java集合类（Set、Map、List）

集合类概述

java.util包中的集合类就像一个装有多个对象的容器，提到容器就不难想到数组，数组与集合的不同之处在于：数组的长度是固定的，集合的长度是可变的；数组既可以存放基本数据类型大数据，又可以存放对象，集合只能存放对象。集合类包括List集合、Set集合和Map集合，其中List与Set继承了Collection接口，且List接口、Set接口和Map接口还提供了了不同的实现类，List集合、Set集合和Map集合大的继承关系如下图：

说明：由上图可知，Set接口和List接口都继承于Collection接口，Collection接口虽然不能直接被使用，但提供了操作合集以及集合中元素的方法，且Set接口都可以调用Collection接口中的方法，Collection接口的常用方法及说明如下表；

方法	功能描述
add（Object e）	将指定的对象添加到当前合集内
remove（Object o）	将指定的对象从当前集合内移除
isEmpty（）	返回Boolean值，用于判断当前合集是否为空
iterator（）	返回用于遍历集合内元素的迭代器
size（）	返回int型值，获取当前集合中元素的个数

List集合

List集合包括List接口以及List接口的所有实现类，List集合中的元素允许重复，且各元素的顺序就是添加元素的顺序，类似java数组，用户可以通过索引（元素在集合中位置）访问集合中的元素

List接口

List接口继承了Collection接口，因此可以使用Collection接口中的所有方法，此外，List接口还定义了两个非常重要的方法，如下表：

方法	功能描述
get（int index）	获得指定索引位置上的元素
set（int  index，Object obj）	将集合中指定索引位置的对象修改为指定的对象

List接口的实现类

因为List接口不能直接被实例化，所以java提供了List接口的实现类，其中最常用的实现类是ArrayList类与LinkedList类。

类名	功能描述
ArrayList	以数组的形式保存集合中的元素，能够根据索引位置随机且快速地访问集合中的元素
LinkedList	以链表结构保存集合中的元素，随机访问集合中元素的性能较差，但向集合中插入元素和删除元素的性能出色

分别使用ArrayList类和LinkedList类实例化List集合的关键代码如下：

List<E> list = new ArrayList<E>();
List<E> list2 = new LinkedList<E>();

注意：其中，E代表元素类型，例如，如果集合中的元素均为字符串类型，那么E即为String类型，E也可以不用写。

下面讲解List集合的常用方法，代码如下：

import java.util.*;

public class Demo {
	public static void main(String[] args) { 			// 主方法
		List<String> list = new ArrayList<>(); 		// 创建集合对象
		list.add("a"); 								// 向集合添加元素
		list.add("b");
		list.add("c");
		list.remove(0);								//删除索引为0的字符串		
		list.set(1, "123");							//将索引为1的字符串的值更改为字符串123
		list.size();								//计算数组的大小
		for (int j = 0; j < list.size(); j++) { 		// 循环遍历集合
			System.out.println(list.get(j)); 			// 获取指定索引处的值
		}
	}
}

Iterator迭代器

在上面实例当中使用了for循环遍历List集合中的元素，那么还有没有其他遍历集合中元素的方法呢？，在Java包中提供了一个Iterator接口，Iterator接口是一个专门对集合进行迭代的迭代器，其常用方法如下表：

方法	功能描述
hasNext（）	如果仍有元素可以迭代，则返回true
next（）	返回迭代的下一个元素
remove（）	从迭代器指向的Collection中移除迭代器返回的最后一个元素（可选操作）

注意：Iterator的next（）方法返回值类型是Object

使用iterator迭代器时，需要使用Collection接口中的iterator方法创建一个iterator对象，下面将讲解迭代器用法，代码如下：

import java.util.*; //导入java.util包，其他实例都要添加该语句

public class Demo { // 创建类IteratorTest
	public static void main(String args[]) {
		Collection<String> list = new ArrayList<>(); // 实例化集合类对象
		list.add("a"); // 向集合添加数据
		list.add("b");
		list.add("c");
		Iterator<String> it = list.iterator(); // 创建迭代器
		while (it.hasNext()) { // 判断是否有下一个元素
			String str = (String) it.next(); // 获取集合中元素
			System.out.println(str);
		}
	}
}

返回结果：

Set集合

Set集合由Set接口和Set接口的实现类组成，Set集合中的元素不按特定的方式排序，只是简单地被存放在集合中，但Set集合中的元素不能重复

Set接口

Set接口继承了Collection接口，因此可以使用Collection接口中的所有方法，由于Set集合中的元素不能重复，因此在向Set集合中添加元素时，需要先判断新增元素是否已经存在于集合中，在确定是否执行添加操作，例如，向使用HashSet实现类创建的Set集合中添加元素的流程图如下：

Set接口的实现类

Set接口常用的实现类有HashSet类与TreeSet类，分别如下：

• HashSet是Set接口的一个实现类，他不允许有重复元素；
• TreeSet类不仅实现了Set接口，还是实现了java.util.SortedSet接口，因此在遍历使用TreeSet类实现的Set集合中的元素时，会默认地将元素按升序排列，在创建TreeSet类对象时，通过使用Comparator接口，还是可以实现定制排序，例如降序排列；

如果想指定TreeSet的排序规则，可以在实例化TreeSet对象时，将一个已经写好的比较器作为构造方法参数传入，或者让TreeSet中的所有元素都实现Compareble接口。TreeSet类除了可以使用Collection接口中的方法以外，还提供了了一些其他操作集合中元素的方法，TreeSet类增加的方法如下表：

方法	功能描述
first（）	返回此Set中当前第一个（最低）元素
last（）	返回此Set中当前第一个（最高）元素
comparator（）	返回对此Set中的元素进行排序的比较器，如果此Set使用自然顺序，则返回Null
headSet（E toElement）	返回一个新的Set合集，新合集是toElement（不包含）之前的所有对象
subSet（E fromElement，E formElement）	返回一个新的Set集合，是fromElement（包含）对象与fromElement（不包含对象之间的所有对象）
tailSet（E fromElement）	返回一个新的Set合集，新合集包含对象fromElement（包含）之后的所有对象

说明：HashSet类和TreeSet类都是Set接口的实现类，他们都不允许有重复元素，但HashSet类在遍历集合中的元素时不关心元素的顺序，而TreeSet类则会按自然顺序（升序排列）遍历集合中的元素

下面实例讲解HashSet类和TreeSet类，代码如下：

首先创建一个比较器（person）类，TreeSet类默认是升序，我用比较器进行倒序，代码如下：

import java.util.Comparator;
public class Person implements Comparable{
	int i;
	public Person(int i) {
		super();
		this.i = i;
	}
	
	public String toString() {
		return "Person [i=" + i  + "]";
	}

	public int compareTo(Object arg0) {
		Person p = (Person)arg0;	//将传过来的值进行向下转型
		if(this.i < p.i) {			//如果值this.i大于p.i值会升序反之会倒序
			return 1;
		}
		if(this.i > p.i) {
			return -1;
		}
		return 0;
	}
}

说明：Comparetor接口，即比较器，他提供一个抽象方法compare（T ol，T o2），这个方法指定两个对象的比较规则，如果o1大于o2，方法会返回正数（通常为+1）；如果o1等于o2，方法返回0；如果o1等于o2，方法返回负数（通常为-1）

在创建Demo类，代码如下：

import java.util.*; 

public class Demo { 
	public static void main(String args[]) {
		//创建TreeSet类
		Set treeset = new TreeSet();
		System.out.println("以下是TreeSet类遍历的数组并将数组进行倒序排列");
		Person p1 = new Person(1);
		Person p2 = new Person(2);
		Person p3 = new Person(3);
		treeset.add(p1);
		treeset.add(p2);
		treeset.add(p3);
		//创建迭代器并遍历数组
		Iterator<Integer> it = treeset.iterator();
		while(it.hasNext()) {
			System.out.println(it.next());
		}
		//创建HashSet类
		Set hashset = new HashSet();
		System.out.println("以下是HashSet类遍历的数组");
		hashset.add(4);
		hashset.add(3);
		hashset.add(2);
		hashset.add(1);
		//创建迭代器并遍历数组
		Iterator it2 = hashset.iterator();
		while(it2.hasNext()) {
			System.out.println(it2.next());
		}
		
	}
}

返回结果如下图：

Map集合

在程序中，如果想存储具有映射关系的数据，那么就需要使用Map合集了，Map合集由Map接口和Map接口的实现类组成。

Map接口

Map接口虽然没有继承Collection接口，但提供了key到value的映射关系，Map接口中不能包含相同的key，并且每个key只能映射一个value，Map接口常用方法如下表：

方法	功能描述
put（object key，Object value）	向集合中添加指定的key与value的映射关系
containsKey（object key）	如果次映射包含指定key的映射关系，则返回true
containsValue（Object value）	如果此映射将一个或多个key映射到指定值，则返回true
get（object key）	如果存在指定的key对象，则返回该对象对应的值，否则返回null
keySet（）	返回该集合中的所有key对象形成的Set集合
values（）	返回该集合中所有值对象形成的Collection集合

Map接口实现类

Map接口常用的实现类有HashMap类和TreeMap类两种，分别如下：

• HashMap类时Map接口实现的类，HashMap类虽然能够通过哈希表快速查找其内部的映射关系，但不保证映射关系顺序，在key-value对（键值对）中，由于key不能重复，所以最多只有一个key为null，但可以有无数多个value为null
• TreeMap类不仅实现了Map接口，还实现了java.util.SorteMap接口，由于使用TreeMap类实现的Map集合存储key-value对时，需要根据key进行排序，所以key不能为null

建议使用HashMap类实现Map集合，因为由HashMap类实现的Map集合添加和删除映射关系的效率较高；而如果希望Map集合中的元素存在一定的顺序，应该使用TreeMap类实现Map集合

下面实例讲解Map用法：

import java.util.*; 

public class Demo { 
	public static void main(String args[]) {
		//创建HashMap类
		Map map = new HashMap();
		//想Map集合添加数据
		map.put("key1", "value1");
		map.put("key2", "value2");
		map.put("key3", "value3");
		map.put("key4", "value4");
		//构建Map集合中所有key的Set集合
		Set key = map.keySet();
		//创建迭代器
		Iterator it = key.iterator();
		//遍历key值
		System.out.println("遍历key值");
		while(it.hasNext()) {
			System.out.println(it.next());
		}
		//构建Map集合中所有value值的集合
		Collection value = map.values();
		//创建迭代器
		Iterator it2 = value.iterator();
		//遍历value值
		System.out.println("遍历value值");
		while(it2.hasNext()) {
			System.out.println(it2.next());
		}
	}
}

返回结果：

集合的使用场合

List集合、Set集合和Map集合，那么在实际开发中，具体何时应该选择哪种集合呢？这里总结了以下原则：

• List集合：List集合关注的索引，List集合中的元素是有存放顺序的，例如一个学生的成绩，成绩可以重复，就可以使用List集合存放
• Set集合：Set集合关注的是唯一性，它的值不允许重复，例如每个班学生的学号，每个学生的学号是不能重复的
• Map集合：Map集合关注的是唯一标识符（key），它将唯一的建映射到某个元素，例如每个班学生的学号与姓名的映射，每个学号对应一个学生的名字，学号是不能重复的，但是学生的姓名有可能重复