Java 集合学习笔记：Collection
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Java 集合学习笔记：Collection相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
Java 集合学习笔记：Collection
UML
简介
Collection 表示包含了一组元素的对象，它定义了一系列用来折腾这些元素的方法。给徒子徒孙们立好了规矩。
通常不直接实现这个接口，而是实现它的两个徒弟 List、Set。
除非你要定义的是一个包含重复元素的无序 collection 。
方法和说明
| 限定符和类型 | 方法和说明 |
|---|---|
boolean | add(E e)确保此 collection 包含指定的元素（可选操作）。 |
boolean | addAll(Collection<? extends E> c)将指定 collection 中的所有元素都添加到此 collection 中（可选操作）。 |
void | clear()移除此 collection 中的所有元素（可选操作）。 |
boolean | contains(Object o)如果此 collection 包含指定的元素，则返回 true。 |
boolean | containsAll(Collection<?> c)如果此 collection 包含指定 collection 中的所有元素，则返回 true。 |
boolean | equals(Object o)比较此 collection 与指定对象是否相等。 |
int | hashCode()返回此 collection 的哈希码值。 |
boolean | isEmpty()如果此 collection 不包含元素，则返回 true。 |
Iterator<E> | iterator()返回在此 collection 的元素上进行迭代的迭代器。 |
boolean | remove(Object o)从此 collection 中移除指定元素的单个实例，如果存在的话（可选操作）。 |
boolean | removeAll(Collection<?> c)移除此 collection 中那些也包含在指定 collection 中的所有元素（可选操作）。 |
boolean | retainAll(Collection<?> c)仅保留此 collection 中那些也包含在指定 collection 的元素（可选操作）。 |
int | size()返回此 collection 中的元素数。 |
Object[] | toArray()返回包含此 collection 中所有元素的数组。 |
<T> T[] | toArray(T[] a)返回包含此 collection 中所有元素的数组；返回数组的运行时类型与指定数组的运行时类型相同。 |
JDK8 新增 default 方法
| 限定符和类型 | 方法和说明 |
|---|---|
| default boolean | boolean removeIf(Predicate<? super E> filter) 删除此集合中满足给定谓词的所有元素。遍历中删除元素的求星。 |
| default Stream | Stream<E> stream() 返回以此集合为源的顺序流。 |
| default Stream | Stream<E> parallelStream() 返回以此集合为源的可能并行的流。 |
| default Spliterator | Spliterator<E> spliterator() 在此集合中的元素上创建可拆分器迭代器。 |
AbstractCollection
抽象类 AbstractCollection 实现了一部分 Collection
isEmpty
因为此时还不知道底层实现类会使用什么数据结构，所以这里的size()是抽象的，留给子类去实现。
public boolean isEmpty()
return size() == 0;
contains(Object o)
- 取迭代器，然后遍历所有元素，逐个判断如果发现与
给定元素相等的，就返回true 给定元素如果为null使用==判断是否相等，否则使用equals。
public boolean contains(Object o)
Iterator<E> it = iterator();
if (o==null)
while (it.hasNext())
if (it.next()==null)
return true;
else
while (it.hasNext())
if (o.equals(it.next()))
return true;
return false;
toArray
toArray()
返回包含此 collection 中所有元素的数组。如果 collection 对其迭代器返回的元素顺序做出了某些保证，那么此方法必须以相同的顺序返回这些元素。
返回的数组将是“安全的”，因为此 collection 并不引用返回的数组。（换句话说，即使 collection 底层实现就是数组，此方法也必须分配一个新的数组）。因此，调用者可以随意修改返回的数组。
此方法充当了基于Array API 与 基于collection API 之间的桥梁。
此实现返回一个数组，它包含此 collection 的迭代器返回的所有元素，这些元素的排列顺序与数组的连续元素存储顺序相同，都是从index 0 开始。返回数组的长度等于迭代器返回的元素数，即使此 collection 的大小发生更改也是如此，这种情况可能发生在 collection 允许在迭代期间进行并发修改的时候。size 方法只是作为一个优化提示被调用；即使迭代器返回不同的元素数，也会返回正确的结果。
此方法等效于：
List<E> list = new ArrayList<E>(size());
for (E e : this)
list.add(e);
return list.toArray();
- 以当前集合
size创建数组r。（后续会多退少补） - 遍历数组
r，每次从迭代器it中取一个元素，填充到数组r中。
2.1. 如果迭代器 < 数组迭代器到头后，将数组r复制一份，返回新数组。
2.2. 否则如果：数组r遍历完，迭代器也正好取完，则返回数组r。
2.3. 否则如果：数组r遍历完，迭代器还有元素，则调用finishToArray扩容数组r继续填充。
public Object[] toArray()
// 暂时用集合 size 创建数组。多了少了后面会处理的。
Object[] r = new Object[size()];
// 获取迭代器
Iterator<E> it = iterator();
// 循环数组 r 的长度。每次从迭代器 it 中返回一个结果填进数组 r
// 如果填充到一半，迭代器已经完了，数组还没填满。
// 则直接将数组 r 内容复制到【新数组】并返回。
for (int i = 0; i < r.length; i++)
if (! it.hasNext()) // 元素比预期的少（迭代器到头了，数组还没填满）
return Arrays.copyOf(r, i);
r[i] = it.next();
// 如果数组 r 填满了，迭代器还有内容 ，则调用 finishToArray 继续处理。
return it.hasNext() ? finishToArray(r, it) : r;
private static <T> T[] finishToArray(T[] r, Iterator<?> it)
// 取数组后的长度。（也是填充新元素的索引的位置）
int i = r.length;
// 迭代器继续遍历
while (it.hasNext())
// 取数组 r 当前长度为：容积（下面有扩容操作，所以这里每次都要获取更新）
int cap = r.length;
// 判断数组中【元素个数 i】与【容积 cap】如果相等，说明没空间了，就扩容数组 r。
// 第一次执行到这，肯定是相等的。但数组扩容后，下一次再到这里【元素个数 i】就小于【容积 cap】了。
// 每次向数组填充数据【元素个数 i】就+1，一直循环到下一次 i == cap 再次触发扩容。
if (i == cap)
// 新容积 = 容积 + (容积 / 2 ) + 1
int newCap = cap + (cap >> 1) + 1;
// 对于溢出情况的处理
if (newCap - MAX_ARRAY_SIZE > 0) newCap = hugeCapacity(cap + 1);
// 复制数组 r 内容，并扩容到原 r 的 1.5 倍。
r = Arrays.copyOf(r, newCap);
// 迭代器中取出元素，填充到数组 r 的索引 i
r[i++] = (T)it.next();
// 去掉自动扩容多出来的位置。即：复制数组 r 第 0 到 i 的元素到新数组并返回。
return (i == r.length) ? r : Arrays.copyOf(r, i);
// 容器尺寸过小，报错，过大就返回最大值。
private static int hugeCapacity(int minCapacity)
if (minCapacity < 0)
throw new OutOfMemoryError("Required array size too large");
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE;
toArray(T[] a)
可以看作是 toArray() 的升级版，用于指定返回数组的元素类。
- 返回数组的类型，与给定的数组
a一样。 - 如果我们给的数组
a尺寸够用，则直接向a中填充数据。 - 所以我们可以估计好数组大小，创建
a时直接指定大小，能省去扩容的消耗。
public <T> T[] toArray(T[] a)
// 取当前 collection 大小，作为参考值。
int size = size();
// 如果给定的数组 a 够，就直接用 a, 否则创建一个新数组 r（类型为 T）接收数据。
T[] r = a.length >= size ? a :(T[])java.lang.reflect.Array.newInstance(a.getClass().getComponentType(), size);
Iterator<E> it = iterator();
for (int i = 0; i < r.length; i++)
// 如果迭代器已经到头了。
if (! it.hasNext()) // fewer elements than expected
// 使用的就是给定数组 a ，将当前索引位置都设为 null
if (a == r)
r[i] = null; // null-terminate
// 如果数组 a 长度小于已填充的元素个数 ，复制 r 到新数组并返回
else if (a.length < i)
return Arrays.copyOf(r, i);
// 如果给定的数组 a 够大，将 r 中数据复制到 a 并返回，末尾空位都填充 null
else
System.arraycopy(r, 0, a, 0, i);
if (a.length > i)
a[i] = null;
return a;
// 从迭代器取出元素填进数组 r
r[i] = (T)it.next();
// 如果数组填满，还没放完，扩容数组，继续填充。同 toArray()
return it.hasNext() ? finishToArray(r, it) : r;
add(E e)
实现了个寂寞。直接抛锅不支持的操作异常。
public boolean add(E e)
throw new UnsupportedOperationException();
remove(Object o)
- 获取迭代器，遍历所有元素。
- 目标元素 o 为 null 时使用
==判断，否则使用equals。 - 删除操作，调用迭代器的
remove()实现。
public boolean remove(Object o)
Iterator<E> it = iterator();
if (o==null)
while (it.hasNext())
if (it.next()==null)
it.remove();
return true;
else
while (it.hasNext())
if (o.equals(it.next()))
it.remove();
return true;
return false;
containsAll(Collection<?> c)
遍历给定集合 c 的每个元素，判断它是否包含在当前集合 this 中。
只要 c 中有一个元素，不被 this 包含，就返回 false。
否则 c 中每个元素在当前集合中都存在，表示当前集合完全包含给定集合 c
public boolean containsAll(Collection<?> c)
for (Object e : c)
if (!contains(e))
return false;
return true;
addAll(Collection<? extends E> c)
- 遍历给定集合
c逐个向当前this集合中添加。 - 开头申明了一个
modified标记编辑状态。只要for中的add操作成功一次，就更新为true。
public boolean addAll(Collection<? extends E> c)
boolean modified = false;
for (E e : c)
if (add(e))
modified = true;
return modified;
removeAll(Collection<?> c)
- 如果给定集合
c为null抛锅。 - 申明一个
modified标记编辑状态。只要while中的remove操作成功一次，就更新为true。 - 删除操作，底层通过当前集合的迭代器实现。
- 只要给定集合
c包含迭代器next()返回的对象，则执行remove操作。
public boolean removeAll(Collection<?> c)
Objects.requireNonNull(c);
boolean modified = false;
Iterator<?> it = iterator();
while (it.hasNext())
if (c.contains(it.next()))
it.remove();
modified = true;
return modified;
retainAll(Collection<?> c)
与 removeAll 相反，c 不包含 next() 返回的对象就删除。（即：包含就保留）
public boolean retainAll(Collection<?> c)
Objects.requireNonNull(c);
boolean modified = false;
Iterator<E> it = iterator();
while (it.hasNext())
if (!c.contains(it.next()))
it.remove();
modified = true;
return modified;
clear()
获取迭代器，逐个删除。
public void clear()
Iterator<E> it = iterator();
while (it.hasNext())
it.next();
it.remove();
toString()
- 获取迭代器，判断如果没内容就返回字符串
[]。 - 创建
StringBuilder将每个元素添加进去。直到所有元素添加完sb.toString();
public String toString()
Iterator<E> it = iterator();
if (! it.hasNext())
return "[]";
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append('[');
for (;;)
E e = it.next();
sb.append(e == this ? "(this Collection)" : e);
if (! it.hasNext())
return sb.append(']').toString();
sb.append(',').append(' ');
参考资料
Collection 单列集合（单值）
以上是关于Java 集合学习笔记：Collection的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
尚硅谷_Java零基础教程（集合Collection:list,set；map）-- 学习笔记