Java 学习之路 之 Java集合概述（三十二）

Java 集合类是一种特别有用的工具类，可以用于存储数量不等的多个对象，并可以实现常用的数据结构，如栈、队列等。除此之外，Java 集合还可用于保存具有映射关系的关联数组。Java 集合大致可以为 Set、List 和 Map 三种体系，其中 Set 代表无序、不可重复的集合；List 代表有序、重复的集合；而 Map 则代表具有映射关系的集合。从 Java 5 以后，Java 又增加了 Queue 体系集合，代表一种队列集合实现。

Java 集合就像一种容器，我们可以把多个对象（实际上是对象的引用，但习惯上都称为对象）“丢进”该容器中。在 Java 5 之前，Java 集合会丢失容器中所有对象的数据类型，把所有对象都当成 Object 类型处理；从 Java 5 增加了泛型以后，Java 集合可以记住容器中对象的数据类型，从而可以编写更简洁、健壮的代码。

在编程时，常常需要集中存放多个数据。当然我们可以使用数组来保存多个对象，但数组长度不可变化，一旦在初始化数组时指定了数组长度，这个数组长度就是不可变的，如果需要保存数量变化的数据，数组就优点无能为力了；而且数组无法保存具有映射关系的数据，如成绩表：语文--79，数学--80，这种数据看上去像两个数组，但这两个数组的元素之间有一定的关联关系。

为了保存数量不确定的数据，以及保存具有映射关系的数据（也被称为关联数组），Java 提供了集合类。集合类主要负责保存、盛装其他数据，因此集合类也被称为容器类。所有的集合类都位于 java.util 包下，后来为了处理多线程环境下的并发安全问题，Java 5 还在 java.util.concurrent 包下提供了一些多线程支持的集合类。

集合类和数组不一样，数组元素既可以是基本类型的值，也可以是对象（实际上保存的是对象的引用变量）；而集合是只能保存对象（实际上只是保存对象的引用变量，但通常习惯上认为集合里保存的是对象）。

Java 的集合类主要由两个接口派生而出：Collection 和 Map，Collection 和 Map 是 Java 集合框架的根接口，这两个接口又包含了一些子接口或实现类。如图8.1 所示是 Collection 接口、子接口及其实现类的继承树。

图 8.1 显示了 Collection 体系里的集合，其中粗线圈出的 Set 和 List 接口是 Collection 接口派生的两个子接口，它们分别代表了无序集合和有序集合；Queue 是 Java 提供的队列实现，有点类似于 List，后面章节还会更详细的介绍，此处不再赘述。

如图 8.2 所示是 Map 体系的继承树，所有的 Map 实现类用于保存具有映射关系的数据（也就是前面介绍的关联数组）。

图8.2 显示了 Map 接口的众多实现类，这些实现类在功能、用法上存在一定的差异，但它们都有一个功能特征：Map 保存的每项数组都是 key-value 对，也就是有 key 和 value 两个值组成。就像前面介绍的成绩单：语文-79，数学-80，每项成绩都由两个值组成，即科目名和成绩。对于一张成绩表而言，科目通常不会重复，而成绩是可重复的，通常习惯根据科目来查阅成绩，而不会根据成绩来查询科目。Map 于此类似，Map 里的 key 是不可重复的，key 用于标识集合里的每项数据，如果需要查阅 Map 中的数据时，总是根据 Map 的 key 来获取。

根据图 8.1 和图 8.2 中粗线标识的 4 个接口，我们可以把 Java 的所有集合分成三大类，其中 Set 集合类似于一个罐子，把一个对象添加到 Set 集合时，Set 集合无法记住添加这个元素的顺序，所以 Set 里的元素不能重复（否则系统无法准备识别这个元素）；List 集合非常像一个数组，它可以记住每个添加元素的顺序，只是 List 的长度可变。Map 集合也像一个罐子，只是它里面的每项数据都由两个值组成。图 8.3 显示了这三种集合的示意图。

从图 8.3 中可以看出，如果访问 List 集合中的元素，可以直接根据元素的索引来访问；如果访问 Map 集合中的元素，可以根据每项元素的 key 来访问其 value；如果访问 Set 集合中的元素，则只能根据元素本身来访问（这也是 Set 集合里元素不允许重复的原因）。

对于 Set、List、Queue 和 Map 四种集合，最常用的实现类在 图 8.1、图 8.2 中以灰色区域覆盖，分别是 HashSet、TreeSet、ArrayList、ArrayDeque、LinkedList 和 HashMap、TreeMap 等实现类。