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。
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。
集合接口
- 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, Java不提供直接继承自Collection的类,只提供继承于的子接口(如List和set)。
Collection 接口存储一组不唯一,无序的对象。
- List 接口
List接口是一个有序的 Collection,使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置,能够通过索引(元素在List中位置,类似于数组的下标)来访问List中的元素,第一个元素的索引为 0,而且允许有相同的元素。
List 接口存储一组不唯一,有序(插入顺序)的对象。
List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
- Set接口
Set 具有与 Collection 完全一样的接口,只是行为上不同,Set 不保存重复的元素。
Set 接口存储一组唯一,无序的对象。
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
- SortedSet接口
继承于Set保存有序的集合,按升序排列。
- Map接口
Map 接口存储一组键值对象,提供key(键)到value(值)的映射。
- Map.Entry
描述在一个Map中的一个元素(键/值对)。是一个 Map 的内部接口。
- SortedMap
继承于 Map,使 Key 保持在升序排列。
集合实现类(集合类)
- AbstractCollection
实现了大部分的集合接口。
- AbstractList
继承于AbstractCollection 并且实现了大部分List接口。
- AbstractSequentialList
继承于 AbstractList ,提供了对数据元素的链式访问而不是随机访问。
- LinkedList
该类实现了List接口,允许有null(空)元素。主要用于创建链表数据结构。
底层是双向循环链表,插入删除效率高,查找效率低。
该类没有同步方法,线程不安全。如果多个线程同时访问一个List,则必须自己实现访问同步,解决方法就是在创建List时候构造一个同步的List。例如:
List list=Collections.synchronizedList(newLinkedList(...));
- ArrayList
随机访问,底层是动态数组
该类也是实现了List的接口,实现了可变大小的数组,随机访问和遍历元素时,提供更好的性能。该类也是非同步的,在多线程的情况下不要使用。
ArrayList 增长当前长度的50%,插入删除效率低。
- AbstractSet
继承于AbstractCollection 并且实现了大部分Set接口。
- HashSet
该类实现了Set接口,不允许出现重复元素,不保证集合中元素的顺序,允许包含值为null的元素,但最多只能一个。
使用hash表(数组)存储元素
- LinkedHashSet
具有可预知迭代顺序的 Set 接口的哈希表和链接列表实现。
链表维护元素的插入次序
- TreeSet
该类实现了Set接口,可以实现排序等功能。
底层实现为二叉树,元素排好序
- AbstractMap
实现了大部分的Map接口。
- HashMap
HashMap 是一个散列表,它存储的内容是键值对(key-value)映射。
该类实现了Map接口,根据键的HashCode值存储数据,具有很快的访问速度,最多允许一条记录的键为null,不支持线程同步。
- TreeMap
继承了AbstractMap,并且使用一颗树。
- WeakHashMap
继承AbstractMap类,使用弱密钥的哈希表。
- LinkedHashMap
继承于HashMap,使用元素的自然顺序对元素进行排序.
- IdentityHashMap
继承AbstractMap类,比较文档时使用引用相等。
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。
- Collection Algorithms
这里是一个列表中的所有算法实现