本文深入讲解Java集合框架的核心概念，包括Collection、List、Set、Queue和Map等接口及其实现类的特点与应用场景，并通过示例代码展示如何使用这些集合。
本讲内容：集合 collection
讲集合collection之前，我们先分清三个概念：
- colection 集合，用来表示任何一种数据结构
- Collection 集合接口，指的是 java.util.Collection接口，是 Set、List 和 Queue 接口的超类接口
- Collections 集合工具类，指的是 java.util.Collections 类。
SCJP考试要求了解的接口有：Collection , Set , SortedSet , List , Map , SortedMap , Queue , NavigableSet , NavigableMap, 还有一个 Iterator 接口也是必须了解的。
SCJP考试要求了解的类有： HashMap , Hashtable ,TreeMap , LinkedHashMap , HashSet , LinkedHashSet ,TreeSet , ArrayList , Vector , LinkedList , PriorityQueuee , Collections , Arrays
我们这里说的集合指的是小写的collection，集合有4种基本形式，其中前三种的父接口是Collection。
- List 关注事物的索引列表
- Set 关注事物的唯一性
- Queue 关注事物被处理时的顺序
- Map 关注事物的映射和键值的唯一性
一、Collection 接口
Collection接口是 Set 、List 和 Queue 接口的父接口，提供了多数集合常用的方法声明，包括 add()、remove()、contains() 、size() 、iterator() 等。
| add(E e) | 将指定对象添加到集合中 |
| remove(Object o) | 将指定的对象从集合中移除，移除成功返回true,不成功返回false |
| contains(Object o) | 查看该集合中是否包含指定的对象，包含返回true,不包含返回flase |
| size() | 返回集合中存放的对象的个数。返回值为int |
| clear() | 移除该集合中的所有对象，清空该集合。 |
| iterator() | 返回一个包含所有对象的iterator对象，用来循环遍历 |
| toArray() | 返回一个包含所有对象的数组,类型是Object |
| toArray(T[] t) | 返回一个包含所有对象的指定类型的数组 |
我们在这里只举一个把集合转成数组的例子，因为Collection本身是个接口所以，我们用它的实现类ArrayList做这个例子：
|
二、几个比较重要的接口和类简介
1、List接口
List 关心的是索引，与其他集合相比，List特有的就是和索引相关的一些方法：get(int index) 、 add(int index,Object o) 、 indexOf(Object o) 。
ArrayList 可以将它理解成一个可增长的数组，它提供快速迭代和快速随机访问的能力。
LinkedList 中的元素之间是双链接的，当需要快速插入和删除时LinkedList成为List中的不二选择。
Vector 是ArrayList的线程安全版本，性能比ArrayList要低，现在已经很少使用
2、Set接口
Set关心唯一性，它不允许重复。
HashSet 当不希望集合中有重复值，并且不关心元素之间的顺序时可以使用此类。
LinkedHashset 当不希望集合中有重复值，并且希望按照元素的插入顺序进行迭代遍历时可采用此类。
TreeSet 当不希望集合中有重复值，并且希望按照元素的自然顺序进行排序时可以采用此类。（自然顺序意思是某种和插入顺序无关，而是和元素本身的内容和特质有关的排序方式，譬如“abc”排在“abd”前面。）
3、Queue接口
Queue用于保存将要执行的任务列表。
LinkedList 同样实现了Queue接口，可以实现先进先出的队列。
PriorityQueue 用来创建自然排序的优先级队列。番外篇中有个例子http://android.yaohuiji.com/archives/3454你可以看一下。
4、Map接口
Map关心的是唯一的标识符。他将唯一的键映射到某个元素。当然键和值都是对象。
HashMap 当需要键值对表示，又不关心顺序时可采用HashMap。
Hashtable 注意Hashtable中的t是小写的，它是HashMap的线程安全版本，现在已经很少使用。
LinkedHashMap 当需要键值对，并且关心插入顺序时可采用它。
TreeMap 当需要键值对，并关心元素的自然排序时可采用它。
三、ArrayList的使用
ArrayList是一个可变长的数组实现，读取效率很高，是最常用的集合类型。
1、ArrayList的创建
在Java5版本之前我们使用：
List list = new ArrayList(); |
在Java5版本之后，我们使用带泛型的写法：
List<String> list = new ArrayList<String>(); |
上面的代码定义了一个只允许保存字符串的列表，尖括号括住的类型就是参数类型，也成泛型。带泛型的写法给了我们一个类型安全的集合。关于泛型的知识可以参见这里。
２、ArrayList的使用：
List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("nihao!");
list.add("hi!");
list.add("konikiwa!");
list.add("hola");
list.add("Bonjour");
System.out.println(list.size());
System.out.println(list.contains(21));
System.out.println(list.remove("hi!"));
System.out.println(list.size());关于List接口中的方法和ArrayList中的方法，大家可以看看JDK中的帮助。
3、基本数据类型的的自动装箱：
我们知道集合中存放的是对象，而不能是基本数据类型，在Java5之后可以使用自动装箱功能，更方便的导入基本数据类型。
List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
list.add(new Integer(42));
list.add(43);4、ArrayList的排序：
ArrayList本身不具备排序能力，但是我们可以使用Collections类的sort方法使其排序。我们看一个例子：
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("nihao!");
list.add("hi!");
list.add("konikiwa!");
list.add("hola");
list.add("Bonjour");
System.out.println("排序前："+ list);
Collections.sort(list);
System.out.println("排序后："+ list);
}
}编译并运行程序查看结果：
排序前：[nihao!, hi!, konikiwa!, hola, Bonjour]
排序后：[Bonjour, hi!, hola, konikiwa!, nihao!]
5、数组和List之间的转换
从数组转换成list，可以使用Arrays类的asList()方法：
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
String[] sa = {"one","two","three","four"};
List list = Arrays.asList(sa);
System.out.println("list:"+list);
System.out.println("list.size()="+list.size());
}
}在for-each出现之前，我们想遍历ArrayList中的每个元素我们会使用Iterator接口：
import java.util.Arrays;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// Arrays类为我们提供了一种list的便捷创建方式
List<String> list = Arrays.asList("one", "two", "three", "four");
// 转换成Iterator实例
Iterator<String> it = list.iterator();
//遍历
while (it.hasNext()) {
System.out.println(it.next());
}
}
}在for-each出现之后，遍历变得简单一些：
import java.util.Arrays;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// Arrays类为我们提供了一种list的便捷创建方式
List<String> list = Arrays.asList("one", "two", "three", "four");
for (String s : list) {
System.out.println(s);
}
}
}本讲内容：Map HashMap
前面课程中我们知道Map是个接口，它关心的是映射关系，它里面的元素是成对出现的，键和值都是对象且键必须保持唯一。这一点上看它和Collection是很不相同的。
一、Map接口
Map接口的常用方法如下表所示：
| put(K key, V value) | 向集合中添加指定的键值对 |
| putAll(Map <? extends K,? extends V> t) | 把一个Map中的所有键值对添加到该集合 |
| containsKey(Object key) | 如果包含该键，则返回true |
| containsValue(Object value) | 如果包含该值，则返回true |
| get(Object key) | 根据键,返回相应的值对象 |
| keySet() | 将该集合中的所有键以Set集合形式返回 |
| values() | 将该集合中所有的值以Collection形式返回 |
| remove(Object key) | 如果存在指定的键，则移除该键值对，返回键所对应的值，如果不存在则返回null |
| clear() | 移除Map中的所有键值对，或者说就是清空集合 |
| isEmpty() | 查看Map中是否存在键值对 |
| size() | 查看集合中包含键值对的个数，返回int类型 |
因为Map中的键必须是唯一的，所以虽然键可以是null，只能由一个键是null，而Map中的值可没有这种限制，值为null的情况经常出现，因此get(Object key)方法返回null,有两种情况一种是确实不存在该键值对，二是该键对应的值对象为null。为了确保某Map中确实有某个键，应该使用的方法是 containsKey(Object key) 。
二、HashMap
HashMap是最常用的Map集合，它的键值对在存储时要根据键的哈希码来确定值放在哪里。
1、HashMap的基本使用：
import java.util.Collection;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Map<Integer,String> map = new HashMap<Integer,String>();
map.put(1, "白菜");
map.put(2, "萝卜");
map.put(3, "茄子");
map.put(4, null);
map.put(null, null);
map.put(null, null);
System.out.println("map.size()="+map.size());
System.out.println("map.containsKey(1)="+map.containsKey(2));
System.out.println("map.containsKey(null)="+map.containsKey(null));
System.out.println("map.get(null)="+map.get(null));
System.out.println("map.get(2)="+map.get(2));
map.put(null, "黄瓜");
System.out.println("map.get(null)="+map.get(null));
Set set = map.keySet();
System.out.println("set="+set);
Collection<String> c = map.values();
System.out.println("Collection="+c);
}
}编译并运行程序，查看结果：
map.size()=5
map.containsKey(1)=true
map.containsKey(null)=true
map.get(null)=null
map.get(2)=萝卜
map.get(null)=黄瓜
set=[null, 1, 2, 3, 4]
Collection=[黄瓜, 白菜, 萝卜, 茄子, null]2、HashMap 中作为键的对象必须重写Object的hashCode()方法和equals()方法
下面看一个我花了1个小时构思的例子，熟悉龙枪的朋友看起来会比较亲切，设定了龙和龙的巢穴，然后把它们用Map集合对应起来，我们可以根据龙查看它巢穴中的宝藏数量，例子只是为了说明hashCode这个知识点，所以未必有太强的故事性和合理性，凑合看吧：
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 龙和它的巢穴映射表
Map<dragon , Nest> map = new HashMap<dragon , Nest>();
// 在Map中放入四只克莱恩大陆上的龙
map.put(new Dragon("锐刃", 98), new Nest(98));
map.put(new Dragon("明镜", 95), new Nest(95));
map.put(new Dragon("碧雷", 176), new Nest(176));
map.put(new Dragon("玛烈", 255), new Nest(255));
// 查看宝藏
System.out.println("碧雷巢穴中有多少宝藏：" + map.get(new Dragon("碧雷", 176)).getTreasure());
}
}
// 龙
class Dragon {
Dragon(String name, int level) {
this.level = level;
this.name = name;
}
// 龙的名字
private String name;
// 龙的级别
private int level;
public int getLevel() {
return level;
}
public void setLevel(int level) {
this.level = level;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
// 巢穴
class Nest {
//我研究的龙之常数
final int DRAGON_M = 4162;
// 宝藏
private int treasure;
// 居住的龙的级别
private int level;
Nest(int level) {
this.level = level;
this.treasure = level * level * DRAGON_M;
}
int getTreasure() {
return treasure;
}
public int getLevel() {
return level;
}
public void setLevel(int level) {
this.level = level;
this.treasure = level * level * DRAGON_M;
}
} Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
at Test.main(Test.java:18)我们发现竟然报了错误，第18行出了空指针错误，也就是说get方法竟然没有拿到预期的巢穴对象。
在这里我们就要研究一下为什么取不到了。我们这里先解释一下HashMap的工作方式。
假设现在有个6张中奖彩票的存根，放在5个桶里（彩票首位只有1-5，首位是1的就放在一号桶，是2的就放在2号桶，依次类推），现在你拿了3张彩票来兑奖，一个号码是113，一个号码是213，一个号码是313。那么现在先兑第一张，取出一号桶里的存根发现存根号码和你的号码不符，所以你第一张没中奖。继续兑第二张，二号桶里就没存根所以就直接放弃了，把三号桶里的所有彩票存根都拿出来对应一番，最后发现有一个存根恰好是313，那么恭喜你中奖了。
HashMap在确定一个键对象和另一个键对象是否是相同时用了同样的方法，每个桶就是一个键对象的散列码值，桶里放的就是散列码相同的彩票存根，如果散列码不同，那么肯定没有相关元素存在，如果散列码相同，那么还要用键的equals()方法去比较是否相同，如果相同才认为是相同的键。简单的说就是 hashCode()相同 && equals()==true 时才算两者相同。
到了这里我们应该明白了，在没有重写一个对象的hashcode()和equals()方法之前，它们执行的是Object中对应的方法。而Object的hashcode()是用对象在内存中存放的位置计算出来的，每个对象实例都不相同。Object的equals()的实现更简单就是看两个对象是否==，也就是两个对象除非是同一个对象，否则根本不会相同。因此上面的例子虽然都是名字叫碧雷的龙，但是HashMap中却无法认可它们是相同的。
因此我们只有重写Key对象的hashCode()和equals()方法，才能避免这种情形出现，好在Eclipse可以帮我们自动生成一个类的hashCode()和equals()，我们把上面的例子加上这两个方法再试试看：
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class Test {
public static void main(String[] args){
// 龙和它的巢穴映射表
Map<dragon , Nest> map = new HashMap<dragon , Nest>();
// 在Map中放入四只克莱恩大陆上的龙
map.put(new Dragon("锐刃", 98), new Nest(98));
map.put(new Dragon("明镜", 95), new Nest(95));
map.put(new Dragon("碧雷", 176), new Nest(176));
map.put(new Dragon("玛烈", 255), new Nest(255));
// 查看宝藏
System.out.println("碧雷巢穴中有多少宝藏：" + map.get(new Dragon("碧雷", 176)).getTreasure());
}
}
// 龙
class Dragon {
Dragon(String name, int level) {
this.level = level;
this.name = name;
}
// 龙的名字
private String name;
// 龙的级别
private int level;
public int getLevel() {
return level;
}
public void setLevel(int level) {
this.level = level;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public int hashCode() {
final int PRIME = 31;
int result = 1;
result = PRIME * result + level;
result = PRIME * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
return result;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (this == obj)
return true;
if (obj == null)
return false;
if (getClass() != obj.getClass())
return false;
final Dragon other = (Dragon) obj;
if (level != other.level)
return false;
if (name == null) {
if (other.name != null)
return false;
} else if (!name.equals(other.name))
return false;
return true;
}
}
// 巢穴
class Nest {
//我研究的龙之常数
final int DRAGON_M = 4162;
// 宝藏
private int treasure;
// 居住的龙的级别
private int level;
Nest(int level) {
this.level = level;
this.treasure = level * level * DRAGON_M;
}
int getTreasure() {
return treasure;
}
public int getLevel() {
return level;
}
public void setLevel(int level) {
this.level = level;
this.treasure = level * level * DRAGON_M;
}
}碧雷巢穴中有多少宝藏：128922112这一次正常输出了，真不容易^_^
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