转 Java集合类

今天在网上搜索了一下，发现一篇关于java集合的博文，里面整理得非常好， 特意copy过来和大家分享一下

本讲内容：集合 collection

讲集合collection之前，我们先分清三个概念：

1. colection 集合，用来表示任何一种数据结构
2. Collection 集合接口，指的是 java.util.Collection接口，是 Set、List 和 Queue 接口的超类接口
3. Collections 集合工具类，指的是 java.util.Collections 类。

SCJP考试要求了解的接口有：Collection , Set , SortedSet , List , Map , SortedMap , Queue , NavigableSet , NavigableMap, 还有一个 Iterator 接口也是必须了解的。

SCJP考试要求了解的类有： HashMap , Hashtable ,TreeMap , LinkedHashMap , HashSet , LinkedHashSet ,TreeSet , ArrayList , Vector , LinkedList , PriorityQueuee , Collections , Arrays

下面给出一个集合之间的关系图：

上图中加粗线的ArrayList 和 HashMap 是我们重点讲解的对象。下面这张图看起来层级结构更清晰些。

我们这里说的集合指的是小写的collection，集合有4种基本形式，其中前三种的父接口是Collection。

1. List 关注事物的索引列表
2. Set 关注事物的唯一性
3. Queue 关注事物被处理时的顺序
4. Map 关注事物的映射和键值的唯一性

 

一、Collection 接口

Collection接口是 Set 、List 和 Queue 接口的父接口，提供了多数集合常用的方法声明，包括 add()、remove()、contains() 、size() 、iterator() 等。

add(E e)	将指定对象添加到集合中
remove(Object o)	将指定的对象从集合中移除，移除成功返回true,不成功返回false
contains(Object o)	查看该集合中是否包含指定的对象，包含返回true,不包含返回flase
size()	返回集合中存放的对象的个数。返回值为int
clear()	移除该集合中的所有对象，清空该集合。
iterator()	返回一个包含所有对象的iterator对象，用来循环遍历
toArray()	返回一个包含所有对象的数组,类型是Object
toArray(T[] t)	返回一个包含所有对象的指定类型的数组

我们在这里只举一个把集合转成数组的例子，因为Collection本身是个接口所以，我们用它的实现类ArrayList做这个例子：

view sourceprint?

01	import java.util.ArrayList;

02	import java.util.Collection;

03

04	public class CollectionTest {

05

06	public static void main(String[] args) {

07

08	String a = "a",b="b",c="c";

09	Collection list = new ArrayList();

10	list.add(a);

11	list.add(b);

12	list.add(c);

13

14	String[] array =  list.toArray(new String[1]);

15

16	for(String s : array){

17	System.out.println(s);

18

}

19

}

20

}

编译并运行程序，检查结果：

二、几个比较重要的接口和类简介

1、List接口

List 关心的是索引，与其他集合相比，List特有的就是和索引相关的一些方法：get(int index) 、 add(int index,Object o) 、 indexOf(Object o) 。

ArrayList 可以将它理解成一个可增长的数组，它提供快速迭代和快速随机访问的能力。

LinkedList 中的元素之间是双链接的，当需要快速插入和删除时LinkedList成为List中的不二选择。

Vector 是ArrayList的线程安全版本，性能比ArrayList要低，现在已经很少使用

2、Set接口

Set关心唯一性，它不允许重复。

HashSet 当不希望集合中有重复值，并且不关心元素之间的顺序时可以使用此类。

LinkedHashset 当不希望集合中有重复值，并且希望按照元素的插入顺序进行迭代遍历时可采用此类。

TreeSet 当不希望集合中有重复值，并且希望按照元素的自然顺序进行排序时可以采用此类。（自然顺序意思是某种和插入顺序无关，而是和元素本身的内容和特质有关的排序方式，譬如“abc”排在“abd”前面。）

3、Queue接口

Queue用于保存将要执行的任务列表。

LinkedList 同样实现了Queue接口，可以实现先进先出的队列。

PriorityQueue 用来创建自然排序的优先级队列。番外篇中有个例子http://android.yaohuiji.com/archives/3454你可以看一下。

4、Map接口

Map关心的是唯一的标识符。他将唯一的键映射到某个元素。当然键和值都是对象。

HashMap 当需要键值对表示，又不关心顺序时可采用HashMap。

Hashtable 注意Hashtable中的t是小写的，它是HashMap的线程安全版本，现在已经很少使用。

LinkedHashMap 当需要键值对，并且关心插入顺序时可采用它。

TreeMap 当需要键值对，并关心元素的自然排序时可采用它。

三、ArrayList的使用

ArrayList是一个可变长的数组实现，读取效率很高，是最常用的集合类型。

1、ArrayList的创建

在Java5版本之前我们使用：

view sourceprint?

1	List list = new ArrayList();

在Java5版本之后，我们使用带泛型的写法：

view sourceprint?

1	List<String> list = new ArrayList<String>();

上面的代码定义了一个只允许保存字符串的列表，尖括号括住的类型就是参数类型，也成泛型。带泛型的写法给了我们一个类型安全的集合。关于泛型的知识可以参见这里。

２、ArrayList的使用：

view sourceprint?

01	List<String> list = new ArrayList<String>();

02	list.add("nihao!");

03	list.add("hi!");

04	list.add("konikiwa!");

05	list.add("hola");

06	list.add("Bonjour");

07	System.out.println(list.size());

08	System.out.println(list.contains(21));

09	System.out.println(list.remove("hi!"));

10	System.out.println(list.size());

关于List接口中的方法和ArrayList中的方法，大家可以看看JDK中的帮助。

3、基本数据类型的的自动装箱：

我们知道集合中存放的是对象，而不能是基本数据类型，在Java5之后可以使用自动装箱功能，更方便的导入基本数据类型。

view sourceprint?

1	List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();

2	list.add(new Integer(42));

3	list.add(43);

4、ArrayList的排序：

ArrayList本身不具备排序能力，但是我们可以使用Collections类的sort方法使其排序。我们看一个例子：

view sourceprint?

01	import java.util.ArrayList;

02	import java.util.Collections;

03	import java.util.List;

04

05	public class Test {

06

07	public static void main(String[] args) {

08	List<String> list = new ArrayList<String>();

09	list.add("nihao!");

10	list.add("hi!");

11	list.add("konikiwa!");

12	list.add("hola");

13	list.add("Bonjour");

14

15	System.out.println("排序前："+ list);

16

17	Collections.sort(list);

18

19	System.out.println("排序后："+ list);

20

}

21

22

}

编译并运行程序查看结果：

排序前：[nihao!, hi!, konikiwa!, hola, Bonjour]

排序后：[Bonjour, hi!, hola, konikiwa!, nihao!]

5、数组和List之间的转换

从数组转换成list，可以使用Arrays类的asList()方法：

view sourceprint?

01	import java.util.ArrayList;

02	import java.util.Collections;

03	import java.util.List;

04

05	public class Test {

06

07	public static void main(String[] args) {

08

09	String[] sa = {"one","two","three","four"};

10	List list = Arrays.asList(sa);

11	System.out.println("list:"+list);

12	System.out.println("list.size()="+list.size());

13

}

14

15

}

6、Iterator和for-each

在for-each出现之前，我们想遍历ArrayList中的每个元素我们会使用Iterator接口：

view sourceprint?

01	import java.util.Arrays;

02	import java.util.Iterator;

03	import java.util.List;

04

05	public class Test {

06

07	public static void main(String[] args) {

08

09	// Arrays类为我们提供了一种list的便捷创建方式

10	List<String> list = Arrays.asList("one", "two", "three", "four");

11

12	// 转换成Iterator实例

13	Iterator<String> it = list.iterator();

14

15

//遍历

16	while (it.hasNext()) {

17	System.out.println(it.next());

18

}

19

20

}

21

22

}

在for-each出现之后，遍历变得简单一些：

01	import java.util.Arrays;

02	import java.util.Iterator;

03	import java.util.List;

04

05	public class Test {

06

07	public static void main(String[] args) {

08

09	// Arrays类为我们提供了一种list的便捷创建方式

10	List<String> list = Arrays.asList("one", "two", "three", "four");

11

12	for (String s : list) {

13	System.out.println(s);

14

}

15

16

}

17

18

}

本讲内容：Map HashMap

前面课程中我们知道Map是个接口，它关心的是映射关系，它里面的元素是成对出现的，键和值都是对象且键必须保持唯一。这一点上看它和Collection是很不相同的。

一、Map接口

Map接口的常用方法如下表所示：

put(K key, V value)	向集合中添加指定的键值对
putAll(Map <? extends K,? extends V> t)	把一个Map中的所有键值对添加到该集合
containsKey(Object key)	如果包含该键，则返回true
containsValue(Object value)	如果包含该值，则返回true
get(Object key)	根据键,返回相应的值对象
keySet()	将该集合中的所有键以Set集合形式返回
values()	将该集合中所有的值以Collection形式返回
remove(Object key)	如果存在指定的键，则移除该键值对，返回键所对应的值，如果不存在则返回null
clear()	移除Map中的所有键值对，或者说就是清空集合
isEmpty()	查看Map中是否存在键值对
size()	查看集合中包含键值对的个数，返回int类型

因为Map中的键必须是唯一的，所以虽然键可以是null，只能由一个键是null，而Map中的值可没有这种限制，值为null的情况经常出现，因此get(Object key)方法返回null,有两种情况一种是确实不存在该键值对，二是该键对应的值对象为null。为了确保某Map中确实有某个键，应该使用的方法是 containsKey(Object key) 。

二、HashMap

HashMap是最常用的Map集合，它的键值对在存储时要根据键的哈希码来确定值放在哪里。

1、HashMap的基本使用：

view sourceprint?

01	import java.util.Collection;

02	import java.util.HashMap;

03	import java.util.Map;

04	import java.util.Set;

05

06	public class Test {

07

08	public static void main(String[] args) {

09

10	Map<Integer,String> map = new HashMap<Integer,String>();

11

12	map.put(1, "白菜");

13	map.put(2, "萝卜");

14	map.put(3, "茄子");

15	map.put(4, null);

16	map.put(null, null);

17	map.put(null, null);

18

19	System.out.println("map.size()="+map.size());

20	System.out.println("map.containsKey(1)="+map.containsKey(2));

21	System.out.println("map.containsKey(null)="+map.containsKey(null));

22	System.out.println("map.get(null)="+map.get(null));

23

24	System.out.println("map.get(2)="+map.get(2));

25	map.put(null, "黄瓜");

26	System.out.println("map.get(null)="+map.get(null));

27

28	Set set = map.keySet();

29	System.out.println("set="+set);

30

31	Collection<String> c = map.values();

32

33	System.out.println("Collection="+c);

34

35

}

36

37

}

编译并运行程序，查看结果：

view sourceprint?

1	map.size()=5

2	map.containsKey(1)=true

3	map.containsKey(null)=true

4	map.get(null)=null

5	map.get(2)=萝卜

6	map.get(null)=黄瓜

7	set=[null, 1, 2, 3, 4]

8	Collection=[黄瓜, 白菜, 萝卜, 茄子, null]

2、HashMap 中作为键的对象必须重写Object的hashCode()方法和equals()方法

下面看一个我花了1个小时构思的例子，熟悉龙枪的朋友看起来会比较亲切，设定了龙和龙的巢穴，然后把它们用Map集合对应起来，我们可以根据龙查看它巢穴中的宝藏数量，例子只是为了说明hashCode这个知识点，所以未必有太强的故事性和合理性，凑合看吧：

view sourceprint?

01	import java.util.HashMap;

02	import java.util.Map;

03

04	public class Test {

05

06	public static void main(String[] args) {

07

08	// 龙和它的巢穴映射表

09	Map<dragon , Nest> map = new HashMap<dragon , Nest>();

10

11	// 在Map中放入四只克莱恩大陆上的龙

12	map.put(new Dragon("锐刃", 98), new Nest(98));

13	map.put(new Dragon("明镜", 95), new Nest(95));

14	map.put(new Dragon("碧雷", 176), new Nest(176));

15	map.put(new Dragon("玛烈", 255), new Nest(255));

16

17

// 查看宝藏

18	System.out.println("碧雷巢穴中有多少宝藏：" + map.get(new Dragon("碧雷", 176)).getTreasure());

19

}

20

21

}

22

23

// 龙

24	class Dragon {

25

26	Dragon(String name, int level) {

27	this.level = level;

28	this.name = name;

29

}

30

31

// 龙的名字

32	private String name;

33

34

// 龙的级别

35	private int level;

36

37	public int getLevel() {

38	return level;

39

}

40

41	public void setLevel(int level) {

42	this.level = level;

43

}

44

45	public String getName() {

46	return name;

47

}

48

49	public void setName(String name) {

50	this.name = name;

51

}

52

53

}

54

55

// 巢穴

56	class Nest {

57

58	//我研究的龙之常数

59	final int DRAGON_M = 4162;

60

61

// 宝藏

62	private int treasure;

63

64	// 居住的龙的级别

65	private int level;

66

67	Nest(int level) {

68	this.level = level;

69	this.treasure = level * level * DRAGON_M;

70

}

71

72	int getTreasure() {

73	return treasure;

74

}

75

76	public int getLevel() {

77	return level;

78

}

79

80	public void setLevel(int level) {

81	this.level = level;

82	this.treasure = level * level * DRAGON_M;

83

}

84

85

}

编译并运行查看结果：

view sourceprint?

1	Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException

2	at Test.main(Test.java:18)

我们发现竟然报了错误，第18行出了空指针错误，也就是说get方法竟然没有拿到预期的巢穴对象。

在这里我们就要研究一下为什么取不到了。我们这里先解释一下HashMap的工作方式。

假设现在有个6张中奖彩票的存根，放在5个桶里（彩票首位只有1-5，首位是1的就放在一号桶，是2的就放在2号桶，依次类推），现在你拿了3张彩票来兑奖，一个号码是113，一个号码是213，一个号码是313。那么现在先兑第一张，取出一号桶里的存根发现存根号码和你的号码不符，所以你第一张没中奖。继续兑第二张，二号桶里就没存根所以就直接放弃了，把三号桶里的所有彩票存根都拿出来对应一番，最后发现有一个存根恰好是313，那么恭喜你中奖了。

HashMap在确定一个键对象和另一个键对象是否是相同时用了同样的方法，每个桶就是一个键对象的散列码值，桶里放的就是散列码相同的彩票存根，如果散列码不同，那么肯定没有相关元素存在，如果散列码相同，那么还要用键的equals()方法去比较是否相同，如果相同才认为是相同的键。简单的说就是 hashCode()相同 && equals()==true 时才算两者相同。

到了这里我们应该明白了，在没有重写一个对象的hashcode()和equals()方法之前，它们执行的是Object中对应的方法。而 Object的hashcode()是用对象在内存中存放的位置计算出来的，每个对象实例都不相同。Object的equals()的实现更简单就是看两个对象是否==，也就是两个对象除非是同一个对象，否则根本不会相同。因此上面的例子虽然都是名字叫碧雷的龙，但是HashMap中却无法认可它们是相同的。

因此我们只有重写Key对象的hashCode()和equals()方法，才能避免这种情形出现，好在Eclipse可以帮我们自动生成一个类的hashCode()和equals()，我们把上面的例子加上这两个方法再试试看：

view sourceprint?

001	import java.util.HashMap;

002	import java.util.Map;

003

004	public class Test {

005

006	public static void main(String[] args) {

007

008	// 龙和它的巢穴映射表

009	Map<dragon , Nest> map = new HashMap<dragon , Nest>();

010

011	// 在Map中放入四只克莱恩大陆上的龙

012	map.put(new Dragon("锐刃", 98), new Nest(98));

013	map.put(new Dragon("明镜", 95), new Nest(95));

014	map.put(new Dragon("碧雷", 176), new Nest(176));

015	map.put(new Dragon("玛烈", 255), new Nest(255));

016

017

// 查看宝藏

018	System.out.println("碧雷巢穴中有多少宝藏：" + map.get(new Dragon("碧雷", 176)).getTreasure());

019

}

020

021

}

022

023

// 龙

024	class Dragon {

025

026	Dragon(String name, int level) {

027	this.level = level;

028	this.name = name;

029

}

030

031

// 龙的名字

032	private String name;

033

034

// 龙的级别

035	private int level;

036

037	public int getLevel() {

038	return level;

039

}

040

041	public void setLevel(int level) {

042	this.level = level;

043

}

044

045	public String getName() {

046	return name;

047

}

048

049	public void setName(String name) {

050	this.name = name;

051

}

052

053

@Override

054	public int hashCode() {

055	final int PRIME = 31;

056	int result = 1;

057	result = PRIME * result + level;

058	result = PRIME * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());

059	return result;

060

}

061

062

@Override

063	public boolean equals(Object obj) {

064	if (this == obj)

065	return true;

066	if (obj == null)

067	return false;

068	if (getClass() != obj.getClass())

069	return false;

070	final Dragon other = (Dragon) obj;

071	if (level != other.level)

072	return false;

073	if (name == null) {

074	if (other.name != null)

075	return false;

076	} else if (!name.equals(other.name))

077	return false;

078	return true;

079

}

080

081

}

082

083

// 巢穴

084	class Nest {

085

086	//我研究的龙之常数

087	final int DRAGON_M = 4162;

088

089

// 宝藏

090	private int treasure;

091

092	// 居住的龙的级别

093	private int level;

094

095	Nest(int level) {

096	this.level = level;

097	this.treasure = level * level * DRAGON_M;

098

}

099

100	int getTreasure() {

101	return treasure;

102

}

103

104	public int getLevel() {

105	return level;

106

}

107

108	public void setLevel(int level) {

109	this.level = level;

110	this.treasure = level * level * DRAGON_M;

111

}

112

113

}

编译并运行查看结果：

view sourceprint?

1	碧雷巢穴中有多少宝藏：128922112

这一次正常输出了，真不容易^_^

好了本讲就到这里。

选自：http://android.yaohuiji.com/archives/category/java/