【Java没基础】Collection接口 与 Collections类

前言

对于 JavaSE 的基础部分回顾已经进行到了集合框架部分，小本本上也已经密密麻麻的写了不少了，正在纠结我是应该先写 List 还是 Map 还是其他的时候，有个初学者小伙伴跟我说能不能和他聊聊 Java 整个的集合框架结构，我想那直接从顶层开始往下细化吧，思路也清晰。

正文

Java Collections Framework

Java 集合框架(JCF) 是 Java 核心库提供的一套封装了常用的数据结构和算法的接口和实现，包括数组、队列、树等数据结构及其常用的操作。
下图为JCF整体的结构图，虚线包裹的是接口，实线包裹的是实现类。

Collection 接口

Collection 接口是 Java Collections Framework 的成员之一，是 Collection 层次结构的根接口，与 Map 接口可以看作平级(在不考虑 Iterable 接口的情况下)。Collection 存储一组类型相同的对象，这些对象也称为 collection 的元素。一些 collection 允许有重复的元素，而另一些则不允许。一些 collection 是有序的，而另一些则是无序的。JDK 不提供此接口的任何直接实现：它提供更具体的子接口（如 Set 和 List）实现。此接口通常用来传递 collection，并对其进行最普遍的处理，Java 核心类库提供了很多十分重要的方法

public interface Collection<E> extends Iterable<E> {

  int size();  // @return 此Collection中的元素数量

  boolean isEmpty();  // @return true:当且仅当集合的大小为0

  void clear(); // 移除此 Collection 中的所有元素

  boolean contains(Object o); // @return 是否包含元素 o

  boolean add(Object o); // 向集合中添加元素 o， 成功 return true;

  boolean remove(Objcet o); // 从集合中移除元素 o， 成功 return true;

  Iterator<E> iterator(); // 返回一个迭代 Collection 中元素的迭代器
  ...
}

Collection 接口继承了Iterable 接口，实现 Collection 接口的集合必须提供一个称为 iterator 的方法，该方法返回一个 Iterator 类型的对象。我们以集成 Collection 接口的 List 接口的一个实现类 ArrayList 举例：

/**
 * Returns an iterator over the elements in this list in proper sequence.
 */
public Iterator<E> iterator() {
    return new Itr();
}

private class Itr implements Iterator<E> {
  ...
}

Iterator 迭代器可以帮助我们效率极高的遍历 Collection，能使用迭代器的集合类就可以使用增强for循环，这种语法糖极易编写。

Iterator 接口包含着一个方法 remove,该方法可以删除由 next 最新返回的元素。
当直接使用 Iterator 时，我们要记住一个基本法则：如果对正在被迭代的集合进行结构上的改变(对该集合使用 add、remove、clear)，那么迭代器就不再合法(并且在其后使用迭代器的时会有 ConcurrentModificationException 被抛出)。但是，如果迭代器调用的是他自己的 remove 方法，那么这个迭代器依然合法。

Collections 类

说了 Collection ，就不得不说一下 Collections，毕竟它俩相似度很高，会让不少的新人混淆。

在这里我们重新强调一下，Collection 是结合框架的根接口，而 Collections 是实现类，而且 Collections 不是 Collection 的实现类，是 Collection 的包装类，类似工具类，不能实例化。

Collections 完全由操作 collection 或者返回 collection 的静态方法组成。
如果使用此类中的方法操作的 collection 或者对象为 null，那么这些方法都会配出 NullPointerException。

Collections 提供的很多算法拥有文档，用对这个方法使用的算法进行简短的叙述。我们应该将这类描述视为注意事项，我们可以使用其他算法代替，只需要遵循规范本身即可。

比如 Collections 提供了一个 binarySearch 方法：使用二分法搜索指定列表，以获得指定对象，在此调用之前，必须根据列表元素的自然顺序对列表进行升序排序。

public static <T> int binarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> List, T key) { ... }

当然了，还有不少的用于其他情况下的静态方法和重载方法，这大大简化了程序开发者们的工作难度。

跑题的说一说 Arrays 类

在这里我们顺手聊聊 Java 集合框架中的另一种“工具类” Arrays。
这个类包含用来操作数组的各种方法，此类还包含一个允许将数组作为列表来查看的静态工厂(除非特别注明，否则如果指定数组引用为 null，则此类中的方法都会抛出 NullPointerException 异常)。

方法名	描述
binarySearch	二分法查找指定内容
copyOf	复制指定的数组到指定长度，截取或用其默认内容填充
copyOfRange	复制指定数组到一个新数组
equals	判断两个数组是否彼此相等
hashCode	返回一个数组的哈希值
sort	默认的对数组进行排序，也可以根据指定的比较器进行排序
toString	返回指定数组内容的字符串表示形式

asList
在这里着重的聊一下这个 允许将数组作为列表来查看的静态工厂方法

返回一个受指定数组支持的固定大小的列表。此方法同 Collection.toArray() 一起，充当了基于数组的 API 与基于 collection 的 API 之间的桥梁。 ——官方API

我们可以通过现成的数组来调用此方法生成一个列表，也可以使用官方提供的一个创建固定长度的列表的便捷方法

// 方法 一
String[] str1 = new String[]{"a", "b", "c", "d"};
List<String> newStr1 = Arrays.asList(str);

// 方法 二
List<String> newStr2 = Arrays.asList("a", "b", "c", "d");

这个时候我们要注意了，回看官方 API 的描述，返回一个 固定大小 的列表。然后在源码中追溯这个方法

注意到了么，返回的这个List 是Arrays.ArrayList.ArrayLIst，再看这个特殊的 “ArrayLIst” 的代码(这里就不粘贴代码了)就可以知道，这个特殊的 LIst 是由Java工程师们特殊设计的 定制版List ，它的一个特点是 长度固定 ，我们可以 get、set、contains这个list，就是不能进行增加或删除等修改list长度的操作。在使用的时候要注意。

这里我啰嗦几句，提供几个通过数组得到正常 List 的方法

// 定义一个String数组 ： strArray ["Lee", "Jone", "King"]
// 方法一:将得到的 list 放到一个新的 ArrayList中（调用 copyOf）
ArrayList<String> copyList = 
  new ArrayList<String>(Arrays.asList(strArray));

// 方法二：通过 Collections.addAll 方法
Collections.addAll(new ArrayList<String>(10), strArray);

嘿嘿，不用谢我

后记

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