Java集合基礎總結

一、Java集合類簡介

Java集合大致可以分爲Set、List、Queue和Map四種體系，其中Set代表無序、不可重複的集合；List代表有序、重複的集合；而Map則代表具有映射關係的集合，Java 5 又增加了Queue體系集合，代表一種隊列集合實現。
Java集合就像一種容器，可以把多個對象（實際上是對象的引用，但習慣上都稱對象）“丟進”該容器中。從Java 5 增加了泛型以後，Java集合可以記住容器中對象的數據類型，使得編碼更加簡潔、健壯。

1.1 Java集合和數組的區別：

1. 數組長度在初始化時指定，意味着只能保存定長的數據。而集合可以保存數量不確定的數據。同時可以保存具有映射關係的數據（即關聯數組，鍵值對 key-value）。
   2.數組元素即可以是基本類型的值，也可以是對象。集合裏只能保存對象（實際上只是保存對象的引用變量），基本數據類型的變量要轉換成對應的包裝類才能放入集合類中。
   複習（包裝類https://www.cnblogs.com/EasonJim/p/7769224.html）
   （多態關於父類引用指向子類對象（A a = New B();）的使用，理解向上轉型
   https://blog.csdn.net/gh2391292/article/details/74421308）
   抽象類和接口不能被實例化
   Java集合類之間的繼承關係:通過父類引用子類創建對象
   Java的集合類主要由兩個接口派生而出：Collection和Map,Collection和Map是Java集合框架的根接口。
   
   Map實現類用於保存具有映射關係的數據。Map保存的每項數據都是key-value對，也就是由key和value兩個值組成。Map裏的key是不可重複的，key用戶標識集合裏的每項數據。
   

二、Collection接口

2.1 簡介

Collection接口是Set,Queue,List的父接口。Collection接口中定義了多種方法可供其子類進行實現，以實現數據操作。由於方法比較多，就偷個懶，直接把JDK文檔上的內容搬過來。
接口中定義的方法

可以看出Collection用法有：添加元素，刪除元素，返回Collection集合的個數以及清空集合等。
其中重點介紹iterator()方法，該方法的返回值是Iterator。
使用Iterator遍歷集合元素
Iterator接口經常被稱作迭代器，它是Collection接口的父接口。但Iterator主要用於遍歷集合中的元素。
Iterator接口中主要定義了2個方法：

下面程序簡單示範了通過Iterator對象逐個獲取元素的邏輯。

public class IteratorExample {
    public static void main(String[] args){
        //創建集合，添加元素  
        Collection<Day> days = new ArrayList<Day>();
        for(int i =0;i<10;i++){
            Day day = new Day(i,i*60,i*3600);
            days.add(day);
        }
        //獲取days集合的迭代器
        Iterator<Day> iterator = days.iterator();
        while(iterator.hasNext()){//判斷是否有下一個元素
            Day next = iterator.next();//取出該元素
            //逐個遍歷，取得元素後進行後續操作
            .....
        }
    }

注意：當使用Iterator對集合元素進行迭代時，Iterator並不是把集合元素本身傳給了迭代變量，而是把集合元素的值傳給了迭代變量（就如同參數傳遞是值傳遞，基本數據類型傳遞的是值，引用類型傳遞的僅僅是對象的引用變量），所以修改迭代變量的值對集合元素本身沒有任何影響。
下面的程序演示了這一點：

public class IteratorExample {
    public static void main(String[] args){
        List<String> list =Arrays.asList("java語言","C語言","C++語言");
        Iterator<String> iterator = list.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            String next = iterator.next();//集合元素的值傳給了迭代變量，僅僅傳遞了對象引用。保存的僅僅是指向對象內存空間的地址
            next ="修改後的";
            System.out.println(next);
            
        }
        System.out.println(list);
    }

}
輸出結果如下：

修改後的
修改後的
修改後的
[java語言, C語言, C++語言]
下面具體介紹Collection接口的三個子接口Set，List，Queue。

2.2 Set集合

簡介
Set集合與Collection集合基本相同，沒有提供任何額外的方法。實際上Set就是Collection，只是行爲略有不同（Set不允許包含重複元素）。
Set集合不允許包含相同的元素，如果試圖把兩個相同的元素加入同一個Set集合中，則添加操作失敗，add()方法返回false，且新元素不會被加入。

2.3 List集合

簡介
List集合代表一個元素有序、可重複的集合，集合中每個元素都有其對應的順序索引。List集合允許使用重複元素，可以通過索引來訪問指定位置的集合元素 。List集合默認按元素的添加順序設置元素的索引，例如第一個添加的元素索引爲0，第二個添加的元素索引爲1…
List作爲Collection接口的子接口，可以使用Collection接口裏的全部方法。而且由於List是有序集合，因此List集合裏增加了一些根據索引來操作集合元素的方法。
接口中定義的方法
void add(int index, Object element): 在列表的指定位置插入指定元素（可選操作）。
**boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) : ** 將集合c 中的所有元素都插入到列表中的指定位置index處。
Object get(index):返回列表中指定位置的元素。
int indexOf(Object o): 返回此列表中第一次出現的指定元素的索引；如果此列表不包含該元素，則返回 -1。
int lastIndexOf(Object o):返回此列表中最後出現的指定元素的索引；如果列表不包含此元素，則返回 -1。
**Object remove(int index): ** 移除列表中指定位置的元素。
Object set(int index, Object element):用指定元素替換列表中指定位置的元素。
**List subList(int fromIndex, int toIndex): **返回列表中指定的 fromIndex（包括 ）和 toIndex（不包括）之間的所有集合元素組成的子集。
Object[] toArray(): 返回按適當順序包含列表中的所有元素的數組（從第一個元素到最後一個元素）。
除此之外，Java 8還爲List接口添加了如下兩個默認方法。
void replaceAll(UnaryOperator operator):根據operator指定的計算規則重新設置List集合的所有元素。
void sort(Comparator c):根據Comparator參數對List集合的元素排序。

2.4 Queue集合

簡介
Queue用戶模擬隊列這種數據結構，隊列通常是指“先進先出”(FIFO，first-in-first-out)的容器。隊列的頭部是在隊列中存放時間最長的元素，隊列的尾部是保存在隊列中存放時間最短的元素。新元素插入（offer）到隊列的尾部，訪問元素（poll）操作會返回隊列頭部的元素。通常，隊列不允許隨機訪問隊列中的元素。
接口中定義的方法

三、Map集合

3.1簡介

Map用戶保存具有映射關係的數據，因此Map集合裏保存着兩組數，一組值用戶保存Map裏的key,另一組值用戶保存Map裏的value，key和value都可以是任何引用類型的數據。Map的key不允許重複，即同一個Map對象的任何兩個key通過equals方法比較總是返回false。
如下圖所描述，key和value之間存在單向一對一關係，即通過指定的key,總能找到唯一的、確定的value。從Map中取出數據時，只要給出指定的key，就可以取出對應的value。

3.2 Map集合與Set集合、List集合的關係

1.與Set集合的關係
如果 把Map裏的所有key放在一起看，它們就組成了一個Set集合（所有的key沒有順序，key與key之間不能重複），實際上Map確實包含了一個keySet()方法，用戶返回Map裏所有key組成的Set集合。
2.與List集合的關係
如果把Map裏的所有value放在一起來看，它們又非常類似於一個List：元素與元素之間可以重複，每個元素可以根據索引來查找，只是Map中索引不再使用整數值，而是以另外一個對象作爲索引。
接口中定義的方法

Map中還包括一個內部類Entry，該類封裝了一個key-value對。Entry包含如下三個方法：

Map集合最典型的用法就是成對地添加、刪除key-value對，然後就是判斷該Map中是否包含指定key，是否包含指定value，也可以通過Map提供的keySet()方法獲取所有key組成的集合，然後使用foreach循環來遍歷Map的所有key，根據key即可遍歷所有的value。下面程序代碼示範Map的一些基本功能：

public class MapTest {
    public static void main(String[] args){
        Day day1 = new Day(1, 2, 3);
        Day day2 = new Day(2, 3, 4);
        Map<String,Day> map = new HashMap<String,Day>();
        //成對放入key-value對
        map.put("第一個", day1);
        map.put("第二個", day2);
        //判斷是否包含指定的key
        System.out.println(map.containsKey("第一個"));
        //判斷是否包含指定的value
        System.out.println(map.containsValue(day1));
        //循環遍歷
        //1.獲得Map中所有key組成的set集合
        Set<String> keySet = map.keySet();
        //2.使用foreach進行遍歷
        for (String key : keySet) {
            //根據key獲得指定的value
            System.out.println(map.get(key));
        }
        //根據key來移除key-value對
        map.remove("第一個");
        System.out.println(map);
    }

}

輸出結果：
true
true
Day [hour=2, minute=3, second=4]
Day [hour=1, minute=2, second=3]
{第二個=Day [hour=2, minute=3, second=4]}
以上就java集合框架的概括內容，通過這篇文章可以瞭解java集合中錯中複雜的關係，同時掌握一些基本的概念以及對集合的操作方法。