全面接触Java集合框架

1、Java平台提供了一个全新的集合框架。“集合框架”主要由一组用来操作对象的接口组成。不同接口描述一组不同数据类型。 Java 2集合框架图 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。 在很大程度上，一旦您理解了接口，您就理解了框架。虽然您总要创建接口特定的实现，但访问实际集合的方法应该限制在接口方法的使用上；因此，允许您更改基本的数据结构而不必改变其它代码。 · Collection 接口是一组允许重复的对象。 ·

2、Set 接口继承 Collection，但不允许重复，使用自己内部的一个排列机制。 · List 接口继承 Collection，允许重复，以元素安插的次序来放置元素，不会重新排列。 · Map接口是一组成对的键值对象，即所持有的是key-value pairs。Map中不能有重复的key。拥有自己的内部排列机制。 · 容器中的元素类型都为Object。从容器取得元素时，必须把它转换成原来的类型。 Java 2简化集合框架图 集合接口 1.Collection 接口 用于表示任何对象或元素组。想要尽可能以常规方式处理一组元素时，就使用这一接口。 (1) boole

3、an hasNext(): 判断是否存在另一个可访问的元素 Object next(): 返回要访问的下一个元素。如果到达集合结尾，则抛出NoSuchElementException异常。 (2) void remove(): 删除上次访问返回的对象。本方法必须紧跟在一个元素的访问后执行。如果上次访问后集合已被修改，方法将抛出IllegalStateException。 “Iterator中删除操作对底层Collection也有影响。” 迭代器是 故障快速修复（fail-fast）的。这意味着，当另一个线程修改底层集合的时候，如果您正在用 Iterator 遍历集合，那么，Iterator就会

4、抛出 ConcurrentModificationException （另一种 RuntimeException异常）异常并立刻失败。 2.List接口 List 接口继承了 Collection 接口以定义一个允许重复项的有序集合。该接口不但能够对列表的一部分进行处理，还添加了面向位置的操作。 . LinkedList类 LinkedList类添加了一些处理列表两端元素的方法。 (1) int compareTo(Object o): 比较当前实例对象与对象o，如果位于对象o之前，返回负值，如果两个对象在排序中位置相同，则返回0，如果位于对象o后面，则返回正值 在 Java 2 SDK版本1

5、.4中有二十四个类实现Comparable接口。下表展示了8种基本类型的自然排序。虽然一些类共享同一种自然排序，但只有相互可比的类才能排序。 类 排序 BigDecimal,BigInteger,Byte, Double, Float,Integer,Long,Short 按数字大小排序 Character 按 Unicode 值的数字大小排序 String 按字符串中字符 Unicode 值排序 类排序BigDecimal,BigInteger,Byte, Double, Float,Integer,Long,Short 按数字大小排序Character 按 Unicode 值的数字大小排序

6、String 按字符串中字符 Unicode 值排序 利用Comparable接口创建您自己的类的排序顺序，只是实现compareTo()方法的问题。通常就是依赖几个数据成员的自然排序。同时类也应该覆盖equals()和hashCode()以确保两个相等的对象返回同一个哈希码。 (1)int compare(Object o1, Object o2): 对两个对象o1和o2进行比较，如果o1位于o2的前面，则返回负值，如果在排序顺序中认为o1和o2是相同的，返回0，如果o1位于o2的后面，则返回正值 “与Comparable相似，0返回值不表示元素相等。一个0返回值只是表示两个对象排在同一位置

7、。由Comparator用户决定如何处理。如果两个不相等的元素比较的结果为零，您首先应该确信那就是您要的结果，然后记录行为。” (2)boolean equals(Object obj): 指示对象obj是否和比较器相等。 “该方法覆写Object的equals()方法，检查的是Comparator实现的等同性，不是处于比较状态下的对象。” 3.3. SortedSet接口 “集合框架”提供了个特殊的Set接口：SortedSet，它保持元素的有序顺序。SortedSet接口为集的视图(子集)和它的两端（即头和尾）提供了访问方法。当您处理列表的子集时，更改视图会反映到源集。此外，更改源集也会反

8、映在子集上。发生这种情况的原因在于视图由两端的元素而不是下标元素指定，所以如果您想要一个特殊的高端元素（toElement）在子集中，您必须找到下一个元素。 添加到SortedSet实现类的元素必须实现Comparable接口，否则您必须给它的构造函数提供一个Comparator接口的实现。TreeSet类是它的唯一一份实现。 “因为集必须包含唯一的项，如果添加元素时比较两个元素导致了0返回值（通过Comparable的compareTo()方法或Comparator的compare()方法），那么新元素就没有添加进去。如果两个元素相等，那还好。但如果它们不相等的话，您接下来就应该修改比较方法

9、，让比较方法和 equals() 的效果一致。” (1) Comparator comparator(): 返回对元素进行排序时使用的比较器，如果使用Comparable接口的compareTo()方法对元素进行比较，则返回null (2) Object first(): 返回有序集合中第一个(最低)元素 (3) Object last(): 返回有序集合中最后一个(最高)元素 (4) SortedSet subSet(Object fromElement, Object toElement): 返回从fromElement(包括)至toElement(不包括)范围内元素的SortedSet视

10、图(子集) (5) SortedSet headSet(Object toElement): 返回SortedSet的一个视图，其内各元素皆小于toElement (6) SortedSet tailSet(Object fromElement): 返回SortedSet的一个视图，其内各元素皆大于或等于fromElement 3.4. AbstractSet抽象类 AbstractSet类覆盖了Object类的equals()和hashCode()方法，以确保两个相等的集返回相同的哈希码。若两个集大小相等且包含相同元素，则这两个集相等。按定义，集的哈希码是集中元素哈希码的总和。因此，不论集的

11、内部顺序如何，两个相等的集会有相同的哈希码。 . Object类 (1) boolean equals(Object obj): 对两个对象进行比较，以便确定它们是否相同 (2) int hashCode(): 返回该对象的哈希码。相同的对象必须返回相同的哈希码 3.5. HashSet类类和TreeSet类 “集合框架”支持Set接口两种普通的实现：HashSet和TreeSet(TreeSet实现SortedSet接口)。在更多情况下，您会使用 HashSet 存储重复自由的集合。考虑到效率，添加到 HashSet 的对象需要采用恰当分配哈希码的方式来实现hashCode()方法。虽然大多

12、数系统类覆盖了 Object中缺省的hashCode()和equals()实现，但创建您自己的要添加到HashSet的类时，别忘了覆盖 hashCode()和equals()。 当您要从集合中以有序的方式插入和抽取元素时，TreeSet实现会有用处。为了能顺利进行，添加到TreeSet的元素必须是可排序的。 (1) 添加、删除操作： Object put(Object key, Object value): 将互相关联的一个关键字与一个值放入该映像。如果该关键字已经存在，那么与此关键字相关的新值将取代旧值。方法返回关键字的旧值，如果关键字原先并不存在，则返回null Object remove

13、(Object key): 从映像中删除与key相关的映射 void putAll(Map t): 将来自特定映像的所有元素添加给该映像 void clear(): 从映像中删除所有映射 “键和值都可以为null。但是，您不能把Map作为一个键或值添加给自身。” (2) 查询操作： Object get(Object key): 获得与关键字key相关的值，并且返回与关键字key相关的对象，如果没有在该映像中找到该关键字，则返回null boolean containsKey(Object key): 判断映像中是否存在关键字key boolean containsValue(Object v

14、alue): 判断映像中是否存在值value int size(): 返回当前映像中映射的数量 boolean isEmpty() ：判断映像中是否有任何映射 (3) 视图操作 ：处理映像中键/值对组 Set keySet(): 返回映像中所有关键字的视图集 “因为映射中键的集合必须是唯一的，您用Set支持。你还可以从视图中删除元素，同时，关键字和它相关的值将从源映像中被删除，但是你不能添加任何元素。” Collection values():返回映像中所有值的视图集 “因为映射中值的集合不是唯一的，您用Collection支持。你还可以从视图中删除元素，同时，值和它的关键字将从源映像中被删除

15、，但是你不能添加任何元素。” Set entrySet(): 返回Map.Entry对象的视图集，即映像中的关键字/值对 “因为映射是唯一的，您用Set支持。你还可以从视图中删除元素，同时，这些元素将从源映像中被删除，但是你不能添加任何元素。” 4.1. Map.Entry接口 Map的entrySet()方法返回一个实现Map.Entry接口的对象集合。集合中每个对象都是底层Map中一个特定的键/值对。 通过这个集合的迭代器，您可以获得每一个条目(唯一获取方式)的键或值并对值进行更改。当条目通过迭代器返回后，除非是迭代器自身的remove()方法或者迭代器返回的条目的setValue()方法

16、，其余对源Map外部的修改都会导致此条目集变得无效，同时产生条目行为未定义。 (1) Object getKey(): 返回条目的关键字 (2) Object getValue(): 返回条目的值 (3) Object setValue(Object value): 将相关映像中的值改为value，并且返回旧值 4.2. SortedMap接口 “集合框架”提供了个特殊的Map接口：SortedMap，它用来保持键的有序顺序。 SortedMap接口为映像的视图(子集)，包括两个端点提供了访问方法。除了排序是作用于映射的键以外，处理SortedMap和处理SortedSet一样。 添加到Sor

17、tedMap实现类的元素必须实现Comparable接口，否则您必须给它的构造函数提供一个Comparator接口的实现。TreeMap类是它的唯一一份实现。 “因为对于映射来说，每个键只能对应一个值，如果在添加一个键/值对时比较两个键产生了0返回值（通过Comparable的compareTo()方法或通过Comparator的compare()方法），那么，原始键对应值被新的值替代。如果两个元素相等，那还好。但如果不相等，那么您就应该修改比较方法，让比较方法和 equals() 的效果一致。” (1) Comparator comparator(): 返回对关键字进行排序时使用的比较器，如

18、果使用Comparable接口的compareTo()方法对关键字进行比较，则返回null (2) Object firstKey(): 返回映像中第一个(最低)关键字 (3) Object lastKey(): 返回映像中最后一个(最高)关键字 (4) SortedMap subMap(Object fromKey, Object toKey): 返回从fromKey(包括)至toKey(不包括)范围内元素的SortedMap视图(子集) (5) SortedMap headMap(Object toKey): 返回SortedMap的一个视图，其内各元素的key皆小于toKey (6) S

19、ortedSet tailMap(Object fromKey): 返回SortedMap的一个视图，其内各元素的key皆大于或等于fromKey 4.3. AbstractMap抽象类 和其它抽象集合实现相似，AbstractMap 类覆盖了equals()和hashCode()方法以确保两个相等映射返回相同的哈希码。如果两个映射大小相等、包含同样的键且每个键在这两个映射中对应的值都相同，则这两个映射相等。映射的哈希码是映射元素哈希码的总和，其中每个元素是Map.Entry接口的一个实现。因此，不论映射内部顺序如何，两个相等映射会报告相同的哈希码。 4.4. HashMap类和TreeMap

20、类 “集合框架”提供两种常规的Map实现：HashMap和TreeMap (TreeMap实现SortedMap接口)。在Map 中插入、删除和定位元素，HashMap 是最好的选择。但如果您要按自然顺序或自定义顺序遍历键，那么TreeMap会更好。使用HashMap要求添加的键类明确定义了hashCode()和equals()的实现。 这个TreeMap没有调优选项，因为该树总处于平衡状态。 . HashMap类 为了优化HashMap空间的使用，您可以调优初始容量和负载因子。 (1) HashMap(): 构建一个空的哈希映像 (2) HashMap(Map m): 构建一个哈希映像，并且

21、添加映像m的所有映射 (3) HashMap(int initialCapacity): 构建一个拥有特定容量的空的哈希映像 (4) HashMap(int initialCapacity, float loadFactor): 构建一个拥有特定容量和加载因子的空的哈希映像 . TreeMap类 TreeMap没有调优选项，因为该树总处于平衡状态。 (1) TreeMap():构建一个空的映像树 (2) TreeMap(Map m): 构建一个映像树，并且添加映像m中所有元素 (3) TreeMap(Comparator c): 构建一个映像树，并且使用特定的比较器对关键字进行排序 (4) T

22、reeMap(SortedMap s): 构建一个映像树，添加映像树s中所有映射，并且使用与有序映像s相同的比较器排序 4.5. LinkedHashMap类 LinkedHashMap扩展HashMap，以插入顺序将关键字/值对添加进链接哈希映像中。象LinkedHashSet一样，LinkedHashMap内部也采用双重链接式列表。 (1) LinkedHashMap(): 构建一个空链接哈希映像 (2) LinkedHashMap(Map m): 构建一个链接哈希映像,并且添加映像m中所有映射 (3) LinkedHashMap(int initialCapacity): 构建一个拥有特

23、定容量的空的链接哈希映像 (4) LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor): 构建一个拥有特定容量和加载因子的空的链接哈希映像 (5) LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor, boolean accessOrder): 构建一个拥有特定容量、加载因子和访问顺序排序的空的链接哈希映像 “如果将accessOrder设置为true,那么链接哈希映像将使用访问顺序而不是插入顺序来迭 代各个映像。每次调用get或者put方法时，相关的映射便从它的当前位置上删除，然后放到链接

24、式映像列表的结尾处（只有链接式映像列表中的位置才会受到影响，哈希表元则不受影响。哈希表映射总是待在对应于关键字的哈希码的哈希表元中）。” “该特性对于实现高速缓存的“删除最近最少使用”的原则很有用。例如，你可以希望将最常访问的映射保存在内存中，并且从数据库中读取不经常访问的对象。当你在表中找不到某个映射，并且该表中的映射已经放得非常满时，你可以让迭代器进入该表，将它枚举的开头几个映射删除掉。这些是最近最少使用的映射。” (6) protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry eldest): 如果你想删除最老的映射，则覆盖该方法，以便返回true。当

25、某个映射已经添加给映像之后，便调用该方法。它的默认实现方法返回false，表示默认条件下老的映射没有被删除。但是你可以重新定义本方法，以便有选择地在最老的映射符合某个条件，或者映像超过了某个大小时，返回true。 4.6. WeakHashMap类 WeakHashMap是Map的一个特殊实现，它使用WeakReference(弱引用)来存放哈希表关键字。使用这种方式时，当映射的键在 WeakHashMap 的外部不再被引用时，垃圾收集器会将它回收，但它将把到达该对象的弱引用纳入一个队列。WeakHashMap的运行将定期检查该队列，以便找出新到达的弱应用。当一个弱引用到达该队列时，就表示关键字不再被任何人使用，并且它已经被收集起来。然后WeakHashMap便删除相关的映射。 (1) WeakHashMap(): 构建一个空弱哈希映像 (2) WeakHashMap(Map t): 构建一个弱哈希映像,并且添加映像t中所有映射 (3) WeakHashMap(int initialCapacity): 构建一个拥有特定容量的空的弱哈希映像 (4) Weak