Collection接口

Collection是最基本的集合接口，一个Collection代表一组Object，即Collection 的元素（Elements）。一些 Collection允许相同的元素而另一些不行。一些能排序而另一些不行。Java SDK不提供直接继承自Collection的类，Java SDK提供的类都是继承自Collection的“子接口”如List和Set。

所有实现Collection接口的类都必须提供两个标准的构造函数：无参数的构造函数用于创建一个空的Collection，有一个 Collection参数的构造函数用于创建一个新的Collection，这个新的Collection与传入的Collection有相同的元素。后 一个构造函数允许用户复制一个Collection。

如何遍历Collection中的每一个元素？不论Collection的实际类型如何，它都支持一个iterator()的方法，该方法返回一个迭代子，使用该迭代子即可逐一访问Collection中每一个元素。典型的用法如下：

Iterator it = collection.iterator(); // 获得一个迭代子

while(it.hasNext()) {

Object obj = it.next(); // 得到下一个元素

}

由Collection接口派生的两个接口是List和Set。

List接口

List是有序的Collection，使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置。用户能够使用索引（元素在List中的位置，类似于数组下标）来访问List中的元素，这类似于Java的数组。

和下面要提到的Set不同，List允许有相同的元素。

除了具有Collection接口必备的iterator()方法外，List还提供一个listIterator()方法，返回一个 ListIterator接口，和标准的Iterator接口相比，ListIterator多了一些add()之类的方法，允许添加，删除，设定元素， 还能向前或向后遍历。

实现List接口的常用类有LinkedList，ArrayList，Vector和Stack。

LinkedList类

LinkedList实现了List接口，允许null元素。此外LinkedList提供额外的get，remove，insert方法在 LinkedList的首部或尾部。这些操作使LinkedList可被用作堆栈（stack），队列（queue）或双向队列（deque）。

注意LinkedList没有同步方法。如果多个线程同时访问一个List，则必须自己实现访问同步。一种解决方法是在创建List时构造一个同步的List：

List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));

ArrayList类

ArrayList实现了可变大小的数组。它允许所有元素，包括null。ArrayList没有同步。 size，isEmpty，get，set方法运行时间为常数。但是add方法开销为分摊的常数，添加n个元素需要O(n)的时间。其他的方法运行时间为线性。

每个ArrayList实例都有一个容量（Capacity），即用于存储元素的数组的大小。这个容量可随着不断添加新元素而自动增加，但是增长算法并 没有定义。当需要插入大量元素时，在插入前可以调用ensureCapacity方法来增加ArrayList的容量以提高插入效率。 和LinkedList一样，ArrayList也是非同步的（unsynchronized）。

Vector类

Vector非常类似ArrayList，但是Vector是同步的。由Vector创建的Iterator，虽然和ArrayList创建的 Iterator是同一接口，但是，因为Vector是同步的，当一个Iterator被创建而且正在被使用，另一个线程改变了Vector的状态（例 如，添加或删除了一些元素），这时调用Iterator的方法时将抛出ConcurrentModificationException，因此必须捕获该 异常。

Stack 类

Stack继承自Vector，实现一个后进先出的堆栈。Stack提供5个额外的方法使得 Vector得以被当作堆栈使用。基本的push和pop 方法，还有peek方法得到栈顶的元素，empty方法测试堆栈是否为空，search方法检测一个元素在堆栈中的位置。Stack刚创建后是空栈。

Set接口

Set是一种不包含重复的元素的Collection，即任意的两个元素e1和e2都有e1.equals(e2)=false，Set最多有一个null元素。

很明显，Set的构造函数有一个约束条件，传入的Collection参数不能包含重复的元素。 请注意：必须小心操作可变对象（Mutable Object）。如果一个Set中的可变元素改变了自身状态导致Object.equals(Object)=true将导致一些问题。

Map接口

请注意，Map没有继承Collection接口，Map提供key到value的映射。一个Map中不能包含相同的key，每个key只能映射一个 value。Map接口提供3种集合的视图，Map的内容可以被当作一组key集合，一组value集合，或者一组key-value映射。

Hashtable类

Hashtable继承Map接口，实现一个key-value映射的哈希表。任何非空（non-null）的对象都可作为key或者value。

添加数据使用put(key, value)，取出数据使用get(key)，这两个基本操作的时间开销为常数。

Hashtable 通过initial capacity和load factor两个参数调整性能。通常缺省的load factor 0.75较好地实现了时间和空间的均衡。增大load factor可以节省空间但相应的查找时间将增大，这会影响像get和put这样的操作。

使用Hashtable的简单示例如下，将1，2，3放到Hashtable中，他们的key分别是”one”，”two”，”three”：

Hashtable numbers = new Hashtable();

numbers.put(“one”, new Integer(1));

numbers.put(“two”, new Integer(2));

numbers.put(“three”, new Integer(3));

要取出一个数，比如2，用相应的key：

Integer n = (Integer)numbers.get(“two”);

System.out.println(“two = ” + n);

由于作为key的对象将通过计算其散列函数来确定与之对应的value的位置，因此任何作为key的对象都必须实现hashCode和equals方 法。hashCode和equals方法继承自根类Object，如果你用自定义的类当作key的话，要相当小心，按照散列函数的定义，如果两

个对象相 同，即obj1.equals(obj2)=true，则它们的hashCode必须相同，但如果两个对象不同，则它们的hashCode不一定不同，如 果两个不同对象的hashCode相同，这种现象称为冲突，冲突会导致操作哈希表的时间开销增大，所以尽量定义好的hashCode()方法，能加快哈希 表的操作。

如果相同的对象有不同的hashCode，对哈希表的操作会出现意想不到的结果（期待的get方法返回null），要避免这种问题，只需要牢记一条：要同时复写equals方法和hashCode方法，而不要只写其中一个。

Hashtable是同步的。

HashMap类

HashMap和Hashtable类似，不同之处在于HashMap是非同步的，并且允许null，即null value和null key。，但是将HashMap视为Collection时（values()方法可返回Collection），其迭代子操作时间开销和HashMap 的容量成比例。因此，如果迭代操作的性能相当重要的话，不要将HashMap的初始化容量设得过高，或者load factor过低。

WeakHashMap类

WeakHashMap是一种改进的HashMap，它对key实行“弱引用”，如果一个key不再被外部所引用，那么该key可以被GC回收。

总结

如果涉及到堆栈，队列等操作，应该考虑用List，对于需要快速插入，删除元素，应该使用LinkedList，如果需要快速随机访问元素，应该使用ArrayList。

如果程序在单线程环境中，或者访问仅仅在一个线程中进行，考虑非同步的类，其效率较高，如果多个线程可能同时操作一个类，应该使用同步的类。

要特别注意对哈希表的操作，作为key的对象要正确复写equals和hashCode方法。 尽量返回接口而非实际的类型，如返回List而非ArrayList，这样如果以后需要将ArrayList换成LinkedList时，客户端代码不用改变。这就是针对抽象编程

第二篇：java集合框架

Java集合框架

接口：

java.util

接口 Set<E>

类型参数：

E - 此 set 所维护元素的类型

所有超级接口： Collection<E>, Iterable<E>

所有已知子接口： NavigableSet<E>, SortedSet<E>

所有已知实现类： AbstractSet, ConcurrentSkipListSet, CopyOnWriteArraySet, EnumSet, HashSet, JobStateReasons, LinkedHashSet, TreeSet

public interface Set<E>extends <E>

一个不包含重复元素的 collection。更确切地讲，set 不包含满足 e1.equals(e2) 的元素对 e1 和 e2，并且最多包含一个 null 元素。正如其名称所暗示的，此接口模仿了数学上的set抽象。

java.util

接口SortedSet<E>

类型参数：

E - 此 set 维护的元素的类型

所有超级接口： <E>, <E>, <E>

所有已知子接口： <E>

所有已知实现类： ,

public interface SortedSet<E>extends <E>

进一步提供关于元素的总体排序的Set。这些元素使用其自然顺序进行排序，或者根据通常在创建有序 set 时提供的Comparator进行排序。该 set 的迭代器将按元素升序遍历 set。提供了一些附加的操作来利用这种排序。（此接口是SortedMap的 set 对应接口）。

插入有序 set 的所有元素都必须实现 Comparable 接口（或者被指定的比较器所接受）。

java.util

接口List<E>

所有超级接口： <E>, <E>

所有已知实现类： , , , , , , , , ,

public interface List<E>extends <E>

有序的 collection（也称为序列）。此接口的用户可以对列表中每个元素的插入位置进行精确地控制。用户可以根据元素的整数索引（在列表中的位置）访问元素，并搜索列表中的元素。

与 set 不同，列表通常允许重复的元素。

java.util

接口Map<K,V>

类型参数：

K - 此映射所维护的键的类型

V - 映射值的类型

所有已知子接口： , <K,V>, <K,V>, , , <K,V>, , <K,V>

所有已知实现类： , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

public interface Map<K,V>

将键映射到值的对象。一个映射不能包含重复的键；每个键最多只能映射到一个值。

java.util

接口SortedMap<K,V>

类型参数：

K - 此映射所维护的键的类型

V - 映射值的类型

所有超级接口： <K,V>

所有已知子接口： <K,V>, <K,V>

所有已知实现类： ,

public interface SortedMap<K,V>extends <K,V>

进一步提供关于键的总体排序的Map。该映射是根据其键的自然顺序进行排序的，或者根据通常在创建有序映射时提供的Comparator进行排序。对有序映射的 collection 视图（由 entrySet、keySet 和 values 方法返回）进行迭代时，此顺序就会反映出来。要采用此排序方式，还需要提供一些其他操作（此接口是的对应映射）。

插入有序映射的所有键都必须实现 Comparable 接口（或者被指定的比较器接受）。

实现List接口的类：

ArrayList:效率高、不直接支持并发，多用于查询。ArrayList的实质就是一个会自动增长的数组，它是用封装的数组来实现的List接口的，底层用数组实现。随着向ArrayList中不断添加元素，其容量会自动增长。 LinkedList:增删快、查找慢，故多用于插入和删除。List 接口的链接列表实现。实现所有可选的列表操作，并且允许所有元素（包括 null）。除了实现 List 接口外，LinkedList 类还为在列表的开头及结尾 get、remove 和 insert 元素提供了统一的命名方法。这些操作允许将链接列表用作堆栈、队列或双端队列。

Vector:可以实现可增长的对象数组。与数组一样，它包含可以使用整数索引进行访问的组件。但是，Vector 的大小可以根据需要增大或缩小，以适应创建 Vector 后进行添加或移除项的操作。(注：此类已完全被ArrayList所取代)

实现Set接口的类：

HashSet:此类实现 Set 接口，由哈希表支持（实际上是一个 HashMap 实例，Key-null类型的HashMap）。它不保证 set 的迭代顺序；特别是它不保证该顺序恒久不变。此类允许使用 null 元素。

实现Set子接口SortedSet的类：

TreeSet:基于的实现。使用元素的对元素进行排序，或者根据创建 set 时提供的Comparator进行排序，具体取决于使用的构造方法。

如果要正确实现 Set 接口，则 set 维护的顺序（无论是否提供了显式比较器）必须与 equals 一致。 另一常用构造方法：public TreeSet(Comparator<? super E> comparator)

构造一个新的空 TreeSet，它根据指定比较器进行排序。 E - 此 set 所维护元素的类型 ; Comparator中要传对象的类型是 E的父类

<？extends E>：传e的子类

java.lang接口 Comparable<T>

类型参数：T - 可以与此对象进行比较的那些对象的类型

public interface Comparable<T>

此接口强行对实现它的每个类的对象进行整体排序。这种排序被称为类的自然排序，类的 compareTo 方法被称为它的自然比较方法。

一个实现此接口的方法：int compareTo(T o)

比较此对象与指定对象的顺序。如果该对象小于、等于或大于指定对象，则分别返回负整数、零或正整数。

java.util 接口Comparator<T>

类型参数：

T - 此 Comparator 可以比较的对象类型

所有已知实现类： ,

public interface Comparator<T>

强行对某个对象 collection 进行整体排序的比较函数。可以将 Comparator 传递给 sort 方法（如或），从而允许在排序顺序上实现精确控制。还可以使用 Comparator 来控制某些数据结构（如有序 set或有序映射）的顺序，或者为那些没有自然顺序的对象 collection 提供排序。

当且仅当对于一组元素 S 中的每个 e1 和 e2 而言，c.compare(e1, e2)==0 与 e1.equals(e2) 具有相等的布尔值时，Comparator c 强行对 S 进行的排序才叫做与 equals 一致的排序。 必须覆写：int compare(T o1, T o2) 比较用来排序的两个参数。

实现Map接口的类：

HashMap<K,V>:基于哈希表的 Map 接口的实现。此实现提供所有可选的映射操作，并允许使用 null 值和 null 键。（除了非同步和允许使用 null 之外，HashMap 类与 Hashtable 大致相同。）此类不保证映射的顺序，特别是它不保证该顺序恒久不变。

Hashtable<K,V>:此类实现一个哈希表，该哈希表将键映射到相应的值。任何非 null 对象都可以用作键或值。 为了成功地在哈希表中存储和获取对象，用作键的对象必须实现 hashCode 方法和 equals 方法。 实现Map子接口SortedMap的类：

TreeMap<K,V>:基于红黑树（Red-Black tree）的实现。该映射根据其键的自然顺序进行排序，或者根据创建映射时提供的Comparator进行排序，具体取决于使用的构造方法。