Java集合框架

每博一文案

《杀死一只知更鸟》中有这样一段话：“你永远不可能真正地了解一个人，除非你穿上他的鞋子走来走去，站在他的角度思考问题。
可真当你走过他的路时，你连路过都觉得难过。”
世上没有真正的感同身受，也永远不会有一模一样的境遇。
很多时候，你以为看到了全貌，但其实只有冰山一角。永远不要凭着一点蛛丝马迹，就随意评判别人的人生。
在你看不到的角落里，多的是你不知道的事。
不知别人的苦，就别劝人大度；没有经历过他人的难，就不要肆意嘲讽。

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1. 集合简介

早在 Java 2 中之前，Java 就提供了特设类。比如：Dictionary, Vector, Stack, 和 Properties 这些类用来存储和操作对象组。

虽然这些类都非常有用，但是它们缺少一个核心的，统一的主题。由于这个原因，使用 Vector 类的方式和使用 Properties 类的方式有着很大不同。

集合框架被设计成要满足以下几个目标。

• 该框架必须是高性能的。基本集合（动态数组，链表，树，哈希表）的实现也必须是高效的。
• 该框架允许不同类型的集合，以类似的方式工作，具有高度的互操作性。
• 对一个集合的扩展和适应必须是简单的。

为此，整个集合框架就围绕一组标准接口而设计。你可以直接使用这些接口的标准实现，诸如： LinkedList, HashSet, 和 TreeSet 等,除此之外你也可以通过这些接口实现自己的集合。

集合也称为容器，仅仅是一个对象，多个元素组成一个单元。集合用于存储、检索、操作和聚合数据。 通常，他们标识形成自然组的数据项，例如扑克牌（牌集合），邮件文件夹（字母集合）。

1.1 集合和数组的区别：

数组:

• 数组初始化以后，长度就是确定了的，无法修改的，不便于扩展。
• 数组声明的类型，就决定了进行元素存储的类型了，仅仅只能存储一种数据类型。
• 数组中提供的属性和方法少，不便于进行添加，删除，插入等操作，且效率不高，同时无法直接获取存储元素的实际个数。
• 数组存储的数据是有序的，可以重复的，存储数据的特点单一 。

集合:

• 集合的长度是可变的，不足时，会自动扩容，便于扩展。
• 集合可以存储不同的类型(其实集合一般存储的也是同一种类型)，实际上集合存储的是引用对象的地址值 。所以集合只能存储一种类型引用数据类型 ，不可以存储基本数据类型(可以存储包装类)。而数组既可以存储基本数据类型，也可以存储引用数据类型。
• 集合提供大量的属性和方法，便于添加，删除，插入，只能获取到集合中存储元素的实际个数 size()
• Java 集合类可以用于存储数量不等的多个对象，还可用于保存具有映射关系的关联数组。

2. 集合的使用场景

3. 集合框架概述

一个集合框架是用于表示和操作的集合统一架构。所有集合框架包含以下内容：

• 接口

  这些是表示集合的抽象数据类型。接口允许独立于它们的表示的细节来操纵集合。在面向对象语言中，接口通常形成层次结构。

• 实现

  这些是集合接口的具体实现。实质上，它们是可重用的数据结构。

• 算法

  这些方法对实现集合接口的对象执行有用的计算，例如搜索和排序。算法被认为是多态的： 也就是说，相同的方法可以用于适当的收集接口的许多不同的实现。实质上，算法是可重用的功能。

Java集合可分为 Collection 和 Map 两种体系。

• Collection 接口：单例数据，定义了存取一组对象的方法的集合。
  • List ： 元素有序，可重复的集合。具体的详细内容可以移步至：??? Java Collection 接口下的 “ List 集合” 与 “ Set 集合 ”_ChinaRainbowSea的博客-CSDN博客
  • Set ：元素无序，不可重复的集合。
• Map 接口：双列数据，保存具有映射关系 ”key-value对“ 的集合。具体的详细内容可以移步至：??? Java集合 Map 集合 与 操作集合的工具类: Collections 的详细说明_ChinaRainbowSea的博客-CSDN博客

Java集合的框架图：

4. Java 集合框架的好处

Java 集合框架提供了以下好处：

• 减少编程工作量：

  通过提供有用的数据结构和算法，集合框架可以让您专注于程序的重要部分，而不是使其工作所需的低级“管道”。 通过促进不相关的 API 之间的互操作性，Java 集合框架免除了编写适配器对象或转换代码来连接 API。

• 提高程序速度和质量：

  这个集合框架提供了有用的数据结构和算法的高性能，高质量的实现。每个接口的各种实现是可以互换的， 所以程序可以通过切换集合实现来轻松地进行调整。由于您已经摆脱了编写自己的数据结构的苦差事， 您将有更多时间致力于提高程序的质量和性能。

• 允许不相关的 API 之间的互操作性：

  集合接口是 APIs 来回传递集合的本地语言。如果我的网络管理 API 提供了一个节点名称的集合， 并且如果您的 GUI 工具包期望一个列标题的集合，我们的 API 将无缝地互操作，即使它们是独立编写的。

• 减少了学习和使用新的 API 的努力：

  许多 API 自然会将输入的集合作为输出提供。过去，每个这样的 API 都有一个小的子 API 来操纵它的集合。 这些专用集合的子 API 之间几乎没有一致性，所以你必须从头学习每一个，使用它们很容易犯错误。 随着标准集合接口的出现，问题就消失了。

• 减少设计新 API 的工作量：

  这是以前优势的另一面。设计师和实施者不必在每次创建依赖于集合的 API 时重新发明轮子; 相反，他们可以使用标准的集合接口。

• 促进软件重用：

  符合标准集合接口的新数据结构本质上是可重用的。对于在实现这些接口的对象上运行的新算法也是如此。

5. 实现

实现是用于存储集合的数据对象，本课介绍以下几种实现：

• 通用实现 ：是最常用的实现，专为日常使用而设计。他们在标题为“通用目的实现”的表中进行了总结。
• 特殊实现：专为在特殊情况下使用而设计，并显示非标准性能特性，使用限制或行为
• 并发实现 ：支持高并发，通常以牺牲单线程性能为代价。这些实现是 java.util.concurrent 软件包中的一部分
• 封装器实现 ： 与其他类型的实现(通常是通用实现)结合使用，以提供增加或现在的功能
• 方便实现 ： 也就是小型实现，通常通过静态工厂方法提供，为特殊集合（例如单例集）的通用实现提供方便，高效的替代
• 抽象实现 : 便于构建定制实现的骨架实现。稍后在“自定义集合的实现”中进行介绍。一个高级的话题,这不是特别困难，但相对少的人需要做。

通用实现被总结在下表

接口	哈希表	可变数组	平衡二叉树	链表	哈希表+链表
Set	HashSet	-	TreeSet	-	LinkedHashSet
List	-	ArrayList	-	LinkedList	-
Deque	-	ArrayDeque	-	LinkedList	-
Map	HashMap	-	TreeMap	-	LinkedHashMap
Queue	-	-	-	-	-

正如你可以从表中看到，Java 集合框架提供了几种通用的实现 Set， List 以及 Map。

6. 最后：

限于自身水平，其中存在的错误，希望大家给予指教，韩信点兵——多多益善，谢谢大家，后会有期，江湖再见！！！