Java 集合（一）框架概述與Collection

  在使用Java語言開發時，繞不開對集合的使用，因此，對集合的掌握是非常有必要的。除此之外，Java的集合框架設計也能看出一些數據結構的設計思想，對開發的進階是很有幫忙的。本系列文章以JDK1.6爲例，介紹下集合框架。

一、集合框架概述

  談Java集合框架，基本上繞不開一張圖，如下：

  從上圖可以看出，Java 集合框架主要包括兩種類型的容器，一種是集合（Collection），存儲一個元素集合，另一種是圖（Map），存儲鍵/值對映射。Collection 接口又有 3 種子類型，List、Set 和 Queue，再下面是一些抽象類，最後是具體實現類，常用的有 ArrayList、LinkedList、HashSet、LinkedHashSet、HashMap、LinkedHashMap 等。
  

1.1 Collection繼承關係

  用非圖表的形式表示Collection主要類之間的關係的話，如下(└代表繼承關係)：
   |–Collection
   |----└ List
   |--------└ AbstractList
   |----------------└ AbstractSequentialList
   |------------------------------└ LinkedList
   |----------------└ ArrayList
   |----------------└ Vector
   |--------------------└ Stack
   |----└ Set
   |--------└ AbstractSet
   |---------------└ HashSet
   |--------------------└ LinkedHashSet
   |---------------└ TreeSet

1.2 Map繼承關係

  用非圖表的形式表示Map主要類之間的關係的話，如下(└代表繼承關係)：
   |–Map
   |----└ AbstractMap
   |------------└ HashMap
   |-------------------└ LinkedHashMap
   |------------└ TreeMap
   |------------└ Hashtable
  1.1和1.2中列出的類或接口只是最常用的一些，用來描述他們之間的繼承關係。

二、Collection相關

  Collection相關的類，關注Collection.java和AbstractCollection.java即可。

2.1 Collection

  Collection是集合框架的根接口（interface），定義了不同集合具體實現類都要實現的通用性方法。

2.1.1 Collection接口彙總

方法	作用
public boolean add(E object)	添加元素
public boolean addAll(Collection<? extends E> collection)	添加另一個集合的元素
public void clear()	清空集合
public boolean contains(Object object)	判斷是否包含某個元素
public boolean containsAll(Collection<?> collection)	判斷是否包含某個集合中的所有元素
public boolean equals(Object object)	比較兩個元素是否相等
public int hashCode()	哈希值
public boolean isEmpty()	判斷集合是否爲空
public Iterator iterator()	返回集合迭代器
public boolean remove(Object object)	清除某個元素
public boolean removeAll(Collection<?> collection)	清除某個集合中的所有元素
public boolean retainAll(Collection<?> collection)	判斷兩個集合是否存在並集
public int size()	返回集合中的元素個數
public Object[ ] toArray()	將集合轉化爲數組
public T[ ] toArray(T[] array)	將集合轉化爲數組

2.1.2 Collection接口詳述

   1、public boolean add(E object)
    添加指定的元素。如果此 collection 由於調用而發生更改，則返回 true；如果此 collection 不允許有重複元素，並且已經包含了指定的元素，則返回 false。
    如果 collection 由於某些原因（已經包含該元素的原因除外）拒絕添加特定的元素，那麼它必須 拋出一個異常。
    參數：
      object - 確定此 collection 中是否存在的元素。
    返回：
      如果此 collection 由於調用而發生更改，則返回 true。
    拋出：
      UnsupportedOperationException - 如果此 collection 不支持 add 操作。
      ClassCastException - 如果指定元素的類不允許它添加到此 collection 中。
      NullPointerException - 如果指定的元素爲 null，並且此 collection 不允許 null 元素。
      IllegalArgumentException - 如果元素的某屬性不允許它添加到此 collection 中。
      IllegalStateException - 如果由於插入限制，元素不能在此時間添加。
   2、public boolean addAll(Collection<? extends E> collection)
    將指定 collection 中的所有元素都添加到此 collection 中。
    參數：
      collection - 包含要添加到此 collection 的元素的 collection。
    返回：
      如果此 collection 由於調用而發生更改，則返回 true。
    拋出：
      UnsupportedOperationException - 如果此 collection 不支持 addAll 方法。
      ClassCastException - 如果指定 collection 中某個元素的類不允許它添加到此collection中。
      NullPointerException - 如果指定 collection 包含 null 元素，並且此 collection 不支持 null。 元素，或者指定的 collection 爲 null 。
      IllegalArgumentException - 如果指定 collection 的元素的某屬性不允許它添加到此 collection 中。
      IllegalStateException - 如果由於插入限制，不是所有的元素都能在此時間添加。
   3、public void clear()
    移除此 collection 中的所有元素。
    拋出：
      UnsupportedOperationException - 如果此 collection 不支持 clear 操作。
   4、public boolean contains(Object object)
    如果此 collection 包含指定的元素，則返回 true。更確切地講，當且僅當此 collection 至少包含一個滿足的元素object 時，返回 true。
    參數：
      object - 測試在此 collection 中是否存在的元素。
    返回：
      如果此 collection 包含指定的元素，則返回 true。
    拋出：
      ClassCastException - 如果指定元素的類型與此 collection 不兼容。
      NullPointerException - 如果指定的元素爲 null，並且此 collection 不允許 null 元素。
   5、public boolean containsAll(Collection<?> collection)
    如果此 collection 包含指定 collection 中的所有元素，則返回 true。
    參數：
      collection - 將檢查是否包含在此 collection 中的 collection 。
    返回：
      如果此 collection 包含指定 collection 中的所有元素，則返回 true。
    拋出：
ClassCastException - 如果指定 collection 中有一個或多個元素的類型與此 collection 不兼容。
      NullPointerException - 如果指定 collection 包含一個或多個 null 元素，並且此 collection 不允許 null 元素，或者指定的 collection 爲 null。
   6、public boolean equals(Object object)
    比較兩個對象是否相等。
    覆蓋：
      Object類中的 equals。
    參數：
      object - 要與此 collection 進行相等性比較的對象。
    返回：
      如果指定對象與此 collection 相等，則返回 true。
   7、public int hashCode()
    返回此 collection 的哈希碼值。當 Collection 接口沒有爲 Object.hashCode 方法的常規協定添加任何約束時，爲了滿足 Object.hashCode 方法的常規協定，開發人員應該注意任何重寫 Object.equals 方法的類必須重寫 Object.hashCode 方法。需要特別指出的是，c1.equals(c2) 暗示着 c1.hashCode() == c2.hashCode()。
    覆蓋：
      Object類中的 hashCode。
    返回：
      此 collection 的哈希碼值。
   8、public boolean isEmpty()
    判斷collection是否包含元素。
    返回：
      如果此 collection 不包含元素，則返回 true。
   9、public Iterator iterator()
    返回在此 collection 的元素上進行迭代的迭代器。關於元素返回的順序沒有任何保證（除非此 collection 是個能提供保證順序的類實例）。
    指定者：
      接口 Iterable 中的 iterator。
    返回：
      在此 collection 的元素上進行迭代的 Iterator。
   10、public boolean remove(Object object)
    從此 collection 中移除指定元素的單個實例。更確切地講，如果此 collection 包含一個或多個滿足 (o==null ? e == null : o.equals(e)) 的元素object，則移除這樣的元素，返回 true 。
    參數：
      object - 要從此 collection 中移除的元素（如果存在）。
    返回：
      如果此調用將移除一個元素，則返回 true。
    拋出：
      ClassCastException - 如果指定元素的類型與此 collection 不兼容。
      NullPointerException - 如果指定的元素爲 null，並且此 collection 不允許 null 元素。
      UnsupportedOperationException - 如果此 collection 不支持 remove 操作。
   11、public boolean removeAll(Collection<?> collection)
    移除此 collection 中那些也包含在指定 collection 中的所有元素。
    參數：
      collection - 辦好要從此 collection 移除的元素的 collection。
    返回：
      如果此 collection 由於調用而發生更改，則返回 true。
    拋出：
      UnsupportedOperationException - 如果此 collection 不支持 removeAll 方法。
      ClassCastException - 如果此 collection 中一個或多個元素的類型與指定 collection 不兼容。
      NullPointerException - 如果此 collection 包含一個或多個 null 元素，並且指定的 collection 不支持 null 元素，或者指定的 collection 爲 null。
   12、public boolean retainAll(Collection<?> collection)
    僅保留此 collection 中那些也包含在指定 collection 的元素，可理解爲求並集。
    參數：
      collection - 包含保留在此 collection 中的元素的 collection 。
    返回：
      如果此 collection 由於調用而發生更改，則返回 true 。
    拋出：
      UnsupportedOperationException - 如果此 collection 不支持 retainAll 操作 。
      ClassCastException - 如果此 collection 中一個或多個元素的類型與指定 collection 不兼容。
      NullPointerException - 如果此 collection 包含一個或多個 null 元素，並且指定的 collection 不允許 null 元素（可選），或者指定的 collection 爲 null。
   13、public int size()
    返回此 collection 中的元素數。如果此 collection 包含的元素大於 Integer.MAX_VALUE，則返回 Integer.MAX_VALUE。
    返回：
      此 collection 中的元素數。
   14、public Object[ ] toArray()
   返回包含此 collection 中所有元素的數組。
    返回：
      包含此 collection 中所有元素的數組。
   15、public T[ ] toArray(T[] array)
    返回包含此 collection 中所有元素的數組；返回數組的運行時類型與指定數組的運行時類型相同。如果指定的數組能容納該 collection，則返回包含此 collection 元素的數組。否則，將分配一個具有指定數組的運行時類型和此 collection 大小的新數組。
    參數：
      array - 存儲此 collection 元素的數組（如果其足夠大）；否則，將爲此分配一個具有相同運行時類型的新數組。
    返回：
      包含此 collection 中所有元素的數組
    拋出：
      ArrayStoreException - 如果指定數組的運行時類型不是此 collection 每個元素運行時類型的超類型 。
      NullPointerException - 如果指定的數組爲 null。

2.2 AbstractCollection

2.2.1 AbstractCollection接口彙總

方法	作用
public boolean add(E object)	添加元素
public boolean addAll(Collection<? extends E> collection)	添加一個集合中的全部元素
public void clear()	清空集合
public boolean contains(Object object)	判斷是否包含元素
public boolean containsAll(Collection<?> collection)	判斷是否完全包含一個集合中的元素
public boolean isEmpty()	判斷是否爲空
public abstract Iterator iterator()	返回迭代器
public boolean remove(Object object)	清除某個元素
public boolean removeAll(Collection<?> collection)	清除一個集合中的所有元素怒
public boolean retainAll(Collection<?> collection)	判斷是否存在並集
public abstract int size()	返回集合元素個數
public Object[ ] toArray()	將集合轉化爲數組
public T[ ] toArray(T[ ] contents)	將集合轉化爲數組
public String toString()	字符串表示

2.2.2 AbstractCollection接口詳述

  AbstractCollection是個抽象類，實現了Collection接口。此類提供 Collection 接口的骨幹實現，以最大限度地減少了實現Collection接口所需的工作。 具體如下：
   1、public boolean add(E object)
    確保此 collection 包含指定的元素，如果此 collection 由於調用而發生更改，則返回 true。
    指定者：
      接口 Collection 中的 add
    參數：
      object - 確定此 collection 中是否存在的元素。
    返回：
      如果此 collection 由於調用而發生更改，則返回 true 。
    拋出：
      UnsupportedOperationException - 如果此 collection 不支持 add 操作 。
      ClassCastException - 如果指定元素的類不允許它添加到此 collection 中 。
      NullPointerException - 如果指定的元素爲 null，並且此 collection 不允許 null 元素 。
      IllegalArgumentException - 如果元素的某屬性不允許它添加到此 collection 中 。
      IllegalStateException - 如果由於插入限制，元素不能在此時間添加。
   2、public boolean addAll(Collection<? extends E> collection)
    將指定 collection 中的所有元素都添加到此 collection 中。
    指定者：
      接口 Collection 中的 addAll。
    參數：
      collection - 包含要添加到此 collection 的元素的 collection。
    返回：
      如果此 collection 由於調用而發生更改，則返回 true。
    拋出：
      UnsupportedOperationException - 如果此 collection 不支持 addAll 方法。
      ClassCastException - 如果指定 collection 中某個元素的類不允許它添加到此 collection 中 。
      NullPointerException - 如果指定 collection 包含 null 元素，並且此 collection 不支持 null 元素，或者指定的 collection 爲 null 。
      IllegalArgumentException - 如果指定 collection 的元素的某屬性不允許它添加到此 collection 中。
      IllegalStateException - 如果由於插入限制，不是所有的元素都能在此時間添加。
   3、public void clear()
    移除此 collection 中的所有元素。
    指定者：
      接口 Collection 中的 clear。
    拋出：
      UnsupportedOperationException - 如果此 collection 不支持 clear 操作。
   4、public boolean contains(Object object)
    如果此 collection 包含指定的元素，則返回 true。更確切地講，當且僅當此 collection 至少      包含一個滿足 (o==null ? e == null : o.equals(e)) 的元素 e 時，返回 true。
    指定者：
      接口 Collection 中的 contains。
    參數：
      object - 測試在此 collection 中是否存在的元素。
    返回：
      如果此 collection 包含指定的元素，則返回 true。
    拋出：
      ClassCastException - 如果指定元素的類型與此 collection 不兼容。
      NullPointerException - 如果指定的元素爲 null，並且此 collection 不允許 null 元素。
   5、public boolean containsAll(Collection<?> collection)
    如果此 collection 包含指定 collection 中的所有元素，則返回 true。
    指定者：
      接口 Collection 中的 containsAll。
    參數：
      collection - 將檢查是否包含在此 collection 中的 collection 。
    返回：
      如果此 collection 包含指定 collection 中的所有元素，則返回 true 。
    拋出：
      ClassCastException - 如果指定 collection 中有一個或多個元素的類型與此 collection 不兼容。
      NullPointerException - 如果指定 collection 包含一個或多個 null 元素，並且此 collection 不允許 null 元素，或者指定的 collection 爲 null。
   6、public boolean isEmpty()
    判斷集合是否爲空。
    指定者：
      接口 Collection 中的 isEmpty。
    返回：
      如果此 collection 不包含元素，則返回 true。
   7、public abstract Iterator iterator()
    返回一個迭代器，由具體的子類去實現。
    返回：
      在此 collection 中的元素上進行迭代的迭代器。
   8、public boolean remove(Object object)
    從此 collection 中移除指定元素的單個實例，更確切地講，如果此 collection 包含一個或多個滿足 (o == null ? e == null : o.equals(e)) 的元素 e，則移除這樣的元素。
    指定者：
      接口 Collection 中的 remove
    參數：
      object - 要從此 collection 中移除的元素。
    返回：
      如果此調用將移除一個元素，則返回 true 。
    拋出：
      UnsupportedOperationException - 如果此 collection 不支持 remove 操作 。
      ClassCastException - 如果指定元素的類型與此 collection 不兼容。
      NullPointerException - 如果指定的元素爲 null，並且此 collection 不允許 null 元素。
   9、public boolean removeAll(Collection<?> collection)
    移除此 collection 中那些也包含在指定 collection 中的所有元素。
    指定者：
      接口 Collection 中的 removeAll。
    參數：
      collection - 辦好要從此 collection 移除的元素的 collection 。
    返回：
      如果此 collection 由於調用而發生更改，則返回 true 。
    拋出：
      UnsupportedOperationException - 如果此 collection 不支持 removeAll 方法 。
      ClassCastException - 如果此 collection 中一個或多個元素的類型與指定 collection 不兼容。
      NullPointerException - 如果此 collection 包含一個或多個 null 元素，並且指定的 collection 不支持 null 元素，或者指定的 collection 爲 null。
   10、public boolean retainAll(Collection<?> collection)
    有交集則返回true。
    指定者：
      接口 Collection 中的 retainAll。
    參數：
      collection - 包含保留在此 collection 中的元素的 collection。
    返回：
      如果此 collection 由於調用而發生更改，則返回 true。
    拋出：
      UnsupportedOperationException - 如果此 collection 不支持 retainAll 操作 。
      ClassCastException - 如果此 collection 中一個或多個元素的類型與指定 collection 不兼容。
      NullPointerException - 如果此 collection 包含一個或多個 null 元素，並且指定的 collection 不允許 null 元素，或者指定的 collection 爲 null。
   11、public abstract int size()
    返回此 collection 中的元素數。如果此 collection 包含的元素大於 Integer.MAX_VALUE，則返回 Integer.MAX_VALUE。
   12、public Object[ ] toArray()
    返回包含此 collection 中所有元素的數組。
   13、public T[ ] toArray(T[ ] contents)
    返回包含此 collection 中所有元素的數組。
    指定者：
      接口 Collection 中的 toArray。
    參數：
      contents - 存儲此 collection 元素的數組（如果其足夠大）；否則，將爲此分配一個具有相同運行時類型的新數組。
    返回：
      包含此 collection 中所有元素的數組 。
    拋出：
      ArrayStoreException - 如果指定數組的運行時類型不是此 collection 每個元素運行時類型的超類型 。
      NullPointerException - 如果指定的數組爲 null。
   14、public String toString()
    返回此 collection 的字符串表示形式。該字符串表示形式由 collection 元素的列表組成，這些元素按其迭代器返回的順序排列，並用方括號 ("[ ]") 括起來。相鄰元素由字符 ", "（逗號加空格）分隔。
    覆蓋：
      Object類中的 toString。
    返回：
      此 collection 的字符串表示形式。