目 录
Java 集合框架
一、集合框架体系图
二、Java中的常用集合接口
Set和List的区别
三、Java中的常用集合实现类（集合类）
四、集合算法
五、如何使用迭代器
1、遍历 ArrayList
2、遍历 Map
六、如何使用比较器
1、Comparable比较器的使用：
2、Comparator比较器的使用：
3、使用集合框架的方式操纵Student对象
七、总结
八、演示DEMO源代码在github上的仓库地址：
Java 集合框架
早在 Java 2 之前，Java 就提供了特设类。比如：Dictionary, Vector, Stack 和 Properties 这些类用来存储和操作对象组。
虽然这些类都非常有用，但是它们缺少一个核心的、统一的主题。由于这个原因，使用 Vector 类的方式和使用 Properties 类的方式有着很大不同。
集合框架被设计成要满足以下几个目标。
- 该框架必须是高性能的。基本集合（动态数组，链表，树，哈希表）的实现也必须是高效的。
- 该框架必须是操作方法上尽量一致。允许不同类型的集合，以类似的方式工作，具有高度的互操作性。
- 对一个集合的扩展和适应必须是简单的。
为此，整个集合框架就围绕一组标准接口而设计。你可以直接使用这些接口的标准实现，诸如： LinkedList, HashSet, 和 TreeSet 等，除此之外你也可以通过这些接口实现自己的集合。
除了集合，该框架也定义了几个 Map 接口和类。Map 里存储的是键/值对。尽管 Map 不是集合，但是它们完全整合在集合中。
一、集合框架体系图
Java 集合框架提供了一套性能优良，使用方便的接口和类，java集合框架位于java.util包中， 所以当使用集合框架的时候需要进行导包。
二、Java中的常用集合接口
集合框架定义了一些接口，下面提供了每个接口的概述：
序号
| 接口描述
|
1
| Collection 接口
Collection 是最基本的集合接口，一个 Collection 代表一组 Object，即 Collection 的元素, Java不提供直接继承自Collection的类，只提供继承于的子接口(如List和set)。 Collection 接口存储一组不唯一，无序的对象。 |
2
| List 接口
List接口是一个有序的 Collection，使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置，能够通过索引(元素在List中位置，类似于数组的下标)来访问List中的元素，第一个元素的索引为 0，而且允许有相同的元素。 List 接口存储一组不唯一，有序（插入顺序）的对象。 |
3
| Set
Set 具有与 Collection 完全一样的接口，只是行为上不同，Set 不保存重复的元素。 Set 接口存储一组唯一，无序的对象。 |
4
| SortedSet
继承于Set保存有序的集合。
|
5
| Map
Map 接口存储一组键值对象，提供key（键）到value（值）的映射。 |
6
| Map.Entry
描述在一个Map中的一个元素（键/值对）。是一个Map的内部类。
|
7
| SortedMap
继承于 Map，使 Key 保持在升序排列。
|
8
| Enumeration
这是一个传统的接口和定义的方法，通过它可以枚举（一次获得一个）对象集合中的元素。这个传统接口已被迭代器取代。
|
Set和List的区别
- 1. Set 接口实例存储的是无序的，不重复的数据。List 接口实例存储的是有序的，可以重复的元素。
- 2. Set检索效率低下，删除和插入效率高，插入和删除不会引起元素位置改变<实现类有HashSet，TreeSet>。
- 3. List和数组类似，可以动态增长，根据实际存储的数据的长度自动增长List的长度。查找元素效率高，插入删除效率低，因为会引起其他元素位置改变<实现类有ArrayList，LinkedList，Vector> 。
三、Java中的常用集合实现类（集合类）
Java提供了一套实现了Collection接口的标准集合类。其中一些是具体类，这些类可以直接拿来使用，而另外一些是抽象类，提供了接口的部分实现。
标准集合类汇总于下表：
序号
| 类描述
|
1
| AbstractCollection 实现了大部分的集合接口。
|
2
| AbstractList 继承于AbstractCollection 并且实现了大部分List接口。
|
3
| AbstractSequentialList 继承于 AbstractList ，提供了对数据元素的链式访问而不是随机访问。
|
4
| LinkedList 该类实现了List接口，允许有null（空）元素。主要用于创建链表数据结构，该类没有同步方法，如果多个线程同时访问一个List，则必须自己实现访问同步，解决方法就是在创建List时候构造一个同步的List。例如： List list=Collections.synchronizedList(new LinkedList(...)); LinkedList 查找效率低。 |
5
| ArrayList 该类也是实现了List的接口，实现了可变大小的数组，随机访问和遍历元素时，提供更好的性能。该类也是非同步的,在多线程的情况下不要使用。ArrayList 增长当前长度的50%，插入删除效率低。 |
6
| AbstractSet 继承于AbstractCollection 并且实现了大部分Set接口。
|
7
| HashSet 该类实现了Set接口，不允许出现重复元素，不保证集合中元素的顺序，允许包含值为null的元素，但最多只能一个。 |
8
| LinkedHashSet 具有可预知迭代顺序的 Set 接口的哈希表和链接列表实现。
|
9
| TreeSet 该类实现了Set接口，可以实现排序等功能。 |
10
| AbstractMap 实现了大部分的Map接口。
|
11
| HashMap HashMap 是一个散列表，它存储的内容是键值对(key-value)映射。
该类实现了Map接口，根据键的HashCode值存储数据，具有很快的访问速度，最多允许一条记录的键为null，不支持线程同步。
|
12
| TreeMap 继承了AbstractMap，并且使用一颗树。
|
13
| WeakHashMap 继承AbstractMap类，使用弱密钥的哈希表。
|
14
| LinkedHashMap 继承于HashMap，使用元素的自然顺序对元素进行排序.
|
15
| IdentityHashMap 继承AbstractMap类，比较文档时使用引用相等。
|
在前面的教程中已经讨论通过java.util包中定义的类，如下所示：
序号
| 类描述
|
1
| Vector 该类和ArrayList非常相似，但是该类是同步的，可以用在多线程的情况，该类允许设置默认的增长长度，默认扩容方式为原来的2倍。 |
2
| Stack 栈是Vector的一个子类，它实现了一个标准的后进先出的栈。
|
3
| Dictionary Dictionary 类是一个抽象类，用来存储键/值对，作用和Map类相似。
|
4
| Hashtable Hashtable 是 Dictionary(字典) 类的子类，位于 java.util 包中。 |
5
| Properties Properties 继承于 Hashtable，表示一个持久的属性集，属性列表中每个键及其对应值都是一个字符串。
|
6
| BitSet 一个Bitset类创建一种特殊类型的数组来保存位值。BitSet中数组大小会随需要增加。
|
四、集合算法
集合框架定义了几种算法，可用于集合和映射。这些算法被定义为集合类的静态方法。
在尝试比较不兼容的类型时，一些方法能够抛出 ClassCastException异常。当试图修改一个不可修改的集合时，抛出UnsupportedOperationException异常。
集合定义三个静态的变量（常量）：EMPTY_SET，EMPTY_LIST，EMPTY_MAP的。这些变量都不可改变。
序号
| 算法描述
|
1
| Collection Algorithms
这里是一个列表中的所有算法实现。
|
五、如何使用迭代器
通常情况下，你会希望遍历一个集合中的元素。例如，显示集合中的每个元素。
一般遍历数组都是采用for循环或者增强for，这两个方法也可以用在集合框架，但是还有一种方法是采用迭代器遍历集合框架，它是一个对象，实现了Iterator 接口或ListIterator接口。
迭代器，使我们能够通过循环来得到或删除集合的元素。ListIterator 继承了Iterator，以允许双向遍历列表和修改元素。
序号
| 迭代器方法描述
|
1
| 使用 Java Iterator
这里通过实例列出Iterator和listIterator接口提供的所有方法。
|
1、遍历 ArrayList
import java.util.*;
/**
* 文件名：ArrayListDemo.java
* 功能描述：迭代器的使用
*/
public class ArrayListDemo {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("苹果");
list.add("香焦");
list.add("梨");
System.out.println("for ... each 遍历方式：");
for(String em:list) {
System.out.println(em);
}
System.out.println("使用数组遍历方式：");
String[] strArray = new String[list.size()];
list.toArray(strArray);
for(int i=0;i<strArray.length;i++) {
System.out.println(strArray[i]);
}
System.out.println("使用Iterator 遍历方式：");
Iterator<String> iterator = list.iterator();
while(iterator.hasNext()) {
System.out.println(iterator.next());
}
}
}
解析：
三种方法都是用来遍历ArrayList集合，第三种方法是采用迭代器的方法，该方法可以不用担心在遍历的过程中会超出集合的长度。
2、遍历 Map
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
/**
* 文件名：MapDemo.java
* 功能描述：Map类型数据的遍历Demo
*/
public class MapDemo {
public static void main(String[] args) {
Map<String,String> map = new HashMap<String,String>();
map.put("001","张三");
map.put("002","李四");
map.put("003","王五");
map.put("004","赵六");
map.put("005","钱七");
System.out.println("第1种方法，使用 for ... each 遍历：");
for(String key: map.keySet()) {
//此方法最常用，但需二次取值，故速度最慢，是第2、3种方法速度的一半
System.out.println("key:"+key+",value:"+map.get(key));
}
System.out.println("\n第2种方法，使用 迭代器 遍历：");
Iterator<Map.Entry<String,String>> it = map.entrySet().iterator();
System.out.println("使用 for ... each 遍历方式：");
while(it.hasNext()) {
//速度最快，且可以进行remove()这类的操作，it.remove();
Map.Entry<String,String> entry = it.next();
if(entry.getValue().equals("王五")) {
it.remove();
System.out.println("key:"+entry.getKey()+",value:"+entry.getValue()+" 已被删除！");
continue;
}
System.out.println("key:"+entry.getKey()+",value:"+entry.getValue());
}
System.out.println("\n第3种方法，使用 Map.Entry (Iterator简化版) 遍历：");
for(Map.Entry<String,String> entry: map.entrySet()) {
//此方法与第2种方法的速度是一样的，由于使用 for ... each 方法，简化了迭代器的使用，
//也正是因为使用 for ... each 方法，故无法进行remove()之类的操作
System.out.println("key:"+entry.getKey()+",value:"+entry.getValue());
}
System.out.println("\n第4种方法，使用 map.values() 遍历：");
for(String v : map.values()) {
//速度快，无法取得相应的key值
System.out.println("value:"+v);
}
}
}
六、如何使用比较器
TreeSet和TreeMap的按照排序顺序来存储元素. 然而，这是通过比较器来精确定义按照什么样的排序顺序。
这个接口可以让我们以不同的方式来排序一个集合。
序号
| 比较器方法描述
|
1
| 使用 Java Comparator
这里通过实例列出Comparator接口提供的所有方法
|
java的比较器有两类，分别是Comparable接口和Comparator接口。在为对象数组进行排序时，比较器的作用非常明显，首先来讲解Comparable接口。
1、Comparable比较器的使用：
让需要进行排序的对象实现Comparable接口，重写其中的 compareTo(T o)方法，在其中定义排序规则，那么就可以直接调用 java.util.Arrays.sort()来排序对象数组，实例如下：
/**
* 文件名：Student.java
* 功能描述：实现了排序接口的Student类
*/
public class Student implements Comparable<Student> {
private String name;
private int age;
private float score;
public Student(String name, int age, float score) {
this.name = name;
this.age = age;
this.score = score;
}
public String toString() {
return String.format("%-10s%5d%15.1f",name,age,score);
}
@Override
//排序需求，成绩由高到低排列，如果成绩相同，则按年龄由小到大排序
public int compareTo(Student o) {
if (this.score>o.score)
return -1;//成绩由高到低
else if (this.score<o.score)
return 1;
else { //如果成绩相同，年龄小者靠前
if (this.age>o.age)
return 1;//由小到大
else if (this.age<o.age)
return -1;
else
return 0;
}
}
}
测试文件：
/**
* 文件名：StudentTest.java
* 功能描述：测试Demo
*/
public class StudentTest {
public static void main(String[] args) {
Student[] students = {
new Student("张三",8,78.0f),
new Student("李四",20,100.0f),
new Student("王五",19,78.0f),
new Student("赵六",21,85.0f),
new Student("钱七",23,63)
};
System.out.println("------------排序之前：-------------");
for(Student stu: students) {
System.out.println(stu);
}
java.util.Arrays.sort(students);
System.out.println("------------排序之后：-------------");
for(Student stu: students) {
System.out.println(stu);
}
}
}
在上面的程序中，实现了Comparable接口，并重写了compareTo方法，实现了学生成绩由高到低排列，如果成绩相同，则按年龄由小到大排序。
运行结果：
但是，我们在设计类的时候，可能并没有考虑得很全面，并未让Student类实现Comparable接口，那么就需要用到另外的一个比较器接口：Comparator。
2、Comparator比较器的使用：
从上面的实例我们可以发现，Comparable的compareTo(T o)只有一个参数，而Comparator接口中必须要实现的compare(T o1,T o2)就有两个参数。
代码实例：
/**
* 文件名：Student.java
* 功能描述：未实现排序接口的Student类
*/
public class Student {
private String name;
private int age;
private float score;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
public float getScore() {
return score;
}
public void setScore(float score) {
this.score = score;
}
public Student(String name, int age, float score) {
this.name = name;
this.age = age;
this.score = score;
}
public String toString() {
return String.format("%-10s%5d%15.1f",name,age,score);
}
}
Student的外部排序实现类：
import java.util.Comparator;
/**
* 文件名：StudentComparator.java
* 功能描述：从外部实现对Student类的排序
*/
class StudentComparator implements Comparator<Student> {
@Override
//排序需求：实现成绩由高到低排列，如果成绩相同，则按年龄由小到大排序
public int compare(Student o1, Student o2) {
if (o1.getScore()>o2.getScore())
return -1; //排序需求：成绩由高到低
else if (o1.getScore()<o2.getScore())
return 1;
else {
if (o1.getAge()>o2.getAge())
return 1; //排序需求：成绩相同的话，年龄由大到小排序
else if(o1.getAge()<o2.getAge())
return -1;
else
return 0;
}
}
}
测试Demo文件：
/**
* 文件名：StudentTest.java
* 功能描述：测试Demo文件
*/
public class StudentTest {
public static void main(String[] args) {
Student[] students = {
new Student("张三",8,78.0f),
new Student("李四",20,100.0f),
new Student("王五",19,78.0f),
new Student("赵六",21,85.0f),
new Student("钱七",23,63)
};
System.out.println("------------排序之前：-------------");
for(Student stu: students) {
System.out.println(stu);
}
java.util.Arrays.sort(students,new StudentComparator());
System.out.println("------------排序之后：-------------");
for(Student stu: students) {
System.out.println(stu);
}
}
}
运行结果：
上面依然是对student对象数组进行排序，用的都是Arrays.sort方法，不同的是实现comparator接口时，sort方法需要传进来两个参数，即students对象数组，以及重写的实现了comparator比较方法类。
程序运行的结果和上面是一样的。
3、使用集合框架的方式操纵Student对象
能否改造一下StudentTest.java文件，使用集合框架的方式操纵数据呢？答案当然是可以！！！
import java.util.*;
public class StudentTest {
public static void main(String[] args) {
Student[] students = {
new Student("张三丰",108,65),
new Student("张三丰",108,20),
new Student("李太白",78,75),
new Student("赵 四",108,95),
new Student("刀 哥",18,75),
new Student("张丰子",108,100)
};
list<String> list = Arrays.asList(students);
/*
List<Student> list = new ArrayList<Student>();
list.add(new Student("张三丰",108,65));
list.add(new Student("张三丰",108,20));
list.add(new Student("李太白",78,75));
list.add(new Student("赵 四",108,95));
list.add(new Student("刀 哥",18,75));
list.add(new Student("张丰子",108,100));
*/
System.out.println("=============before of sort:============");
for(Student stu:list) {
System.out.println(stu);
}
Collections.sort(list, new Comparator<Student>() {
@Override
public int compare(Student o1, Student o2) {
return (int)(o2.getScore()-o1.getScore());
}
});
System.out.println("=============end of sort:===============");
Iterator<Student> it = list.iterator();
while(it.hasNext()) {
Student stu = it.next();
System.out.println(stu);
}
}
}
七、总结
Java集合框架为程序员提供了预先包装的数据结构和算法来操纵他们。
集合是一个对象，可容纳其他对象的引用。集合接口声明对每一种类型的集合可以执行的操作。
集合框架的类和接口均在java.util包中。
任何对象加入集合类后，自动转变为Object类型，所以在取出的时候，需要进行强制类型转换。
八、演示DEMO源代码在github上的仓库地址：
https://github.com/xieyunc/java_demo.git
