Java-集合类

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前言

集合可以看作是一个容器,如红色的衣服可以看作是一个集合,所有Java类的书也可以看作是一个集合。对于集合中的各个对象很容易将其存放到集合中,也很容易将其从集合中取出来,还可以将其按照一定的顺序进行摆放。Java中提供了不同的集合类,这些类具有不同的存储对象的方法,并提供了相应的方法以方便用户对集合进行遍历、添加、删除以及查找指定的对象。学习Java语言一定要学会使用集合。

一、集合类概述

java.util包中提供了一些集合类,这些集合类又被称为容器。提到容器不难想到数组,集合类与数组的不同之处是,数组的长度是固定的,集合的长度是可变的;数组用来存放基本类型的数据,集合用来存放对象的引用。常用的集合有List集合、set集合和Map集合,其中List与Set继承了Collection接口,各接口还提供了不同的实现类。

二、Collection接口

Collection接口是层次结构中的根接口。构成Collection的单位称为元素。Collection接口通常不能直接使用,但该接口提供了添加元素、删除元素、管理数据的方法。由于List接口与Set接口都继承了Collection接口,因此这些方法对List集合与Set集合是通用的。常用的方法如下表。

方法功能描述
add(E e)将指定的对象添加到该集合中
remove(Object o)将指定的对象从该集合中移除
isEmpty()返回boolean值,用于判断当前集合是否为空
iterator()返回在此Collection的元素上进行迭代的迭代器。用于遍历集合中的对象
size()返回int型值,获取该集合中元素的个数

如何遍历集合中的每个元素呢?通常遍历集合,都是通过迭代器(Iterator)来实现。Collection接口中的iterator()方法可返回在此Collection进行迭代的迭代器。下面的实例就是典型的遍历集合的方法。

public class Test 
    public static void main(String[] args) 
        Collection<String> list = new ArrayList<>();//实例化集合类对象
        list.add("a");
        list.add("b");
        list.add("c");
        Iterator<String> it = list.iterator();
        while (it.hasNext())
            String str = it.next();
            System.out.println(str);
        
    

三、List集合

List集合包括List接口以及List接口的所有实现类。List集合中的元素允许重复,各元素的顺序就是对象插入的顺序。类似Java数组,用户可通过使用索引(元素在集合中的位置)来访问集合中的元素。

1、List接口

List接口继承了Collection接口,因此包含Collection中的所有方法。此外,List接口还定义了以下两个非常重要的方法。

get(int index):获得指定索引位置的元素
set(int index,Object obj):将集合中指定索引位置的对象修改为指定的对象。

2、List接口的实现类

List接口的常用实现类有ArrayList与LinkedList。

ArrayList类实现了可变的数组。允许保存所有元素,包括null,并可以根据索引位置对集合进行快速的随机访问;缺点是向指定的索引位置插入对象或删除对象的速度较慢。
LinkedList类采用链表结构保存对象。这种结构的优点是便于向集合中插入和删除对象,需要向集合中插入、删除对象时,使用LinkedList类实现的List集合的效率较高;但对于随机访问集合中的对象,使用LinkedList类实现List集合的效率较低。

四、Set集合

Set集合中的对象不按特定的方式排序,只是简单地把对象加入集合中,但Set集合中不能包含重复对象。Set集合由Set接口和Set接口的实现类组成。Set接口继承了Collection接口,因此包含Collection接口的所有方法。
Set接口常用的实现类有HashSet类与TreeSet类

HashSet类实现set接口,由哈希表支持。它不保证Set的迭代顺序,特别是它不保证该顺序恒久不变。此类允许使用null元素。
TreeSet类不仅实现了Set接口,还实现了java.util.SortedSet接口,因此,TreeSet类实现的Set集合在遍历集合时按照自然顺序递增排序,也可以按照指定比较器递增排序,即可以通过比较器对用TreeSet类实现的Set集合中的对象进行排序。TreeSet类新增的方法如下表所示。

方法功能描述
first()返回此Set中当前第一个(最低)元素
last()返回此Set中当前最后一个(最高)元素
comparator返回对此Set中元素进行排序的比较器。如果此Set使用自然顺序,则返回null
headSet(E toElement)返回一个新的Set集合,新集合是toElement(不包含)之前的所有对象
subSet(E fromElement,E fromElement)返回一个新的Set集合,是formElement(包含)对象与formElement(不包含)对象之间的所有对象
tailSet(E fromElement)返回一个新的Set结合,新集合包含对象fromElement(包含)之后的所有对象。

五、Map集合

Map集合没有继承Collection接口,其提供的是key到value的映射。Map中不能包含相同的key,每个key只能映射一个value。key还决定了存储对象在映射中的存储位置,但不是由key对象本身决定的,而是通过一种“散列技术”进行处理,产生一个散列码的整数值。散列码通常用作一个偏移量,该偏移量对应分配给映射的内存区域的起始位置,从而确定存储对象在映射中的存储位置。Map集合包括Map接口以及Map接口的所有实现类。

1、Map接口

Map接口提供了将key映射到值的对象。一个映射不能包含重复的key,每个key最多只能映射到一个值。Map接口中同样提供了集合的常用方法,除此之外还包括如下表的常用方法。

方法功能描述
put(K key, V value)向集合中添加指定的key与value的映射关系
containsKey(Object key)如果此映射包含指定key的映射关系,则返回true
containsValue(Object value)如果此映射将一个或多个key映射到指定值,则返回true
get(Object key)如果存在指定的key对象,则返回该对象对应的值,否则返回null
keySet()返回该集合中的所有key对象形成的Set集合
values()返回该集合中所有值对象形成的Collection集合

2、Map接口的实现类

Map接口常用的实现类有HashMap和TreeMap。建议使用HashMap类实现Map集合,因为由HashMap类实现的Map集合添加和删除映射关系效率更高。HashMap是基于哈希表的Map接口的实现,HashMap通过哈希码对其内部的映射关系进行快速查找;而TreeMap中的映射关系存在一定的顺序,如果希望Map集合中的对象也存在一定的顺序,应该使用TreeMap类实现Map集合。

HashMap类是基于哈希表的Map接口的实现,此实现提供所有可选的映射操作,并允许使用null值和null键,但必须保证键的唯一性。HashMap通过哈希表对其内部的映射关系进行快速查找。此类不保证映射的顺序,特别是它不保证该顺序恒久不变。
TreeMap类不仅实现了Map接口,还实现了java.util.SortedMap接口,因此,集合中的映射关系具有一定的顺序。但在添加、删除和定位映射关系时,TreeMap类比HashMap类性能稍差,由于TreeMap类实现的Map集合中的映射关系是根据对象按照一定的顺序排列的,因此不允许键对象是null。

六、总结

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