转 Java集合类
今天在网上搜索了一下，发现一篇关于java集合的博文，里面整理得非常好， 特意copy过来和大家分享一下
本讲内容：集合 collection
讲集合collection之前，我们先分清三个概念：
- colection 集合，用来表示任何一种数据结构
- 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
- 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：
上图中加粗线的ArrayList 和 HashMap 是我们重点讲解的对象。下面这张图看起来层级结构更清晰些。
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。
- List 关注事物的索引列表
- Set 关注事物的唯一性
- Queue 关注事物被处理时的顺序
- Map 关注事物的映射和键值的唯一性
一、Collection 接口
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：
01 |
import java.util.ArrayList; |
02 |
import java.util.Collection; |
03 |
04 |
public class CollectionTest { |
05 |
06 |
public static void main(String[] args) { |
07 |
08 |
String a = "a",b="b",c="c"; |
09 |
Collection list = new ArrayList(); |
10 |
list.add(a); |
11 |
list.add(b); |
12 |
list.add(c); |
13 |
14 |
String[] array = list.toArray(new String[1]); |
15 |
16 |
for(String s : array){ |
17 |
System.out.println(s); |
18 |
} |
19 |
} |
20 |
} |
编译并运行程序，检查结果：
二、几个比较重要的接口和类简介
1、List接口
List 关心的是索引，与其他集合相比，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) 。
ArrayList 可以将它理解成一个可增长的数组，它提供快速迭代和快速随机访问的能力。
LinkedList 中的元素之间是双链接的，当需要快速插入和删除时LinkedList成为List中的不二选择。
Vector 是ArrayList的线程安全版本，性能比ArrayList要低，现在已经很少使用
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。
三、ArrayList的使用
ArrayList是一个可变长的数组实现，读取效率很高，是最常用的集合类型。
1、ArrayList的创建
在Java5版本之前我们使用：
1 |
List list = new ArrayList(); |
在Java5版本之后，我们使用带泛型的写法：
1 |
List<String> list = new ArrayList<String>(); |
上面的代码定义了一个只允许保存字符串的列表，尖括号括住的类型就是参数类型，也成泛型。带泛型的写法给了我们一个类型安全的集合。关于泛型的知识可以参见这里。
２、ArrayList的使用：
01 |
List<String> list = new ArrayList<String>(); |
02 |
list.add("nihao!"); |
03 |
list.add("hi!"); |
04 |
list.add("konikiwa!"); |
05 |
list.add("hola"); |
06 |
list.add("Bonjour"); |
07 |
System.out.println(list.size()); |
08 |
System.out.println(list.contains(21)); |
09 |
System.out.println(list.remove("hi!")); |
10 |
System.out.println(list.size()); |
关于List接口中的方法和ArrayList中的方法，大家可以看看JDK中的帮助。
3、基本数据类型的的自动装箱：
我们知道集合中存放的是对象，而不能是基本数据类型，在Java5之后可以使用自动装箱功能，更方便的导入基本数据类型。
1 |
List<Integer> list = new ArrayList<Integer>(); |
2 |
list.add(new Integer(42)); |
3 |
list.add(43); |
4、ArrayList的排序：
ArrayList本身不具备排序能力，但是我们可以使用Collections类的sort方法使其排序。我们看一个例子：
01 |
import java.util.ArrayList; |
02 |
import java.util.Collections; |
03 |
import java.util.List; |
04 |
05 |
public class Test { |
06 |
07 |
public static void main(String[] args) { |
08 |
List<String> list = new ArrayList<String>(); |
09 |
list.add("nihao!"); |
10 |
list.add("hi!"); |
11 |
list.add("konikiwa!"); |
12 |
list.add("hola"); |
13 |
list.add("Bonjour"); |
14 |
15 |
System.out.println("排序前："+ list); |
16 |
17 |
Collections.sort(list); |
18 |
19 |
System.out.println("排序后："+ list); |
20 |
} |
21 |
22 |
} |
编译并运行程序查看结果：
排序前：[nihao!, hi!, konikiwa!, hola, Bonjour]
排序后：[Bonjour, hi!, hola, konikiwa!, nihao!]
5、数组和List之间的转换
从数组转换成list，可以使用Arrays类的asList()方法：
01 |
import java.util.ArrayList; |
02 |
import java.util.Collections; |
03 |
import java.util.List; |
04 |
05 |
public class Test { |
06 |
07 |
public static void main(String[] args) { |
08 |
09 |
String[] sa = {"one","two","three","four"}; |
10 |
List list = Arrays.asList(sa); |
11 |
System.out.println("list:"+list); |
12 |
System.out.println("list.size()="+list.size()); |
13 |
} |
14 |
15 |
} |
6、Iterator和for-each
在for-each出现之前，我们想遍历ArrayList中的每个元素我们会使用Iterator接口：
01 |
import java.util.Arrays; |
02 |
import java.util.Iterator; |
03 |
import java.util.List; |
04 |
05 |
public class Test { |
06 |
07 |
public static void main(String[] args) { |
08 |
09 |
// Arrays类为我们提供了一种list的便捷创建方式 |
10 |
List<String> list = Arrays.asList("one", "two", "three", "four"); |
11 |
12 |
// 转换成Iterator实例 |
13 |
Iterator<String> it = list.iterator(); |
14 |
15 |
//遍历 |
16 |
while (it.hasNext()) { |
17 |
System.out.println(it.next()); |
18 |
} |
19 |
20 |
} |
21 |
22 |
} |
在for-each出现之后，遍历变得简单一些：
01 |
import java.util.Arrays; |
02 |
import java.util.Iterator; |
03 |
import java.util.List; |
04 |
05 |
public class Test { |
06 |
07 |
public static void main(String[] args) { |
08 |
09 |
// Arrays类为我们提供了一种list的便捷创建方式 |
10 |
List<String> list = Arrays.asList("one", "two", "three", "four"); |
11 |
12 |
for (String s : list) { |
13 |
System.out.println(s); |
14 |
} |
15 |
16 |
} |
17 |
18 |
} |
本讲内容：Map HashMap
前面课程中我们知道Map是个接口，它关心的是映射关系，它里面的元素是成对出现的，键和值都是对象且键必须保持唯一。这一点上看它和Collection是很不相同的。
一、Map接口
Map接口的常用方法如下表所示：
| put(K key, V value) | 向集合中添加指定的键值对 |
| putAll(Map <? extends K,? extends V> t) | 把一个Map中的所有键值对添加到该集合 |
| containsKey(Object key) | 如果包含该键，则返回true |
| containsValue(Object value) | 如果包含该值，则返回true |
| get(Object key) | 根据键,返回相应的值对象 |
| keySet() | 将该集合中的所有键以Set集合形式返回 |
| values() | 将该集合中所有的值以Collection形式返回 |
| remove(Object key) | 如果存在指定的键，则移除该键值对，返回键所对应的值，如果不存在则返回null |
| clear() | 移除Map中的所有键值对，或者说就是清空集合 |
| isEmpty() | 查看Map中是否存在键值对 |
| size() | 查看集合中包含键值对的个数，返回int类型 |
因为Map中的键必须是唯一的，所以虽然键可以是null，只能由一个键是null，而Map中的值可没有这种限制，值为null的情况经常出现，因此get(Object key)方法返回null,有两种情况一种是确实不存在该键值对，二是该键对应的值对象为null。为了确保某Map中确实有某个键，应该使用的方法是 containsKey(Object key) 。
二、HashMap
HashMap是最常用的Map集合，它的键值对在存储时要根据键的哈希码来确定值放在哪里。
1、HashMap的基本使用：
01 |
import java.util.Collection; |
02 |
import java.util.HashMap; |
03 |
import java.util.Map; |
04 |
import java.util.Set; |
05 |
06 |
public class Test { |
07 |
08 |
public static void main(String[] args) { |
09 |
10 |
Map<Integer,String> map = new HashMap<Integer,String>(); |
11 |
12 |
map.put(1, "白菜"); |
13 |
map.put(2, "萝卜"); |
14 |
map.put(3, "茄子"); |
15 |
map.put(4, null); |
16 |
map.put(null, null); |
17 |
map.put(null, null); |
18 |
19 |
System.out.println("map.size()="+map.size()); |
20 |
System.out.println("map.containsKey(1)="+map.containsKey(2)); |
21 |
System.out.println("map.containsKey(null)="+map.containsKey(null)); |
22 |
System.out.println("map.get(null)="+map.get(null)); |
23 |
24 |
System.out.println("map.get(2)="+map.get(2)); |
25 |
map.put(null, "黄瓜"); |
26 |
System.out.println("map.get(null)="+map.get(null)); |
27 |
28 |
Set set = map.keySet(); |
29 |
System.out.println("set="+set); |
30 |
31 |
Collection<String> c = map.values(); |
32 |
33 |
System.out.println("Collection="+c); |
34 |
35 |
} |
36 |
37 |
} |
编译并运行程序，查看结果：
1 |
map.size()=5 |
2 |
map.containsKey(1)=true |
3 |
map.containsKey(null)=true |
4 |
map.get(null)=null |
5 |
map.get(2)=萝卜 |
6 |
map.get(null)=黄瓜 |
7 |
set=[null, 1, 2, 3, 4] |
8 |
Collection=[黄瓜, 白菜, 萝卜, 茄子, null] |
2、HashMap 中作为键的对象必须重写Object的hashCode()方法和equals()方法
下面看一个我花了1个小时构思的例子，熟悉龙枪的朋友看起来会比较亲切，设定了龙和龙的巢穴，然后把它们用Map集合对应起来，我们可以根据龙查看它巢穴中的宝藏数量，例子只是为了说明hashCode这个知识点，所以未必有太强的故事性和合理性，凑合看吧：
01 |
import java.util.HashMap; |
02 |
import java.util.Map; |
03 |
04 |
public class Test { |
05 |
06 |
public static void main(String[] args) { |
07 |
08 |
// 龙和它的巢穴映射表 |
09 |
Map<dragon , Nest> map = new HashMap<dragon , Nest>(); |
10 |
11 |
// 在Map中放入四只克莱恩大陆上的龙 |
12 |
map.put(new Dragon("锐刃", 98), new Nest(98)); |
13 |
map.put(new Dragon("明镜", 95), new Nest(95)); |
14 |
map.put(new Dragon("碧雷", 176), new Nest(176)); |
15 |
map.put(new Dragon("玛烈", 255), new Nest(255)); |
16 |
17 |
// 查看宝藏 |
18 |
System.out.println("碧雷巢穴中有多少宝藏：" + map.get(new Dragon("碧雷", 176)).getTreasure()); |
19 |
} |
20 |
21 |
} |
22 |
23 |
// 龙 |
24 |
class Dragon { |
25 |
26 |
Dragon(String name, int level) { |
27 |
this.level = level; |
28 |
this.name = name; |
29 |
} |
30 |
31 |
// 龙的名字 |
32 |
private String name; |
33 |
34 |
// 龙的级别 |
35 |
private int level; |
36 |
37 |
public int getLevel() { |
38 |
return level; |
39 |
} |
40 |
41 |
public void setLevel(int level) { |
42 |
this.level = level; |
43 |
} |
44 |
45 |
public String getName() { |
46 |
return name; |
47 |
} |
48 |
49 |
public void setName(String name) { |
50 |
this.name = name; |
51 |
} |
52 |
53 |
} |
54 |
55 |
// 巢穴 |
56 |
class Nest { |
57 |
58 |
//我研究的龙之常数 |
59 |
final int DRAGON_M = 4162; |
60 |
61 |
// 宝藏 |
62 |
private int treasure; |
63 |
64 |
// 居住的龙的级别 |
65 |
private int level; |
66 |
67 |
Nest(int level) { |
68 |
this.level = level; |
69 |
this.treasure = level * level * DRAGON_M; |
70 |
} |
71 |
72 |
int getTreasure() { |
73 |
return treasure; |
74 |
} |
75 |
76 |
public int getLevel() { |
77 |
return level; |
78 |
} |
79 |
80 |
public void setLevel(int level) { |
81 |
this.level = level; |
82 |
this.treasure = level * level * DRAGON_M; |
83 |
} |
84 |
85 |
} |
编译并运行查看结果：
1 |
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException |
2 |
at Test.main(Test.java:18) |
我们发现竟然报了错误，第18行出了空指针错误，也就是说get方法竟然没有拿到预期的巢穴对象。
在这里我们就要研究一下为什么取不到了。我们这里先解释一下HashMap的工作方式。
假设现在有个6张中奖彩票的存根，放在5个桶里（彩票首位只有1-5，首位是1的就放在一号桶，是2的就放在2号桶，依次类推），现在你拿了3张彩票来兑奖，一个号码是113，一个号码是213，一个号码是313。那么现在先兑第一张，取出一号桶里的存根发现存根号码和你的号码不符，所以你第一张没中奖。继续兑第二张，二号桶里就没存根所以就直接放弃了，把三号桶里的所有彩票存根都拿出来对应一番，最后发现有一个存根恰好是313，那么恭喜你中奖了。
HashMap在确定一个键对象和另一个键对象是否是相同时用了同样的方法，每个桶就是一个键对象的散列码值，桶里放的就是散列码相同的彩票存根，如果散列码不同，那么肯定没有相关元素存在，如果散列码相同，那么还要用键的equals()方法去比较是否相同，如果相同才认为是相同的键。简单的说就是 hashCode()相同 && equals()==true 时才算两者相同。
到了这里我们应该明白了，在没有重写一个对象的hashcode()和equals()方法之前，它们执行的是Object中对应的方法。而 Object的hashcode()是用对象在内存中存放的位置计算出来的，每个对象实例都不相同。Object的equals()的实现更简单就是看两个对象是否==，也就是两个对象除非是同一个对象，否则根本不会相同。因此上面的例子虽然都是名字叫碧雷的龙，但是HashMap中却无法认可它们是相同的。
因此我们只有重写Key对象的hashCode()和equals()方法，才能避免这种情形出现，好在Eclipse可以帮我们自动生成一个类的hashCode()和equals()，我们把上面的例子加上这两个方法再试试看：
001 |
import java.util.HashMap; |
002 |
import java.util.Map; |
003 |
004 |
public class Test { |
005 |
006 |
public static void main(String[] args) { |
007 |
008 |
// 龙和它的巢穴映射表 |
009 |
Map<dragon , Nest> map = new HashMap<dragon , Nest>(); |
010 |
011 |
// 在Map中放入四只克莱恩大陆上的龙 |
012 |
map.put(new Dragon("锐刃", 98), new Nest(98)); |
013 |
map.put(new Dragon("明镜", 95), new Nest(95)); |
014 |
map.put(new Dragon("碧雷", 176), new Nest(176)); |
015 |
map.put(new Dragon("玛烈", 255), new Nest(255)); |
016 |
017 |
// 查看宝藏 |
018 |
System.out.println("碧雷巢穴中有多少宝藏：" + map.get(new Dragon("碧雷", 176)).getTreasure()); |
019 |
} |
020 |
021 |
} |
022 |
023 |
// 龙 |
024 |
class Dragon { |
025 |
026 |
Dragon(String name, int level) { |
027 |
this.level = level; |
028 |
this.name = name; |
029 |
} |
030 |
031 |
// 龙的名字 |
032 |
private String name; |
033 |
034 |
// 龙的级别 |
035 |
private int level; |
036 |
037 |
public int getLevel() { |
038 |
return level; |
039 |
} |
040 |
041 |
public void setLevel(int level) { |
042 |
this.level = level; |
043 |
} |
044 |
045 |
public String getName() { |
046 |
return name; |
047 |
} |
048 |
049 |
public void setName(String name) { |
050 |
this.name = name; |
051 |
} |
052 |
053 |
@Override |
054 |
public int hashCode() { |
055 |
final int PRIME = 31; |
056 |
int result = 1; |
057 |
result = PRIME * result + level; |
058 |
result = PRIME * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode()); |
059 |
return result; |
060 |
} |
061 |
062 |
@Override |
063 |
public boolean equals(Object obj) { |
064 |
if (this == obj) |
065 |
return true; |
066 |
if (obj == null) |
067 |
return false; |
068 |
if (getClass() != obj.getClass()) |
069 |
return false; |
070 |
final Dragon other = (Dragon) obj; |
071 |
if (level != other.level) |
072 |
return false; |
073 |
if (name == null) { |
074 |
if (other.name != null) |
075 |
return false; |
076 |
} else if (!name.equals(other.name)) |
077 |
return false; |
078 |
return true; |
079 |
} |
080 |
081 |
} |
082 |
083 |
// 巢穴 |
084 |
class Nest { |
085 |
086 |
//我研究的龙之常数 |
087 |
final int DRAGON_M = 4162; |
088 |
089 |
// 宝藏 |
090 |
private int treasure; |
091 |
092 |
// 居住的龙的级别 |
093 |
private int level; |
094 |
095 |
Nest(int level) { |
096 |
this.level = level; |
097 |
this.treasure = level * level * DRAGON_M; |
098 |
} |
099 |
100 |
int getTreasure() { |
101 |
return treasure; |
102 |
} |
103 |
104 |
public int getLevel() { |
105 |
return level; |
106 |
} |
107 |
108 |
public void setLevel(int level) { |
109 |
this.level = level; |
110 |
this.treasure = level * level * DRAGON_M; |
111 |
} |
112 |
113 |
} |
编译并运行查看结果：
1 |
碧雷巢穴中有多少宝藏：128922112 |
这一次正常输出了，真不容易^_^
好了本讲就到这里。