本文將為大家詳細(xì)講解Java中的Collection體系，這是我們進(jìn)行開發(fā)時(shí)經(jīng)常用到的知識(shí)點(diǎn)，也是大家在學(xué)習(xí)Java中很重要的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，更是我們?cè)诿嬖嚂r(shí)有可能會(huì)問(wèn)到的問(wèn)題。

文章較長(zhǎng)，干貨滿滿，建議大家收藏慢慢學(xué)習(xí)。文末有本文重點(diǎn)總結(jié)，主頁(yè)有全系列文章分享。技術(shù)類問(wèn)題，歡迎大家和我們一起交流討論！

前言

截止到今天，我們《從零開始學(xué)Java系列》的文章已經(jīng)要到一個(gè)新的階段了。在此之前，我們學(xué)習(xí)了Java里的各種基礎(chǔ)知識(shí)，包括環(huán)境配置、基本語(yǔ)法、分支循環(huán)、數(shù)組、常用類等。而從今天開始，本系列文章要給大家介紹另一個(gè)我們開發(fā)時(shí)特別常用的知識(shí)點(diǎn)–集合！

其實(shí)我們之前學(xué)習(xí)的數(shù)組也是集合的一種，但數(shù)組的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，并且自身也存在一些天生的缺陷，比如數(shù)組的長(zhǎng)度是不可修改的。然而在很多情況下，我們?cè)陂_發(fā)時(shí)并不能直接確定數(shù)據(jù)的數(shù)量，這就導(dǎo)致我們?cè)陂_發(fā)時(shí)不能頻繁地使用數(shù)組。 所以就需要有一種新的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，這就是集合類存在的意義。接下來(lái)我們就先從整體上來(lái)了解一下集合是怎么回事，希望大家能夠通過(guò)最近的幾篇文章，熟練掌握集合的使用和原理。

全文大約 【4400】字，不說(shuō)廢話，只講可以讓你學(xué)到技術(shù)、明白原理的純干貨！本文帶有豐富的案例及配圖，讓你更好地理解和運(yùn)用文中的技術(shù)概念，并可以給你帶來(lái)具有足夠啟迪的思考…

一. 集合簡(jiǎn)介

1. 數(shù)組缺陷

只要是內(nèi)部能夠持有若干個(gè)其他Java對(duì)象，并對(duì)外提供了訪問(wèn)接口的Java對(duì)象，都屬于集合。

根據(jù)之前我們對(duì)數(shù)組的認(rèn)知，數(shù)組其實(shí)也是一種集合，也可以將不同類型的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)。既然如此，我們?yōu)槭裁催€要搞出來(lái)一種新的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)呢？這主要是因?yàn)閿?shù)組自身存在一些缺陷。

我們雖然可以使用數(shù)組來(lái)保存多個(gè)對(duì)象，但數(shù)組的長(zhǎng)度不可變！也就是說(shuō)，一旦我們?cè)诔跏蓟瘮?shù)組時(shí)指定了數(shù)組的長(zhǎng)度，這個(gè)數(shù)組的長(zhǎng)度就不可變了。如果我們要保存數(shù)量不斷變化的數(shù)據(jù)，使用數(shù)組的效率就會(huì)很差。

另外數(shù)組也不能保存具有映射關(guān)系的數(shù)據(jù)。有時(shí)候我們想根據(jù)某個(gè)關(guān)鍵字查找到對(duì)應(yīng)的值，數(shù)組是做不到的。比如我們想存儲(chǔ)學(xué)生的成績(jī)信息，”語(yǔ)文—89“，”數(shù)學(xué)—60“，數(shù)組就很難表達(dá)出這種一對(duì)一的映射關(guān)系。

正因如此，數(shù)組難以滿足我們?cè)陂_發(fā)時(shí)的一些需求，所以這就需要有新的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，那么集合也就應(yīng)運(yùn)而生了。

2. 集合概念

我們可以把集合理解成是一種用于存放對(duì)象的容器，可以保存數(shù)量不確定的數(shù)據(jù)，以及保存具有映射關(guān)系的數(shù)據(jù)(也被稱為關(guān)聯(lián)數(shù)組)。

它就好比是一個(gè)鍋、一個(gè)碗，里面可以存儲(chǔ)適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)元素，所以集合就是“由若干個(gè)確定的數(shù)據(jù)元素所構(gòu)成的整體”，負(fù)責(zé)保存、盛裝其他數(shù)據(jù)，故也被稱為容器類。集合的概念在很多編程語(yǔ)言中都有，并不是Java獨(dú)有的技術(shù)。

Java中的集合其實(shí)可以理解成是一個(gè)”統(tǒng)稱“，它實(shí)際上主要包括了兩種類型的容器，一種是用于存儲(chǔ)單個(gè)數(shù)據(jù)元素的Collection集合，屬于單列集合，另一種是可以存儲(chǔ)鍵/值對(duì)映射關(guān)系的Map集合，屬于雙列集合。

這兩個(gè)集合接口都是集合的根接口，它們各自又包含了一些子接口或?qū)崿F(xiàn)類。其中Collection集合又包括3種子類型：List、Set和Queue，而Map集合又包括AbstractMap、SortedMap和HashTable等，如下圖所示：

Java所有的集合類都位于java.util包下，提供了一個(gè)表示和操作對(duì)象集合的統(tǒng)一構(gòu)架，內(nèi)部包含了大量集合接口，以及這些接口的實(shí)現(xiàn)類和操作它們的算法。

● 接口：代表了集合的抽象數(shù)據(jù)類型，例如Collection、List、Set、Map等。集合中定義多個(gè)接口，是為了能夠以不同的方式操作集合對(duì)象；

● 實(shí)現(xiàn)類：代表了集合接口的具體實(shí)現(xiàn)，例如ArrayList、LinkedList、HashSet、HashMap等。本質(zhì)上它們都是可重復(fù)使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；

● 算法：代表了實(shí)現(xiàn)集合接口的對(duì)象在執(zhí)行的一些計(jì)算功能，例如搜索和排序等。這些算法都是多態(tài)的表現(xiàn)，因?yàn)橄嗤姆椒梢栽谙嗨频慕涌谏嫌兄煌膶?shí)現(xiàn)。

另外集合類和數(shù)組不一樣，數(shù)組里的元素既可以是基本類型的值，也可以是對(duì)象(實(shí)際保存的是對(duì)象的引用變量)，而集合里只能保存對(duì)象(實(shí)際上是保存的對(duì)象引用變量，但通常習(xí)慣上我們認(rèn)為集合里保存的是對(duì)象)。

3. 集合特點(diǎn)

從集合的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)來(lái)看，Java集合中的接口和實(shí)現(xiàn)類進(jìn)行了分離，比如有序表的接口是List，而具體實(shí)現(xiàn)類則是ArrayList、LinkedList等。另外集合還支持泛型，使得一個(gè)集合只能存放同一種數(shù)據(jù)類型的元素。

集合包括List、Set、Map等幾種不同的實(shí)現(xiàn)形式，從功能上來(lái)看，它們也有各自的特點(diǎn)：

● List集合： List集合是一個(gè)有序的、可重復(fù)的集合，各個(gè)元素對(duì)象之間有指定的順序，且允許出現(xiàn)重復(fù)元素和多個(gè)值為null的元素對(duì)象。

● Set集合： Set集合是一個(gè)不可重復(fù)的集合，各個(gè)元素對(duì)象之間沒有指定的順序，元素不允許出現(xiàn)重復(fù)值，且只允許有一個(gè)值為null的元素對(duì)象。

● Map集合： Map集合是一個(gè)無(wú)序的，具有唯一key鍵，但值不唯一的集合，元素允許出現(xiàn)重復(fù)值，且元素可以根據(jù)索引進(jìn)行查找。

4. 集合分類

根據(jù)上面的描述和集合架構(gòu)圖，我們知道，Java中的集合其實(shí)可以分為兩大類，若干子類：

● Collection： 屬于單列集合，內(nèi)部包括List、Set和Queue等子類，其中List是一種有序列表的集合，Set是可以保證沒有重復(fù)元素的集合。

● Map： 屬于雙列集合，是可以通過(guò)鍵值(key-value)查找的映射表集合，內(nèi)部包括AbstractMap、SortedMap和HashTable等子類。

5. 核心接口

在上面的描述中，給大家說(shuō)過(guò)，組成集合的架構(gòu)包括了各種接口，這些常用的接口作用如下：

6. 常用實(shí)現(xiàn)類

我們?cè)陂_發(fā)時(shí)常用List、Set和Map這3種集合接口，而常用的集合實(shí)現(xiàn)類則是ArrayList、LinkedList、HashSet、TreeSet、HashMap、TreeMap等。

7. 過(guò)時(shí)API

集合作為Java里特別常用和重要的API，可以說(shuō)幾乎每個(gè)Java項(xiàng)目都有集合的身影。但是集合結(jié)構(gòu)從JDK 1.0開始就被設(shè)計(jì)出來(lái)，其設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)非常久遠(yuǎn)，中間經(jīng)歷了幾次大的修改。這就像一個(gè)龐大的機(jī)器經(jīng)歷了幾十年的修修補(bǔ)補(bǔ)，雖然性能依然強(qiáng)悍，但也存在一些不適合繼續(xù)使用的過(guò)時(shí)API，比如：

● Vector： 一種線程安全的List實(shí)現(xiàn)類，不推薦使用；

● Stack： 基于Vector實(shí)現(xiàn)的LIFO的棧，不推薦使用；

● Hashtable： 一種線程安全的Map實(shí)現(xiàn)，不推薦使用；

● Enumeration： 已被Iterator取代，不推薦使用。

以上這些API都已被遺棄，開發(fā)時(shí)請(qǐng)大家盡量不要再使用。另外現(xiàn)在我們只是簡(jiǎn)單地認(rèn)識(shí)一下集合中的接口和個(gè)別實(shí)現(xiàn)類，后面再詳細(xì)地給大家進(jìn)行進(jìn)行介紹，先不要著急哦。

二. Collection接口

在上面的內(nèi)容中，說(shuō)過(guò)，集合主要有兩大接口，即Collection和Map，而Collection接口其實(shí)又是List和Set的父接口。在開始詳細(xì)學(xué)習(xí)List和Set集合類之前，我們先來(lái)搞清楚Collection是怎么回事。

1. 簡(jiǎn)介

Collection接口是List、Set和Queue的父接口，在開發(fā)時(shí)我們不會(huì)直接使用該接口，而是會(huì)使用該接口的某個(gè)具體實(shí)現(xiàn)子類。Collection接口里定義了List/Set/Queue的一些通用方法，這些方法可以操作List、Set和Queue集合，實(shí)現(xiàn)對(duì)集合基本的添加、刪除、判斷等操作。

2. 方法

下面是Collection接口中定義的一些常用方法，我們可以先來(lái)了解一下這些常用方法的含義，以后開發(fā)時(shí)這些方法都很常用。

因?yàn)镃ollection是一個(gè)接口，所以我們不能對(duì)其直接進(jìn)行實(shí)例化操作，上述表格中的這些方法，我們需要先創(chuàng)建出某個(gè)具體的實(shí)現(xiàn)類對(duì)象進(jìn)行調(diào)用，比如調(diào)用ArrayList對(duì)象的相關(guān)方法。

三. Iterator迭代器

1. 簡(jiǎn)介

我們可以使用Iterator迭代器對(duì)集合進(jìn)行遍歷，Iterator迭代器是集合類的輸出接口，主要用于進(jìn)行遍歷輸出(即迭代訪問(wèn))Collection集合中的每個(gè)元素。迭代器是集合接口的父接口，子類實(shí)現(xiàn)Collection接口時(shí)也必須實(shí)現(xiàn)Iterator接口。不同的List對(duì)象調(diào)用iterator()方法時(shí)，會(huì)返回不同實(shí)現(xiàn)的Iterator對(duì)象，該Iterator對(duì)象對(duì)集合總是具有最高的訪問(wèn)效率。

2. 迭代原理

所謂的迭代，其實(shí)是一個(gè)重復(fù)反饋過(guò)程的活動(dòng)，也就是一遍又一遍地執(zhí)行相似的任務(wù)，其目的通常是為了逼近所需的目標(biāo)或結(jié)果。每一次對(duì)過(guò)程的重復(fù)稱為一次“迭代”，而每一次迭代得到的結(jié)果又會(huì)作為下一次迭代的初始值。迭代器的工作原理如下圖所示：

3. 基本使用

Iterator迭代器的使用其實(shí)也很簡(jiǎn)單，主要是有兩個(gè)常用方法，如下所示：

● boolean hasNext()： 該方法用于判斷集合中是否還有下一個(gè)元素；

● E next()： 該方法用于返回集合的下一個(gè)元素。

import java.util.Iterator;
import java.util.List;

public class Demo02 {
	public static void main(String[] args) {
		//List遍歷方式一，普通for循環(huán)：
		List list = List.of("java", "大數(shù)據(jù)", "壹壹哥");
		for(int i=0;i
			System.out.println("遍歷方式一，值="+list.get(i));
		}
		
		//List遍歷方式二，迭代器：
		Iterator it = list.iterator();
        while(it.hasNext()){
        	//取出下一個(gè)值
            String value = it.next();
            System.out.println("遍歷方式二，值="+value);
        }

        //List遍歷方式三，增強(qiáng)for循環(huán)：內(nèi)部會(huì)自動(dòng)使用Iterator
		for(String item:list) {
			System.out.println("遍歷方式三，item="+item);
		}
	}
}

4. 潛在問(wèn)題

我們?cè)谑褂玫鲿r(shí)，有可能會(huì)出現(xiàn)如下若干問(wèn)題需要我們注意：

● 迭代器迭代完成后，迭代器的位置在最后一位，所以迭代器只能迭代一次；

● 迭代器在迭代時(shí)，不要多次調(diào)用next()方法，否則可能會(huì)出現(xiàn)NoSuchElementException異常；

● 迭代器在迭代時(shí)，不能向集合中添加或刪除元素，否則會(huì)出現(xiàn)ConcurrentModificationException異常。

四. 結(jié)語(yǔ)

至此，就把集合的基本情況給大家介紹完了，請(qǐng)大家梳理記憶集合類之間的這些關(guān)系。

我們?cè)诿嬖嚂r(shí)，經(jīng)常會(huì)有面試官問(wèn)我們Java中有哪些集合類，它們是什么關(guān)系和區(qū)別，其實(shí)考察的就是今天的內(nèi)容。那么今天的重點(diǎn)內(nèi)容，給大家總結(jié)如下：

● Java集合類定義在java.util包中；

● Java集合的接口和實(shí)現(xiàn)類進(jìn)行了分離，支持泛型；

● Java集合分為Collection和Map兩大類，具體又分為L(zhǎng)ist、Set、Queue和Map等子類；

● Java集合使用Iterator遍歷集合，我們?cè)陂_發(fā)時(shí)盡量不要使用遺留接口。

以上就是本文的全部?jī)?nèi)容啦，有不明白的地方歡迎大家一起交流討論！

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到了這里，關(guān)于【從零開始學(xué)Java66】講解Java集合中的Collection體系的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！