Carson带你学Java：那些关于集合的知识都在这里了！

短命女 2022-04-04 11:28 251阅读 0赞

![fedcf827170b012c679b233fbf30c8bb.png][]

# 前言 #

*  在`Java`中，集合的使用可谓是重中之重
 *  本文将献上一份 全面 & 详细的`Java`集合学习攻略，希望您们会喜欢。

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# 目录 #

![示意图][0e02cab1b7f361954334f67ae11be030.png]

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# 1. 简介 #

![示意图][33bfa4cf696af200c5862822d9e45cff.png]

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# 2. 与数组的区别 #

`Java`集合 与 常用数组的区别如下：

![示意图][dc9ac6e16d548e36f1863e8ef2aa6cee.png]

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# 3. 集合类型 #

*  `Java`集合的类型可分为`Set`、`List`、`Map`、`Queue` 4种
 *  具体介绍如下

![示意图][2244678dfa761380d6b4d7ce6012ff3a.png]

> 下面会更加详细地说明

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# 4. 集合继承关系 #

*  `Java`集合的根接口 = `Collection`接口 + `Map`接口

> 即 `Java`的集合类都实现上述2个接口

其中：

*  `List`、`Set`、`Queue`实现了 `Collection`接口。继承关系如下：

![示意图][51f9c1cdd1020f404f97d52f0fb6267f.png]

*  `Map` 实现了 `Map`接口 。继承关系如下：

![示意图][091c45fb0ebb41f957fbb4e6023886bd.png]

下面，我将主要介绍 `Collection`接口 、`Map`接口 & 其具体集合实现类

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# 5. Collection相关 #

在本节中，会先介绍`Collection`接口，再介绍其具体集合实现类（`List`、`Set`、`Queue`类）

### 5.1 Collection 接口 ###

*  定义  
    一个接口，是集合`List`、`Set`、`Queue`容器的顶层父接口
 *  包结构

![示意图][51f9c1cdd1020f404f97d52f0fb6267f.png]

*  接口中定义的方法  
    主要用于 添加元素、删除元素 等等

Boolean add(Object o)； // 向集合中添加一个对象的引用
    
    Boolean remove(Object o)； // 从集合中删除一个对象的引用
    Void clear()；// 删除集合中的所有对象，即不再持有这些对象的引用
    
    Boolean contains(Object o)；// 判断在集合中是否持有特定对象
    Object[] toArray()；// 返回1个数组，该数组包含集合中的所有元素
    
    Iterator iterator()； // 返回1个Iterator对象：用于遍历集合中的元素
    
    Boolean isEmpty()；// 判断集合是否为空
    Int size()；// 返回集合中元素的数目
    
    Boolean equals(Object o)； // 对象比较
    Int hashCode() ；// 返回hash码

*  与`Collections`的区别

![示意图][f2b3c9fd90b1f00ab098b4550933cf32.png]

**附：Collections的使用**

// 主要功能有：搜索元素、获取最大最小值、排序集合、对象线程安全化、将1个List所有元素复制到另1个 等
    // 1. 获取最大最小值
    static T max(Collection<? extends T> coll, Comparator<? super T> comp); 
    static T min(Collection<? extends T> coll, Comparator<? super T> comp); 
    
    // 2. 排序 
    static void sort(List<T> list, Comparator<? super T> c); 
    
    // 3. 将线程不安全的Collection转为线程安全的Collection 
    static Collection<T> synchronizedCollection(Collection<T> c); 
    static List<T> synchronizedList(List<T> list); 
    static Map<K,V> synchronizedMap(Map<K,V> m); 
    static Set<T> synchronizedSet(Set<T> s);
    
    // 交换指定位置的两个元素 
    static void swap(List<?> list, int i, int j) 
    
    // 主要操作对象 = 集合类 = `Collection`接口的实现类
    List list = new ArrayList(); 
    list.add(XXX); 
    //··· 
    list.add(XXX); 
    Collectoions.sort(list);

*  `Collections` 与 `Arrays` 的区别

\[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-a36Ogdca-1630033449880)(http://upload-images.jianshu.io/upload\_images/944365-ffdeaf01bcec1d5e.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)\]

下面，我将介绍其具体集合实现类：`List`、`Set`、`Queue`

### 5.2 List 集合 ###

*  简介

![示意图][b8d60a017b8780e0d53d0ffcde13a6d2.png]

*  使用方法

void add(int index, Object element)； // 将元素elment插入在集合list的index处
    boolean addAll(Collection<? extends E> c);  // 将集合c 中的所有元素都插入到列表中的指定位置index处
    
    E set(int index, E element); // 将集合中index索引处的元素替换成element
    
    Object get(int index)； // 返回List集合index索引处的元素
    Int indexOf(Object o) ；// 返回集合中元素o的index索引
    int lastIndexOf(Object o)； // 返回集合中最后一个元素的索引
    List subList(int fromIndex,int toIndex)；// 返回集合中从索引fromIndex到toIndex索引处的元素集合
    
    Object remove(int index)；// 删除集合index索引处的元素
    
    void clear();  // 清空集合
    int size();  // 获得集合长度
    boolean isEmpty(); // 判断集合是否为空

*  集合实现类  
    `List`的集合实现类主要包括：`Vector`、`ArrayList`、`LinkedList`、`Stack`。具体介绍如下

![示意图][73dea841c1fa15ca2f9adbbbbc1424d6.png]

*  `Vector`、`ArrayList`、`LinkedList`之间的区别

![示意图][9c7b110bd5413f624bd2a2e54ca62dbc.png]

### 5.3 Set 集合 ###

*  简介

![示意图][8c386d840a2e40db7408fbc066556230.png]

*  使用方法

boolean add(E e);  // 添加元素
    boolean remove(Object o);  // 删除元素
    
    boolean addAll(Collection<? extends E> c); // 插入集合c 中的所有元素到集合中
    boolean removeAll(Collection<?> c);  // 移除原集合中的集合c中的元素
    
    boolean contains(Object o);  // 判断是否包含该元素
    boolean containsAll(Collection<?> c);  // 判断是否包含该集合中的元素
    
    Object[] toArray();  // 返回1个数组，该数组包含集合中的所有元素
    
    void clear();  // 清空集合
    int size();  // 获得集合长度
    boolean isEmpty(); // 判断集合是否为空

*  集合实现类  
    `Set`的集合实现类主要包括：`TreeSet`、`HashSet`（`LinkedHashSet`）、`EnumSet`。具体介绍如下

![示意图][1a708089fff348a78d74f41938116af6.png]

### 5.4 Queue 集合 ###

*  简介

![示意图][fd50971b7336cd6e61e94335798c502c.png]

*  使用方法

//插入新元素到队列：插入成功则返回true； 若队列已满，抛出IllegalStateException异常 
    boolean add(E e); 
     
    //插入新元素到队列，若插入成功则返回true ；若队列已满，返回false，但不抛出异常 
    boolean offer(E e); 
     
    E remove();  // 返回第1个元素 & 从队列中删除；若队列为空，抛出异常 
    E poll();  // 返回第1个元素 & 从队列中删除 ；若队列为空，返回null，但不抛出异常 
    E element();  //返回的第1个元素 & 不从队列中删除；若队列为空，则抛异常 
    E peek(); // 返回第1元素 & 不从队列中删除；若队列为空，则返回null
    
    // 时间复杂度分析
    // 1. 插入方法：offer()、poll()、remove() 、add ()= O(log(n)) 
    // 2. 删除方法：remove() 、 contains()  = O(n) 
    // 3. 检索方法：peek()、element() 、size() = O(1)
    
    
    // 使用建议
    // 1. 遍历时，若使用但不需删除元素，使用element()、peek()（时间效率高）
    // 2. 使用offer（）加入元素、poll（）取出元素
        // a. 避免使用Collection的add() 、remove()
        // b. 原因 = 通过返回值可判断成功与否，但add()、remove()在失败时会抛出异常

*  集合实现类  
    `Queue`的集合实现类主要包括：`PriorityQueue`、`Dueue`（`ArrayDeque`、`LinkedList`）、`PriorityQueue`（`ArrayBlockingQueue`、`LinkedBlockingQueue`）。具体介绍如下

![示意图][8b731243f6cb3d580ab793956d42784c.png]

至此，关于`Collection`接口、其具体集合实现类（`List`、`Set`、`Queue`类）讲解完毕。总结如下

![示意图][ff3b4969d9a8df23d3de4144f10fb7ea.png]

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# 6. Map 相关 #

在本节中，会先介绍`Map`接口，再介绍其具体集合实现类中最常见的`HashMap`、`LinkedHashMap`、`TreeMap`

### 6.1 Map 接口 ###

*  简介

![示意图][21ba04802f5db650e71a31646ebf7427.png]

> 注：`Map`接口 与 `Collection` 接口无关

*  包结构

![示意图][0651d27353c37bd7d2cb68bc2e96d02c.png]

// 为了更好理解各类的关系，下面附上：各类的定义图
    // HashMap 
    public class HashMap<K,V> 
        extends AbstractMap<K,V> 
        implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable{} 
     
    // LinkedHashMap 
    public class LinkedHashMap<K,V> 
        extends HashMap<K,V> 
        implements Map<K,V>{}
    
    // TreeMap 
    public class TreeMap<K,V> 
        extends AbstractMap<K,V> 
        implements NavigableMap<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable{} 
    
    // Hashtable 
    public class Hashtable<K,V> 
        extends Dictionary<K,V> 
        implements Map<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable {} 
    
    // ConcurrentHashMap 
    public class ConcurrentHashMap<K, V> extends AbstractMap<K, V> 
            implements ConcurrentMap<K, V>, Serializable {}

*  接口中定义的方法

Set<K> keySet();  // 单独抽取key序列，将所有key生成一个Set
    Collection<V> values();  // 单独value序列，将所有value生成一个Collection
     
    V remove(Object key);  // 删除该映射关系
    V get(Object key); // 获得指定键的值
    V put(K key, V value);  // 添加键值关系
    void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m);  // 将指定Map中的映射关系 复制到 此Map中
    
    boolean containsKey(Object key); // 若存在该键的映射关系，则返回true
    boolean containsValue(Object value);  // 若存在该值的映射关系，则返回true
     
    void clear(); // 清除所有映射关系
    int size();  // 返回键值关系的数量
    boolean isEmpty(); // 若未包含键值关系，则返回true
    
    
    // Map中还包括1个内部类：Entry
    // 该类封装了一个key-value对
    // Entry类包含如下方法：
    boolean equals（Object o ）；// 比较指定对象 与 此项 的相等性
    
    K getKey（）；// 返回 与 此项 对应的键
    V getValue（）；// 返回 与 此项 对应的值
    
    int hashCode（）；// 返回此映射项的哈希值
    V setValue（V value） ；// 使用指定值替换 与 此项对应的值

*  与`Set`集合、`List`集合的关系

![示意图][fae3810d10fa7e3a4b0dba67fbb2acff.png]

下面，我将介绍其具体集合实现类中最常见的`HashMap`、`LinkedHashMap`、`TreeMap`

### 6.2 HashMap ###

*  类定义

public class HashMap<K,V>
             extends AbstractMap<K,V> 
             implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable

*  主要介绍

![示意图][a6a78febe892f54380eb6bd51be9fb2b.png]

关于其更加具体介绍 & 源码分析，请看文章：

*  [Java：手把手带你源码分析 HashMap 1.7][Java_ HashMap 1.7]
 *  [Java源码分析：关于 HashMap 1.8 的重大更新][Java_ HashMap 1.8]

> 注：`HashMap` 的实现在 `JDK 1.7` 和 `JDK 1.8` 差别较大，建议一同查看

### 6.3 LinkedHashMap ###

*  类定义

public class LinkedHashMap<K,V> 
        extends HashMap<K,V> 
        implements Map<K,V>{}

*  简介

![示意图][476acd642b65b590a6a3078bda0836d2.png]

*  具体介绍  
    关于更多LinkedHashMap的具体介绍 & 源码分析，请看文章：
 *  [Java：手把手带你源码分析 HashMap 1.7][Java_ HashMap 1.7]
 *  [Java源码分析：关于 HashMap 1.8 的重大更新][Java_ HashMap 1.8]

### 6.4 TreeMap ###

*  类定义

public class TreeMap<K,V> 
        extends AbstractMap<K,V> 
        implements NavigableMap<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable{}

*  简介

![示意图][0bd09f897729dcc513294970591105d4.png]

*  关于排序方式 & 判断相等的标准

![示意图][7d99f884e5b1d58997fbb47ae077dc08.png]

### 6.5 相关子类比较 ###

*  `HashMap` 、`LinkedHashMap`、`TreeMap`的区别  
    ![示意图][cb886048331ea6a976766f79a24b4552.png]
 *  `HashMap` 、 `Hashtable` 的区别

![示意图][d2e660d86a8dbe237f3b12f35d7195ac.png]

*  `HashMap` 、 `ConcurrentHashMap` 的区别

![示意图][8caa27e7d5b5088252a8c1c986bd5aec.png]

至此，关于`Java`集合的相关内容（`Colletcion` 、`Map`接口 & 其相关实现子类）讲解完毕。

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# 7. 总结 #

*  本文主要讲解了`Java`集合的相关内容，包括`Colletcion` 接口、`Map`接口 & 其相关实现子类），具体总结如下：

![示意图][f79296bf63221bf62c3b207567230ab5.png]

下面我将继续对 `Android & Java`中的知识进行深入讲解 ，感兴趣的同学可以继续关注 [CSDN博客][CSDN] 与 **微信公众号**  
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[Java_ HashMap 1.7]: https://blog.csdn.net/carson_ho/article/details/79373026
[Java_ HashMap 1.8]: http://blog.csdn.net/carson_ho/article/details/79373134
[476acd642b65b590a6a3078bda0836d2.png]: /images/20220404/f0eb1be40baa4beea5594d37c5b84c31.png
[0bd09f897729dcc513294970591105d4.png]: /images/20220404/93d084dfa29346d7be7f1413b138b94f.png
[7d99f884e5b1d58997fbb47ae077dc08.png]: /images/20220404/c2b144a29d794cf89cffec1f47747de4.png
[cb886048331ea6a976766f79a24b4552.png]: /images/20220404/6bb418e0a8ba4c6b86f8b46080962bd6.png
[d2e660d86a8dbe237f3b12f35d7195ac.png]: /images/20220404/c46b5f1189cc498d96a55199564e1174.png
[8caa27e7d5b5088252a8c1c986bd5aec.png]: /images/20220404/ecf5be55dde14ea8b8de4b1ab1084ede.png
[f79296bf63221bf62c3b207567230ab5.png]: /images/20220404/40fb90bc5dd747bb96c3e7d9c8dc6739.png
[CSDN]: https://carsonho.blog.csdn.net/
[06b2ed0fbb8979f0aba34c14ede04b59.png]: /images/20220404/dcc9723de5ac4532b9ea34a3e9d9f0b8.png