总览 Java 容器--集合框架的体系结构

Myth丶恋晨 2023-09-27 14:26 96阅读 0赞

### 前言 ###

我们在讲 Java 的数据类型的时候，单独介绍过数组，数组也确实是开发程序中常用的内存类型之一，不过 Java 内置的数组限制颇多，所以此后扩展出了List这种结构，与之类似的Set、Queue 这些内存中的容器都被放在了 Collection 类族下，加之另一种代表常用的数据结构 Map 类族，这些聚合到一起构成了 Java 中集合框架的整个体系。

上面说的这些都是同步容器，费线程安全，后来 Java 又引入了并发容器，不过那些内容属于 J.U.C ，等讲到并发章节了我们再涉及。本文内容偏理论，后面会有三节专门介绍List、Set、Map 的使用和他们提高开发效率的常用操作总结，本文大纲如下：

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### 集合框架的体系介绍 ###

Java 的集合框架由两大类族组成，Collection 和 Map。

顾名思义，集合（Collection）代表一组对象。 Java 集合框架由一组接口和类组成，这些接口和类有助于处理不同类型的集合，例如 List 、Set、Map、Stack 和 Queue 等。

在我们需要处理同构和异构对象集合的地方，Java 提供现成的集合类解决了许多非常常见的问题。常见操作涉及添加、删除、更新、排序、搜索和更复杂的算法，这些集合类为使用 Collections API 的所有此类操作提供非常透明的支持。

下图是集合框架的体系结构总览

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这个图里面总体地展示出了集合框架的每一个接口、抽象类和具体类，一开始看会觉得眼花缭乱，不知如何看起。

### 集合框架核心接口介绍 ###

通过先梳理核心接口，可以更好地理解集合框架，所有的集合类都是通过实现这些接口提供具体的功能。

下图展示了集合框架中的核心接口

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核心接口主要包括 Collection 和 Map 两种，Collection 表示存储着对象的集合，而 Map 表示存储着键值对的映射表。

#### Collection ####

Collection 接口是层次结构的根接口。 Collection 接口定义了具体集合类必须支持的所有通用方法（或抛出 UnsupportedOperationException）。它扩展了 Iterable 接口，增加了对使用“for-each loop”语句迭代集合元素的支持。

Collection interface 定义的方法如下，都是关于集合的通用方法

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所有其他集合接口和类（Map 除外）都扩展或实现了Collection interface。例如，List、 Set 接口都继承了 Collection Interface。

#### List ####

List 表示元素的有序集合。使用列表，我们可以通过它们的整数索引（列表中的位置）访问元素，并在列表中搜索元素。跟数组一样，列表的索引从 0 开始。 Java 中最常用的 List 实现类，是 – ArrayList、CopyOnWriteArrayList、LinkedList、Stack 和 Vector。

#### Set ####

Set 表示无重复元素的集合， Set 接口不保证以任何可预测的顺序返回元素，其子接口 SortedSet 提供元素以自然顺序排序或者以创建时提供的 Comparator 排序元素的能力。

#### Queue ####

Queue 接口表示队列这种数据结构，队列旨在将元素插入队列的末尾，并从队列的开头删除元素。这类似于超市中排队的工作方式。

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#### Deque ####

Deque 接口表示一个双端队列，这意味着可以在队列的两端添加和删除元素。 Deque 这个名字是双端队列的缩写。 Deque 这个词的发音是“deck”——就像一副牌的“deck”。 因为您可以从 Java Deque 的两端入队和出队，所以可以将 Deque 用作队列和堆栈。 Deque 接口扩展了 Queue 接口，所以可以在使用 Deque 时使用所有 Queue 接口里的方法。 Deque 接口没有扩展 Java Stack 接口，但 Deque 接口定义了一些方法，使我们能够执行通常在堆栈上执行的操作（push、peek、pop）。

#### Map ####

Map 接口使我们能够将数据存储在键值对中（键是不可变的）。Map 中不能包含重复的键，每个键只能映射到一个值。 Map 接口提供了三个集合视图，允许将 Map 的内容视为一组键、一组值或一组键值映射。一些 Map 实现类，如 TreeMap 类，对它们的顺序做出特定保证，其他的，比如 HashMap 类则没有任何顺序上的保证。

#### SortedMap ####

SortedMap 接口是 Map 接口的扩展，表示一个键被排序的 Map。因此，可以按排序顺序迭代存储在SortedMap 中的键，而不是在普通 Map 中迭代它们的那种随机顺序。上面说的 TreeMap 类就是实现的SortedMap 接口。

### 总结 ###

这里只是把Java 集合框架的体系结构和核心接口做了介绍，让我们集合框架里提供了哪些接口，以及它们主要的实现类，给后续的学习提供一个指导方向，后面会在深入学习每种接口它们经常被用到的实现类。

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