java集合框架的基本介面/類層次結構

java.util.Collection [I]
+--java.util.List [I]
   +--java.util.ArrayList [C]
   +--java.util.LinkedList [C]
   +--java.util.Vector [C]
      +--java.util.Stack [C]
+--java.util.Set [I]
   +--java.util.HashSet [C]
   +--java.util.SortedSet [I]
      +--java.util.TreeSet [C]

java.util.Map [I]
 
+--java.util.SortedMap [I]
   +--java.util.TreeMap [C]
+--java.util.Hashtable [C]
+--java.util.HashMap [C]
+--java.util.LinkedHashMap [C]
+--java.util.WeakHashMap [C]
 
[I]：介面
[C]：類

那麼，為什麼要有集合類？

面向物件的語言對事物的體現都是以物件的形式，為了方便對多個物件操作，就要對物件進行儲存，集合類就是對多個物件進行儲存的一種方式。

陣列和集合類有何不同？

最主要的區別是長度可變不可變問題。陣列可以儲存物件，但是長度是固定的，不可變的。集合長度是可變的。其次，陣列中可以儲存基本資料型別，集合只能儲存物件。集合的一個比較大的優點是可以儲存不同型別的物件。陣列不可以。

下面就開始各種總結。

Collection介面

Collection介面是最基本的集合介面，代表一組Object集合，這些Object被稱作Collection的元素，所有實現Collection介面的型別必須提供兩個標準的建構函式：無引數的建構函式用於建立一個空的Collection，有一個Collection引數的建構函式用於建立一個新的Collection，這個新的Collection與傳入的Collection有相同的元素後一個建構函式允許使用者複製一個Collection。這些都比較容易理解。

1 Collection<Integer> ci = new ArrayList<Integer>();
 
2 Collection<Integer> ci2 = new ArrayList<Integer>(Arrays.asList(1,2,3,4,5));

並且注意Collection中沒有get()方法，要想檢視或者操作Collection中的元素只能遍歷，使用的是iterator()方法，使用該方法可以逐一訪問Collection的每一個元素。

1 Iterator it = collection.iterator();//獲得迭代
2 while(it.hasNext()){
3       Object obj = it.next();//得到下一個元素    
4 }

由上圖可知，Collection分為Lst介面和Set介面。

List介面

　　List介面是有序的Collection，使用該介面能精確控制每個元素的插入位置，可以使用索引來訪問List中的元素，跟陣列是很類似的。並且List中允許有重複元素，當然有些List的實現類不允許重複元素的存在。

　　List中有iterator()方法，還有listIterator方法，返回一個ListIterator介面，這個介面比標準的Iterator介面相比，多了一些add之類的方法，允許新增、刪除、設定元素值以及向前或者向後遍歷等。

　　如上圖，List下有幾個常用類:LinkedList、ArrayList和Vector以及Stack。

　　（1）ArrayList類：實現了可變大小的陣列。它允許包含所有元素，包括null。每個ArrayList例項都有一個容量，即用於儲存元素的陣列的大小，這個容量可以隨著不斷新增新元素而自動增加，但增長演算法沒有定義，當插入大量元素時，插入前可以呼叫ensureCapacity方法來增加ArrayList的容量以提高插入效率。

　   （2）LinkedList類：允許null元素，提供額外的get，remove和insert方法，這使得LinkedList可以用作stack、queue或雙向佇列。它可以再List的中間插入和移除，在這方面比ArrayList有效，但是在隨機訪問方面就沒有ArrayList有效了。如果多個執行緒同時訪問一個List，則必須自己實現訪問同步，一種解決方法是在建立List時構造一個同步的List：

List list = Collection.synchronizedList(new LinkedList(……))；

　　（3）Vector類：Vector跟ArrayList非常類似，但是Vector是同步的，由Vector建立的Iterator，雖然和ArrayList建立的 Iterator是同一介面，但是，因為Vector是同步的，當一個Iterator被建立而且正在被使用，另一個執行緒改變了Vector的狀態（例如，新增或刪除了一些元素），這時呼叫Iterator的方法時將丟擲ConcurrentModificationException，因此必須捕獲該異常。

　　（4）Stack類：繼承自Vector，實現一個後進先出的棧。提供了幾個基本方法，push、pop、peak、empty、search等。

總結：

• List：元素是有序的，元素可以重複。因為該集合體繫有索引。
• • ArrayList：底層的資料結構使用的是資料結構。
  • • 查詢速度很快。
    • 增刪稍慢。
    • 執行緒不同步。
    • 預設長度為10增長率為50%。
  • LinkedList：底層使用的連結串列資料結構。
  • • 增刪速度很快。
    • 查詢稍慢。
  • Vector：底層是陣列資料結構。1.0出現
  • • 執行緒同步
    • 被ArrayList替代了。
    • 長度增長率100%。

Set介面

Set介面是繼承自Collection的，它不能包含有重複元素。Set中最多有一個null元素。

因為Set的這個制約，在使用Set集合的時候，應該注意：     1，為Set集合裡的元素的實現類實現一個有效的equals(Object)方法。     2，對Set的建構函式，傳入的Collection引數不能包含重複的元素。 Set下有幾個set類，HashSet、SortedSet、TreeSet，用的較多的是HashSet，其他兩種基本不常用，以後慢慢補充該方面知識，下面說HashSet。 　　（1）HashSet，底層資料結構式雜湊表，由雜湊表支援，不保證集合的迭代順序，特別是不保證該順序恆久不變，此類允許使用null元素。HashSet保證元素唯一性的方法是通過元素的兩個方法，hashCode和equals來完成。如果元素的HashCode值相同，才會判斷equals是否為true。如果元素的hashCode值不同，不會呼叫equals。 　　（2）TreeSet：底層資料結構式二叉樹。注：新增元素必須實現Comparable介面或在例項TreeSet時指定比較器。可以對Set集合中的元素進行排序。保證元素唯一性的依據：compareTo方法return 0； Map介面 Map整合Collection介面，Map和Collection是兩種不同的集合，Collection是值（value）的集合，Map是鍵值對（key,value）的集合。包含幾種主要類和介面：HashMap、LinkedMap、WeakHashMap、SortedMap、TreeMap、HashTable等幾種。 　　（1）Hashtable繼承Map介面，實現一個key-value對映的雜湊表。任何非空（non-null）的物件都可作為key或者value。新增資料使用put(key, value)，取出資料使用get(key)，這兩個基本操作的時間開銷為常數。 　　（2）WeakHashMap類，WeakHashMap是一種改進的HashMap，它對key實行“弱引用”，如果一個key不再被外部所引用，那麼該key可以被GC回收。 總結： 如果涉及到堆疊，佇列等操作，應該考慮用List，對於需要快速插入，刪除元素，應該使用LinkedList，如果需要快速隨機訪問元素，應該使用ArrayList。     如果程式在單執行緒環境中，或者訪問僅僅在一個執行緒中進行，考慮非同步的類，其效率較高，如果多個執行緒可能同時操作一個類，應該使用同步的類。     在除需要排序時使用TreeSet,TreeMap外,都應使用HashSet,HashMap,因為他們 的效率更高。     要特別注意對雜湊表的操作，作為key的物件要正確複寫equals和hashCode方法。     容器類僅能持有物件引用（指向物件的指標），而不是將物件資訊copy一份至數列某位置。一旦將物件置入容器內，便損失了該物件的型別資訊。     儘量返回介面而非實際的型別，如返回List而非ArrayList，這樣如果以後需要將ArrayList換成LinkedList時，客戶端程式碼不用改變。這就是針對抽象程式設計。 注意： 1、Collection沒有get()方法來取得某個元素。只能通過iterator()遍歷元素。 2、Set和Collection擁有一模一樣的介面。 3、List，可以通過get()方法來一次取出一個元素。使用數字來選擇一堆物件中的一個，get(0)...。(add/get) 4、一般使用ArrayList。用LinkedList構造堆疊stack、佇列queue。 5、Map用 put(k,v) / get(k)，還可以使用containsKey()/containsValue()來檢查其中是否含有某個key/value。       HashMap會利用物件的hashCode來快速找到key。 6、Map中元素，可以將key序列、value序列單獨抽取出來。 使用keySet()抽取key序列，將map中的所有keys生成一個Set。 使用values()抽取value序列，將map中的所有values生成一個Collection。 為什麼一個生成Set，一個生成Collection？那是因為，key總是獨一無二的，value允許重複。