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java集合框架总结

Java平台提供了一个全新的集合框架。“集合框架”主要由一组用来操作对象的接口组成。不同接口描述一组不同数据类型。

结构图:

简化图:

说明:

集合接口:6个接口(短虚线表示),表示不同集合类型,是集合框架的基础。
抽象类:5个抽象类(长虚线表示),对集合接口的部分实现。可扩展为自定义集合类。
实现类:8个实现类(实线表示),对接口的具体实现。

· Collection 接口是一组允许重复的对象。
· Set 接口继承 Collection,但不允许重复,使用自己内部的一个排列机制。
· List 接口继承 Collection,允许重复,以元素安插的次序来放置元素,不会重新排列。
· Map接口是一组成对的键-值对象,即所持有的是key-value pairs。Map中不能有重复的key。拥有自己的内部排列机制。
· 容器中的元素类型都为Object。从容器取得元素时,必须把它转换成原来的类型。

下面是集合接口的详细说明:
1.Collection 接口
用于表示任何对象或元素组。想要尽可能以常规方式处理一组元素时,就使用这一接口。

(1) 单元素添加、删除操作:
boolean add(Object o):将对象添加给集合
boolean remove(Object o): 如果集合中有与o相匹配的对象,则删除对象o

(2) 查询操作:
int size() :返回当前集合中元素的数量
boolean isEmpty() :判断集合中是否有任何元素
boolean contains(Object o) :查找集合中是否含有对象o
Iterator iterator() :返回一个迭代器,用来访问集合中的各个元素

(3) 组操作 :作用于元素组或整个集合
boolean containsAll(Collection c): 查找集合中是否含有集合c 中所有元素
boolean addAll(Collection c) : 将集合c 中所有元素添加给该集合
void clear(): 删除集合中所有元素
void removeAll(Collection c) : 从集合中删除集合c 中的所有元素
void retainAll(Collection c) : 从集合中删除集合c 中不包含的元素

(4) Collection转换为Object数组 :
Object[] toArray() :返回一个内含集合所有元素的array
Object[] toArray(Object[] a):返回一个内含集合所有元素的array。运行期返回的array和参数a的型别相同,需要转换为正确型别。

此外,您还可以把集合转换成其它任何其它的对象数组。但是,您不能直接把集合转换成基本数据类型的数组,因为集合必须持有对象。

Collection不提供get()方法。如果要遍历Collectin中的元素,就必须用Iterator。

1.1.AbstractCollection 抽象类
AbstractCollection 类提供具体“集合框架”类的基本功能。虽然您可以自行实现 Collection 接口的所有方法,但是,除了iterator()和size()方法在恰当的子类中实现以外,其它所有方法都由 AbstractCollection 类来提供实现。如果子类不覆盖某些方法,可选的如add()之类的方法将抛出异常。

1.2.Iterator 接口
Collection 接口的iterator()方法返回一个 Iterator。Iterator接口方法能以迭代方式逐个访问集合中各个元素,并安全的从Collection 中除去适当的元素。

用法如下:

 

2.List接口
List 接口继承了 Collection 接口以定义一个允许重复项的有序集合。该接口不但能够对列表的一部分进行处理,还添加了面向位置的操作。

2.1.ListIterator接口
ListIterator 接口继承 Iterator 接口以支持添加或更改底层集合中的元素,还支持双向访问。ListIterator没有当前位置,光标位于调用previous和next方法返回的值之间。一个长度为n的列表,有n+1个有效索引值:

2.2.AbstractList和AbstractSequentialList抽象类
有两个抽象的 List 实现类:AbstractList 和 AbstractSequentialList。像 AbstractSet 类一样,它们覆盖了 equals() 和 hashCode() 方法以确保两个相等的集合返回相同的哈希码。若两个列表大小相等且包含顺序相同的相同元素,则这两个列表相等。这里的 hashCode() 实现在 List 接口定义中指定,而在这里实现。

除了equals()和hashCode(),AbstractList和 AbstractSequentialList实现了其余 List 方法的一部分。因为数据的随机访问和顺序访问是分别实现的,使得具体列表实现的创建更为容易。需要定义的一套方法取决于您希望支持的行为。您永远不必亲自 提供的是 iterator方法的实现。

2.3. LinkedList类和ArrayList类
在“集合框架 ”中有两种常规的 List 实现:ArrayList 和 LinkedList。使用两种 List 实现的哪一种取决于您特定的需要。如果要支持随机访问,而不必在除尾部的任何位置插入或除去元素,那么,ArrayList 提供了可选的集合。但如果,您要频繁的从列表的中间位置添加和除去元素,而只要顺序的访问列表元素,那么,LinkedList 实现更好。

“ArrayList 和 LinkedList 都实现 Cloneable 接口,都提供了两个构造函数,一个无参的,一个接受另一个Collection”

2.3.1. LinkedList类
LinkedList类添加了一些处理列表两端元素的方法。

2.3.2. ArrayList类
ArrayList类封装了一个动态再分配的Object[]数组。每个ArrayList对象有一个capacity。这个capacity表示存储列表中元素的数组的容量。当元素添加到ArrayList时,它的capacity在常量时间内自动增加。

在向一个ArrayList对象添加大量元素的程序中,可使用ensureCapacity方法增加capacity。这可以减少增加重分配的数量。

(1) void ensureCapacity(int minCapacity): 将ArrayList对象容量增加minCapacity

(2) void trimToSize(): 整理ArrayList对象容量为列表当前大小。程序可使用这个操作减少ArrayList对象存储空间。

2.3.2.1. RandomAccess接口
一个特征接口。该接口没有任何方法,不过你可以使用该接口来测试某个集合是否支持有效的随机访问。ArrayList和Vector类用于实现该接口

3.Set接口
Set 接口继承 Collection 接口,而且它不允许集合中存在重复项,每个具体的 Set 实现类依赖添加的对象的 equals()方法来检查独一性。Set接口没有引入新方法,所以Set就是一个Collection,只不过其行为不同。

3.1. Hash表
Hash表是一种数据结构,用来查找对象。Hash表为每个对象计算出一个整数,称为Hash Code(哈希码)。Hash表是个链接式列表的阵列。每个列表称为一个buckets(哈希表元)。对象位置的计算 index = HashCode % buckets (HashCode为对象哈希码,buckets为哈希表元总数)。

3.2. Comparable接口和Comparator接口
在“集合框架”中有两种比较接口:Comparable接口和Comparator接口。像String和Integer等Java内建类实 Comparable接口以提供一定排序方式,但这样只能实现该接口一次。对于那些没有实现Comparable接口的类、或者自定义的类,您可以通过 Comparator接口来定义您自己的比较方式。

3.2.1. Comparable接口
在java.lang包中,Comparable接口适用于一个类有自然顺序的时候。假定对象集合是同一类型,该接口允许您把集合排序成自然顺序。

3.2.2. Comparator接口
若一个类不能用于实现java.lang.Comparable,或者您不喜欢缺省的Comparable行为并想提供自己的排序顺序(可能多种排序方式),你可以实现Comparator接口,从而定义一个比较器。

3.3. SortedSet接口
“集合框架”提供了个特殊的Set接口:SortedSet,它保持元素的有序顺序。SortedSet接口为集的视图(子集)和它的两端(即头和尾) 提供了访问方法。当您处理列表的子集时,更改视图会反映到源集。此外,更改源集也会反映在子集上。发生这种情况的原因在于视图由两端的元素而不是下标元素 指定,所以如果您想要一个特殊的高端元素(toElement)在子集中,您必须找到下一个元素。

3.4. AbstractSet抽象类
AbstractSet类覆盖了Object类的equals()和hashCode()方法,以确保两个相等的集返回相同的哈希码。若两个集大小相等 且包含相同元素,则这两个集相等。按定义,集的哈希码是集中元素哈希码的总和。因此,不论集的内部顺序如何,两个相等的集会有相同的哈希码。

3.4.1. Object类
(1) boolean equals(Object obj): 对两个对象进行比较,以便确定它们是否相同
(2) int hashCode(): 返回该对象的哈希码。相同的对象必须返回相同的哈希码

3.5. HashSet类类和TreeSet类
“集合框架”支持Set接口两种普通的实现:HashSet和TreeSet(TreeSet实现SortedSet接口)。在更多情况下,您会使用 HashSet 存储重复自由的集合。考虑到效率,添加到 HashSet 的对象需要采用恰当分配哈希码的方式来实现hashCode()方法。虽然大多数系统类覆盖了 Object中缺省的hashCode()和equals()实现,但创建您自己的要添加到HashSet的类时,别忘了覆盖 hashCode()和equals()。

3.5.1.HashSet类
(1) HashSet(): 构建一个空的哈希集
(2) HashSet(Collection c): 构建一个哈希集,并且添加集合c中所有元素
(3) HashSet(int initialCapacity): 构建一个拥有特定容量的空哈希集
(4) HashSet(int initialCapacity, float loadFactor): 构建一个拥有特定容量和加载因子的空哈希集。LoadFactor是0.0至1.0之间的一个数

3.5.2. TreeSet类
(1) TreeSet():构建一个空的树集
(2) TreeSet(Collection c): 构建一个树集,并且添加集合c中所有元素
(3) TreeSet(Comparator c): 构建一个树集,并且使用特定的比较器对其元素进行排序
“comparator比较器没有任何数据,它只是比较方法的存放器。这种对象有时称为函数对象。函数对象通常在“运行过程中”被定义为匿名内部类的一个实例。”
TreeSet(SortedSet s): 构建一个树集,添加有序集合s中所有元素,并且使用与有序集合s相同的比较器排序

3.6. LinkedHashSet类
LinkedHashSet扩展HashSet。如果想跟踪添加给HashSet的元素的顺序,LinkedHashSet实现会有帮助。 LinkedHashSet的迭代器按照元素的插入顺序来访问各个元素。它提供了一个可以快速访问各个元素的有序集合。同时,它也增加了实现的代价,因为 哈希表元中的各个元素是通过双重链接式列表链接在一起的。

(1) LinkedHashSet(): 构建一个空的链接式哈希集
(2) LinkedHashSet(Collection c): 构建一个链接式哈希集,并且添加集合c中所有元素
(3) LinkedHashSet(int initialCapacity): 构建一个拥有特定容量的空链接式哈希集
(4) LinkedHashSet(int initialCapacity, float loadFactor): 构建一个拥有特定容量和加载因子的空链接式哈希集。LoadFactor是0.0至1.0之间的一个数
“为优化HashSet空间的使用,您可以调优初始容量和负载因子。TreeSet不包含调优选项,因为树总是平衡的。”

4. Map接口
Map接口不是Collection接口的继承。Map接口用于维护键/值对(key/value pairs)。该接口描述了从不重复的键到值的映射。

4.1. Map.Entry接口
Map的entrySet()方法返回一个实现Map.Entry接口的对象集合。集合中每个对象都是底层Map中一个特定的键/值对。

4.2. SortedMap接口
“集合框架”提供了个特殊的Map接口:SortedMap,它用来保持键的有序顺序。

 

详见:http://www.iteye.com/topic/395544

 

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