Java 集合框架

早在 Java 2 中之前，Java 就提供了特设类。比如：Dictionary, Vector, Stack, 和 Properties 这些类用来存储和操作对象组。虽然这些类都非常有用，但是它们缺少一个核心的，统一的主题。由于这个原因，使用 Vector 类的方式和使用 Properties 类的方式有着很大不同。

集合框架被设计成要满足以下几个目标。

该框架必须是高性能的。基本集合（动态数组，链表，树，哈希表）的实现也必须是高效的。

该框架允许不同类型的集合，以类似的方式工作，具有高度的互操作性。

对一个集合的扩展和适应必须是简单的。

为此，整个集合框架就围绕一组标准接口而设计。你可以直接使用这些接口的标准实现，诸如： LinkedList , HashSet , 和 TreeSet 等,除此之外你也可以通过这些接口实现自己的集合。

从上面的集合框架图可以看到，Java 集合框架主要包括两种类型的容器，一种是集合（Collection），存储一个元素集合，另一种是图（Map），存储键/值对映射。Collection 接口又有 3 种子类型，List、Set 和 Queue，再下面是一些抽象类，最后是具体实现类，常用的有 ArrayList 、 LinkedList 、 HashSet 、LinkedHashSet、 HashMap 、LinkedHashMap 等等。

集合框架是一个用来代表和操纵集合的统一架构。所有的集合框架都包含如下内容：

接口：
是代表集合的抽象数据类型。例如 Collection、List、Set、Map 等。之所以定义多个接口，是为了以不同的方式操作集合对象

实现（类）： 是集合接口的具体实现。从本质上讲，它们是可重复使用的数据结构，例如：ArrayList、LinkedList、HashSet、HashMap。

算法： 是实现集合接口的对象里的方法执行的一些有用的计算，例如：搜索和排序。这些算法被称为多态，那是因为相同的方法可以在相似的接口上有着不同的实现。

除了集合，该框架也定义了几个 Map 接口和类。Map 里存储的是键/值对。尽管 Map 不是集合，但是它们完全整合在集合中。

集合框架体系如图所示

Java 集合框架提供了一套性能优良，使用方便的接口和类，java集合框架位于java.util包中，所以当使用集合框架的时候需要进行导包。

集合框架定义了一些接口。本节提供了每个接口的概述：

Collection 接口

Collection 是最基本的集合接口，一个 Collection 代表一组 Object，即 Collection 的元素, Java不提供直接继承自Collection的类，只提供继承于的子接口(如List和set)。

Collection 接口存储一组不唯一，无序的对象。

List 接口

List接口是一个有序的 Collection，使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置，能够通过索引(元素在List中位置，类似于数组的下标)来访问List中的元素，第一个元素的索引为 0，而且允许有相同的元素。

List 接口存储一组不唯一，有序（插入顺序）的对象。

Set 具有与 Collection 完全一样的接口，只是行为上不同，Set 不保存重复的元素。

Set 接口存储一组唯一，无序的对象。

SortedSet
继承于Set保存有序的集合。

Map 接口存储一组键值对象，提供key（键）到value（值）的映射。

Map.Entry
描述在一个Map中的一个元素（键/值对）。是一个 Map 的内部接口。 SortedMap
继承于 Map，使 Key 保持在升序排列。 Enumeration
这是一个传统的接口和定义的方法，通过它可以枚举（一次获得一个）对象集合中的元素。这个传统接口已被迭代器取代。

Set和List的区别

1. Set 接口实例存储的是无序的，不重复的数据。List 接口实例存储的是有序的，可以重复的元素。

2. Set 检索效率低下，删除和插入效率高，插入和删除不会引起元素位置改变 <实现类有HashSet,TreeSet> 。

3. List 和数组类似，可以动态增长，根据实际存储的数据的长度自动增长 List 的长度。查找元素效率高，插入删除效率低，因为会引起其他元素位置改变 <实现类有ArrayList,LinkedList,Vector> 。

集合实现类（集合类）

Java提供了一套实现了Collection接口的标准集合类。其中一些是具体类，这些类可以直接拿来使用，而另外一些是抽象类，提供了接口的部分实现。

标准集合类汇总于下表：

AbstractCollection
实现了大部分的集合接口。 AbstractList
继承于AbstractCollection 并且实现了大部分List接口。 AbstractSequentialList
继承于 AbstractList ，提供了对数据元素的链式访问而不是随机访问。 LinkedList
该类实现了List接口，允许有null（空）元素。主要用于创建链表数据结构，该类没有同步方法，如果多个线程同时访问一个List，则必须自己实现访问同步，解决方法就是在创建List时候构造一个同步的List。例如： List list=Collections.synchronizedList(newLinkedList(...));

LinkedList 查找效率低。

ArrayList
该类也是实现了List的接口，实现了可变大小的数组，随机访问和遍历元素时，提供更好的性能。该类也是非同步的,在多线程的情况下不要使用。ArrayList 增长当前长度的50%，插入删除效率低。 AbstractSet
继承于AbstractCollection 并且实现了大部分Set接口。 HashSet

该类实现了Set接口，不允许出现重复元素，不保证集合中元素的顺序，允许包含值为null的元素，但最多只能一个。

LinkedHashSet
具有可预知迭代顺序的 Set 接口的哈希表和链接列表实现。 TreeSet

该类实现了Set接口，可以实现排序等功能。

AbstractMap
实现了大部分的Map接口。 HashMap HashMap 是一个散列表，它存储的内容是键值对(key-value)映射。
该类实现了Map接口，根据键的HashCode值存储数据，具有很快的访问速度，最多允许一条记录的键为null，不支持线程同步。 TreeMap 继承了AbstractMap，并且使用一颗树。 WeakHashMap 继承AbstractMap类，使用弱密钥的哈希表。 LinkedHashMap 继承于HashMap，使用元素的自然顺序对元素进行排序. IdentityHashMap 继承AbstractMap类，比较文档时使用引用相等。集合框架定义了几种算法，可用于集合和映射。这些算法被定义为集合类的静态方法。

在尝试比较不兼容的类型时，一些方法能够抛出 ClassCastException异常。当试图修改一个不可修改的集合时，抛出UnsupportedOperationException异常。

集合定义三个静态的变量：EMPTY_SET，EMPTY_LIST，EMPTY_MAP的。这些变量都不可改变。

通常情况下，你会希望遍历一个集合中的元素。例如，显示集合中的每个元素。

一般遍历数组都是采用for循环或者增强for，这两个方法也可以用在集合框架，但是还有一种方法是采用迭代器遍历集合框架，它是一个对象，实现了 Iterator 接口或 ListIterator接口。

迭代器，使你能够通过循环来得到或删除集合的元素。ListIterator 继承了 Iterator，以允许双向遍历列表和修改元素。

public class Test { public static void main ( String [ ] args ) { List < String > list = new ArrayList < String > ( ) ; list . add ( " Hello " ) ; list . add ( " World " ) ; list . add ( " HAHAHAHA " ) ; // 第一种遍历方法使用 For-Each 遍历 List for ( String str : list ) { // 也可以改写 for(int i=0;i<list.size();i++) 这种形式 System . out . println ( str ) ; // 第二种遍历，把链表变为数组相关的内容进行遍历 String [ ] strArray = new String [ list . size ( ) ] ; list . toArray ( strArray ) ; for ( int i = 0 ; i < strArray . length ; i ++ ) // 这里也可以改写为 for(String str:strArray) 这种形式 System . out . println ( strArray [ i ] ) ; // 第三种遍历使用迭代器进行相关遍历 Iterator < String > ite = list . iterator ( ) ; while ( ite . hasNext ( ) ) // 判断下一个元素之后有值 System . out . println ( ite . next ( ) ) ; 三种方法都是用来遍历ArrayList集合，第三种方法是采用迭代器的方法，该方法可以不用担心在遍历的过程中会超出集合的长度。

遍历 Map

import java . util .*; public class Test { public static void main ( String [ ] args ) { Map < String , String > map = new HashMap < String , String > ( ) ; map . put ( " 1 " , " value1 " ) ; map . put ( " 2 " , " value2 " ) ; map . put ( " 3 " , " value3 " ) ; // 第一种：普遍使用，二次取值 System . out . println ( " 通过Map.keySet遍历key和value： " ) ; for ( String key : map . keySet ( ) ) { System . out . println ( " key= " + key + " and value= " + map . get ( key ) ) ; // 第二种 System . out . println ( " 通过Map.entrySet使用iterator遍历key和value： " ) ; Iterator < Map . Entry < String , String >> it = map . entrySet ( ) . iterator ( ) ; while ( it . hasNext ( ) ) { Map . Entry < String , String > entry = it . next ( ) ; System . out . println ( " key= " + entry . getKey ( ) + " and value= " + entry . getValue ( ) ) ; // 第三种：推荐，尤其是容量大时 System . out . println ( " 通过Map.entrySet遍历key和value " ) ; for ( Map . Entry < String , String > entry : map . entrySet ( ) ) { System . out . println ( " key= " + entry . getKey ( ) + " and value= " + entry . getValue ( ) ) ; // 第四种 System . out . println ( " 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 ) ;