Java集合详解

一旦在初始化数组时指定了数组长度，数组的长度就是不可变的。这种数据看起来就像两个数组，但是两个数组的元素之间存在一定的关系。为了保存不确定数量的数据，以及以映射关系保存数据，Java提供了集合类。集合类主要负责保存和持有其他数据，因此集合类也称为容器类。所有Java集合类都位于java.util包下，提供了表示和操作对象集合的统一框架，包括大量的集合接口，以及这些接口的实现类和操作它们的算法。集合类与数组不同。Java集合类型分为Collection和Map，它们是Java集合的根接口，这两个接口又包含一些子接口或者实现类。Queue是Java提供的队列实现，有点类似于List。

编程时，可以使用数组来保存多个对象，但数组的长度不能改变。 一旦在初始化数组时指定了数组长度，数组的长度就是不可变的。 如果需要存储数量不同的数据，数组就有些无能为力了。 而且数组不能用映射关系来保存数据。 例如，成绩单是语文——79，数学——80。 这种数据看起来就像两个数组，但是两个数组的元素之间存在一定的关系。

为了保存不确定数量的数据，以及以映射关系（也称为关联数组）保存数据，Java提供了集合类。 集合类主要负责保存和持有其他数据，因此集合类也称为容器类。 所有Java集合类都位于java.util包下，提供了表示和操作对象集合的统一框架，包括大量的集合接口，以及这些接口的实现类和操作它们的算法。

集合类与数组不同。 数组元素可以是基本类型的值，也可以是对象（实际上保存对象的引用变量），而集合只能保存对象（实际上只保存对象的引用变量，但通常习惯认为数组中保存的是什么集合是一个对象）。

Java集合类型分为Collection和Map，它们是Java集合的根接口，这两个接口又包含一些子接口或者实现类。 图1和图2分别是Collection和Map的子接口及其实现类。

图1 Collection接口基本结构

图2 Map接口基本结构

在图1和图2中，黄色块是集合的接口，蓝色块是集合的实现类。 表 1 描述了这些接口的作用。

表1 Java集合接口功能 接口名称功能

迭代器接口

集合的输出接口主要用于遍历输出（即迭代访问）Collection集合中的元素，而Iterator对象称为迭代器。 迭代器接口是集合接口的父接口，当实现类实现Collection时，必须实现Iterator接口。

采集接口

它是List、Set和Queue的父接口，也是存储单个值集合的最大接口。 所谓单值，是指集合中的每个元素都是一个对象。 一般很少直接使用这个接口来直接操作。

队列接口

Queue是Java提供的队列实现，有点类似于List。

到期接口

它是Queue的子接口，Queue是双向队列。

列表界面

是最常用的接口。 它是一个允许相同元素的有序集合。 使用List可以精确控制每个元素的插入位置，并且用户可以使用索引（元素在List中的位置，类似于数组下标）来访问List中的元素，类似于数组。

设置界面

不能包含重复的元素。

地图界面

它是最大的存储值对的接口，即接口中的每个元素都是一对，以key➡value的形式存储。

对于Set、List、Queue和Map这四种集合，Java中最常用的实现类是HashSet、TreeSet、ArrayList、ArrayDueue、LinkedList和HashMap、TreeMap等。表2描述了集合中这些常用的实现类。

表2 Java集合实现类的作用 类名的作用

哈希集

一个为了优化查询速度而设计的Set。它是基于HashMap实现的。 HashSet底层使用HashMap来保存所有元素，实现也比较简单。

树集

实现Set接口，是一个有序Set，这样就可以从Set中提取有序序列

数组列表

用数组实现的List，可以进行快速随机访问，效率高，并且实现了可变大小的数组

数组到期

是一个基于数组实现的双端队列，集合元素按照“先进先出”的方式进行操作

链表

针对顺序访问进行了优化，但对于随机访问相对较慢。此外，它还有addFirst()、addLast()、getFirst()、getLast()、removeFirst()和removeLast()等方法，可以用作堆栈（Stack）或队列（Queue）

哈萨地图

根据哈希算法访问关键对象

树形图

关键对象可以排序