Java 集合（一）框架概述与Collection

  在使用Java语言开发时，绕不开对集合的使用，因此，对集合的掌握是非常有必要的。除此之外，Java的集合框架设计也能看出一些数据结构的设计思想，对开发的进阶是很有帮忙的。本系列文章以JDK1.6为例，介绍下集合框架。

一、集合框架概述

  谈Java集合框架，基本上绕不开一张图，如下：

  从上图可以看出，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。Collection 接口又有 3 种子类型，List、Set 和 Queue，再下面是一些抽象类，最后是具体实现类，常用的有 ArrayList、LinkedList、HashSet、LinkedHashSet、HashMap、LinkedHashMap 等。
  

1.1 Collection继承关系

  用非图表的形式表示Collection主要类之间的关系的话，如下(└代表继承关系)：
   |–Collection
   |----└ List
   |--------└ AbstractList
   |----------------└ AbstractSequentialList
   |------------------------------└ LinkedList
   |----------------└ ArrayList
   |----------------└ Vector
   |--------------------└ Stack
   |----└ Set
   |--------└ AbstractSet
   |---------------└ HashSet
   |--------------------└ LinkedHashSet
   |---------------└ TreeSet

1.2 Map继承关系

  用非图表的形式表示Map主要类之间的关系的话，如下(└代表继承关系)：
   |–Map
   |----└ AbstractMap
   |------------└ HashMap
   |-------------------└ LinkedHashMap
   |------------└ TreeMap
   |------------└ Hashtable
  1.1和1.2中列出的类或接口只是最常用的一些，用来描述他们之间的继承关系。

二、Collection相关

  Collection相关的类，关注Collection.java和AbstractCollection.java即可。

2.1 Collection

  Collection是集合框架的根接口（interface），定义了不同集合具体实现类都要实现的通用性方法。

2.1.1 Collection接口汇总

方法	作用
public boolean add(E object)	添加元素
public boolean addAll(Collection<? extends E> collection)	添加另一个集合的元素
public void clear()	清空集合
public boolean contains(Object object)	判断是否包含某个元素
public boolean containsAll(Collection<?> collection)	判断是否包含某个集合中的所有元素
public boolean equals(Object object)	比较两个元素是否相等
public int hashCode()	哈希值
public boolean isEmpty()	判断集合是否为空
public Iterator iterator()	返回集合迭代器
public boolean remove(Object object)	清除某个元素
public boolean removeAll(Collection<?> collection)	清除某个集合中的所有元素
public boolean retainAll(Collection<?> collection)	判断两个集合是否存在并集
public int size()	返回集合中的元素个数
public Object[ ] toArray()	将集合转化为数组
public T[ ] toArray(T[] array)	将集合转化为数组

2.1.2 Collection接口详述

   1、public boolean add(E object)
    添加指定的元素。如果此 collection 由于调用而发生更改，则返回 true；如果此 collection 不允许有重复元素，并且已经包含了指定的元素，则返回 false。
    如果 collection 由于某些原因（已经包含该元素的原因除外）拒绝添加特定的元素，那么它必须 抛出一个异常。
    参数：
      object - 确定此 collection 中是否存在的元素。
    返回：
      如果此 collection 由于调用而发生更改，则返回 true。
    抛出：
      UnsupportedOperationException - 如果此 collection 不支持 add 操作。
      ClassCastException - 如果指定元素的类不允许它添加到此 collection 中。
      NullPointerException - 如果指定的元素为 null，并且此 collection 不允许 null 元素。
      IllegalArgumentException - 如果元素的某属性不允许它添加到此 collection 中。
      IllegalStateException - 如果由于插入限制，元素不能在此时间添加。
   2、public boolean addAll(Collection<? extends E> collection)
    将指定 collection 中的所有元素都添加到此 collection 中。
    参数：
      collection - 包含要添加到此 collection 的元素的 collection。
    返回：
      如果此 collection 由于调用而发生更改，则返回 true。
    抛出：
      UnsupportedOperationException - 如果此 collection 不支持 addAll 方法。
      ClassCastException - 如果指定 collection 中某个元素的类不允许它添加到此collection中。
      NullPointerException - 如果指定 collection 包含 null 元素，并且此 collection 不支持 null。 元素，或者指定的 collection 为 null 。
      IllegalArgumentException - 如果指定 collection 的元素的某属性不允许它添加到此 collection 中。
      IllegalStateException - 如果由于插入限制，不是所有的元素都能在此时间添加。
   3、public void clear()
    移除此 collection 中的所有元素。
    抛出：
      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，则返回 true。更确切地讲，当且仅当此 collection 至少包含一个满足的元素object 时，返回 true。
    参数：
      object - 测试在此 collection 中是否存在的元素。
    返回：
      如果此 collection 包含指定的元素，则返回 true。
    抛出：
      ClassCastException - 如果指定元素的类型与此 collection 不兼容。
      NullPointerException - 如果指定的元素为 null，并且此 collection 不允许 null 元素。
   5、public boolean containsAll(Collection<?> collection)
    如果此 collection 包含指定 collection 中的所有元素，则返回 true。
    参数：
      collection - 将检查是否包含在此 collection 中的 collection 。
    返回：
      如果此 collection 包含指定 collection 中的所有元素，则返回 true。
    抛出：
ClassCastException - 如果指定 collection 中有一个或多个元素的类型与此 collection 不兼容。
      NullPointerException - 如果指定 collection 包含一个或多个 null 元素，并且此 collection 不允许 null 元素，或者指定的 collection 为 null。
   6、public boolean equals(Object object)
    比较两个对象是否相等。
    覆盖：
      Object类中的 equals。
    参数：
      object - 要与此 collection 进行相等性比较的对象。
    返回：
      如果指定对象与此 collection 相等，则返回 true。
   7、public int hashCode()
    返回此 collection 的哈希码值。当 Collection 接口没有为 Object.hashCode 方法的常规协定添加任何约束时，为了满足 Object.hashCode 方法的常规协定，开发人员应该注意任何重写 Object.equals 方法的类必须重写 Object.hashCode 方法。需要特别指出的是，c1.equals(c2) 暗示着 c1.hashCode() == c2.hashCode()。
    覆盖：
      Object类中的 hashCode。
    返回：
      此 collection 的哈希码值。
   8、public boolean isEmpty()
    判断collection是否包含元素。
    返回：
      如果此 collection 不包含元素，则返回 true。
   9、public Iterator iterator()
    返回在此 collection 的元素上进行迭代的迭代器。关于元素返回的顺序没有任何保证（除非此 collection 是个能提供保证顺序的类实例）。
    指定者：
      接口 Iterable 中的 iterator。
    返回：
      在此 collection 的元素上进行迭代的 Iterator。
   10、public boolean remove(Object object)
    从此 collection 中移除指定元素的单个实例。更确切地讲，如果此 collection 包含一个或多个满足 (o==null ? e == null : o.equals(e)) 的元素object，则移除这样的元素，返回 true 。
    参数：
      object - 要从此 collection 中移除的元素（如果存在）。
    返回：
      如果此调用将移除一个元素，则返回 true。
    抛出：
      ClassCastException - 如果指定元素的类型与此 collection 不兼容。
      NullPointerException - 如果指定的元素为 null，并且此 collection 不允许 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。
    参数：
      collection - 办好要从此 collection 移除的元素的 collection。
    返回：
      如果此 collection 由于调用而发生更改，则返回 true。
    抛出：
      UnsupportedOperationException - 如果此 collection 不支持 removeAll 方法。
      ClassCastException - 如果此 collection 中一个或多个元素的类型与指定 collection 不兼容。
      NullPointerException - 如果此 collection 包含一个或多个 null 元素，并且指定的 collection 不支持 null 元素，或者指定的 collection 为 null。
   12、public boolean retainAll(Collection<?> collection)
    仅保留此 collection 中那些也包含在指定 collection 的元素，可理解为求并集。
    参数：
      collection - 包含保留在此 collection 中的元素的 collection 。
    返回：
      如果此 collection 由于调用而发生更改，则返回 true 。
    抛出：
      UnsupportedOperationException - 如果此 collection 不支持 retainAll 操作 。
      ClassCastException - 如果此 collection 中一个或多个元素的类型与指定 collection 不兼容。
      NullPointerException - 如果此 collection 包含一个或多个 null 元素，并且指定的 collection 不允许 null 元素（可选），或者指定的 collection 为 null。
   13、public int size()
    返回此 collection 中的元素数。如果此 collection 包含的元素大于 Integer.MAX_VALUE，则返回 Integer.MAX_VALUE。
    返回：
      此 collection 中的元素数。
   14、public Object[ ] toArray()
   返回包含此 collection 中所有元素的数组。
    返回：
      包含此 collection 中所有元素的数组。
   15、public T[ ] toArray(T[] array)
    返回包含此 collection 中所有元素的数组；返回数组的运行时类型与指定数组的运行时类型相同。如果指定的数组能容纳该 collection，则返回包含此 collection 元素的数组。否则，将分配一个具有指定数组的运行时类型和此 collection 大小的新数组。
    参数：
      array - 存储此 collection 元素的数组（如果其足够大）；否则，将为此分配一个具有相同运行时类型的新数组。
    返回：
      包含此 collection 中所有元素的数组
    抛出：
      ArrayStoreException - 如果指定数组的运行时类型不是此 collection 每个元素运行时类型的超类型 。
      NullPointerException - 如果指定的数组为 null。

2.2 AbstractCollection

2.2.1 AbstractCollection接口汇总

方法	作用
public boolean add(E object)	添加元素
public boolean addAll(Collection<? extends E> collection)	添加一个集合中的全部元素
public void clear()	清空集合
public boolean contains(Object object)	判断是否包含元素
public boolean containsAll(Collection<?> collection)	判断是否完全包含一个集合中的元素
public boolean isEmpty()	判断是否为空
public abstract Iterator iterator()	返回迭代器
public boolean remove(Object object)	清除某个元素
public boolean removeAll(Collection<?> collection)	清除一个集合中的所有元素怒
public boolean retainAll(Collection<?> collection)	判断是否存在并集
public abstract int size()	返回集合元素个数
public Object[ ] toArray()	将集合转化为数组
public T[ ] toArray(T[ ] contents)	将集合转化为数组
public String toString()	字符串表示

2.2.2 AbstractCollection接口详述

  AbstractCollection是个抽象类，实现了Collection接口。此类提供 Collection 接口的骨干实现，以最大限度地减少了实现Collection接口所需的工作。 具体如下：
   1、public boolean add(E object)
    确保此 collection 包含指定的元素，如果此 collection 由于调用而发生更改，则返回 true。
    指定者：
      接口 Collection 中的 add
    参数：
      object - 确定此 collection 中是否存在的元素。
    返回：
      如果此 collection 由于调用而发生更改，则返回 true 。
    抛出：
      UnsupportedOperationException - 如果此 collection 不支持 add 操作 。
      ClassCastException - 如果指定元素的类不允许它添加到此 collection 中 。
      NullPointerException - 如果指定的元素为 null，并且此 collection 不允许 null 元素 。
      IllegalArgumentException - 如果元素的某属性不允许它添加到此 collection 中 。
      IllegalStateException - 如果由于插入限制，元素不能在此时间添加。
   2、public boolean addAll(Collection<? extends E> collection)
    将指定 collection 中的所有元素都添加到此 collection 中。
    指定者：
      接口 Collection 中的 addAll。
    参数：
      collection - 包含要添加到此 collection 的元素的 collection。
    返回：
      如果此 collection 由于调用而发生更改，则返回 true。
    抛出：
      UnsupportedOperationException - 如果此 collection 不支持 addAll 方法。
      ClassCastException - 如果指定 collection 中某个元素的类不允许它添加到此 collection 中 。
      NullPointerException - 如果指定 collection 包含 null 元素，并且此 collection 不支持 null 元素，或者指定的 collection 为 null 。
      IllegalArgumentException - 如果指定 collection 的元素的某属性不允许它添加到此 collection 中。
      IllegalStateException - 如果由于插入限制，不是所有的元素都能在此时间添加。
   3、public void clear()
    移除此 collection 中的所有元素。
    指定者：
      接口 Collection 中的 clear。
    抛出：
      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，则返回 true。更确切地讲，当且仅当此 collection 至少      包含一个满足 (o==null ? e == null : o.equals(e)) 的元素 e 时，返回 true。
    指定者：
      接口 Collection 中的 contains。
    参数：
      object - 测试在此 collection 中是否存在的元素。
    返回：
      如果此 collection 包含指定的元素，则返回 true。
    抛出：
      ClassCastException - 如果指定元素的类型与此 collection 不兼容。
      NullPointerException - 如果指定的元素为 null，并且此 collection 不允许 null 元素。
   5、public boolean containsAll(Collection<?> collection)
    如果此 collection 包含指定 collection 中的所有元素，则返回 true。
    指定者：
      接口 Collection 中的 containsAll。
    参数：
      collection - 将检查是否包含在此 collection 中的 collection 。
    返回：
      如果此 collection 包含指定 collection 中的所有元素，则返回 true 。
    抛出：
      ClassCastException - 如果指定 collection 中有一个或多个元素的类型与此 collection 不兼容。
      NullPointerException - 如果指定 collection 包含一个或多个 null 元素，并且此 collection 不允许 null 元素，或者指定的 collection 为 null。
   6、public boolean isEmpty()
    判断集合是否为空。
    指定者：
      接口 Collection 中的 isEmpty。
    返回：
      如果此 collection 不包含元素，则返回 true。
   7、public abstract Iterator iterator()
    返回一个迭代器，由具体的子类去实现。
    返回：
      在此 collection 中的元素上进行迭代的迭代器。
   8、public boolean remove(Object object)
    从此 collection 中移除指定元素的单个实例，更确切地讲，如果此 collection 包含一个或多个满足 (o == null ? e == null : o.equals(e)) 的元素 e，则移除这样的元素。
    指定者：
      接口 Collection 中的 remove
    参数：
      object - 要从此 collection 中移除的元素。
    返回：
      如果此调用将移除一个元素，则返回 true 。
    抛出：
      UnsupportedOperationException - 如果此 collection 不支持 remove 操作 。
      ClassCastException - 如果指定元素的类型与此 collection 不兼容。
      NullPointerException - 如果指定的元素为 null，并且此 collection 不允许 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。
    参数：
      collection - 办好要从此 collection 移除的元素的 collection 。
    返回：
      如果此 collection 由于调用而发生更改，则返回 true 。
    抛出：
      UnsupportedOperationException - 如果此 collection 不支持 removeAll 方法 。
      ClassCastException - 如果此 collection 中一个或多个元素的类型与指定 collection 不兼容。
      NullPointerException - 如果此 collection 包含一个或多个 null 元素，并且指定的 collection 不支持 null 元素，或者指定的 collection 为 null。
   10、public boolean retainAll(Collection<?> collection)
    有交集则返回true。
    指定者：
      接口 Collection 中的 retainAll。
    参数：
      collection - 包含保留在此 collection 中的元素的 collection。
    返回：
      如果此 collection 由于调用而发生更改，则返回 true。
    抛出：
      UnsupportedOperationException - 如果此 collection 不支持 retainAll 操作 。
      ClassCastException - 如果此 collection 中一个或多个元素的类型与指定 collection 不兼容。
      NullPointerException - 如果此 collection 包含一个或多个 null 元素，并且指定的 collection 不允许 null 元素，或者指定的 collection 为 null。
   11、public abstract int size()
    返回此 collection 中的元素数。如果此 collection 包含的元素大于 Integer.MAX_VALUE，则返回 Integer.MAX_VALUE。
   12、public Object[ ] toArray()
    返回包含此 collection 中所有元素的数组。
   13、public T[ ] toArray(T[ ] contents)
    返回包含此 collection 中所有元素的数组。
    指定者：
      接口 Collection 中的 toArray。
    参数：
      contents - 存储此 collection 元素的数组（如果其足够大）；否则，将为此分配一个具有相同运行时类型的新数组。
    返回：
      包含此 collection 中所有元素的数组 。
    抛出：
      ArrayStoreException - 如果指定数组的运行时类型不是此 collection 每个元素运行时类型的超类型 。
      NullPointerException - 如果指定的数组为 null。
   14、public String toString()
    返回此 collection 的字符串表示形式。该字符串表示形式由 collection 元素的列表组成，这些元素按其迭代器返回的顺序排列，并用方括号 ("[ ]") 括起来。相邻元素由字符 ", "（逗号加空格）分隔。
    覆盖：
      Object类中的 toString。
    返回：
      此 collection 的字符串表示形式。