堆栈。它对Vector类进行了拓展，提供了常用的pop和push方法，还有取栈顶的peek方法等。

    API在需要使用栈时，更推荐使用实现Deque接口的ArrayDeque类而不是Stack.

    4. Queue

    数据结构队列的接口，定义了先进先出（FIFO）的队列。定义了remove和poll方法用于移除并获取队列的头，这两个方法的区别在于，当队列为空时，调用remove获取将抛出异常；定义了peek和element方法用于获取但不移除队列的头，当队列为空时，element方法将抛出异常；定义了offer和add方法在队列尾部添加元素，offer方法通常优于add方法，当队列为满时，调用add方法将抛出异常。

    5. Deque(Double ended queue)

    继承Queue，定义了双向队列数据结构的接口，支持两端插入和移除元素。Deque提供了在双端插入、移除、检查元素的方法，与Queue一致，每个操作都提供了两种方法，其中一种在某些情况下会抛出异常，另一种则会抛出特殊值（null或false）。addFirst和offerFirst，removeFirst和pollFirst，getFirst和peekFirst（队尾操作的方法将First替换为Last）。除此之外，Deque继承了Queue的方法，这些方法等同于Deque中定义的对于队尾操作的方法。

    由于一些方法会返回特殊值如null，因此，最好不要在Deque或Queue中存储null。

    6. LinkedList

    这个类实现了Deque接口，可视作一个双向队列，内部通过一个Node内部类实现。通过add和poll方法实现先进先出的队列操作，通过addFirst和addLast方法分别在队头和队尾添加元素，前面的add方法添加在队尾，这个方法内部就是调用的addLst。

    这个类是不同步的，线程不安全。

    

二、Set家族

    List家族是有序的，允许重复的数据集合，而Set则是无需的，不允许重复的数据集合。Set不包含满足e1.equals(e2)这样条件的元素对，同时最多只能有一个null元素。

    当向Set中存储可变对象时需要非常小心，因为元素的改变可能会影响equals方法的结果。

    1. 抽象类AbstractSet

    该类是Set的骨干实现，从而很大程度上减少了Set接口实现的工作量。继承了AbstractCollection抽象类，但没有重写任何的实现，只是添加了equals和hashCode的实现。

    2. 子接口SortedSet

    Set接口的定义是无序的，而SortedSet则提供了一个有序的Set，其内部要么使用compareTo方法进行排序，要么根据在创建有序Set时提供的Comparator进行排序。SortedSet提供的迭代器将根据元素的升序进行迭代。

    所以，放入到SortedSet中的元素必须实现Comparablejiekou或者可以被set中定义的comparator所接受。

    3. 子接口NavigableSort

    这个接口是拓展的SortedSet，提供了一系列“导航”方法，如lower、floor、ceiling和higher分别返回小于、小于等于、大于等于、大于给定元素的所有元素。还定义了pollFirst和pollLast方法，他们返回并移除Set中最小和最大的元素。

    4. 实现类TreeSet

    继承了AbstractSet抽象类，实现了NacigableSort接口。此实现是不同步的。迭代器是快速失败的。

    其内部是通过维护一个NavigableMap来实现的，其内部方法几乎都是通过TreeMap来实现的。关于NavigableMap和TreeMap，在之后写Map相关的内容时再叙述。