Java核心技术知识点笔记—集合框架

前言：Java最初版本只为最常用的数据结构提供了很少的一组类：Vector、Stack、Hashtable、BitSet和Enumeration接口。其中，Enumeration接口提供了一种用于访问任意容器中各个元素的抽象机制。与现代数据结构类库常见情况一样，Java集合类库将接口（interface）和实现（implementation）分离。

1、队列（Queue）接口：

1.1、规则：可以在队列末尾添加元素，在队列头部删除元素，查找队列中元素的个数。遵循“先进先出”的规则。

1.2、实现方式：使用循环数组（例如ArrayDeque），或者使用链表（例如LinkedList）。循环数组的效率比链表高，但是循环数组是一个有界集合，因此容量有限。如果程序需要的对象数量没有上限，最好考虑使用链表。

1.3、Abstract类的API：API文档中有一组名字以Abstract开头的类，是为类库实现者设计的，如有需要，扩展这些类比实现Queue接口中的所有方法方便得多。

2、Collection接口：Java类库中集合类的基本接口。

2.1、两个基本方法：Collection接口有很多方法，其中：

（1）add(E e)方法向集合添加元素。如果添加元素确实改变了集合则返回true，如果集合没有变化则返回false。

（2）iterator()方法返回一个实现了Iterator接口的迭代器对象，可以用来依次访问集合中的元素。

3、迭代器（Iterator）：Iterator接口包含4个方法，其中：

（1）next()方法：通过反复调用，可以逐个访问集合中的元素。但如果达到集合的末尾，此方法会抛出NoSuchElementException。因此，需要先用hasNext()方法判断是否还有下一个元素。

（2）hasNext()方法：如果迭代器还有供访问的元素返回true，否则返回false。调用next()方法之前需先通过此方法判断。

        Collection c = new ArrayList<>();
        Iterator iterator = c.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            String s = iterator.next();
            System.out.print(s);
        }

（3）可以使用“for each”循环更加简练地表示同样的循环操作:

        Collection c = new ArrayList<>();
        for (String str : c) {
            System.out.print(s);
        }

Java SE 8中，还可以使用 forEachRemaining方法并提供一个lambda表达式。

        Collection c = new ArrayList<>();
        c.iterator().forEachRemaining(e->{
            System.out.print(e);
        });

（4）remove()方法：删除上一次调用next()方法时返回的元素。对next方法和remove方法的调用具有互相依赖性，如果调用remove之前没有调用next，将会抛出一个IllegalStateException。

（5）区别：Java集合类库的迭代器与其他类库的迭代器在概念上有所区别。传统集合类库，诸如C++标准模板库，迭代器是根据数组索引建模的，给定一个这样的迭代器就可查看指定位置上的元素，如同知道数组索引i就可以查看数组元素a[i]。而Java迭代器却是查找操作与位置变更紧密相连，查找元素的唯一方法是调用next方法，而迭代器会越过下一个元素，并返回越过的那个元素的引用。

（6）元素访问顺序：集合类型不同会影响元素访问的顺序。例如，ArrayList迭代器从索引0开始，每迭代一次索引值加1。而HashSet元素出现的顺序是随机的。

4、集合框架中的接口：集合有两个基本接口：Collection和Map

4.1、List接口：

（1）List是一个有序集合（ordered collection），元素会添加到容器中的特定位置。可以采用两种方式访问元素：迭代器访问，或者随机访问（random access，即使用一个整数索引来访问）。

（2）实际上，有两种有序集合，性能开销有很大差异。一种是由数组支持的有序集合，可以快速地随机访问，适合使用List方法并提供一个整数索引来访问；一种是链表，随机访问很慢，最后使用迭代器来遍历。

（3）集（set）：集的add方法不允许增加重复的元素，要适当地定义集的equals方法：只要两个集包含同样的元素（不管元素顺序），就认为是相等的。hashCode方法的定义要保证包含相同元素的两个集会得到相同的散列码。