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集合框架



Java 集合框架

早在Java 2中之前,Java就提供了特设类。比如:Dictionary, Vector, Stack, 和Properties这些类用来存储和操作对象组。

虽然这些类都非常有用,但是它们缺少一个核心的,统一的主题。由于这个原因,使用Vector类的方式和使用Properties类的方式有着很大不同。

集合框架被设计成要满足以下几个目标。

  • 该框架必须是高性能的。基本集合(动态数组,链表,树,哈希表)的实现也必须是高效的。
  • 该框架允许不同类型的集合,以类似的方式工作,具有高度的互操作性。
  • 对一个集合的扩展和适应必须是简单的。

为此,整个集合框架就围绕一组标准接口而设计。你可以直接使用这些接口的标准实现,诸如: LinkedList, HashSet, 和 TreeSet等,除此之外你也可以通过这些接口实现自己的集合。

集合框架是一个用来代表和操纵集合的统一架构。所有的集合框架都包含如下内容:

  • 接口:是代表集合的抽象数据类型。接口允许集合独立操纵其代表的细节。在面向对象的语言,接口通常形成一个层次。
  • 实现(类):是集合接口的具体实现。从本质上讲,它们是可重复使用的数据结构。
  • 算法:是实现集合接口的对象里的方法执行的一些有用的计算,例如:搜索和排序。这些算法被称为多态,那是因为相同的方法可以在相似的接口上有着不同的实现。

除了集合,该框架也定义了几个Map接口和类。Map里存储的是键/值对。尽管Map不是collections,但是它们完全整合在集合中。


集合接口

集合框架定义了一些接口。本节提供了每个接口的概述:

序号 接口 描述
1 Collection 接口 允许你使用一组对象,是Collection层次结构的根接口。
2 List 接口 继承于Collection和一个 List实例存储一个有序集合的元素。
3 Set 继承于 Collection,是一个不包含重复元素的集合。
4 SortedSet 继承于Set保存有序的集合。
5 Map 将唯一的键映射到值。
6 Map.Entry 描述在一个Map中的一个元素(键/值对)。是一个Map的内部类。
7 SortedMap 继承于Map,使Key保持在升序排列。
8 Enumeration 这是一个传统的接口和定义的方法,通过它可以枚举(一次获得一个)对象集合中的元素。这个传统接口已被迭代器取代。

集合类

Java提供了一套实现了Collection接口的标准集合类。其中一些是具体类,这些类可以直接拿来使用,而另外一些是抽象类,提供了接口的部分实现。

标准集合类汇总于下表:

序号 描述
1 AbstractCollection 实现了大部分的集合接口。
2 AbstractList 继承于AbstractCollection 并且实现了大部分List接口。
3 AbstractSequentialList 继承于 AbstractList ,提供了对数据元素的链式访问而不是随机访问。
4 LinkedList 继承于 AbstractSequentialList,实现了一个链表。
5 ArrayList 通过继承AbstractList,实现动态数组。
6 AbstractSet 继承于AbstractCollection 并且实现了大部分Set接口。
7 HashSet 继承了AbstractSet,并且使用一个哈希表。
8 LinkedHashSet 具有可预知迭代顺序的 Set 接口的哈希表和链接列表实现。
9 TreeSet 继承于AbstractSet,使用元素的自然顺序对元素进行排序.
10 AbstractMap 实现了大部分的Map接口。
11 HashMap 继承了HashMap,并且使用一个哈希表。
12 TreeMap 继承了AbstractMap,并且使用一颗树。
13 WeakHashMap 继承AbstractMap类,使用弱密钥的哈希表。
14 LinkedHashMap 继承于HashMap,使用元素的自然顺序对元素进行排序.
15 IdentityHashMap 继承AbstractMap类,比较文档时使用引用相等。

在前面的教程中已经讨论通过java.util包中定义的类,如下所示:

序号 描述
1 Vector Vector类实现了一个动态数组。和ArrayList和相似,但是两者是不同的。
2 Stack 栈是Vector的一个子类,它实现了一个标准的后进先出的栈。
3 Dictionary Dictionary 类是一个抽象类,用来存储键/值对,作用和Map类相似。
4 Hashtable Hashtable是原始的java.util的一部分, 是一个Dictionary具体的实现 。
5 Properties Properties 继承于 Hashtable.表示一个持久的属性集.属性列表中每个键及其对应值都是一个字符串。
6 BitSet 一个Bitset类创建一种特殊类型的数组来保存位值。BitSet中数组大小会随需要增加。

集合算法

集合框架定义了几种算法,可用于集合和映射。这些算法被定义为集合类的静态方法。

在尝试比较不兼容的类型时,一些方法能够抛出 ClassCastException异常。当试图修改一个不可修改的集合时,抛出UnsupportedOperationException异常。

集合定义三个静态的变量:EMPTY_SET EMPTY_LIST,EMPTY_MAP的。这些变量都不可改变。

序号 算法 描述
1 Collection Algorithms 这里是一个列表中的所有算法实现。

如何使用迭代器

通常情况下,你会希望遍历一个集合中的元素。例如,显示集合中的每个元素。

做到这一点最简单的方法是采用一个迭代器,它是一个对象,实现了Iterator 接口或ListIterator接口。

迭代器,使你能够通过循环来得到或删除集合的元素。ListIterator继承了Iterator,以允许双向遍历列表和修改元素。

这里通过实例列出Iterator和listIterator接口提供的所有方法。

如何使用比较器

TreeSet和TreeMap的按照排序顺序来存储元素. 然而,这是通过比较器来精确定义按照什么样的排序顺序。

这个接口可以让我们以不同的方式来排序一个集合。

序号 比较器 方法描述
1 使用 Java Comparator 这里通过实例列出Comparator接口提供的所有方法

总结

Java集合框架为程序员提供了预先包装的数据结构和算法来操纵他们。

集合是一个对象,可容纳其他对象的引用。集合接口声明对每一种类型的集合可以执行的操作。

集合框架的类和接口均在java.util包中。

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