Java集合大致可分為Set、List和Map三種體系，其中Set代表無序、不可重複的集合；List代表有序、重複的集合；而Map則代表具有對映關係的集合。Java 5之後，增加了Queue體系集合，代表一種佇列集合實現。

Java集合框架主要由Collection和Map兩個根介面及其子介面、實現類組成。本文僅探討Collection介面及其子介面、實現類。

目錄

1. Collection介面繼承樹

2. Collection介面是Set、List和Queue介面的父介面，基本操作包括：

• add(Object o)：增加元素
• addAll(Collection c)：...
• clear()：...
• contains(Object o)：是否包含指定元素
• containsAll(Collection c)：是否包含集合c中的所有元素
• iterator()：返回Iterator物件，用於遍歷集合中的元素
• remove(Object o)：移除元素
• removeAll(Collection c)：相當於減集合c
• retainAll(Collection c)：相當於求與c的交集
• size()：返回元素個數
• toArray()：把集合轉換為一個數組

3. Collection的遍歷可以使用Iterator介面或者是foreach迴圈來實現

4. Set子介面

Set集合不允許包含相同的元素，而判斷兩個物件是否相同則是根據equals方法。

4.1 HashSet類

HashSet類是Set介面的典型實現類。特點：

1. 不能保證元素的排列順序，加入的元素要特別注意hashCode()方法的實現。
2. HashSet不是同步的，多執行緒訪問同一步HashSet物件時，需要手工同步。
3. 集合元素值可以是null。

4.2 LinkedHashSet類

LinkedHashSet類也是根據元素的hashCode值來決定元素的儲存位置，但它同時使用連結串列維護元素的次序。與HashSet相比，特點：

1. 對集合迭代時，按增加順序返回元素。
2. 效能略低於HashSet，因為需要維護元素的插入順序。但迭代訪問元素時會有好效能，因為它採用連結串列維護內部順序。

4.3 SortedSet介面及TreeSet實現類

TreeSet類是SortedSet介面的實現類。因為需要排序，所以效能肯定差於HashSet。與HashSet相比，額外增加的方法有：

1. first()：返回第一個元素
2. last()：返回最後一個元素
3. lower(Object o)：返回指定元素之前的元素
4. higher(Obect o)：返回指定元素之後的元素
5. subSet(fromElement, toElement)：返回子集合

可以定義比較器（Comparator）來實現自定義的排序。預設自然升序排序。

4.4 EnumSet類

EnumSet類是專為列舉類設計的集合類，EnumSet中的所有元素都必須是指定列舉型別的列舉值。《Effective Java》第32條，用EnumSet代替位域，示範：

// EnumSet - a modern replacement for bit fields - Page 160
import java.util.*;

public class Text {
    public enum Style { BOLD, ITALIC, UNDERLINE, STRIKETHROUGH }

    // Any Set could be passed in, but EnumSet is clearly best
    public void applyStyles(Set<Style> styles) {
        // Body goes here
    }

    // Sample use
    public static void main(String[] args) {
        Text text = new Text();
        text.applyStyles(EnumSet.of(Style.BOLD, Style.ITALIC));
    }
}

5. List子介面

List子介面是有序集合，所以與Set相比，增加了與索引位置相關的操作：

• add(int index, Object o)：在指定位置插入元素
• addAll(int index, Collection c)：...
• get(int index)：取得指定位置元素
• indexOf(Obejct o)：返回物件o在集合中第一次出現的位置
• lastIndexOf(Object o)：...
• remove(int index)：刪除並返回指定位置的元素
• set(int index, Object o)：替換指定位置元素
• subList(int fromIndex, int endIndex)：返回子集合

5.1 ArrayList和Vector實現類

1. 這兩個類都是基於陣列實現的List類。
2. ArrayList是執行緒不安全的，而Vector是執行緒安全的。但Vector的效能會比ArrayList低，且考慮到相容性的原因，有很多重複方法。
3. Vector提供一個子類Stack，可以挺方便的模擬“棧”這種資料結構（LIFO，後進先出）。

結論：不推薦使用Vector類，即使需要考慮同步，即也可以通過其它方法實現。同樣我們也可以通過ArrayDeque類或LinkedList類實現“棧”的相關功能。所以Vector與子類Stack，建議放進歷史吧。

5.2 LinkedList類

不像ArrayList是基於陣列實現的線性表，LinkedList類是基於連結串列實現的。

另外還有固定長度的List：Arrays工具類的方法asList(Object... a)可以將陣列轉換為List集合，它是Arrays內部類ArrayList的例項，特點是不可以增加元素，也不可以刪除元素。

6. Queue子介面

Queue用於模擬佇列這種資料結構，實現“FIFO”等資料結構。通常，佇列不允許隨機訪問佇列中的元素。

Queue 介面並未定義阻塞佇列的方法，而這在併發程式設計中是很常見的。BlockingQueue 介面定義了那些等待元素出現或等待佇列中有可用空間的方法，這些方法擴充套件了此介面。

Queue 實現通常不允許插入 null 元素，儘管某些實現（如 LinkedList）並不禁止插入 null。即使在允許 null 的實現中，也不應該將 null 插入到 Queue 中，因為 null 也用作 poll 方法的一個特殊返回值，表明佇列不包含元素。

基本操作：

• boolean add(E e) : 將元素加入到隊尾，不建議使用
• boolean offer(E e): 將指定的元素插入此佇列（如果立即可行且不會違反容量限制），當使用有容量限制的佇列時，此方法通常要優於 add(E)，後者可能無法插入元素，而只是丟擲一個異常。推薦使用此方法取代add
• E remove(): 獲取頭部元素並且刪除元素，不建議使用
• E poll(): 獲取頭部元素並且刪除元素，佇列為空返回null；推薦使用此方法取代remove
• E element(): 獲取但是不移除此佇列的頭
• E peek(): 獲取佇列頭部元素卻不刪除元素，佇列為空返回null

  @Test
      public void testQueue() {
          Queue<String> queue = new LinkedList<String>();
          queue.offer("1.你在哪兒？");
          queue.offer("2.我在這裡。");
          queue.offer("3.那你又在哪兒呢？");
          String str = null;
          while ((str = queue.poll()) != null) {
              System.out.println(str);
          }
      }

  6.1 PriorityQueue類

PriorityQueue儲存佇列元素的順序並不是按照加入佇列的順序，而是按佇列元素的大小重新排序。當呼叫peek()或者是poll()方法時，返回的是佇列中最小的元素。當然你可以與TreeSet一樣，可以自定義排序。自定義排序的一個示範：

@Test
    public void testPriorityQueue() {
        PriorityQueue<Integer> pq = new PriorityQueue<Integer>(20, new Comparator<Integer>() {
            public int compare(Integer i, Integer j) {
                // 對數字進行奇偶分類，然後比較返回；偶數有較低的返回值（對2取餘數然後相減），奇數直接相減。
                int result = i % 2 - j % 2;
                if (result == 0)
                    result = i - j;
                return result;
            }
        });

        // 倒序插入測試資料
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            pq.offer(20 - i);
        }

        // 列印結果，偶數因為有較低的值，所以排在前面
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println(pq.poll());
        }
    }

輸出：

2,4,6,8,10,12,14,16,18,20,1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,

6.2 Deque子介面與ArrayDeque類

Deque代表一個雙端佇列，可以當作一個雙端佇列使用，也可以當作“棧”來使用，因為它包含出棧pop()與入棧push()方法。

ArrayDeque類為Deque的實現類，陣列方式實現。方法有：

• addFirst(Object o)：元素增加至佇列開頭
• addLast(Object o)：元素增加至佇列末尾
• poolFirst()：獲取並刪除佇列第一個元素，佇列為空返回null
• poolLast()：獲取並刪除佇列最後一個元素，佇列為空返回null
• pop()：“棧”方法，出棧，相當於removeFirst()
• push(Object o)：“棧”方法，入棧，相當於addFirst()
• removeFirst()：獲取並刪除佇列第一個元素
• removeLast()：獲取並刪除佇列最後一個元素

6.3 實現List介面與Deque介面的LinkedList類

LinkedList類是List介面的實現類，同時它也實現了Deque介面。因此它也可以當做一個雙端佇列來用，也可以當作“棧”來使用。並且，它是以連結串列的形式來實現的，這樣的結果是它的隨機訪問集合中的元素時效能較差，但插入與刪除操作效能非常出色。

7. 各種線性表選擇策略

1. 陣列：是以一段連續記憶體儲存資料的；隨機訪問是最快的，但不支援插入、刪除、迭代等操作。
2. ArrayList與ArrayDeque：以陣列實現；隨機訪問速度還行，插入、刪除、迭代操作速度一般；執行緒不安全。
3. Vector：以陣列實現；隨機訪問速度一般，插入、刪除、迭代速度不太好；執行緒安全的。
4. LinkedList：以連結串列實現；隨機訪問速度不太好，插入、刪除、迭代速度非常快。