Java编程那些事儿80——集合框架简述

Java编程那些事儿80——集合框架简述

陈跃峰

出自：http://blog.csdn.net/mailbomb

9.6.3 集合框架简述

在JDK API中专门设计了一组类，这组类的功能就是实现各种各样方式的数据存储，这样一组专门用来存储其它对象的类，一般被称为对象容器类，简称容器类，这组类和接口的设计结构也被统称为集合框架(Collection Framework)。

这组类和接口都包含在java.util包中。

为了使整个集合框架中的类便于使用，在设计集合框架时大量的使用接口，实际实现的功能类实现对应的接口，这样可以保证各个集合类的使用方式保持统一。

在集合框架中，提供的存储方式共有两种：

1、按照索引值操作数据

在这种存储方式中，为每个存储的数据设定一个索引值，存储在容器中的第一个元素索引值是0，第二个索引值是1，依次类推。在操作数据时按照索引值操作对应的数据，实现这种方式的集合类都实现java.util.Collection接口。

2、按照名称操作数据

在这种存储方式中，为每个存储的数据设定一个名称(任意非null的对象都可以作为名称)，以后按照该名称操作该数据，要求名称不能重复，每个名称对应唯一的一个值。这种存储数据的方式也称作名称-数值对，也就是名值对存储。实现这种方式的几个类都实现java.util.Map接口。

这里“按照索引值操作数据”的存储方式，又按照容器内部是否能够存储重复的元素，划分成两类：

1、允许存储重复元素。

这种存储方式中，所有的类都实现了java.util.List接口。

2、不允许存储重复元素。

这种存储方式中，所有的类都实现了java.util.Set接口。

这样，集合框架中的类就分成了三大类：

1、List系列

该系列中的类按照索引值来操作数据，允许存放重复的元素。

2、Set系列

该系列中的类按照索引值来操作数据，不允许存放重复的元素。

3、Map系列

该系列中的类按照名称来操作数据，名称不允许重复，值可以重复，一个名称对应一个唯一的值。

而在数据结构中，实现数据的存储又可以使用不同的数据结构类型进行存储，例如数组、链表、栈、队列和树等，则以上三类集合框架可以使用不同的数据结构类进行实现，使用每种数据结构则具备该中数据结构的特点。例如使用数组则访问速度快，使用链表则便于动态插入和删除等，这样就造成了集合框架的复杂性。

另外，在将对象存储到集合类中，为了加快存储的速度，要求被存储对象的类中必须覆盖equals方法和hashCode方法。

对于这些集合类，下面按照以上三个系列的顺序一一进行说明。

9.6.3.1 List系列

List系列的类均实现List接口，大部分的类都以List作为类名的后缀，也有部分该体系中的类命名比较特殊。

该系列中的类，比较常见的有ArrayList和LinkedList两个。其中ArrayList是以数组为基础实现的List，而LinkedList则是以链表为基础实现的List，ArrayList拥有数组的优点，而LinkedList拥有链表的优点。

由于该体系中的类均实现List接口，所以在这些类的内部，相同的功能方法声明是保持一致的，下面进行一一介绍：

a、add方法

boolean add(Object o)

该方法的作用是追加对象o到已有容器的末尾。

另外一个add方法：

void add(int index, Object element)

该方法的作用是将对象element插入到容器中索引值为index的位置，原来位于该位置的对象以及后续的内容将依次向后移动。

b、addAll方法

boolean addAll(Collection c)

该方法的作用是将容器对象c中的每个元素依次添加到当前容器的末尾。

另外一个addAll方法：

boolean addAll(int index, Collection c)

该方法的作用是将容器对象c中的第一个元素插入到当前容器中索引值为index的位置，第二个元素插入到当前容器中索引值为index+1的位置，依次类推。而当前容器中原来位于index以及index索引值以后的元素则依次向后移动。

c、get方法

Object get(int index)

该方法的作用是返回当前容器对象中索引值为index的元素的内容。

d、indexOf方法

int indexOf(Object o)

该方法的作用是查找当前容器中是否存在对象o，如果存在则返回该对象第一次出现位置的索引值，如果不存在则返回-1。

另外一个方法lastIndexOf则是从末尾向前查找，返回从末尾向前第一次出现位置的索引值，如果不存在则返回-1。

e、remove方法

Object remove(int index)

该方法的作用是删除索引值为index的对象的内容，如果删除成功则返回被删除对象的内容。

另外一个remove方法：

boolean remove(Object o)

该方法的作用是删除对象内容为o的元素，如果相同的对象有多个，则只删除索引值小的对象。如果删除成功则返回true，否则返回false。

无论使用哪一个remove方法，类内部都自动移动将被删除位置后续的所有元素向前移动，保证索引值的连续性。

f、set方法

Object set(int index, Object element)

该方法的作用是修改索引值为index的内容，将原来的内容修改成对象element的内容。

g、size方法

int size()

该方法的作用是返回当前容器中已经存储的有效元素的个数。

h、toArray方法

Object[] toArray()

该方法的作用是将当前容器中的元素按照顺序转换成一个Object数组。

下面是一个简单的以ArrayList类为基础实现的List系列中类基本使用的示例，代码如下：

import java.util.*;

/**

* 以ArrayList类为基础演示List系列类的基本使用

*/

public class ArrayListUse {

public static void main(String[] args) {

//容器对象的初始化

List list = new ArrayList();

//添加数据

list.add("1");

list.add("2");

list.add("3");

list.add("1");

list.add("1");

//插入数据

list.add(1,"12");

//修改数据

list.set(2, "a");

//删除数据

list.remove("1");

//遍历

int size = list.size(); //获得有效个数

//循环有效索引值

for(int i = 0;i < size;i++){

System.out.println((String)list.get(i));

}

}

}

该程序的运行结果为：

12

a

3

1

1

在List系列中，还包含了Stack(栈)类和Vector(向量)类，Stack类除了实现List系列的功能以外，还实现了栈的结构，主要实现了出栈的pop方法和入栈的push方法。

而Vector类由于需要兼容老版本JDK中缘故，所以在实现的方法中需要提供老版本Vector类中对应的方法，这样导致Vector类中相同或类似的功能方法一般是成对出现的。

9.6.3.2 Set系列

Set系列中的类都实现了Set接口，该系列中的类均以Set作为类名的后缀。该系列中的容器类，不允许存储重复的元素。也就是当容器中已经存储一个相同的元素时，无法实现添加一个完全相同的元素，也无法将已有的元素修改成和其它元素相同。

Set系列中类的这些特点，使得在某些特殊场合的使用比较适合。

该系列中常见的类有：

1、CopyOnWriteArraySet

以数组为基础实现的Set类。

2、HashSet

以哈希表为基础实现的Set类。

3、LinkedHashSet

以链表为基础实现的Set类。

4、TreeSet

以树为基础实现的Set类。

以不同的数据结构类型实现的Set类，拥有不同数据结构带来的特性，在实际使用时，根据逻辑的需要选择合适的Set类进行使用。

Set系列中的类的方法和List系列中的类的方法要比List系列中少很多，例如不支持插入和修改，而且对于Set系列中元素的遍历也需要转换为专门的Iterator(迭代器)对象才可以进行遍历，遍历时顺序和Set中存储的顺序会有所不同。

下面是以HashSet类为基础实现的示例代码，代码如下：

import java.util.*;

/**

* 以HashSet为基础演示Set系列类的基本使用

*/

public class HashSetUse {

public static void main(String[] args) {

//容器对象的初始化

Set set = new HashSet();

//添加元素

set.add("1");

set.add("2");

set.add("3");

set.add("1");

set.add("1");

//删除数据

//set.remove("1");

//遍历

Iterator iterator = set.iterator();

while(iterator.hasNext()){

System.out.println((String)iterator.next());

}

}

}

该程序的运行结果为：

3

2

1

9.6.3.3 Map系列

Map系列中的类都实现了Map接口，该系列中的部分类以Map作为类名的后缀。该系列容器类存储元素的方式和以上两种完全不同。

Map提供了一种使用“名称：值”这样的名称和数值对存储数据的方法，在该存储方式中，名称不可以重复，而不同的名称中可以存储相同的数值。具体这种存储的格式将在示例代码中进行实现。

在这种存储结构中，任何不为null的对象都可以作为一个名称(key)来作为存储的值(value)的标识，使用这种形式更利于存储比较零散的数据，也方便数据的查找和获得。Map类中存储的数据没有索引值，系统会以一定的形式索引存储的名称，从而提高读取数据时的速度。

该系列中常见的类有：

1、HashMap

以Hash(哈希表)为基础实现的Map类。

2、LinkedHashMap

以链表和Hash(哈希表)为基础实现的Map类。

3、TreeMap

以树为基础实现的Map类。

和上面的结构类似，以不同的数据结构实现的Map类，拥有不同数据结构的特点，在实际的项目中使用时，根据需要选择合适的即可。

该系列的类中常见的方法如下：

a、get方法

Object get(Object key)

该方法的作用是获得当前容器中名称为key的结构对应的值。

b、keySet方法

Set keySet()

该方法的作用是返回当前容器中所有的名称，将所有的名称以Set的形式返回。使用这个方法可以实现对于Map中所有元素的遍历。

c、put方法

Object put(Object key, Object value)

该方法的作用是将值value以名称key的形式存储到容器中。

d、putAll方法

void putAll(Map t)

该方法的作用是将Map对象t中的所有数据按照原来的格式存储到当前容器类中，相当于合并两个Map容器对象。

e、remove方法

Object remove(Object key)

该方法的作用是删除容器中名称为key的值。

f、size方法

int size()

该方法的作用是返回当前日期中存储的名称：值数据的组数。

g、values方法

Collection values()

该方法的作用是返回当前容器所有的值组成的集合，以Collection对象的形式返回。

下面是一个简单的示例，在该示例中演示Map系列类的基本使用，代码如下：

import java.util.*;

/**

* 以HashMap为基础演示Map系列中类的使用

*/

public class HashMapUse {

public static void main(String[] args) {

//容器对象的初始化

Map map = new HashMap();

//存储数据

map.put("苹果", "2.5");

map.put("桔子", "2.5");

map.put("香蕉", "3");

map.put("菠萝", "2");

//删除元素

map.remove("桔子");

//修改元素的值

map.put("菠萝", "5");

//获得元素个数

int size = map.size();

System.out.println("个数是：" + size);

//遍历Map

Set set = map.keySet();

Iterator iterator = set.iterator();

while(iterator.hasNext()){

//获得名称

String name = (String)iterator.next();

//获得数值

String value = (String)map.get(name);

//显示到控制台

System.out.println(name + ":" + value);