Java 集合框架
早在 Java 2 中之前,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。
简化图:
说明:对于以上的框架图有如下几点说明
- 所有集合类都位于 java.util 包下。Java的集合类主要由两个接口派生而出:Collection 和 Map,Collection 和 Map 是 Java 集合框架的根接口,这两个接口又包含了一些子接口或实现类。
- 集合接口:6个接口(短虚线表示),表示不同集合类型,是集合框架的基础。
- 抽象类:5个抽象类(长虚线表示),对集合接口的部分实现。可扩展为自定义集合类。
- 实现类:8个实现类(实线表示),对接口的具体实现。
- Collection 接口是一组允许重复的对象。
- Set 接口继承 Collection,集合元素不重复。
- List 接口继承 Collection,允许重复,维护元素插入顺序。
- Map接口是键-值对象,与Collection接口没有什么关系。
- Set、List 和 Map 可以看做集合的三大类:
List 集合是有序集合,集合中的元素可以重复,访问集合中的元素可以根据元素的索引来访问。 Set 集合是无序集合,集合中的元素不可以重复,访问集合中的元素只能根据元素本身来访问(也是集合里元素不允许重复的原因)。 Map 集合中保存 Key-value 对形式的元素,访问时只能根据每项元素的 key 来访问其 value。
集合框架图如图所示:
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。
集合接口
集合框架定义了一些接口。本节提供了每个接口的概述:
序号 |
接口描述 |
1 |
Collection 接口
允许你使用一组对象,是Collection层次结构的根接口。 |
2 |
List 接口
继承于Collection和一个 List实例存储一个有序集合的元素。 |
3 |
Set
继承于 Collection,是一个不包含重复元素的集合。 |
4 |
SortedSet
继承于Set保存有序的集合。 |
5 |
Map
将唯一的键映射到值。 |
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。 |
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
继承于 AbstractSequentialList,实现了一个链表。 |
5 |
ArrayList
通过继承 AbstractList,实现动态数组。 |
6 |
AbstractSet
继承于 AbstractCollection 并且实现了大部分Set接口。 |
7 |
HashSet
继承了 AbstractSet,并且使用一个哈希表。 |
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
继承于AbstractSet,使用元素的自然顺序对元素进行排序. |
10 |
AbstractMap
实现了大部分的 Map 接口。 |
11 |
HashMap
继承了 HashMap,并且使用一个哈希表。 |
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
Vector 类实现了一个动态数组。和 ArrayList 和相似,但是两者是不同的。 |
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 是原始的 java.util 的一部分, 是一个 Dictionary 具体的实现 。 |
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。 |
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。
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: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。 |
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。
做到这一点最简单的方法是采用一个迭代器,它是一个对象,实现了 Iterator 接口或 ListIterator 接口。
迭代器,使你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。
这里通过实例列出 Iterator 和 listIterator 接口提供的所有方法。
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