Java集合类总结

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：
colection 集合，用来表示任何一种数据结构
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
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。
List 关注事物的索引列表
Set 关注事物的唯一性
Queue 关注事物被处理时的顺序
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 source
print
?

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 source
print
?

1 List list = new ArrayList();
在Java5版本之后，我们使用带泛型的写法：
view source
print
?

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 source
print
?

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 source
print
?

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 source
print
?

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 source
print
?

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 source
print
?

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 source
print
?

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 source
print
?

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：
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print
?

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：
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?

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：
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?

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 source
print
?

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。