由浅入深理解java集合(一)——集合框架-Collction、Map

深藏阁楼爱情的钟 2022-06-15 04:52 248阅读 0赞

> 本篇文章主要对java集合的框架进行介绍，使大家对java集合的整体框架有个了解。具体介绍了Collection接口，Map接口以及Collection接口的三个子接口Set，List，Queue。

## Java集合类简介： ##

Java集合大致可以分为Set、List、Queue和Map四种体系，其中Set代表无序、不可重复的集合；List代表有序、重复的集合；而Map则代表具有映射关系的集合，Java 5 又增加了Queue体系集合，代表一种队列集合实现。  
Java集合就像一种容器，可以把多个对象（实际上是对象的引用，但习惯上都称对象）“丢进”该容器中。从Java 5 增加了泛型以后，Java集合可以记住容器中对象的数据类型，使得编码更加简洁、健壮。

### Java集合和数组的区别： ###

1.数组长度在初始化时指定，意味着只能保存定长的数据。而集合可以保存数量不确定的数据。同时可以保存具有映射关系的数据（即关联数组，键值对 key-value）。  
2.数组元素即可以是基本类型的值，也可以是对象。集合里只能保存对象（实际上只是保存对象的引用变量），基本数据类型的变量要转换成对应的包装类才能放入集合类中。

### Java集合类之间的继承关系: ###

Java的集合类主要由两个接口派生而出：Collection和Map,Collection和Map是Java集合框架的根接口。  
![1240][]  
图中，ArrayList,HashSet,LinkedList,TreeSet是我们经常会有用到的已实现的集合类。

Map实现类用于保存具有映射关系的数据。Map保存的每项数据都是key-value对，也就是由key和value两个值组成。Map里的key是不可重复的，key用户标识集合里的每项数据。

![1240 1][]  
图中，HashMap，TreeMap是我们经常会用到的集合类。

## Collection接口： ##

### 简介 ###

Collection接口是Set,Queue,List的父接口。Collection接口中定义了多种方法可供其子类进行实现，以实现数据操作。由于方法比较多，就偷个懒，直接把JDK文档上的内容搬过来。

#### 接口中定义的方法 ####

![1240 2][]  
可以看出Collection用法有：添加元素，删除元素，返回Collection集合的个数以及清空集合等。  
其中重点介绍iterator()方法，该方法的返回值是Iterator。

#### 使用Iterator遍历集合元素 ####

Iterator接口经常被称作迭代器，它是Collection接口的父接口。但Iterator主要用于遍历集合中的元素。  
Iterator接口中主要定义了2个方法：  
![1240 3][]  
下面程序简单示范了通过Iterator对象逐个获取元素的逻辑。

public class IteratorExample {
        public static void main(String[] args){
            //创建集合，添加元素 
            Collection<Day> days = new ArrayList<Day>();
            for(int i =0;i<10;i++){
                Day day = new Day(i,i*60,i*3600);
                days.add(day);
            }
            //获取days集合的迭代器
            Iterator<Day> iterator = days.iterator();
            while(iterator.hasNext()){
       //判断是否有下一个元素
                Day next = iterator.next();//取出该元素
                //逐个遍历，取得元素后进行后续操作
                .....
            }
        }
    
    }

**注意：**当使用Iterator对集合元素进行迭代时，Iterator并不是把集合元素本身传给了迭代变量，而是把集合元素的值传给了迭代变量（就如同参数传递是值传递，基本数据类型传递的是值，引用类型传递的仅仅是对象的引用变量），所以修改迭代变量的值对集合元素本身没有任何影响。  
下面的程序演示了这一点：

public class IteratorExample {
        public static void main(String[] args){
            List<String> list =Arrays.asList("java语言","C语言","C++语言");
            Iterator<String> iterator = list.iterator();
            while(iterator.hasNext()){
                String next = iterator.next();//集合元素的值传给了迭代变量，仅仅传递了对象引用。保存的仅仅是指向对象内存空间的地址
                next ="修改后的";
                System.out.println(next);
    
            }
            System.out.println(list);
        }
    
    }

输出结果如下：

> 修改后的  
> 修改后的  
> 修改后的  
> \[java语言, C语言, C++语言\]

下面具体介绍Collection接口的三个子接口Set，List，Queue。

### Set集合 ###

#### 简介 ####

Set集合与Collection集合基本相同，没有提供任何额外的方法。实际上Set就是Collection，只是行为略有不同（Set不允许包含重复元素）。  
Set集合不允许包含相同的元素，如果试图把两个相同的元素加入同一个Set集合中，则添加操作失败，add()方法返回false，且新元素不会被加入。

### List集合 ###

#### 简介 ####

List集合代表一个元素有序、可重复的集合，集合中每个元素都有其对应的顺序索引。List集合允许使用重复元素，可以通过索引来访问指定位置的集合元素 。List集合默认按元素的添加顺序设置元素的索引，例如第一个添加的元素索引为0，第二个添加的元素索引为1……  
List作为Collection接口的子接口，可以使用Collection接口里的全部方法。而且由于List是有序集合，因此List集合里增加了一些根据索引来操作集合元素的方法。

#### 接口中定义的方法 ####

> **void add(int index, Object element):** 在列表的指定位置插入指定元素（可选操作）。  
> **boolean addAll(int index, Collection**

### Queue集合 ###

#### 简介 ####

Queue用户模拟队列这种数据结构，队列通常是指“先进先出”(FIFO，first-in-first-out)的容器。队列的头部是在队列中存放时间最长的元素，队列的尾部是保存在队列中存放时间最短的元素。新元素插入（offer）到队列的尾部，访问元素（poll）操作会返回队列头部的元素。通常，队列不允许随机访问队列中的元素。

##### 接口中定义的方法 #####

![1240 4][]

## Map集合 ##

### 简介 ###

Map用户保存具有映射关系的数据，因此Map集合里保存着两组数，一组值用户保存Map里的key,另一组值用户保存Map里的value，key和value都可以是任何引用类型的数据。Map的key不允许重复，即同一个Map对象的任何两个key通过equals方法比较总是返回false。  
如下图所描述，key和value之间存在单向一对一关系，即通过指定的key,总能找到唯一的、确定的value。从Map中取出数据时，只要给出指定的key，就可以取出对应的value。  
![1240 5][]

### Map集合与Set集合、List集合的关系 ###

**1.与Set集合的关系**  
如果 把Map里的所有key放在一起看，它们就组成了一个Set集合（所有的key没有顺序，key与key之间不能重复），实际上Map确实包含了一个keySet()方法，用户返回Map里所有key组成的Set集合。  
**2.与List集合的关系**  
如果把Map里的所有value放在一起来看，它们又非常类似于一个List：元素与元素之间可以重复，每个元素可以根据索引来查找，只是Map中索引不再使用整数值，而是以另外一个对象作为索引。

#### 接口中定义的方法 ####

![1240 6][]  
Map中还包括一个内部类Entry，该类封装了一个key-value对。Entry包含如下三个方法：  
![1240 7][]  
Map集合最典型的用法就是成对地添加、删除key-value对，然后就是判断该Map中是否包含指定key，是否包含指定value，也可以通过Map提供的keySet()方法获取所有key组成的集合，然后使用foreach循环来遍历Map的所有key，根据key即可遍历所有的value。下面程序代码示范Map的一些基本功能：

public class MapTest {
        public static void main(String[] args){
            Day day1 = new Day(1, 2, 3);
            Day day2 = new Day(2, 3, 4);
            Map<String,Day> map = new HashMap<String,Day>();
            //成对放入key-value对
            map.put("第一个", day1);
            map.put("第二个", day2);
            //判断是否包含指定的key
            System.out.println(map.containsKey("第一个"));
            //判断是否包含指定的value
            System.out.println(map.containsValue(day1));
            //循环遍历
            //1.获得Map中所有key组成的set集合
            Set<String> keySet = map.keySet();
            //2.使用foreach进行遍历
            for (String key : keySet) {
                //根据key获得指定的value
                System.out.println(map.get(key));
            }
            //根据key来移除key-value对
            map.remove("第一个");
            System.out.println(map);
        }
    
    }

输出结果：

> true  
> true  
> Day \[hour=2, minute=3, second=4\]  
> Day \[hour=1, minute=2, second=3\]  
> \{第二个=Day \[hour=2, minute=3, second=4\]\}

以上就java集合框架的概括内容，通过这篇文章可以了解java集合中错中复杂的关系，同时掌握一些基本的概念以及对集合的操作方法。  
后续文章将对java集合中的具体实现类进行深入了解。有兴趣的话可以观看后续内容，进一步了解java集合内容。

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