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还不懂Java集合框架?阿里架构师总结了这五点,看完至少能掌握99%

gowuye 2024-04-04 11:55 2 浏览 0 评论


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。

从上面的集合框架图可以看到,Java 集合框架主要包括两种类型的容器,一种是集合(Collection),存储一个元素集合,另一种是图(Map),存储键/值对映射。Collection 接口又有 3 种子类型,List、Set 和 Queue,再下面是一些抽象类,最后是具体实现类,常用的有 ArrayList、LinkedList、HashSet、LinkedHashSet、HashMap、LinkedHashMap 等等。

集合框架是一个用来代表和操纵集合的统一架构。所有的集合框架都包含如下内容:

  • 接口:是代表集合的抽象数据类型。例如 Collection、List、Set、Map 等。之所以定义多个接口,是为了以不同的方式操作集合对象
  • 实现(类):是集合接口的具体实现。从本质上讲,它们是可重复使用的数据结构,例如:ArrayList、LinkedList、HashSet、HashMap。
  • 算法:是实现集合接口的对象里的方法执行的一些有用的计算,例如:搜索和排序。这些算法被称为多态,那是因为相同的方法可以在相似的接口上有着不同的实现。

除了集合,该框架也定义了几个 Map 接口和类。Map 里存储的是键/值对。尽管 Map 不是集合,但是它们完全整合在集合中。

集合框架体系如图所示

Java 集合框架提供了一套性能优良,使用方便的接口和类,java集合框架位于java.util包中, 所以当使用集合框架的时候需要进行导包。

一、集合接口

集合框架定义了一些接口。本节提供了每个接口的概述:

Set和List的区别

  1. Set 接口实例存储的是无序的,不重复的数据。List 接口实例存储的是有序的,可以重复的元素。
  2. Set检索效率低下,删除和插入效率高,插入和删除不会引起元素位置改变 <实现类有HashSet,TreeSet>。
  3. List和数组类似,可以动态增长,根据实际存储的数据的长度自动增长List的长度。查找元素效率高,插入删除效率低,因为会引起其他元素位置改变 <实现类有ArrayList,LinkedList,Vector> 。


二、集合实现类(集合类)

Java提供了一套实现了Collection接口的标准集合类。其中一些是具体类,这些类可以直接拿来使用,而另外一些是抽象类,提供了接口的部分实现。

标准集合类汇总于下表:

在前面的教程中已经讨论通过java.util包中定义的类,如下所示:

三、集合算法

集合框架定义了几种算法,可用于集合和映射。这些算法被定义为集合类的静态方法。

在尝试比较不兼容的类型时,一些方法能够抛出 ClassCastException异常。当试图修改一个不可修改的集合时,抛出UnsupportedOperationException异常。

集合定义三个静态的变量:EMPTY_SET,EMPTY_LIST,EMPTY_MAP的。这些变量都不可改变。

四、如何使用迭代器

通常情况下,你会希望遍历一个集合中的元素。例如,显示集合中的每个元素。

一般遍历数组都是采用for循环或者增强for,这两个方法也可以用在集合框架,但是还有一种方法是采用迭代器遍历集合框架,它是一个对象,实现了Iterator 接口或ListIterator接口。

迭代器,使你能够通过循环来得到或删除集合的元素。ListIterator 继承了Iterator,以允许双向遍历列表和修改元素。

1. 遍历 ArrayList

实例

import java.util.*;
 
public class Test{
 public static void main(String[] args) {
 List<String> list=new ArrayList<String>();
 list.add("Hello");
 list.add("World");
 list.add("HAHAHAHA");
 //第一种遍历方法使用 For-Each 遍历 List
 for (String str : list) { //也可以改写 for(int i=0;i<list.size();i++) 这种形式
 System.out.println(str);
 }
 
 //第二种遍历,把链表变为数组相关的内容进行遍历
 String[] strArray=new String[list.size()];
 list.toArray(strArray);
 for(int i=0;i<strArray.length;i++) //这里也可以改写为 for(String str:strArray) 这种形式
 {
 System.out.println(strArray[i]);
 }
 
 //第三种遍历 使用迭代器进行相关遍历
 
 Iterator<String> ite=list.iterator();
 while(ite.hasNext())//判断下一个元素之后有值
 {
 System.out.println(ite.next());
 }
 }
}

解析

三种方法都是用来遍历ArrayList集合,第三种方法是采用迭代器的方法,该方法可以不用担心在遍历的过程中会超出集合的长度。


2. 遍历 Map

实例

import java.util.*;
 
public class Test{
 public static void main(String[] args) {
 Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
 map.put("1", "value1");
 map.put("2", "value2");
 map.put("3", "value3");
 
 //第一种:普遍使用,二次取值
 System.out.println("通过Map.keySet遍历key和value:");
 for (String key : map.keySet()) {
 System.out.println("key= "+ key + " and value= " + map.get(key));
 }
 
 //第二种
 System.out.println("通过Map.entrySet使用iterator遍历key和value:");
 Iterator<Map.Entry<String, String>> it = map.entrySet().iterator();
 while (it.hasNext()) {
 Map.Entry<String, String> entry = it.next();
 System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue());
 }
 
 //第三种:推荐,尤其是容量大时
 System.out.println("通过Map.entrySet遍历key和value");
 for (Map.Entry<String, String> entry : map.entrySet()) {
 System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue());
 }
 
 //第四种
 System.out.println("通过Map.values()遍历所有的value,但不能遍历key");
 for (String v : map.values()) {
 System.out.println("value= " + v);
 }
 }
}

五、如何使用比较器

TreeSet和TreeMap的按照排序顺序来存储元素. 然而,这是通过比较器来精确定义按照什么样的排序顺序。

这个接口可以让我们以不同的方式来排序一个集合。

六、总结

Java集合框架为程序员提供了预先包装的数据结构和算法来操纵他们。

集合是一个对象,可容纳其他对象的引用。集合接口声明对每一种类型的集合可以执行的操作。

集合框架的类和接口均在java.util包中。

任何对象加入集合类后,自动转变为Object类型,所以在取出的时候,需要进行强制类型转换。

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