Java学习总结6-----Java集合类

今天在网上搜索了一下，发现一篇关于java集合的博文，里面整理得非常好，特意copy过来和大家分享一下

本讲内容：集合 collection

讲集合collection之前，我们先分清三个概念：

colection 集合，用来表示任何一种数据结构
Collection 集合接口，指的是 java.util.Collection接口，是 Set、List 和 Queue 接口的超类接口
Collections 集合工具类，指的是 java.util.Collections 类。

SCJP考试要求了解的接口有：Collection , Set , SortedSet , List , Map , SortedMap , Queue , NavigableSet , NavigableMap, 还有一个 Iterator 接口也是必须了解的。

SCJP考试要求了解的类有： HashMap , Hashtable ,TreeMap , LinkedHashMap , HashSet , LinkedHashSet ,TreeSet , ArrayList , Vector , LinkedList , PriorityQueuee , Collections , Arrays

下面给出一个集合之间的关系图：

上图中加粗线的ArrayList 和 HashMap 是我们重点讲解的对象。下面这张图看起来层级结构更清晰些。

我们这里说的集合指的是小写的collection，集合有4种基本形式，其中前三种的父接口是Collection。

List 关注事物的索引列表
Set 关注事物的唯一性
Queue 关注事物被处理时的顺序
Map 关注事物的映射和键值的唯一性

一、Collection 接口

Collection接口是 Set 、List 和 Queue 接口的父接口，提供了多数集合常用的方法声明，包括 add()、remove()、contains() 、size() 、iterator() 等。

add(E e)	将指定对象添加到集合中
remove(Object o)	将指定的对象从集合中移除，移除成功返回true,不成功返回false
contains(Object o)	查看该集合中是否包含指定的对象，包含返回true,不包含返回flase
size()	返回集合中存放的对象的个数。返回值为int
clear()	移除该集合中的所有对象，清空该集合。
iterator()	返回一个包含所有对象的iterator对象，用来循环遍历
toArray()	返回一个包含所有对象的数组,类型是Object
toArray(T[] t)	返回一个包含所有对象的指定类型的数组

我们在这里只举一个把集合转成数组的例子，因为Collection本身是个接口所以，我们用它的实现类ArrayList做这个例子：

01
import java.util.ArrayList;

02
import java.util.Collection;

03
 

04
public class CollectionTest {

05
 

06
    public static void main(String[] args) {

07
 

08
        String a = "a",b="b",c="c";

09
        Collection list = new ArrayList();

10
        list.add(a);

11
        list.add(b);

12
        list.add(c);

13
 

14
        String[] array =  list.toArray(new String[1]);

15
 

16
        for(String s : array){

17
            System.out.println(s);

18
        }

19
    }

20
}

编译并运行程序，检查结果：

二、几个比较重要的接口和类简介

1、List接口

List 关心的是索引，与其他集合相比，List特有的就是和索引相关的一些方法：get(int index) 、 add(int index,Object o) 、 indexOf(Object o) 。

ArrayList 可以将它理解成一个可增长的数组，它提供快速迭代和快速随机访问的能力。

LinkedList 中的元素之间是双链接的，当需要快速插入和删除时LinkedList成为List中的不二选择。

Vector 是ArrayList的线程安全版本，性能比ArrayList要低，现在已经很少使用

2、Set接口

Set关心唯一性，它不允许重复。

HashSet 当不希望集合中有重复值，并且不关心元素之间的顺序时可以使用此类。

LinkedHashset 当不希望集合中有重复值，并且希望按照元素的插入顺序进行迭代遍历时可采用此类。

TreeSet 当不希望集合中有重复值，并且希望按照元素的自然顺序进行排序时可以采用此类。（自然顺序意思是某种和插入顺序无关，而是和元素本身的内容和特质有关的排序方式，譬如“abc”排在“abd”前面。）

3、Queue接口

Queue用于保存将要执行的任务列表。

LinkedList 同样实现了Queue接口，可以实现先进先出的队列。

PriorityQueue 用来创建自然排序的优先级队列。番外篇中有个例子http://android.yaohuiji.com/archives/3454你可以看一下。

4、Map接口

Map关心的是唯一的标识符。他将唯一的键映射到某个元素。当然键和值都是对象。

HashMap 当需要键值对表示，又不关心顺序时可采用HashMap。

Hashtable 注意Hashtable中的t是小写的，它是HashMap的线程安全版本，现在已经很少使用。

LinkedHashMap 当需要键值对，并且关心插入顺序时可采用它。

TreeMap 当需要键值对，并关心元素的自然排序时可采用它。

三、ArrayList的使用

ArrayList是一个可变长的数组实现，读取效率很高，是最常用的集合类型。

1、ArrayList的创建

在Java5版本之前我们使用：

`1`	`List list =` `new` `ArrayList();`

在Java5版本之后，我们使用带泛型的写法：

`1`	`List<String> list =` `new` `ArrayList<String>();`

上面的代码定义了一个只允许保存字符串的列表，尖括号括住的类型就是参数类型，也成泛型。带泛型的写法给了我们一个类型安全的集合。关于泛型的知识可以参见这里。

２、ArrayList的使用：

01
List<String> list = new ArrayList<String>();

02
list.add("nihao!");

03
list.add("hi!");

04
list.add("konikiwa!");

05
list.add("hola");

06
list.add("Bonjour");

07
System.out.println(list.size());

08
System.out.println(list.contains(21));

09
System.out.println(list.remove("hi!"));

10
System.out.println(list.size());

关于List接口中的方法和ArrayList中的方法，大家可以看看JDK中的帮助。

3、基本数据类型的的自动装箱：

我们知道集合中存放的是对象，而不能是基本数据类型，在Java5之后可以使用自动装箱功能，更方便的导入基本数据类型。

1
List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();

2
list.add(new Integer(42));

3
list.add(43);

4、ArrayList的排序：

ArrayList本身不具备排序能力，但是我们可以使用Collections类的sort方法使其排序。我们看一个例子：

01
import java.util.ArrayList;

02
import java.util.Collections;

03
import java.util.List;

04
 
05
public class Test {

06
 
07
    public static void main(String[] args) {

08
        List<String> list = new ArrayList<String>();

09
        list.add("nihao!");

10
        list.add("hi!");

11
        list.add("konikiwa!");

12
        list.add("hola");

13
        list.add("Bonjour");

14
 
15
        System.out.println("排序前："+ list);

16
 
17
        Collections.sort(list);

18
 
19
        System.out.println("排序后："+ list);

20
    }

21
 
22
}

编译并运行程序查看结果：

排序前：[nihao!, hi!, konikiwa!, hola, Bonjour]

排序后：[Bonjour, hi!, hola, konikiwa!, nihao!]

5、数组和List之间的转换

从数组转换成list，可以使用Arrays类的asList()方法：

01
import java.util.ArrayList;

02
import java.util.Collections;

03
import java.util.List;

04
 

05
public class Test {

06
 

07
    public static void main(String[] args) {

08
 

09
            String[] sa = {"one","two","three","four"};

10
            List list = Arrays.asList(sa);

11
            System.out.println("list:"+list);

12
            System.out.println("list.size()="+list.size());

13
    }

14
 

15
}

6、Iterator和for-each

在for-each出现之前，我们想遍历ArrayList中的每个元素我们会使用Iterator接口：

01
import java.util.Arrays;

02
import java.util.Iterator;

03
import java.util.List;

04
 
05
public class Test {

06
 
07
    public static void main(String[] args) {

08
 
09
        // Arrays类为我们提供了一种list的便捷创建方式

10
        List<String> list = Arrays.asList("one", "two", "three", "four");

11
 
12
        // 转换成Iterator实例

13
        Iterator<String> it = list.iterator();

14
 
15
        //遍历

16
        while (it.hasNext()) {

17
            System.out.println(it.next());

18
        }

19
 
20
    }

21
 
22
}

在for-each出现之后，遍历变得简单一些：

`01`	`import` `java.util.Arrays;`

`02`	`import` `java.util.Iterator;`

`03`	`import` `java.util.List;`

04

`05`	`public` `class` `Test {`

06

`07`	`public` `static` `void` `main(String[] args) {`

08

`09`	`// Arrays类为我们提供了一种list的便捷创建方式`

`10`	`List<String> list = Arrays.asList("one",` `"two",` `"three",` `"four");`

11

`12`	`for` `(String s : list) {`

`13`	`System.out.println(s);`

14 }

15

16 }

17

18 }

本讲内容：Map HashMap

前面课程中我们知道Map是个接口，它关心的是映射关系，它里面的元素是成对出现的，键和值都是对象且键必须保持唯一。这一点上看它和Collection是很不相同的。

一、Map接口

Map接口的常用方法如下表所示：

put(K key, V value)	向集合中添加指定的键值对
putAll(Map <? extends K,? extends V> t)	把一个Map中的所有键值对添加到该集合
containsKey(Object key)	如果包含该键，则返回true
containsValue(Object value)	如果包含该值，则返回true
get(Object key)	根据键,返回相应的值对象
keySet()	将该集合中的所有键以Set集合形式返回
values()	将该集合中所有的值以Collection形式返回
remove(Object key)	如果存在指定的键，则移除该键值对，返回键所对应的值，如果不存在则返回null
clear()	移除Map中的所有键值对，或者说就是清空集合
isEmpty()	查看Map中是否存在键值对
size()	查看集合中包含键值对的个数，返回int类型

因为Map中的键必须是唯一的，所以虽然键可以是null，只能由一个键是null，而Map中的值可没有这种限制，值为null的情况经常出现，因此get(Object key)方法返回null,有两种情况一种是确实不存在该键值对，二是该键对应的值对象为null。为了确保某Map中确实有某个键，应该使用的方法是 containsKey(Object key) 。

二、HashMap

HashMap是最常用的Map集合，它的键值对在存储时要根据键的哈希码来确定值放在哪里。

1、HashMap的基本使用：

01
import java.util.Collection;

02
import java.util.HashMap;

03
import java.util.Map;

04
import java.util.Set;

05
 
06
public class Test {

07
 
08
    public static void main(String[] args) {

09
 
10
        Map<Integer,String> map = new HashMap<Integer,String>();

11
 
12
        map.put(1, "白菜");

13
        map.put(2, "萝卜");

14
        map.put(3, "茄子");

15
        map.put(4, null);

16
        map.put(null, null);

17
        map.put(null, null);

18
 
19
        System.out.println("map.size()="+map.size());

20
        System.out.println("map.containsKey(1)="+map.containsKey(2));

21
        System.out.println("map.containsKey(null)="+map.containsKey(null));

22
        System.out.println("map.get(null)="+map.get(null));

23
 
24
        System.out.println("map.get(2)="+map.get(2));

25
        map.put(null, "黄瓜");

26
        System.out.println("map.get(null)="+map.get(null));

27
 
28
        Set set = map.keySet();

29
        System.out.println("set="+set);

30
 
31
        Collection<String> c = map.values();

32
 
33
        System.out.println("Collection="+c);

34
 
35
    }

36
 
37
}

编译并运行程序，查看结果：

1
map.size()=5

2
map.containsKey(1)=true

3
map.containsKey(null)=true

4
map.get(null)=null

5
map.get(2)=萝卜

6
map.get(null)=黄瓜

7
set=[null, 1, 2, 3, 4]

8
Collection=[黄瓜, 白菜, 萝卜, 茄子, null]

2、HashMap 中作为键的对象必须重写Object的hashCode()方法和equals()方法

下面看一个我花了1个小时构思的例子，熟悉龙枪的朋友看起来会比较亲切，设定了龙和龙的巢穴，然后把它们用Map集合对应起来，我们可以根据龙查看它巢穴中的宝藏数量，例子只是为了说明hashCode这个知识点，所以未必有太强的故事性和合理性，凑合看吧：

01
import java.util.HashMap;

02
import java.util.Map;

03
 
04
public class Test {

05
 
06
    public static void main(String[] args) {

07
 
08
        // 龙和它的巢穴映射表

09
        Map<dragon , Nest> map = new HashMap<dragon , Nest>();

10
 
11
        // 在Map中放入四只克莱恩大陆上的龙

12
        map.put(new Dragon("锐刃", 98), new Nest(98));

13
        map.put(new Dragon("明镜", 95), new Nest(95));

14
        map.put(new Dragon("碧雷", 176), new Nest(176));

15
        map.put(new Dragon("玛烈", 255), new Nest(255));

16
 
17
        // 查看宝藏

18
        System.out.println("碧雷巢穴中有多少宝藏：" + map.get(new Dragon("碧雷", 176)).getTreasure());

19
    }

20
 
21
}

22
 
23
// 龙

24
class Dragon {

25
 
26
    Dragon(String name, int level) {

27
        this.level = level;

28
        this.name = name;

29
    }

30
 
31
    // 龙的名字

32
    private String name;

33
 
34
    // 龙的级别

35
    private int level;

36
 
37
    public int getLevel() {

38
        return level;

39
    }

40
 
41
    public void setLevel(int level) {

42
        this.level = level;

43
    }

44
 
45
    public String getName() {

46
        return name;

47
    }

48
 
49
    public void setName(String name) {

50
        this.name = name;

51
    }

52
 
53
}

54
 
55
// 巢穴

56
class Nest {

57
 
58
    //我研究的龙之常数

59
    final int DRAGON_M = 4162;

60
 
61
    // 宝藏

62
    private int treasure;

63
 
64
    // 居住的龙的级别

65
    private int level;

66
 
67
    Nest(int level) {

68
        this.level = level;

69
        this.treasure = level * level * DRAGON_M;

70
    }

71
 
72
    int getTreasure() {

73
        return treasure;

74
    }

75
 
76
    public int getLevel() {

77
        return level;

78
    }

79
 
80
    public void setLevel(int level) {

81
        this.level = level;

82
        this.treasure = level * level * DRAGON_M;

83
    }

84
 
85
}

编译并运行查看结果：

`1`	`Exception in thread` `"main"` `java.lang.NullPointerException`

`2`	`at Test.main(Test.java:18)`

我们发现竟然报了错误，第18行出了空指针错误，也就是说get方法竟然没有拿到预期的巢穴对象。

在这里我们就要研究一下为什么取不到了。我们这里先解释一下HashMap的工作方式。

假设现在有个6张中奖彩票的存根，放在5个桶里（彩票首位只有1-5，首位是1的就放在一号桶，是2的就放在2号桶，依次类推），现在你拿了3张彩票来兑奖，一个号码是113，一个号码是213，一个号码是313。那么现在先兑第一张，取出一号桶里的存根发现存根号码和你的号码不符，所以你第一张没中奖。继续兑第二张，二号桶里就没存根所以就直接放弃了，把三号桶里的所有彩票存根都拿出来对应一番，最后发现有一个存根恰好是313，那么恭喜你中奖了。

HashMap在确定一个键对象和另一个键对象是否是相同时用了同样的方法，每个桶就是一个键对象的散列码值，桶里放的就是散列码相同的彩票存根，如果散列码不同，那么肯定没有相关元素存在，如果散列码相同，那么还要用键的equals()方法去比较是否相同，如果相同才认为是相同的键。简单的说就是 hashCode()相同 && equals()==true 时才算两者相同。

到了这里我们应该明白了，在没有重写一个对象的hashcode()和equals()方法之前，它们执行的是Object中对应的方法。而 Object的hashcode()是用对象在内存中存放的位置计算出来的，每个对象实例都不相同。Object的equals()的实现更简单就是看两个对象是否==，也就是两个对象除非是同一个对象，否则根本不会相同。因此上面的例子虽然都是名字叫碧雷的龙，但是HashMap中却无法认可它们是相同的。

因此我们只有重写Key对象的hashCode()和equals()方法，才能避免这种情形出现，好在Eclipse可以帮我们自动生成一个类的hashCode()和equals()，我们把上面的例子加上这两个方法再试试看：

001
import java.util.HashMap;

002
import java.util.Map;

003
 

004
public class Test {

005
 

006
    public static void main(String[] args) {

007
 

008
        // 龙和它的巢穴映射表

009
        Map<dragon , Nest> map = new HashMap<dragon , Nest>();

010
 

011
        // 在Map中放入四只克莱恩大陆上的龙

012
        map.put(new Dragon("锐刃", 98), new Nest(98));

013
        map.put(new Dragon("明镜", 95), new Nest(95));

014
        map.put(new Dragon("碧雷", 176), new Nest(176));

015
        map.put(new Dragon("玛烈", 255), new Nest(255));

016
 

017
        // 查看宝藏

018
        System.out.println("碧雷巢穴中有多少宝藏：" + map.get(new Dragon("碧雷", 176)).getTreasure());

019
    }

020
 

021
}

022
 

023
// 龙

024
class Dragon {

025
 

026
    Dragon(String name, int level) {

027
        this.level = level;

028
        this.name = name;

029
    }

030
 

031
    // 龙的名字

032
    private String name;

033
 

034
    // 龙的级别

035
    private int level;

036
 

037
    public int getLevel() {

038
        return level;

039
    }

040
 

041
    public void setLevel(int level) {

042
        this.level = level;

043
    }

044
 

045
    public String getName() {

046
        return name;

047
    }

048
 

049
    public void setName(String name) {

050
        this.name = name;

051
    }

052
 

053
    @Override

054
    public int hashCode() {

055
        final int PRIME = 31;

056
        int result = 1;

057
        result = PRIME * result + level;

058
        result = PRIME * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());

059
        return result;

060
    }

061
 

062
    @Override

063
    public boolean equals(Object obj) {

064
        if (this == obj)

065
            return true;

066
        if (obj == null)

067
            return false;

068
        if (getClass() != obj.getClass())

069
            return false;

070
        final Dragon other = (Dragon) obj;

071
        if (level != other.level)

072
            return false;

073
        if (name == null) {

074
            if (other.name != null)

075
                return false;

076
        } else if (!name.equals(other.name))

077
            return false;

078
        return true;

079
    }

080
 

081
}

082
 

083
// 巢穴

084
class Nest {

085
 

086
    //我研究的龙之常数

087
    final int DRAGON_M = 4162;

088
 

089
    // 宝藏

090
    private int treasure;

091
 

092
    // 居住的龙的级别

093
    private int level;

094
 

095
    Nest(int level) {

096
        this.level = level;

097
        this.treasure = level * level * DRAGON_M;

098
    }

099
 

100
    int getTreasure() {

101
        return treasure;

102
    }

103
 

104
    public int getLevel() {

105
        return level;

106
    }

107
 

108
    public void setLevel(int level) {

109
        this.level = level;

110
        this.treasure = level * level * DRAGON_M;

111
    }

112
 

113
}