Java Collections Framework（Java集合框架）学习（一）

Q：为什么不用数组反而用Java集合。数组和Java集合有什么区别？
A：Java是一门面向对象的语言，就免不了处理对象，为了方便操作多个对象，那么我们就得把这多个对象存储起来，想要存储多个对象(变量),很容易就能想到一个容器(集合)来装载
总的来说：就是Java给我们提供了工具方便我们去操作多个Java对象。

Q：如何学习？
A：知道Java集合的基本用法，以及从它整体的知识点去了解它是什么；
我们学习Java集合实际上就是为了方便操作多个对象，而Java给我们提供一系列的API(方法)供我们去操作。所以在初学Java集合的时候我们更多的是学习这些API(方法)分别是什么意思。

对Java集合的API使用有一定的了解之后，我们就应该从面向对象的角度去理解它。为什么会抽象出多个接口，以及每个接口的有什么特性。

常用的实现类：（必须掌握它的数据结构是什么，什么时候使用这个类。）

结论：

• 如果是集合类型，有List和Set供我们选择。List的特点是插入有序的，元素是可重复的。Set的特点是插入无序的，元素不可重复的。至于选择哪个实现类来作为我们的存储容器，我们就得看具体的应用场景。是希望可重复的就得用List，选择List下常见的子类。是希望不可重复，选择Set下常见的子类。
• 如果是Key-Value型，那我们会选择Map。如果要保持插入顺序的，我们可以选择LinkedHashMap，如果不需要则选择HashMap，如果要排序则选择TreeMap。

容器，就是可以容纳其他Java对象的对象，其始于JDK 1.2

优点：

1. 降低编程难度
2. 提高程序性能
3. 提高API间的互操作性
4. 降低学习难度
5. 降低设计和实现相关API的难度
6. 增加程序的重用性

Java容器里只能放对象，对于基本类型（int, long, float, double等），需要将其包装成对象类型后（Integer, Long, Float, Double等）才能放到容器里。很多时候拆包装和解包装能够自动完成。这虽然会导致额外的性能和空间开销，但简化了设计和编程。

事实上，所有容器的内部存放的都是Object对象，泛型机制只是简化了编程，由编译器自动帮我们完成了强制类型转换而已。JDK 1.4以及之前版本不支持泛型，类型转换需要程序员显式完成。

//JDK 1.4 or before
ArrayList list = new ArrayList();
list.add(new String("Monday"));
list.add(new String("Tuesday"));
list.add(new String("Wensday"));
for(int i = 0; i < list.size(); i++){
    String weekday = (String)list.get(i);//显式类型转换
    System.out.println(weekday.toUpperCase());
}

ArrayList<String> list=new ArrayList<>();
list.add("Monday");
list.add("Tuesday");
list.add("Wensday");
for(int i = 0; i < list.size(); i++){
    String weekday = list.get(i);//隐式类型转换，编译器自动完成
    System.out.println(weekday.toUpperCase()); }

另外，由于Java里对象都在堆上，且对象只能通过引用（reference，跟C++中的引用不是同一个概念，可以理解成经过包装后的指针）访问，容器里放的其实是对象的引用而不是对象本身，也就不存在C++容器的复制拷贝问题。

• 接口
  为了规范容器的行为，统一设计，JCF定义了14种容器接口（collection interfaces），它们的关系如下图所示：
  
  Map接口没有继承自Collection接口，因为Map表示的是关联式容器而不是集合。但Java为我们提供了从Map转换到Collection的方法，可以方便的将Map切换到集合视图。
  上图中提供了Queue接口，却没有Stack，这是因为Stack的功能已被JDK 1.6引入的Deque取代。

• 实现
  上述接口的通用实现见下表：
  

• 迭代器
  跟C++ STL一样，JCF的迭代器（Iterator）为我们提供了遍历容器中元素的方法。只有容器本身清楚容器里元素的组织方式，因此迭代器只能通过容器本身得到。每个容器都会通过内部类的形式实现自己的迭代器。相比STL的迭代器，JCF的迭代器更容易使用。

//visit a list with iterator
ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
list.add(new String("Monday"));
list.add(new String("Tuesday"));
list.add(new String("Wensday"));
Iterator<String> it = list.iterator();//得到迭代器
while(it.hasNext()){
    String weekday = it.next();//访问元素
    System.out.println(weekday.toUpperCase());
}

JDK 1.5 引入了增强的for循环，简化了迭代容器时的写法。

//使用增强for迭代
ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
list.add(new String("Monday"));
list.add(new String("Tuesday"));
list.add(new String("Wensday"));
for(String weekday : list){//enhanced for statement
    System.out.println(weekday.toUpperCase());
}

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