Java集合类简介及其遍历总结

Java集合类简介

Java集合类主要由两个接口派生而出： Collection 和 Map 。Java集合大致可以分为Set、List、Queue和Map四种体系。其继承树关系如图：

Java集合框架图

上述类图中，实线边框的是实现类，比如ArrayList，LinkedList，HashMap等，折线边框的是抽象类，比如AbstractCollection，AbstractList，AbstractMap等，而点线边框的是接口，比如Collection，Iterator，List等。各体系集合的特点概述如下：

• Set体系集合：代表无序、不可重复的集合；
• List体系集合：代表有序、重复的集合；
• Map体系集合：代表具有映射关系的集合；
• Queue体系集合，代表一种队列集合实现。（Java 5 增加）

Java集合和数组的区别

1、数组长度在初始化时指定，意味着只能保存定长的数据。而集合可以保存数量不确定的数据。同时可以保存具有映射关系的数据（即关联数组，键值对 key-value）。

2、数组元素即可以是基本类型的值，也可以是对象。集合里只能保存对象（实际上只是保存对象的引用变量），基本数据类型的变量要转换成对应的包装类才能放入集合类中。Java 5 增加泛型以后还可以记住容器中对象的数据类型。

集合的遍历

通用方式

Iterator it = list.iterator();
while(it.hasNext()) {　
 Object obj = it.next();
}

Map遍历方式

1、通过获取所有的key按照key来遍历

//Set set = map.keySet(); //得到所有key的集合
for (Integer in : map.keySet()) {
    String str = map.get(in);//得到每个key多对用value的值
}

2、通过Map.entrySet使用iterator遍历key和value

Iterator> it = map.entrySet().iterator();
while (it.hasNext()) {
     Map.Entry entry = it.next();
       System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue());
}

3、通过Map.entrySet遍历key和value，推荐，尤其是容量大时

for (Map.Entry entry : map.entrySet()) {
    //Map.entry 映射项（键-值对）  有几个方法：用上面的名字entry
    //entry.getKey() ;entry.getValue(); entry.setValue();
    //map.entrySet()  返回此映射中包含的映射关系的 Set视图。
    System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue());
}

4、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);
}

List遍历方式

第一种：

Iterator iterator = list.iterator();
for(iterator.hasNext();){                    
    int i = (Integer) iterator.next();                   
    System.out.println(i);               
}

第二种：

Iterator iterator = list.iterator();
while(iterator.hasNext()){
    int i = (Integer) iterator.next();
    System.out.println(i);
}

第三种：

for (Object object : list) { 
    System.out.println(object); 
}

第四种：

for(int i = 0 ;i

数据元素是怎样在内存中存放的？

主要有2种存储方式：

1、顺序存储，Random Access（Direct Access）：
这种方式，相邻的数据元素存放于相邻的内存地址中，整块内存地址是连续的。可以根据元素的位置直接计算出内存地址，直接进行读取。读取一个特定位置元素的平均时间复杂度为O(1)。正常来说，只有基于数组实现的集合，才有这种特性。Java中以ArrayList为代表。
2、链式存储，Sequential Access：
这种方式，每一个数据元素，在内存中都不要求处于相邻的位置，每个数据元素包含它下一个元素的内存地址。不可以根据元素的位置直接计算出内存地址，只能按顺序读取元素。读取一个特定位置元素的平均时间复杂度为O(n)。主要以链表为代表。Java中以LinkedList为代表。

每个遍历方法的实现原理是什么？

1、传统的for循环遍历，基于计数器的：
遍历者自己在集合外部维护一个计数器，然后依次读取每一个位置的元素，当读取到最后一个元素后，停止。主要就是需要按元素的位置来读取元素。
2、迭代器遍历，Iterator：
每一个具体实现的数据集合，一般都需要提供相应的Iterator。相比于传统for循环，Iterator取缔了显式的遍历计数器。所以基于顺序存储集合的Iterator可以直接按位置访问数据。而基于链式存储集合的Iterator，正常的实现，都是需要保存当前遍历的位置。然后根据当前位置来向前或者向后移动指针。
3、foreach循环遍历：
根据反编译的字节码可以发现，foreach内部也是采用了Iterator的方式实现，只不过Java编译器帮我们生成了这些代码。

各遍历方式的适用于什么场合？

1、传统的for循环遍历，基于计数器的：
顺序存储：读取特定元素平均时间复杂度是O(1)，遍历则只需平均时间复杂度是O(n)。因此读取性能比较高。适用于遍历顺序存储集合。
链式存储：查找特定元素平均时间复杂度是O(n)，遍历则只需平均时间复杂度是O(n^2)。因此时间复杂度太大，不适用于遍历链式存储的集合。
2、迭代器遍历，Iterator：
顺序存储：增加了额外的操作，额外的运作时间，没有太大的意义。若想要代码更加简洁，可以使用。
链式存储：因为Iterator内部维护了当前遍历的位置，使查找特定元素（移动指针指向下一个）的平均时间复杂度降为O(n)，即总遍历的平均时间复杂度降为O(n)。因此所以推荐此种遍历方式。
3、foreach循环遍历：
foreach能使代码更加简洁了，但是它有一些缺点，就是遍历过程中不能操作数据集合（删除等），所以有些场合不使用。其本身就是基于Iterator实现的，由于类型转换的问题，所以会比直接使用Iterator慢一点，但是还好，时间复杂度都是一样的。

Java的最佳实践是什么？

Java数据集合框架中，提供了一个RandomAccess接口，该接口没有方法，只是一个标记。通常被List接口的实现使用，用来标记该List的实现是否支持Random Access。
一个数据集合实现了该接口，就意味着它支持Random Access，按位置读取元素的平均时间复杂度为O(1)。比如ArrayList。
而没有实现该接口的，就表示不支持Random Access。比如LinkedList。
所以看来JDK开发者也是注意到这个问题的，那么推荐的做法就是，如果想要遍历一个List，那么先判断是否支持Random Access，也就是 list instanceof RandomAccess。
比如：

if (list instanceof RandomAccess) {
    //顺序存储结构，使用传统的for循环遍历。
} else {
    //非顺序存储结构，使用Iterator或者foreach。
}

参考文章：https://www.cnblogs.com/leskang/p/6031282.html