Java Collection概述
Java Collection概述
Java Collection 集合是 Java 编程语言中用于存储和操作对象的框架。它提供了一组接口和类，用于处理不同类型的集合，如List、Set、Queue、Map等。
下面是Java Collection 框架的一些关键概念：
集合接口（Collection Interface）：是 Java Collection 框架的根接口，它定义了集合的基本操作，如添加、删除、遍历等。常见的集合接口包括 List、Set 和 Queue。
列表（List）：以有序的方式存储对象的集合，允许重复元素。常见的列表实现类有 ArrayList 和 LinkedList。
集（Set）：以无序的方式存储对象的集合，不允许重复元素。常见的集实现类有 HashSet 和 TreeSet。
队列（Queue）：一种先进先出（FIFO）的数据结构，用于保存元素并控制元素的插入、删除操作。常见的队列实现类有 LinkedList 和 PriorityQueue。
散列（Map）：以键值对（Key-Value）的形式存储数据，每个键都是唯一的。常见的映射实现类有 HashMap 和 TreeMap。它是Collection框架的一部分，虽然它不是Collection Interface的继承接口。
Java Collection 框架的类的思维导图如下：
List 接口
Java 的 List 接口是 Collection 接口的继承接口之一，用于表示有序的元素集合，允许元素的重复。List 接口中的元素按照插入的顺序存储，并且可以通过索引进行访问和操作。
List 接口的主要特点包括：
有序性：List 中的元素按照插入的顺序进行存储，元素的顺序可以根据插入和删除操作的顺序动态改变。
可重复性：List 允许包含重复的元素，相同的元素可以出现在列表的不同位置。
可变大小：List 的大小可以根据需要进行动态调整，可以添加或删除元素。
List 接口定义了很多常用的方法，用于添加、删除、获取和操作列表中的元素。例如：
- 添加元素：使用 add、addAll 方法将元素或集合添加到列表中。
- 删除元素：使用 remove、removeAll 方法删除指定元素或集合中的元素。
- 获取元素：使用 get、indexOf、lastIndexOf 方法获取元素或元素的索引。
- 修改元素：使用 set 方法修改列表中指定位置的元素。
- 列表操作：使用 subList、sort、reverse 方法实现对列表的操作，如截取子列表、排序、反转等。
- 遍历列表：使用迭代器、增强的 for 循环或 forEach 方法遍历列表中的元素。
举个例子演示如何使用 List 接口：
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class ListExample {
public static void main(String[] args) {
// 创建一个 List 对象
List<String> fruits = new ArrayList<>();
// 添加元素到列表中
fruits.add("Apple");
fruits.add("Banana");
fruits.add("Orange");
fruits.add("Mango");
// 获取列表的大小
int size = fruits.size();
System.out.println("List size: " + size);
// 访问列表中的元素
String firstFruit = fruits.get(0);
System.out.println("First fruit: " + firstFruit);
// 遍历列表中的元素
System.out.println("Fruits:");
for (String fruit : fruits) {
System.out.println(fruit);
}
// 检查列表中是否包含某个元素
boolean containsApple = fruits.contains("Apple");
System.out.println("Contains Apple? " + containsApple);
// 修改列表中的元素
fruits.set(1, "Grapes");
System.out.println("Updated list:");
for (String fruit : fruits) {
System.out.println(fruit);
}
// 删除列表中的元素
fruits.remove(2);
System.out.println("Updated list after removing element:");
for (String fruit : fruits) {
System.out.println(fruit);
}
// 清空列表
fruits.clear();
System.out.println("List is empty? " + fruits.isEmpty());
}
}
运行以上代码，将会输出以下结果：
List size: 4
First fruit: Apple
Fruits:
Apple
Banana
Orange
Mango
Contains Apple? true
Updated list:
Apple
Grapes
Orange
Mango
Updated list after removing element:
Apple
Grapes
Mango
List is empty? true
Set接口
Set 接口是 Collection 接口的子接口之一，用于存储不重复的元素。Set 中的元素没有固定的顺序，且不允许包含重复的元素。
Set 接口的主要特点包括：
不重复性：Set 中的元素是唯一的，不会包含重复的元素。添加重复元素时，添加操作会失败并返回 false。
无序性：Set 中的元素没有固定的顺序。具体的排列顺序可能因实现类或元素的添加顺序而不同。
快速查找：Set 提供了高效的查找操作，可以快速判断一个元素是否存在于集合中。
Set 接口继承自 Collection 接口，因此包含了一些常用的方法，例如添加元素、删除元素、判断元素是否存在、获取集合大小等。
举个简单的示例，演示如何使用 Set 接口：
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
public class SetExample {
public static void main(String[] args) {
// 创建一个 Set 对象
Set<String> names = new HashSet<>();
// 添加元素到集合中
names.add("Alice");
names.add("Bob");
names.add("Charlie");
names.add("Bob"); // 重复元素，将不会被添加进去
// 获取集合的大小
int size = names.size();
System.out.println("Set size: " + size);
// 遍历集合中的元素
System.out.println("Names:");
for (String name : names) {
System.out.println(name);
}
// 检查集合中是否包含某个元素
boolean containsBob = names.contains("Bob");
System.out.println("Contains Bob? " + containsBob);
// 从集合中删除元素
names.remove("Charlie");
System.out.println("Updated set:");
for (String name : names) {
System.out.println(name);
}
// 清空集合
names.clear();
System.out.println("Set is empty? " + names.isEmpty());
}
}
运行以上代码，将会输出以下结果：
Set size: 3
Names:
Bob
Charlie
Alice
Contains Bob? true
Updated set:
Bob
Alice
Set is empty? true
上面的例子演示了如何创建 Set 对象，添加、获取、遍历和删除集合中的元素，以及判断集合是否为空。
Map接口
Map 接口是集合框架中用于存储键值对（Key-Value）的映射关系。每个键值对都是一个条目（Entry），键是唯一的，值可以重复。它和Collection接口属于并列的关系。
Map 接口的主要特点如下：
键的唯一性：Map 中的键是唯一的，不允许重复。如果使用相同的键插入多个值，后面的值会覆盖前面的值。
快速查找：Map 提供了根据键快速查找对应值的方法。
无固定顺序：Map 中的键值对没有固定的顺序。具体的迭代顺序可能因实现类或元素的插入顺序而不同。
Map 接口定义了常用的操作方法，例如添加键值对、删除键值对、获取键值对数量、按键查找值等。常用的 Map 接口的实现类有 HashMap、LinkedHashMap 和 TreeMap。
举个例子演示如何使用 HashMap：
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class HashMapExample {
public static void main(String[] args) {
// 创建一个 HashMap 对象
Map<String, Integer> scores = new HashMap<>();
// 添加键值对到 HashMap 中
scores.put("Alice", 95);
scores.put("Bob", 80);
scores.put("Charlie", 90);
// 获取键对应的值
int aliceScore = scores.get("Alice");
System.out.println("Alice's score: " + aliceScore);
// 检查 HashMap 中是否包含某个键
boolean containsKey = scores.containsKey("Bob");
System.out.println("Contains key 'Bob'? " + containsKey);
// 获取 HashMap 的大小（键值对数量）
int size = scores.size();
System.out.println("HashMap size: " + size);
// 遍历 HashMap 中的键值对
System.out.println("Scores:");
for (Map.Entry<String, Integer> entry : scores.entrySet()) {
String name = entry.getKey();
int score = entry.getValue();
System.out.println(name + ": " + score);
}
// 修改某个键对应的值
scores.put("Bob", 85);
System.out.println("Updated score for Bob: " + scores.get("Bob"));
// 删除某个键值对
scores.remove("Charlie");
System.out.println("After removing Charlie:");
for (Map.Entry<String, Integer> entry : scores.entrySet()) {
String name = entry.getKey();
int score = entry.getValue();
System.out.println(name + ": " + score);
}
// 清空 HashMap
scores.clear();
System.out.println("HashMap is empty? " + scores.isEmpty());
}
}
运行以上代码，将会输出以下结果：
Alice's score: 95
Contains key 'Bob'? true
HashMap size: 3
Scores:
Alice: 95
Bob: 80
Charlie: 90
Updated score for Bob: 85
After removing Charlie:
Alice: 95
Bob: 85
HashMap is empty? true
上面的例子演示了如何创建 HashMap ，以及添加、获取、遍历和删元素对象，以及判断 HashMap 的大小和是否为空。
总结
本文介绍了Java中的Collection框架，包括了最常见的List、Set和Map接口，以及常见的实现类。然后用案例讲解了这些类的使用。
在如今Java面试八股文满天飞的时代，上面的内容可能不会被面试官问到，因为太基础了，但是Java集合的源码或者手写Java Collection的实现还是经常被问到。所以在接下来的文章会从源码和Java Collection的手写实现两个维度来讲解常见的集合类的具体实现。
