一、Collection概述
Collection - 容器,就是存放其他java对象的对象,存放在jdk的juc包中。Java Collections Framework(JCf) 就为我们提供了对应用具,起始于JDK1.2。我们首先来看下jdk的官方描述:
1 | /** |
这里说明了几个问题:
1.collection是所有集合设计的最上层,不直接被实现,只是提供了最大通用性的方法,集合的需求可能多种多样,要实现的话实现对应的子接口,也可以自己实现collection接口自己设计。
2.集合类存放的都是对象的引用,而非对象本身,准确理解为Java集合是放数据对象引用的容器。那么对于基本类型(int, long, float, double等),很多时候拆包装和解包装能够自动完成进行存储。这种设计虽然会导致额外的性能和空间开销,但简化了设计和编程。
3.不合规范的操作和超出限制的破坏性操作会抛出对应异常。
4.还提到了jcf中很多方法是根据equals方法定义的。这里会有很多哈希值的运用。
jdk的描述理解起来可能不能概括所有,我常规理解的集合是:Java 集合框架主要包括两种类型的容器,一种是集合(Collection),存储一个元素集合,另一种是图(Map),存储键/值对映射。所有的集合框架都包含如下内容:
接口:是代表集合的抽象数据类型。例如 Collection、List、Set、Map 等。之所以定义多个接口,是为了以不同的方式操作集合对象
实现(类):是集合接口的具体实现。从本质上讲,它们是可重复使用的数据结构,例如:ArrayList、LinkedList、HashSet、HashMap。
算法:是实现集合接口的对象里的方法执行的一些有用的计算,例如:搜索和排序。这些算法被称为多态,那是因为相同的方法可以在相似的接口上有着不同的实现,Collections提供了对集合进行排序、遍历等多种算法实践。
尽管 Map 不是集合,但是它们完全整合在集合中。
Java容器能够容纳任何类型的对象,这一点表面上是通过泛型机制完成。实质上Java的单继承机制才是保证这一特性的根本,因为所有的对象都是Object的子类,容器里只要能够存放Object对象就行了。 事实上,所有容器的内部存放的都是Object对象,泛型机制只是简化了编程,由编译器自动帮我们完成了强制类型转换而已。JDK 1.4以及之前版本不支持泛型,类型转换需要程序员显式完成。
二、Collection分类
按功能分类:
如概述中所提,按照功能可以把集合分为两类:一种是存对象的(准确来说是存对象的引用的)Collection
另一种是存 key-value键值对的Map。
按接口分类:
JCF为了规范容器的行为,统一设计,定义了14种容器接口,如下图所示:
其中Map接口没有继承自Collection接口,因为Map表示的是关联式容器而不是集合。但Java为我们提供了从Map转换到Collection的方法(map.values()),可以方便的将Map切换到集合视图。在JDK1.6之前,是存在Stack接口的,但是在1.6版本被Deque取代了。下面介绍下二级接口:
Set :
存无序、唯一不可重复的元素的 Collection。具有与 Collection 完全一样的接口,只是行为上不同。
List :
存有序(插入顺序)、允许存相同元素的 Collection。使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置,能够通过索引(元素在List中位置,类似于数组的下标)来访问List中的元素,第一个元素的索引为 0,而且允许有相同的元素。
Queue :
存队列(FIFO数据接口)的 Collection。
SortedMap :
继承于 Map,使 Key 保持在升序排列。
ConcurrentMap :
线程安全的,支持多并发的Map。
除了上图中的接口:还实现了一个抽象类AbstractCollection。它只是为了给我们提供了一些最基础的接口的实现。个人理解AbstractCollection设计的意义是遵循了设计模式中的 接口隔离原则(无须给客户端暴露不需要的方法)。确实我们很多时候不需要全部实现Collection中的方法。
三、Collection方法
上图提供的主要方法可分为:插入数据、清空数据、是否包含、是否相等、集合里的数据个数和转化成数组这几种操作。具体说明如下:
int size()
获取元素个数boolean isEmpty()
是否个数为 0boolean contains(Object element)
是否包含指定元素boolean add(E element)
添加元素,成功时返回 trueboolean remove(Object element)
删除元素,成功时返回 trueIterator
iterator()
获取迭代器boolean containsAll(Collection<?> c)
是否包含指定集合 c 的全部元素boolean addAll(Collection<? extends E> c)
添加集合 c 中所有的元素到本集合中,如果集合有改变就返回 trueboolean removeAll(Collection<?> c)
删除本集合中和 c 集合中一致的元素,如果集合有改变就返回 trueboolean retainAll(Collection<?> c)
保留本集合中 c 集合中两者共有的,如果集合有改变就返回 truevoid clear()
删除所有元素Object[] toArray()
返回一个包含集合中所有元素的数组T[] toArray(T[] a)
返回一个包含集合中所有元素的数组,运行时根据集合元素的类型指定数组的类型
在 JDK 8 以后,Collection 接口还提供了从集合获取连续的或者并行流:
Stream
stream() Stream
parallelStream()
四、Collections算法
Collections 是一个包装类。它包含有各种有关集合操作的静态多态方法。此类是一个工具类,服务于Java的Collection框架。他提供一系列静态方法实现对各种集合的搜索、排序、线程安全化等操作算法。(对比来看Arrays是用来操作数组的工具类)。里面运用了大部分算法,有兴趣的同学可以研究对应源码。