上篇博文我們介紹了Java I/O流的使用方法，這篇文章我們介紹Java的集合，Java集合是日常開發中使用最多的Java模塊了，我們經常使用List、Map集合，但是我們有沒有了解過Java其他集合的使用方法和使用場景，下面我們就係統的介紹下Java的集合框架。
Java集合大致可以分爲Set、List、Queue和Map四種，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。Collection接口的結構如下所示(虛線框表示接口，實線框表示類)：
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。Map接口的結構如下圖所示：
一、Collection接口簡介
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。我們經常使用的方法有add(Object)、remove(Object)、size()、iterator()；需要特別說明的是iterator()這個方法，該方法用於遍歷集合中的元素，該方法的返回值是Iterator<E>，其中類Iterator是Collection接口的父接口。類Iterator提供了兩個方法hasNext()判斷集合是否有元素可以循環；next()獲取迭代的下一個元素。
Set集合與Collection集合基本相同，沒有提供任何額外的方法，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。
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，索引下標從0開始，List作爲Collection接口的子接口，可以使用Collection接口裏的全部方法。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。
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。
二、Map接口簡介
Map用於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；如果把Map裏的所有key放在一起看，它們就是一個Set集合（所有的key沒有順序，key與key之間不能重複），實際上Map也確實包含了一個keySet()方法，用戶返回Map裏所有key組成的Set集合。Map中還包括一個內部類Entry，該類封裝了一個key-value對，我們可以使用Entry中的getKey()方法和getValue方法，分別獲取鍵值對的key和value。
三、List集合詳解
List是有序可重複的集合，List根據集合中對象的equles()方法判斷對象是否相同，equles方法繼承自Object對象，我們也可以根據需要重寫equles()方法；List集合在使用remove(obj)方法刪除元素時，就是比較obj和集合中的元素是否相等，如果相等則刪除元素，示例代碼如下：
/**
* 集合元素，重寫equles方法
* 如果兩個對象的name屬性值相同則表示兩個對象相同
*/
public class Person {
private String name;
public Person(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if(this == obj) {
return true;
} else if(obj == null) {
return false;
} else if(this.getClass() != obj.getClass()) {
return false;
} else {
Person compare = (Person) obj;
if(this.name == compare.name) {
return true;
} else {
return false;
}
}
}
}
/**
* 驗證List
*/
public class TestList {
public static void main(String[] args) {
List<Person> list = new ArrayList<Person>();
Person person = new Person("Tom");
Person person1 = new Person("Tom");
list.add(person);
System.out.println("刪除前List中元素個數：" + list.size());
// 刪除元素時，使用不同的對象，但是對象中的name屬性相同
// 在根據equles()方法做比較時，返回true，List就會認爲這兩個對象是相同的對象，所以會將集合中的元素刪除
list.remove(person1);
System.out.println("刪除前List中元素個數：" + list.size());
}
}執行結果：
刪除前List中元素個數：1 刪除前List中元素個數：0
結果說明：List集合中判斷元素是否相同的原則是，當兩個對象根據equles()方法判斷返回值爲true，那麼這兩個對象就是相同的。
下面介紹List的幾個具體實現：
ArrayList和Vector是List類的兩個典型實現，ArrayList和Vector類都是基於數組實現的List類，ArrayList和Vector類封裝了一個動態的、允許再分配的Object[]數組。ArrayList或Vector對象使用initalCapacity參數來設置該數組的長度，當向ArrayList或Vector中添加元素超過了該數組的長度時，它們的initalCapacity會自動增加。ArrayList不是線程安全的，Vector是線程安全的，所以Vector的性能比ArrayList差。Stack是Vector的子類，用戶模擬“棧”這種數據結構，“棧”通常是指“後進先出”(LIFO)的容器。最後“push”進棧的元素，將被最先“pop”出棧。
LinkedList類是List接口的實現類——這意味着它是一個List集合，可以根據索引來隨機訪問集合中的元素。除此之外，LinkedList還實現了Deque接口，可以被當作成雙端隊列來使用，因此既可以被當成“棧"來使用，也可以當成隊列來使用。LinkedList的實現機制與ArrayList完全不同。ArrayList內部是以數組的形式來保存集合中的元素的，因此隨機訪問集合元素時有較好的性能；而LinkedList內部以鏈表的形式來保存集合中的元素，因此隨機訪問集合元素時性能較差，但在插入、刪除元素時性能比較出色。由於LinkedList雙端隊列的特性，所以新增了一些方法，如：addFirst(E e)、addLast(E e)、getFirst(E e)、getLast(E e)等。
四、Set集合詳解
HashSet是Set接口的典型實現，實現了Set接口中的所有方法，並沒有添加額外的方法，大多數時候使用Set集合時就是使用這個實現類。HashSet按Hash算法來存儲集合中的元素。因此具有很好的存取和查找性能。HashSet不能保證元素的排列順序，順序可能與添加順序不同，順序也有可能發生變化，HashSet集合元素值可以是null。HashSet集合判斷兩個元素相等的標準是兩個對象通過equals()方法比較相等，並且兩個對象的hashCode()方法返回值也相等。即：如果兩個對象equles()方法返回true且haseCode()方法返回值相同，則認爲是相同的元素，不能重複添加。具體的判定規則如下：
如果有兩個元素通過equal()方法比較返回false，且它們的hashCode()方法返回不相等，HashSet將會把它們存儲在不同的位置。
如果有兩個元素通過equal()方法比較返回true，但它們的hashCode()方法返回不相等，HashSet將會把它們存儲在不同的位置。
如果兩個對象通過equals()方法比較不相等，hashCode()方法比較相等，HashSet將會把它們存儲在相同的位置，在這個位置以鏈表式結構來保存多個對象。這是因爲當向HashSet集合中存入一個元素時，HashSet會調用對象的hashCode()方法來得到對象的hashCode值，然後根據該hashCode值來決定該對象存儲在HashSet中存儲位置。
如果有兩個元素通過equal()方法比較返回true，但它們的hashCode()方法返回true，HashSet將會報錯。
LinkedHashSet是HashSet對的子類，也是根據元素的hashCode值來決定元素的存儲位置，同時使用鏈表維護元素的次序，使得元素是以插入的順序來保存的。當遍歷LinkedHashSet集合裏的元素時，LinkedHashSet將會按元素的添加順序來訪問集合裏的元素。但是由於要維護元素的插入順序，在性能上略低與HashSet，但在迭代訪問Set裏的全部元素時有很好的性能。(HashSet中的元素時無序的，LinkedHashSet中的元素是按照存放順序有序存放的)
TreeSet是SortedSet接口的實現類，正如SortedSet名字所暗示的，TreeSet可以確保集合元素處於排序狀態。TreeSet中所謂的有序，不同於LinkedHaseSet所講的插入順序，而是通過集合中元素的屬性進行排序方式來實現的。TreeSet支持兩種排序方法：自然排序和定製排序。在默認情況下，TreeSet採用自然排序。自然排序就是通過實現Comparable接口，TreeSet會調用集合中元素所屬類的compareTo(Object obj)方法來比較元素之間的大小關係，然後將集合元素按升序排列，即把通過compareTo(Object obj)方法比較後比較大的的往後排。這種方式就是自然排序。測試類分別如下：
/**
* Set集合中不能放置相同的元素，set根據對象的equles方法和hashcode方法判斷兩個
* 對象是否相同,如果equles方法返回true且hashcode方法返回的值相同，則判斷爲兩個
* 元素相同，不能重複放入
* 日常使用時，最好equles返回true時，hashCode返回的值也相同，這樣可以提高HashSet保存效率
*/
public class TestHashSet {
/**
* HashObj1中的equals方法返回爲true
* HashObj1中的hashCode方法返回爲1
* 則在做保存操作時，將會判定兩個元素相同，只會保存成功一個元素
*/
@Test
public void setFail() {
HashObj1 hashObj1 = new HashObj1();
hashObj1.setAge("12");
hashObj1.setName("tom");
HashObj1 hashObj2 = new HashObj1();
hashObj2.setAge("12");
hashObj2.setName("tom");
Set<HashObj1> set = new HashSet<HashObj1>();
set.add(hashObj1);
set.add(hashObj2);
System.out.println(set.size()); // 運行結果爲1
}
/**
* HashObj1中的equals方法返回爲false
* HashObj1中的hashCode方法返回爲1
* 則在做保存操作時，將會判定兩個元素不相同，兩個元素全都保存成功
*/
@Test
public void setSuccess() {
HashObj1 hashObj1 = new HashObj1();
hashObj1.setAge("12");
hashObj1.setName("tom");
HashObj1 hashObj2 = new HashObj1();
hashObj2.setAge("12");
hashObj2.setName("Lee");
Set<HashObj1> set = new HashSet<HashObj1>();
set.add(hashObj1);
set.add(hashObj2);
System.out.println(set.size()); // 運行結果爲2
}
/**
* HashObj2中的equals方法返回爲true
* HashObj2中的hashCode方法返回不同的值
* 則在做保存操作時，將會判定兩個元素不相同，兩個元素全都保存成功
*/
@Test
public void testSucc() {
HashObj2 hashObj1 = new HashObj2();
hashObj1.setAge("12");
hashObj1.setName("tom");
HashObj2 hashObj2 = new HashObj2();
hashObj2.setAge("12");
hashObj2.setName("tom");
Set<HashObj2> set = new HashSet<HashObj2>();
set.add(hashObj1);
set.add(hashObj2);
System.out.println(set.size()); // 運行結果爲2
}
}/**
* TreeSet實現了SortedSet接口，SortedSet接口實現了Set接口
* TreeSet集合中的元素不能重複，判斷重複的方法和HashSet不同(根據compareTo方法的返回值判斷)
* TreeSet集合中的元素處於排序狀態
* TreeSet中的元素可分爲自然排序和自定義排序(默認使用自然排序)
* 自然排序的元素必須實現Comparable接口(基本數據類型和字符串默認實現了Comparable接口)
*/
public class TestTreeSet {
/**
* 測試基本數據類型排序
*/
@Test
public void testBasicType() {
SortedSet<Integer> set = new TreeSet<Integer>();
set.add(3);
set.add(1);
set.add(1);
set.add(5);
set.add(0);
// 打印結果爲0 1 3 5
for(Integer ele : set) {
System.out.print(ele + " ");
}
}
/**
* 根據自然排序保存元素(保存的元素需實現Comparable接口)
*/
@Test
public void testDefaultSort() {
TreeSetObj treeSetObj1 = new TreeSetObj();
treeSetObj1.setAge(18);
treeSetObj1.setName("tom");
TreeSetObj treeSetObj2 = new TreeSetObj();
treeSetObj2.setAge(11);
treeSetObj2.setName("lee");
TreeSetObj treeSetObj3 = new TreeSetObj();
treeSetObj3.setAge(12);
treeSetObj3.setName("jimmy");
// kobe和jimmy age的值相同根據compareTo方法判斷相同，所有不會重複保存
TreeSetObj treeSetObj4 = new TreeSetObj();
treeSetObj4.setAge(12);
treeSetObj4.setName("kobe");
// jimmy[20]和jimmy[12]根據equles方法和hashCode方法判斷相同但是
// jimmy[20]和jimmy[12]的age值相同根據compareTo方法判斷不同同，所以會保存
TreeSetObj treeSetObj5 = new TreeSetObj();
treeSetObj5.setAge(20);
treeSetObj5.setName("jimmy");
SortedSet<TreeSetObj> set = new TreeSet<TreeSetObj>();
set.add(treeSetObj1);
set.add(treeSetObj2);
set.add(treeSetObj3);
set.add(treeSetObj4);
set.add(treeSetObj5);
// 執行結果 lee jimmy tom jimmy
for(TreeSetObj obj : set) {
System.out.println(obj.getAge() + "==" + obj.getName());
}
}
/**
* 根據定製排序保存元素
*/
@Test
public void testDefineSet() {
Comparator<TreeSetObj1> comparator = new Comparator<TreeSetObj1>() {
@Override
public int compare(TreeSetObj1 obj1, TreeSetObj1 obj2) {
if(obj1.getAge() > obj2.getAge()) {
return 1;
} else if(obj1.getAge() == obj2.getAge()) {
return 0;
} else {
return -1;
}
}
};
TreeSetObj1 treeSetObj1 = new TreeSetObj1();
treeSetObj1.setAge(18);
treeSetObj1.setName("tom");
TreeSetObj1 treeSetObj2 = new TreeSetObj1();
treeSetObj2.setAge(11);
treeSetObj2.setName("lee");
TreeSetObj1 treeSetObj3 = new TreeSetObj1();
treeSetObj3.setAge(12);
treeSetObj3.setName("jimmy");
SortedSet<TreeSetObj1> set = new TreeSet<TreeSetObj1>(comparator);
set.add(treeSetObj1);
set.add(treeSetObj2);
set.add(treeSetObj3);
for(TreeSetObj1 obj : set) {
System.out.println(obj.getAge());
}
}
}五、Map詳解
HashMap 是一個散列表，它存儲的內容是鍵值對(key-value)映射。HashMap和Hashtable都是Map接口的經典實現類，Hashtable是一個線程安全的Map實現，但HashMap是線程不安全的實現，所以HashMap比Hashtable的性能好一些；Hashtable不允許使用null作爲key和value，如果試圖把null值放進Hashtable中，將會引發NullPointerException異常；但是HashMap可以使用null作爲key或value。因爲Map的key就是一個HashSet集合，所有判斷key是否相等和Set的判斷方法相同，即：兩個key通過equals()方法比較返回true,兩個key的hashCode值也相等，則認爲兩個key是相等的。判斷兩個value相等的標準是：只要兩個對象通過equals()方法比較返回true即可。因爲Map的key就是一個HashSet集合，所以HashMap中key所組成的集合元素不能重複，value所組成的集合元素可以重複。
HashMap有一個LinkedHashMap子類；LinkedHashMap使用雙向鏈表來維護key-value對的次序。LinkedHashMap需要維護元素的插入順序，因此性能略低於HashMap的性能；但是因爲它以鏈表來維護內部順序，所以在迭代訪問Map裏的全部元素時有較好的性能。迭代輸出LinkedHashMap的元素時，將會按照添加key-value對的順序輸出。
一般的應用場景，儘可能多考慮使用HashMap，因爲其爲快速查詢設計的。
如果需要特定的排序時，考慮使用TreeMap。
如果需要維護插入順序的，考慮使用LinkedHashMap。
由於篇幅有限文章中的代碼無法一一列出，如需獲取全部的源碼信息，可關注微信公衆號 布衣暖，回覆 java基礎 獲取全部的源碼信息
