java集合之——Collection接口；一文摸清楚collection和它子接口

Collection与其子接口

前言

Collection接口是在整个Java类集中最大的单值操作父接口，它下面还包含一些子类。

所谓单值操作指的是该接口每次只能存储一个数据。

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Collection方法

Collection包含的常用方法如下：

No.	方法名称	类型	描述
1	public boolean add(E e)	普通	向集合中插入一个元素
2	public boolean addAll(Collection<? extends E> c)	普通	向集合中插入一组元素
3	public void clear()	普通	清空集合中的元素
4	public boolean contains(Object o)	普通	查找一个元素是否存在
5	public boolean containsAll(Collection<?> c)	普通	查找一组元素是否存在
6	public boolean isEmpty()	普通	判断集合是否为空
7	public Iterator iterator()	普通	为 Iterator 接口实例化
8	public boolean remove(Object o)	普通	从集合中删除一个对象
9	boolean removeAll(Collection<?> c)	普通	从集合中删除一组对象
10	boolean retainAll(Collection<?> c)	普通	判断是否没有指定的集合
11	public int size()	普通	求出集合中元素的个数
12	public Object[] toArray()	普通	以对象数组的形式返回集合中的全部内容
13	T[] toArray(T[] a)	普通	指定操作的泛型类型，并把内容返回
14	public boolean equals(Object o)	普通	从 Object 类中覆写而来
15	public int hashCode()	普通	从 Object 类中覆写而来

我们一般不直接使用Collection接口，而是使用它的两个子接口：List，Set。

作为子接口，当然也全部继承Collection的全部方法和特性，比如全部是单值存储。当然有些方法在继承后被重写了。

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List接口

List接口的特点是里面存储的内容是允许重复的。

定义：
public interface List<E> extends Collection<E>

List接口中的方法

List接口中有如下10个方法是对Collection接口进行扩充：

No.	方法名称	类型	描述
1	public void add(int index,E element)	普通	在指定位置处增加元素
2	boolean addAll(int index,Collection<? extends E> c)	普通	在指定位置处增加一组元素
3	public E get(int index)	普通	根据索引位置取出每一个元素
4	public int indexOf(Object o)	普通	根据对象查找指定的位置，找不到返回-1
5	public int lastIndexOf(Object o)	普通	从后面向前查找位置，找不到返回-1
6	public ListIterator listIterator()	普通	返回 ListIterator 接口的实例
7	public ListIterator listIterator(int index)	普通	返回从指定位置的 ListIterator 接口的实例
8	public E remove(int index)	普通	获取并删除指定位置的内容
9	public E set(int index,E element)	普通	修改指定位置的内容
10	List subList(int fromIndex,int toIndex)	普通	返回子集合

当然，List作为一个接口，必须要用实现类才能实现它的意义。常用的实现类有如下几个：

1. ArrayList(95%)
2. Vector(4%)
3. LinkList(1%)

ArrayList、Vector、LinkList的区别：

1. ArrayList线程异步、线程不安全，Vector线程同步、线程安全
2. ArrayList、Vector是基于动态数组的实现，LinkList是基于链表的实现

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ArrayList类

前序：

基于数组结构实现，对于操作数据增加删除慢，查找快。

实现

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, Serializable

AbstractList是 List 接口的子类。AbstractList 是个抽象类，适配器设计模式。

我们一般实例化对象和指定泛型类型就如下：

ArrayList<Integer> data = new ArrayList<>();

ArrrayList有三种构造方法：

构造器	描
ArrayList()	构造一个初始容量为10的空列表。
ArrayList(int initialCapacity)	构造具有指定初始容量的空列表。
ArrayList(Collection<? extends E> c)	按照集合的迭代器返回的顺序构造一个包含指定集合元素的列表。

注意：使用ArrayList()构造方法时，初始容量刚开始并不是为10；

刚开始在没存数据之前，其实容量为0，存数据时会进入判断，当前容量1.5倍小于等于当前容量加1时（newCapacity - minCapacity <= 0)，如果数组是第一次存入数据，容量就会动态扩展到10；

在以上构造方法中，如果但数据存不下去时，数组长度就会扩展1.5倍（newCapacity = oldCapacity+(oldCapacity >> 1)）(>>1:二进制右移一位)

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Vector类

前序

从Java1.2开始该类才得以改进实现List接口，使用的也是数组结构；

Vector线程同步某一个时刻只有一个线程能够编写Vector，线程安全但速度慢;

如果不需要线程安全实现，则建议使用ArrayList，速度更快；

实现

public class Vector<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, Serializable

AbstractList是 List 接口的子类。AbstractList 是个抽象类，适配器设计模式。

我们一般实例化对象和指定泛型类型就如下：

Vector<Integer> data = new Vector<>();

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构造方法

构造器	描述
Vector()	构造一个空向量，使其内部数据数组的大小为 10 ，其标准容量增量为零。
Vector(int initialCapacity)	构造一个具有指定初始容量且容量增量等于零的空向量。
Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement)	构造具有指定初始容量和容量增量的空向量。
Vector(Collection<? extends E> c)	按照集合的迭代器返回的顺序构造一个包含指定集合元素的向量。

Vector可以指定增量大小，如果增量为0，则扩容算法是翻一番。

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Vector 类和 ArrayList 类的区别

这两个类虽然都是 List 接口的子类，但是使用起来有如下的区别，为了方便大家笔试，列出此内容：

No.	区别点	ArrayList	Vector
1	时间	是新的类，	是在 JDK 1.2 之后推出的 是旧的类是在 JDK 1.0 的时候就定义的
2	性能	性能较高，是采用了异步处理	性能较低，是采用了同步处理
3	输出	支持 Iterator、ListIterator 输出	除了支持 Iterator、

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LinkedList类

前序

LinkedList使用的是双向链表结构，对于增加删除快，查找则慢；

这种类的使用情况非常少；

实现

public class LinkedList<E> extends AbstractSequentialList<E> implements List<E>,Deque<E>, Cloneable, Serializable

此类继承了 AbstractList，所以是 List 的子类。但是此类也是 Queue 接口的子类，Queue 接口定义了如下的方法：

No.	方法名称	类型	描述
1	public boolean add(E e)	普通	增加元素，如果有容量限制，并且已满，则抛出异常
2	public E element()	普通	取得，但是不删除当前元素，如果对列为空则抛出异常
3	boolean offer(E e)	普通	添加，如果有容量限制，并且已满，只是无法添加，但不抛出异常，返回false
4	E peek()	普通	取得头元素，但是不删除，如果队列为空，则返回null
5	E poll()	普通	取得头元素，但是删除, 如果队列为空，则返回 null
6	E remove()	普通	删除当前元素, 如果对列为空则抛出异常

我们一般实例化对象和指定泛型类型就如下：

LinkedList<Integer> data = new LinkList<>();

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LinkedList可以用来模拟栈的数据结构

LinkedList<Integer> data = new LinkedList<>();
//压栈
data.push(100);
data.push(200);
//弹栈
Integer i = data.pop();
System.out.println(i);

LinkedList可以用来模拟队列(单端和双端)的数据结构

LinkedList<Integer> data = new LinkedList<>();
data.addFirst(100);
data.addFirst(200);
Integer i = data.removeLast();
System.out.println(i);

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Set接口

前言

Set是Collection子接口，与 List 接口最大的不同在于，Set 接口不包含重复元素。
Set 接口并没有对 Collection 接口进行扩充，基本上还是与 Collection 接口保持一致。
在此接口中有两个常用的子类：HashSet、TreeSet

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关于Set的元素

Set接口没有 List 接口中定义的 get(int index)方法，所以无法使用循环进行输出。想要获取数据有两个办法：

1. 使用迭代器进行输出
2. 使用toArray()转换为数组再进行遍历、输出

Set 接口不包含重复元素，而且为单值，null也只能存在一个。这样的形式可以模拟数学中’集‘的概念；

Set集合有一些子类在存储时散列存放的数据结构，当存储可变对象时需要非常小心，每个数据的位置由该数据计算得到，如果数据可修改，那么地址也会变化。

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HashSet类

HashSet属于散列存放，使用哈希表结构进行存储数据。

HashSet<String> set = new HashSet<>();

使用HashSet存数据，其实是借用了HashMap(双值存储)的存储方式，一个值存要存的数据e，另一个值存指定的常量PRESENT；

HashSet存储元素输出没有规律，而且重复元素无法再次存入；

HashSet<String> set = new HashSet<>();
set.add("a");
set.add("b");
set.add("c");
set.add("a");
Iterator<String> iterator = set.iterator();
while(iterator.hashNext()){
    System.out.print(iterator.next()+", ");
}
打印结果可能是：a, c, b,

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TreeSet类

前序

TreeSet采用二叉树进行存储，是有序的；

内部存储和HashSet一样，是基于Map来存储数据的；

提供的方法和HashSet基本一样，只不过它们存储的数据结构不一样；

TreeSet的使用

TreeSet<String> data = new TreeSet<>();

打印出来的顺序是基于ASCII码进行先后排序的，如果数据不属于ASCII码，比如存储的是对象名，打印顺序就会出乱子。

那不属于的ASCII码的该如何比较呢：那就需要实现Comparable接口。

例如: