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Java 集合框架

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Java 集合框架

早在Java 2中之前,Java就提供了特設類。比如:Dictionary, Vector, Stack, 和Properties這些類用來存儲和操作對象組。

雖然這些類都非常有用,但是它們缺少一個核心的,統一的主題。由于這個原因,使用Vector類的方式和使用Properties類的方式有著很大不同。

集合框架被設計成要滿足以下幾個目標。

  • 該框架必須是高性能的。基本集合(動態數組,鏈表,樹,哈希表)的實現也必須是高效的。
  • 該框架允許不同類型的集合,以類似的方式工作,具有高度的互操作性。
  • 對一個集合的擴展和適應必須是簡單的。

為此,整個集合框架就圍繞一組標準接口而設計。你可以直接使用這些接口的標準實現,諸如: LinkedList, HashSet, 和 TreeSet等,除此之外你也可以通過這些接口實現自己的集合。

集合框架是一個用來代表和操縱集合的統一架構。所有的集合框架都包含如下內容:

  • 接口:是代表集合的抽象數據類型。接口允許集合獨立操縱其代表的細節。在面向對象的語言,接口通常形成一個層次。
  • 實現(類):是集合接口的具體實現。從本質上講,它們是可重復使用的數據結構。
  • 算法:是實現集合接口的對象里的方法執行的一些有用的計算,例如:搜索和排序。這些算法被稱為多態,那是因為相同的方法可以在相似的接口上有著不同的實現。

除了集合,該框架也定義了幾個Map接口和類。Map里存儲的是鍵/值對。盡管Map不是collections,但是它們完全整合在集合中。


集合接口

集合框架定義了一些接口。本節提供了每個接口的概述:

序號 接口描述
1 Collection 接口
允許你使用一組對象,是Collection層次結構的根接口。
2 List 接口
繼承于Collection和一個 List實例存儲一個有序集合的元素。
3 Set
繼承于?Collection,是一個不包含重復元素的集合。
4 SortedSet
繼承于Set保存有序的集合。
5 Map
將唯一的鍵映射到值。
6 Map.Entry
描述在一個Map中的一個元素(鍵/值對)。是一個Map的內部類。
7 SortedMap
繼承于Map,使Key保持在升序排列。
8 Enumeration
這是一個傳統的接口和定義的方法,通過它可以枚舉(一次獲得一個)對象集合中的元素。這個傳統接口已被迭代器取代。

集合類

Java提供了一套實現了Collection接口的標準集合類。其中一些是具體類,這些類可以直接拿來使用,而另外一些是抽象類,提供了接口的部分實現。

標準集合類匯總于下表:

序號 類描述
1 AbstractCollection?
實現了大部分的集合接口。
2 AbstractList?
繼承于AbstractCollection 并且實現了大部分List接口。
3 AbstractSequentialList?
繼承于 AbstractList ,提供了對數據元素的鏈式訪問而不是隨機訪問。
4 LinkedList
繼承于?AbstractSequentialList,實現了一個鏈表。
5 ArrayList
通過繼承AbstractList,實現動態數組。
6 AbstractSet?
繼承于AbstractCollection 并且實現了大部分Set接口。
7 HashSet
繼承了AbstractSet,并且使用一個哈希表。
8 LinkedHashSet
具有可預知迭代順序的?Set?接口的哈希表和鏈接列表實現。
9 TreeSet
繼承于AbstractSet,使用元素的自然順序對元素進行排序.
10 AbstractMap?
實現了大部分的Map接口。
11 HashMap
繼承了HashMap,并且使用一個哈希表。
12 TreeMap
繼承了AbstractMap,并且使用一顆樹。
13 WeakHashMap
繼承AbstractMap類,使用弱密鑰的哈希表。
14 LinkedHashMap
繼承于HashMap,使用元素的自然順序對元素進行排序.
15 IdentityHashMap
繼承AbstractMap類,比較文檔時使用引用相等。

在前面的教程中已經討論通過java.util包中定義的類,如下所示:

序號 類描述
1 Vector
Vector類實現了一個動態數組。和ArrayList和相似,但是兩者是不同的。
2 Stack
棧是Vector的一個子類,它實現了一個標準的后進先出的棧。
3 Dictionary
Dictionary 類是一個抽象類,用來存儲鍵/值對,作用和Map類相似。
4 Hashtable
Hashtable是原始的java.util的一部分,?是一個Dictionary具體的實現?。
5 Properties
Properties 繼承于 Hashtable.表示一個持久的屬性集.屬性列表中每個鍵及其對應值都是一個字符串。
6 BitSet
一個Bitset類創建一種特殊類型的數組來保存位值。BitSet中數組大小會隨需要增加。

一個Bitset類創建一種特殊類型的數組來保存位值。BitSet中數組大小會隨需要增加。


集合算法

集合框架定義了幾種算法,可用于集合和映射。這些算法被定義為集合類的靜態方法。

在嘗試比較不兼容的類型時,一些方法能夠拋出 ClassCastException異常。當試圖修改一個不可修改的集合時,拋出UnsupportedOperationException異常。

集合定義三個靜態的變量:EMPTY_SET EMPTY_LIST,EMPTY_MAP的。這些變量都不可改變。

序號 算法描述
1 Collection Algorithms
這里是一個列表中的所有算法實現。

如何使用迭代器

通常情況下,你會希望遍歷一個集合中的元素。例如,顯示集合中的每個元素。

做到這一點最簡單的方法是采用一個迭代器,它是一個對象,實現了Iterator 接口或ListIterator接口。

迭代器,使你能夠通過循環來得到或刪除集合的元素。ListIterator繼承了Iterator,以允許雙向遍歷列表和修改元素。

這里通過實例列出Iterator和listIterator接口提供的所有方法。

如何使用比較器

TreeSet和TreeMap的按照排序順序來存儲元素. 然而,這是通過比較器來精確定義按照什么樣的排序順序。

這個接口可以讓我們以不同的方式來排序一個集合。

序號 比較器方法描述
1 使用 Java Comparator
這里通過實例列出Comparator接口提供的所有方法

總結

Java集合框架為程序員提供了預先包裝的數據結構和算法來操縱他們。

集合是一個對象,可容納其他對象的引用。集合接口聲明對每一種類型的集合可以執行的操作。

集合框架的類和接口均在java.util包中。

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