Java数据结构与算法之数据结构-逻辑结构-集合(一)------集合类简析

本讲内容：集合 collection

讲集合collection之前，我们先分清三个概念：

1. colection 集合，用来表示任何一种数据结构
2. Collection 集合接口，指的是 java.util.Collection接口，是 Set、List 和 Queue 接口的超类接口
3. Collections 集合工具类，指的是 java.util.Collections 类。

SCJP考试要求了解的接口有：Collection , Set , SortedSet , List , Map , SortedMap , Queue , NavigableSet , NavigableMap, 还有一个 Iterator 接口也是必须了解的。

SCJP考试要求了解的类有： HashMap , Hashtable ,TreeMap , LinkedHashMap , HashSet , LinkedHashSet ,TreeSet , ArrayList , Vector , LinkedList , PriorityQueuee , Collections , Arrays

下面给出一个集合之间的关系图：

此图是一个网友自己整理的，大家想下载浏览的话可以在网址:http://blog.csdn.net/u010887744/article/details/50575735进行操作。图上标注很详细的。

我们这里说的集合指的是小写的collection，集合有4种基本形式，其中前三种的父接口是Collection。

1. List 关注事物的索引列表
2. Set 关注事物的唯一性
3. Queue 关注事物被处理时的顺序
4. Map 关注事物的映射和键值的唯一性

一、 Collection接口分析:

Collection接口是Set，List，和Queue接口的父接口。提供了多数集合常用的方法声明。包括 add()、remove()、contains() 、size() 、iterator() 等。

add(E e)	将指定对象添加到集合中
remove(Object o)	将指定的对象从集合中移除，移除成功返回true,不成功返回false
contains(Object o)	查看该集合中是否包含指定的对象，包含返回true,不包含返回flase
size()	返回集合中存放的对象的个数。返回值为int
clear()	移除该集合中的所有对象，清空该集合。
iterator()	返回一个包含所有对象的iterator对象，用来循环遍历
toArray()	返回一个包含所有对象的数组,类型是Object
toArray(T[] t)	返回一个包含所有对象的指定类型的数组

我们在这里只举一个把集合转成数组的例子，因为Collection本身是个接口所以，我们用它的实现类ArrayList做这个例子：

@Test
	public void javaCollectionDemo(){
		String a = "a";
		String b = "b";
		String c = "c";
		
		//声明一个List数组
		Collection list =  new ArrayList();
		
		list.add(a);
		list.add(b);
		list.add(c);
		
		//调用collection的toArray()方法将list转换成array;
		String [] array = (String[]) list.toArray(new String[1]);
		
		//输出测试
		for(String s: array){
			System.out.print(s+",");
		}
	}

输出的结果显而易见:

1、 Java Collection接口的源码解析:

①、 接口的定义:

public interface Collection extends Iterable

1)、接口定义为泛型的(基本上Java中的所有接口都定义成泛型的，因为具体不知道这个接口具体用到什么数据类型上，故定义为泛型最佳)。

、接口继承了Iterable作为父接口。网上有文章这样解释到:"Iterable接口是Java中最顶级的接口之一，Collection接口继承了Iterable接口，因此Collection子类就必须实现Iterable接口的方法。而且只有继承了Iterable接口的类才能使用新的For循环"

以下分享以下Iterable接口的源码:

package java.lang;

import java.util.Iterator;
import java.util.Objects;
import java.util.Spliterator;
import java.util.Spliterators;
import java.util.function.Consumer;

/**
 * Implementing this interface allows an object to be the target of
 * the "for-each loop" statement. See
 * 
 * For-each Loop
 * 
 *
 * @param  the type of elements returned by the iterator
 *
 * @since 1.5
 * @jls 14.14.2 The enhanced for statement
 */
public interface Iterable {
    /**
     * Returns an iterator over elements of type {@code T}.
     *
     * @return an Iterator.
     */
    Iterator iterator();

    /**
     * Performs the given action for each element of the {@code Iterable}
     * until all elements have been processed or the action throws an
     * exception.  Unless otherwise specified by the implementing class,
     * actions are performed in the order of iteration (if an iteration order
     * is specified).  Exceptions thrown by the action are relayed to the
     * caller.
     *
     * @implSpec
     * 
The default implementation behaves as if:
     * 
{@code
     *     for (T t : this)
     *         action.accept(t);
     * }
     *
     * @param action The action to be performed for each element
     * @throws NullPointerException if the specified action is null
     * @since 1.8
     */
    default void forEach(Consumer action) {
        Objects.requireNonNull(action);
        for (T t : this) {
            action.accept(t);
        }
    }

    /**
     * Creates a {@link Spliterator} over the elements described by this
     * {@code Iterable}.
     *
     * @implSpec
     * The default implementation creates an
     * early-binding
     * spliterator from the iterable's {@code Iterator}.  The spliterator
     * inherits the fail-fast properties of the iterable's iterator.
     *
     * @implNote
     * The default implementation should usually be overridden.  The
     * spliterator returned by the default implementation has poor splitting
     * capabilities, is unsized, and does not report any spliterator
     * characteristics. Implementing classes can nearly always provide a
     * better implementation.
     *
     * @return a {@code Spliterator} over the elements described by this
     * {@code Iterable}.
     * @since 1.8
     */
    default Spliterator spliterator() {
        return Spliterators.spliteratorUnknownSize(iterator(), 0);
    }
}

3)、Collection接口的方法:

二、 几个重要接口和类的介绍:

1、 List接口的分析学习:

List关心的就是索引，与其他的集合相比较，List特有的就是和索引相关的一些方法:get(int index) 、 add(int index,Object o),indexOf(Object o) 。

①、List接口的方法分析:

以上为List接口里面的全部方法。但是大部分的方法都是来自于父接口Collection的，真正属于List接口分方法只有几个。

        

从Java的API中可以在很明确的了解到。接口List有两个父接口分别是:Collection, Iterable.    

      所有已知的实现类主要有:AbstractList, AbstractSequentialList, ArrayList, AttributeList, CopyOnWriteArrayList, LinkedList,

RoleList, RoleUnresolvedList, Stack, Vector

但是在平时的开发中用的相对比较多的实现类通常只有以下几种:

1)、 ArrayList：可以理解成是一个可以增长的数组，其提供了快速迭代和快速随机访问的能力：

*、ArrayList在Java8中的定义为:

public class ArrayList extends AbstractList
        implements List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable

Class ArrayList

• java.lang.Object
• • java.util.AbstractCollection
  • • java.util.AbstractList
    • • java.util.ArrayList

• All Implemented Interfaces:

  Serializable,  Cloneable,  Iterable,  Collection,  List,  RandomAccess

  Direct Known Subclasses:

  AttributeList,  RoleList,  RoleUnresolvedList

以上是和ArrayList相关的层级关系和实现的接口，继承的类关系。ArrayList的特点是在内存中占用连续的一块存储区域。

2）、 LinkedList： 该实现类的元素之间的实现是以双向链表实现的，特点是当要对这个List进行快速插入和删除时性能高效。它在内存中的存储区域在内存中可以不是连续的(可以由List的双向引用指定List的前驱和后继)

*、LinkedList的类结构:

public class LinkedList
    extends AbstractSequentialList
    implements List, Deque, Cloneable, java.io.Serializable

Class LinkedList

• java.lang.Object
• • java.util.AbstractCollection
  • • java.util.AbstractList
    • • java.util.AbstractSequentialList
      • • java.util.LinkedList

• Type Parameters:

  E - the type of elements held in this collection

  All Implemented Interfaces:

  Serializable,  Cloneable,  Iterable,  Collection,  Deque,  List,  Queue

以上是和LinkedList相关的层级关系和实现的接口，继承的类关系。

3)、Vector: 这个实现类是ArrayList的线程安全版本。性能相较ArrayList较差，使用较少。

public class Vector
    extends AbstractList
    implements List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable

2、Set接口

Set关心唯一性，它不允许重复。
HashSet 当不希望集合中有重复值，并且不关心元素之间的顺序时可以使用此类。

LinkedHashset 当不希望集合中有重复值，并且希望按照元素的插入顺序进行迭代遍历时可采用此类。

TreeSet 当不希望集合中有重复值，并且希望按照元素的自然顺序进行排序时可以采用此类。（自然顺序意思是某种和插入顺序无关，而是和元

素本身的内容和特质有关的排序方式，譬如“abc”排在“abd”前面。）

3、Queue接口

Queue用于保存将要执行的任务列表。

LinkedList 同样实现了Queue接口，可以实现先进先出的队列。

PriorityQueue 用来创建自然排序的优先级队列。番外篇中有个例子http://android.yaohuiji.com/archives/3454你可以看一下。

4、Map接口

Map关心的是唯一的标识符。他将唯一的键映射到某个元素。当然键和值都是对象。

HashMap 当需要键值对表示，又不关心顺序时可采用HashMap。

Hashtable 注意Hashtable中的t是小写的，它是HashMap的线程安全版本，现在已经很少使用。

LinkedHashMap 当需要键值对，并且关心插入顺序时可采用它。

TreeMap 当需要键值对，并关心元素的自然排序时可采用它。

以上知识只是粗略的了解以下Java中的集合类和接口，在接下来的篇幅中会分别详细了解每一块的具体使用和使用场景。