Java:集合系列

Java集合由来:

Java集合是使程序能够存储和操纵元素不固定的一组数据。 所有Java集合类都位于java.uti包中。

通常,我们的程序需要根据程序运行时才知道创建多少个对象。但若非程序运行,程序开发阶段,我们根本不知道到底需要多少个数量的对象,甚至不知道它的准确类型。为了满足这些常规的编程需要,我们要求能在任何时候,任何地点创建任意数量的对象,而这些对象用什么来容纳呢?我们首先想到了数组,但是数组只能放统一类型的数据,而且其长度是固定的,那怎么办呢?集合便应运而生了!

集合与Java数组不同,Java集合中不能存放基本数据类型,只能存放对象的引用。但是在JDK5.0以后的版本当中,JAVA增加了“自动装箱”和“自动拆箱”的机制,比如如果要存入一个INT类型的数据,JVM会把数据包装成Integer然后再存入集合,看起来集合能够存入基本数据类型,其实是不能的只是多了一个包装数据的过程。而且存入集合的数据都会被转换成OBject类型。

Java集合是什么:

Java集合类存放于 java.util 包中,是一个用来存放对象的容器。

注意:①、集合只能存放对象。比如你存一个 int 型数据 1 放入集合中,其实它是自动转换成 Integer 类后存入的,Java中每一种基本类型都有对应的引用类型。

   ②、集合存放的是多个对象的引用,对象本身还是放在堆内存中。

   ③、集合可以存放不同类型,不限数量的数据类型。


集合框架被设计成要满足以下几个目标:

1.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。

2.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。

3.对一个集合的拓展和适应必须是简单的。

为此,整个集合框架就围绕一组标注接口而设计。可以直接用这些的标准实现。例如JDK的集合:LinkedList、HashSet、TreeSet。除了JDK自带的实现集合类,除此之外,为了满足自己的需求,自己也可以通过实现这些接口的标准,从而实现自己的集合。

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 种子类型接口,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。 

集合框架及实现类关系图(点击放大且查看原图):

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。 


依照实现接口分类:

实现Map接口的有:EnumMap、IdentityHashMap、HashMap、LinkedHashMap、WeakHashMap、TreeMap

实现List接口的有:ArrayList、LinkedList

实现Set接口的有:HashSet、LinkedHashSet、TreeSet

实现Queue接口的有:PriorityQueue、LinkedList、ArrayQueue

依据底层实现的数据结构分类:

底层以数组的形式实现:EnumMap、ArrayList、ArrayQueue

底层以链表的形式实现:LinkedHashSet、LinkedList、LinkedHashMap

底层以hash table的形式实现:HashMap、HashSet、LinkedHashMap、LinkedHashSet、WeakHashMap、IdentityHashMap

底层以红黑树的形式实现:TreeMap、TreeSet

底层以二叉堆的形式实现:PriorityQueue

发现一个特点,上述所有的集合类,除了 map 系列的集合,即左边集合都实现了 Iterator 接口,这是一个用于遍历集合中元素的接口,主要hashNext(),next(),remove()三种方法。它的一个子接口 ListIterator 在它的基础上又添加了三种方法,分别是 add(),previous(),hasPrevious()。也就是说如果实现 Iterator 接口,那么在遍历集合中元素的时候,只能往后遍历,被遍历后的元素不会再被遍历到,通常无序集合实现的都是这个接口,比如HashSet;而那些元素有序的集合,实现的一般都是 LinkedIterator接口,实现这个接口的集合可以双向遍历,既可以通过next()访问下一个元素,又可以通过previous()访问前一个 元素,比如ArrayList。

  还有一个特点就是抽象类的使用。如果要自己实现一个集合类,去实现那些抽象的接口会非常麻烦,工作量很大。这个时候就可以使用抽象类,这些抽象类中给我们提供了许多

现成的实现,我们只需要根据自己的需求重写一些方法或者添加一些方法就可以实现自己需要的集合类,工作量大大降低。


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

注:集合大部分指的是Collection接口下的实现类,而在java核心技术卷一书上把Map也算做集合类的根接口之一,但是java编程思想里用了"集合类"和"容器"两个称呼进行了说明和解释,所以Map是否是集合类(集合框架)的根接口是一个翻译问题! 集合框架的总称'集合类'和'容器'是一个概念


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