Java集合框架（二）Collection详解

  在之前的学习中我们将Java的集合框架做了一个大致的分类，对集合的结构有一定的了解，现在便是由表及里，我们深入学习Java的集合框架，今天主要学习Collection。

Collection做了什么？

  根据前一篇文章Java集合框架（一）类简介里面的集合框架图可以知道，Collection是描述所有序列容器共性的根接口。使用接口描述的一个理由是它可以使我们能够创建更通用的代码。接口就是对一个对象进行规范，使对象具有做某些事情的能力。
  我们知道集合是用来存储数据的，我们程序中经常要管理大量的对象，比如在学校的信息管理系统里，每一个学生的相关信息，都可以抽象成一个对象。这时候，我们就会把同一个类型的对象放在同一个集合中进行集中管理。集合中存放了我们随时可能需要使用到的对象，这就要求容器最起码要提供增删改等基本接口。这一点我们通过下面的类结构图也可以看出：

Collection作为根接口，定义了集合应该具有的行为规范。

• int size(); 获取集合大小（集合的元素数量）
• boolean isEmpty(); 判断集合是否为空（没有元素时返回true）
• boolean contains(Object o); 集合是否包含特定元素；
• Iterator iterator(); 返回一个Iterator(迭代器)，可以用于集合遍历
• Object[] toArray(); 返回一个数组，该数组具有集合中的所有元素
• T[] toArray(T[] a);返回一个指定了类型的数组。不再是单纯的Object。
• boolean add(E e); 添加一个指定类型的元素
• boolean remove(Object o); 移除一个元素
• boolean containsAll(Collection c);是否包含参数中的所有元素
• boolean addAll(Collection c);添加参数中的所有元素
• boolean removeAll(Collection c);移除参数中的所有元素
• default boolean removeIf(Predicate filter)；移除集合中满足给定条件的所有元素
• boolean retainAll(Collection c);只保存参数中的元素。(集合有改变就返回true)
• void clear();移除集合中所有元素
• boolean equals(Object o);
• int hashCode();
• default Spliterator spliterator()；获取一个Spliterator(可分割迭代器)，可以并行遍历元素
• default Stream stream()；返回一个顺序流(Java8新特性，Stream API)
• default Stream parallelStream()；返回一个并行流(Java8新特性，Stream API)

使用Iterator遍历集合元素

  Iterator接口经常被称作迭代器，它是Collection接口的父接口。Iterator主要用于遍历集合的元素。我们可以看看Iterator的接口设计：

public interface Iterator {
    boolean hasNext(); 

    E next();

    default void remove() {
        throw new UnsupportedOperationException("remove");
    }

    default void forEachRemaining(Consumer action) {
        Objects.requireNonNull(action);
        while (hasNext())
            action.accept(next());
    }
}

  可以看出Iterator接口中主要定义了4个方法：

• boolean hasNext();是否有下一个元素
• E next();获取下一个元素
• default void remove()；Java8新添加，非必须方法
• default void forEachRemaining(Consumer action);Java8新添加，非必须方法
    其中有两个default方法。default这个关键字，我们以前没接触过。这是从1.8引入的，为了和以前的接口兼容，这个我们先不去管它，还有forEachRemaing是一个高阶函数，它可以接受一个lambda表达式。所以，实际上Iterator中也就只有两个方法，一个是hasNext，目的是告诉使用者，还有没有下一个元素，如果为false，说明遍历已经完成了。还有一个是next,目的是取下一个元素。
    我们先使用这个迭代器遍历一下List,例如：

public class IteratorExample {
    public static void main(String args[]) {
        LinkedList ll = new LinkedList<>();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            ll.addLast(i);
        }

        Iterator ii = ll.iterator();
        while (ii.hasNext())
            System.out.print(ii.next());
    }
}

  大家可以再试一下ArrayList，体会一下Iterator的用法。可以看到，我们根本就不需要关心后面的数据结构，只需要使用Iterator，不管后面是数组还是链表，都可以很方便地遍历整个集合。
  如果需要我们自己来实现这样一个Iterator，我们应该怎么做呢？我们可以参考一下ArrayList的源码：

 private class Itr implements Iterator {
        protected int limit = ArrayList.this.size;
        int cursor;       // index of next element to return
        int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such
        int expectedModCount = modCount;

        public boolean hasNext() {
            return cursor < limit;
        }

        @SuppressWarnings("unchecked")
        public E next() {
            if (modCount != expectedModCount)
                throw new ConcurrentModificationException();
            int i = cursor;
            if (i >= limit)
                throw new NoSuchElementException();
            Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
            if (i >= elementData.length)
                throw new ConcurrentModificationException();
            cursor = i + 1;
            return (E) elementData[lastRet = i];
        }

        public void remove() {
            if (lastRet < 0)
                throw new IllegalStateException();
            if (modCount != expectedModCount)
                throw new ConcurrentModificationException();

            try {
                ArrayList.this.remove(lastRet);
                cursor = lastRet;
                lastRet = -1;
                expectedModCount = modCount;
                limit--;
            } catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
                throw new ConcurrentModificationException();
            }
        }    
    }

  可以看到，ArrayList的Iterator就是在数组中逐个前进，逻辑非常简单。