java 集合总结

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1.综述

在java 1.2 之前，java中提供了四种类型的“集合类”：Vector（矢量），BitSet(位集)，Stack(堆栈)以及HashTable（散列表）。

在java 1.2时，推出新的集合，即现在我们常用的一些集合。包括Collections，Lists,Sets,Maps。下面是其关系脑图。

图 1

首先看到源码中public interface Collection<E> extends Iterable<E> {}；所以简单的介绍一下Iterable，

public interface Iterable<T> {

Iterator<T> iterator(); // 返回一个T类型元素的迭代器

/**

对可迭代的每个元素执行给定的操作(action)，直到所有元素都被处理或操作抛出异常为止。除非实现类另有规定，否则操作将按照迭代顺序执行(如果指定了迭代顺序)。由动作抛出的异常被转发给调用者，accept（）属于Consumer接口中的函数。
*/

default void forEach(Consumer<? super T> action) {
Objects.requireNonNull(action);
for (T t : this) {
action.accept(t);
}
}

// since 1.8 在这个可迭代的元素上创建一个Spliterator，关于Spliterator可查看博客https://blog.youkuaiyun.com/lh513828570/article/details/56673804

default Spliterator<T> spliterator() {
return Spliterators.spliteratorUnknownSize(iterator(), 0);
}

} 可以简单的认为：extends Iterator就是使collections拥有迭代器功能（Iterator<E> iterator();）。

2. 详解collection接口

collection本身拥有众多方法，包括：

图 2

retainAll(Collection<?> c)功能是保留执行retainAll的原始集合中重叠部分，改变了原集合的数据。

collection中主要有List和Set两个集合下面将详细介绍：

List集合：部分函数及描述

方法	描述
boolean contains(Object o)	如果此列表包含指定的元素，则返回true。更正式地说，如果且仅当此列表包含至少一个元素e (o= null ?)e = = null:o.equals(e))。
ListIterator<E> listIterator()	返回一个列表迭代器，遍历列表中的元素(按适当的顺序)。
int indexOf(Object o)	返回指定对象的索引位置，当存在多个时，返回第一个索引的位置，当不存在时，返回-1
int lastIndexOf(Object o)	返回指定对象的索引位置，当存在多个时，返回最后一个的索引位置，当不存在时，返回-1
List<E> subList(int fromIndex, int toIndex)	截取从起始索引fromIndex(包含)到终止索引位置ToIndex(不包含)的对象，重新生成一个List集合并返回

list主要有2个子类：list 有序，而且元素可以重复。

Arraylist:底层实现是数组结构，数组长度可变，特点查询效率高，增删较慢，而且线程不同步

LinkedList：底层实现是链表结构，特点查询效率低，增删较快。

set主要有2个类和1个接口。set 存储无序（存入和取出的顺序不一定相同），值不能重复。

HashSet:HashSet存储元素的顺序并不是按照存入时的顺序是按照hash值存储，取也是按照hash值取，所以hashset存取速度快，set通过hashcode()和equals方法进行判断元素是否重复，只能去重，不能排序。

TreeSet:只能存放引用类型，不能用于基本数据类型，去重并排序。TreeSet支持两种排序方法：自然排序和定制排序，默认采用自然排序。TreeSet是非同步的，线程不安全。

自然排序：TreeSet调用compare To比较元素之间的大小关系，然后按照升序排序。下面是源码部分

public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E>
    implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable {

    //存放元素的map对象
    private transient NavigableMap<E,Object> m;

    //key-value ,不同的键都会对象相同的value, value = PRESENT
    private static final Object PRESENT = new Object();

    //指定的map对象
    TreeSet(NavigableMap<E,Object> m) {
        this.m = m;
    }

    //无参构造方法，初始化一个TreeMap对象
    public TreeSet() {
        this(new TreeMap<E,Object>());
    }

    //构造方法，指定比较器
    public TreeSet(Comparator<? super E> comparator) {
        this(new TreeMap<>(comparator));
    }

    //将集合中的元素转化为TreeSet存储
    public TreeSet(Collection<? extends E> c) {
        this();
        addAll(c);
    }

    //构造方法，SortedSet转化为TreeSet存储，并使用SortedSet的比较器
    public TreeSet(SortedSet<E> s) {
        this(s.comparator());
        addAll(s);
    }

    //遍历方法，返回m.keyset集合
    public Iterator<E> iterator() {
        return m.navigableKeySet().iterator();
    }

    //逆序排序的迭代器
    public Iterator<E> descendingIterator() {
        return m.descendingKeySet().iterator();
    }

    /**
     * @since 1.6
     */
    public NavigableSet<E> descendingSet() {
        return new TreeSet<>(m.descendingMap());
    }

    //返回 m 包含的键值对的数量
    public int size() {
        return m.size();
    }

    //是否为空
    public boolean isEmpty() {
        return m.isEmpty();
    }

    //是否包含指定的key
    public boolean contains(Object o) {
        return m.containsKey(o);
    }

    //添加元素，调用m.put方法实现
    public boolean add(E e) {
        return m.put(e, PRESENT)==null;
    }

    //删除方法，调用m.remove()方法实现
    public boolean remove(Object o) {
        return m.remove(o)==PRESENT;
    }

    //清除集合
    public void clear() {
        m.clear();
    }

    //将一个集合中的所有元素添加到TreeSet中
    public  boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
        // Use linear-time version if applicable
        if (m.size()==0 && c.size() > 0 &&
            c instanceof SortedSet &&
            m instanceof TreeMap) {
            SortedSet<? extends E> set = (SortedSet<? extends E>) c;
            TreeMap<E,Object> map = (TreeMap<E, Object>) m;
            Comparator<? super E> cc = (Comparator<? super E>) set.comparator();
            Comparator<? super E> mc = map.comparator();
            if (cc==mc || (cc != null && cc.equals(mc))) {
                map.addAllForTreeSet(set, PRESENT);
                return true;
            }
        }
        return super.addAll(c);
    }

    //返回子集合，通过 m.subMap()方法实现
    public NavigableSet<E> subSet(E fromElement, boolean fromInclusive,
                                  E toElement,   boolean toInclusive) {
        return new TreeSet<>(m.subMap(fromElement, fromInclusive,
                                       toElement,   toInclusive));
    }

    //返回set的头部
    public NavigableSet<E> headSet(E toElement, boolean inclusive) {
        return new TreeSet<>(m.headMap(toElement, inclusive));
    }

    //返回尾部
    public NavigableSet<E> tailSet(E fromElement, boolean inclusive) {
        return new TreeSet<>(m.tailMap(fromElement, inclusive));
    }

    //返回子Set
    public SortedSet<E> subSet(E fromElement, E toElement) {
        return subSet(fromElement, true, toElement, false);
    }

    //返回set的头部
    public SortedSet<E> headSet(E toElement) {
        return headSet(toElement, false);
    }

    //返回set的尾部
    public SortedSet<E> tailSet(E fromElement) {
        return tailSet(fromElement, true);
    }
    //返回m使用的比较器
    public Comparator<? super E> comparator() {
        return m.comparator();
    }

    //返回第一个元素
    public E first() {
        return m.firstKey();
    }
    //返回最后一个元素
    public E last() {
        return m.lastKey();
    }

    //返回set中小于e的最大的元素
    public E lower(E e) {
        return m.lowerKey(e);
    }

    //返回set中小于/等于e的最大元素
    public E floor(E e) {
        return m.floorKey(e);
    }

    //返回set中大于/等于e的最大元素
    public E ceiling(E e) {
        return m.ceilingKey(e);
    }

    //返回set中大于e的最小元素
    public E higher(E e) {
        return m.higherKey(e);
    }

    //获取TreeSet中第一个元素，并从Set中删除该元素
    public E pollFirst() {
        Map.Entry<E,?> e = m.pollFirstEntry();
        return (e == null) ? null : e.getKey();
    }

    //获取TreeSet中最后一个元素，并从Set中删除该元素
    public E pollLast() {
        Map.Entry<E,?> e = m.pollLastEntry();
        return (e == null) ? null : e.getKey();
    }

    //克隆方法
    public Object clone() {
        TreeSet<E> clone = null;
        try {
            clone = (TreeSet<E>) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            throw new InternalError();
        }

        clone.m = new TreeMap<>(m);
        return clone;
    }

    //将对象写入到输出流中。
    private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
        throws java.io.IOException {
        // Write out any hidden stuff
        s.defaultWriteObject();

        // Write out Comparator
        s.writeObject(m.comparator());

        // Write out size
        s.writeInt(m.size());

        // Write out all elements in the proper order.
        for (E e : m.keySet())
            s.writeObject(e);
    }

    //从输入流中读取对象的信息
    private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
        throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
        // Read in any hidden stuff
        s.defaultReadObject();

        // Read in Comparator
        Comparator<? super E> c = (Comparator<? super E>) s.readObject();

        // Create backing TreeMap
        TreeMap<E,Object> tm;
        if (c==null)
            tm = new TreeMap<>();
        else
            tm = new TreeMap<>(c);
        m = tm;

        // Read in size
        int size = s.readInt();

        tm.readTreeSet(size, s, PRESENT);
    }
    //序列化版本号
    private static final long serialVersionUID = -2479143000061671589L;
}

LinkedHashSet：去重并保留插入顺序，去重是由set(集)实现的。

Map详见下一篇：