Java集合中主要分为两大体系:collection和Map。也就是值的集合和键值对(Entry<K,V>)的集合。

JDK1.2 引入了 Java 集合框架,包含一组数据结构。与数组不同,这些数据结构的存储空间会随着元素添加动态增加。其中,一些支持添加重复元素另一些不支持,一些支持 null,一些能自动升序打印元素。

所有这些数据结构在 java.util 包里,包含了 ​​Collection、List、Set、Map、SortedMap​​​ 接口。这些接口的实现类有 ​​LinkedList、TreeSet、ArrayList、HashMap​​​ 等。除了这些数据结构,java.util 包还提供了 ​​Date、GregorianCalender、StringTokenizer、Random​​ 这样的工具类。

分类

可以按照接口、实现、算法三个方面对集合框架中的数据结构进行分类:

  • 接口:Collection、List、Map 组成了集合框架中所有具体实现类的接口,它们定义了子类必须实现的方法,非常好记。比如向集合添加元素,会用到 Collection 中定义的 add() 方法
  • 实现:所有实现了上述3个接口的类,都被称作集合框架,实际上就是数据结构。比如 LinkedList、TreeSet 等
  • 算法:集合框架提供了很多可以直接调用的算法,比如求最大最小值、排序、填充等

【1】Collection接口

Java集合概述和总结分析与图示_数据结构
Java集合概述和总结分析与图示_map_02


【2】Map接口继承树

Java集合概述和总结分析与图示_map_03

Map接口下面的均为键值对实体(Entry)集合,类名通常以​​*Map​​结尾,比较特殊的有HashTable和Properties。

集合框架核心接口及实现类:

  • Collection:根接口,大部分数据结构都实现了 Collection 接口中的方法
  • Set:实现 Set 接口的数据结构不允许重复的元素,例如 HashSet、LinkedHashSet
  • SortedSet:实现 SortedSet 接口的数据结构默认可按升序打印元素,例如 TreeSet
  • List:实现 List 接口的数据结构允许重复元素,可通过 index 访问元素,例如 LinkedList、ArrayList、Vector
  • Map:实现 Map 接口的数据结构存储键值对,不允许重复的 key,例如 HashMap、LinkedHashMap、Hashtable
  • SortedMap:继承了 Map 接口,存储键值对,不允许重复的 key,默认可按 key 升序打印元素,例如 TreeMap

SortedSet 与 SortedMap 默认的排序是自然序,可通过 Comparator 或 Comparable 接口实现自定义排序。

在接口与具体的实现类之间还有一些抽象类,如下图:
Java集合概述和总结分析与图示_hash算法_04

这些抽象类为集合增加了很多功能:

  • HashSet:实现 Set 接口,不允许重复的元素,底层数据结构 hash table
  • LinkedHashSet:实现 Set 接口,不允许重复的元素,底层数据结构 hash table 与双链表
  • TreeSet:实现 NavigableSet 接口,不允许重复的元素,底层数据结构红黑树
  • ArrayList:实现 List 接口,允许重复元素,底层数据结构可变数组
  • LinkedList:实现 List 接口,允许重复元素,底层数据结构双链表
  • Vector:实现 List 接口,允许重复元素,底层数据结构可变数组
  • HashMap:实现 Map 接口,不允许重复的 key,底层数据结构 hash table
  • LinkedHashMap:实现 Map 接口,不允许重复的 key,底层数据结构 hash table 与双链表
  • HashTable:实现 Map 接口,不允许重复的 key,底层数据结构 hash table
  • TreeMap:实现 SortedMap 接口,不允许重复的 key,底层数据结构红黑树

【3】Collection接口详解

Collection 接口是 List、Set 和 Queue 接口的父接口,该接口里定义的方法既可用于操作 Set 集合,也可用于操作 List 和 Queue 集合。

JDK不提供此接口的任何直接实现,而是提供更具体的子接口(如:Set和List)实现。

在 Java5 之前,Java 集合会丢失容器中所有对象的数据类型,把所有对象都当成 Object 类型处理。从 Java5 增加了泛型以后,Java 集合可以记住容器中对象的数据类型

主要方法:

Java集合概述和总结分析与图示_hash算法_05Java集合概述和总结分析与图示_map_06


【4】Map接口详解

Map与Collection并列存在。用于保存具有映射关系的数据:Key-Value。

Map 中的 key 和 value 都可以是任何引用类型的数据

Map 中的 key 用Set来存放,不允许重复,即同一个 Map 对象所对应的类,须重写hashCode()和equals()方法。

常用String类作为Map的“键”。

key 和 value 之间存在单向一对一关系,即通过指定的 key 总能找到唯一的、确定的 value。


Map 常用方法

  • 添加、删除操作:
Object put(Object key,Object value)
Object remove(Object key)
void putAll(Map t)
void clear()
  • 元视图操作的方法:
Set<K> keySet()
Collection<V> values()
Set<Map.Entry<K, V>> entrySet()
  • 元素查询的操作:
Object get(Object key)
boolean containsKey(Object key)
boolean containsValue(Object value)
int size()
boolean isEmpty()
boolean equals(Object obj)

【5】使用Iterator接口遍历集合

Iterator对象称为迭代器(设计模式的一种),主要用于遍历 Collection 集合中的元素。所有实现了Collection接口的集合类都有一个iterator()方法,用以返回一个实现了Iterator接口的对象。

Iterator 仅用于遍历集合,Iterator 本身并不提供承装对象的能力。如果需要创建 Iterator 对象,则必须有一个被迭代的集合。

Iterator iterator = coll.iterator();
while(iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}

Java 5 还提供了 foreach 循环迭代访问 Collection:

Java集合概述和总结分析与图示_collection_07


【6】实现类对比分析

List容器中的每个元素都有一个整数型的序号记载其位置,元素值可以重复,允许多个null。

Map容器中元素为Key-Value对,key不可重复,元素值可以重复,允许一个key为null,HashMap中允许存在多个null为键值。

HashTable是Dictionary的子类并实现了Map接口。

Set容器中元素根据hash算法无序存放,元素不可重复,允许一个null。

类\特性

有序

可重复

线程安全

存储结构

适用情况

父类或接口

ArrayList




数组

默认缺省选择

List

LinkedList




链表

频繁插入删除

List

Vector




数组

线程安全

List

HashMap

无序

key不可重复Value可重复


根据hashcode进行hash算法得到的值进行存储

默认缺省选择

Map

LinkedHashMap

有序迭代次序与插入顺序一致

key不可重复Value可重复


hash算法+指针

需要排序

HashMap

TreeMap

有序根据Key-Value进行排序

key不可重复Value可重复


hash算法+key特定排序

特定要求排序

SortedMap

HashTable

无序

key不可重复Value可重复


hash算法

线程安全

Map

Properties

无序

key不可重复Value可重复


hash算法

线程安全,属性文件

HashTable

HashSet

无序

不可重复


hash算法

默认缺省选择

Set

LinkedHashSet

有序根据插入顺序排序

不可重复


hash算法+指针

有序

HashSet

TreeSet

有序根据特定排序

不可重复


hash算法+排序

特定排序

SortedSet

参考博文:
​​​一文快速了解Java集合框架​