Java容器

概述

Java容器类的JDK提供的保存对象的类。其隐藏了具体的实现(数组、链表)，包含常用的数据结构：集合、队列、栈、映射。

Java容器主要包括3部分：Collection集合(List、Set)、Map映射、工具类(Iterator迭代器、Enumeration枚举类、Arrays、Collections)

架构

下图是Java中容器的架构图(JDK6，未包括Queue的实现)，图来自《Think In Java》

Collection

Collection是最基本的集合接口，一个Collection代表一组Object，即Collection的元素。在Java中不直接使用Collection，而是使用其子接口List和Set。

• List：List是一个依照插入顺序的集合，每个元素都有它的索引(第一个元素索引值为0)。List实现类主要有：ArrayList、LinkedList、Stack、Vector。
• Set：Set是一个不能有重复元素的集合(部分实现类可以有一个null对象)。Set实现类主要有：HashSet、TreeSet、LinkedHashSet。其中HashSet底层依赖于HashMap实现的，TreeSet底层依赖于SortedMap实现的。

Map

Map是一个key-value键值对映射接口，其中key不能有重复元素(部分实现类可以有一个null对象)。Map实现类主要有：HashMap、TreeMap、LinkHashMap、HashTable等。

Iterator等工具类

Iterator是迭代器，是遍历集合的工具，这里是Java中的迭代器设计模式的实现。还有Collections、Arrays等工具类，其提供一些方法以简化容器的使用。

详解

下面是Java容器类的详解，主要讲解常用容器的常见API。

Collection接口

1. 接口定义

public interface Collection<E> extends Iterable<E>

2. 常用API

boolean add(E e) 向集合添加对象，若其发送改变则返回true。
boolean addAll(Collection<? extends E> c)
void clear()
boolean contains(Object o)  通过equals()方法判断该集合是否有该元素，若有返回true。
Iterator<E> iterator() 返回Iterator。
boolean remove(Object o) 移除集合中与该对象相等(o.equals(e))的第一个对象，若集合发送改变，返回true。
boolean isEmpty()
int size() 返回该集合包含元素的数量。
<T> T toArray(T[] a) 返回包含此集合中所有元素的数组，数组元素必须是T类型或者T类型的父类。

List接口

1. 接口定义，List可以将元素维护在特定的序列中，没有元素都要索引，并且允许有重复元素。

public interface List<E> extends Collection<E>

2. 常用API

boolean add(E e) 向集合添加对象，若其发送改变则返回true。
boolean addAll(Collection<? extends E> c)
void clear()
boolean contains(Object o) 通过equals()方法判断该集合是否有该元素，若有返回true。
Iterator<E> iterator() 返回Iterator。
boolean remove(Object o) 移除集合中与该对象相等(o.equals(e))的第一个对象，若集合发送改变，返回true。
boolean isEmpty()
int size() 返回该集合包含元素的数量。
<T> T toArray(T[] a) 返回包含此集合中所有元素的数组，数组元素必须是T类型或者T类型的父类。
// 相比Collection新增的API
E get(int index) 返回List中该索引的元素。
int indexOf(Object o) 返回该元素在List的索引，通过equals()方法比较，若在返回其索引，不在返回-1。
ListIterator listIterator() 返回listIterator。
E remove(int index)  移除List指定索引的元素，返回该元素。
E set(int index，E element) 替换List指定索引的元素，返回该元素。

3. 实现List接口的常见类

• ArrayList：线程不安全，ArrayList是用数组实现的一种线性表，在随机访问方面优秀，是我们最常用的集合。

public class ArrayList<E> extends AbstractList implements List<E>, RandomAcess, Cloneable, Serializable

• LinkedList：线程不安全，LinkedList是用双向链表实现的，插入、删除方面优秀。

pulbic class LinkedList<E> extends AbstractSequentialList<E> implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, Serialzable

• Vector：线程安全，Vector和ArrayList基本是一样的，但Vector是线程安全，其通过在方法上加上synchronized关键字进行线程同步的。

public class Vector<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAcess, Cloneable, Serializable

Set接口

1. 接口定义：Set是一个继承于Collection的接口，Set是一种不包括重复元素的Collection。它维持它自己的内部排序，所以随机访问没有任何意义，一些Set允许有一个null对象。

public interface Set<E> extends Collection<E>

2. 常用API：其常用API和Collection一样
3. 实现Set接口的常见类

• HashSet：线程不安全，HashSet堪称查询速度最快的集合，因为其内部依赖于HashMap。集合元素不能重复，可以有一个null对象。它内部元素的顺序是由哈希码来决定的，所以它不保证set的迭代顺序；特别是它不保证该顺序恒久不变。注：其存放元素时通过equals()、hashCode()方法比较是否重复，所以我们需要重写该对象的equals()、hashCode()方法。

public class HashSet<E> extends AbstractSet<E> implements Set<E>, Cloneable, Serializable

• TreeSet：线程不安全，TreeSet内部依赖于TreeMap，内部是红黑树实现的，总是生成有序的Set。集合元素不能重复，不可以有null对象。TreeSet是有序的，所以存放的对象必须实现Comparable<E>接口，或者构造方法传入比较器(实现Comparator<E>接口的类)。注：其存放元素时通过compareTo()方法或者compare()方法进行比较是否重复以及大小。

pulbic class TreeSet<E> extends AbstractSet<E> implements NavigableSet<E>, Cloneable, Serializeble

• LinkedHashSet：线程不安全，LinkHashSet内部依赖于LinkedHashMap，保证元素的插入顺序。集合元素不能重复，可以有一个null对象。注：其存放元素通过equals()、hashCode()方法比较是否重复，所以我们需要重写该对象的equals、hashCode()方法。

public class LinkedHashSet<E> extends HashSet<E> implements Set<E>, Cloneable, Serializable

Map接口

1. 接口定义：Map是key-value键值对，提供了key到value的映射。Map中key不能有相同元素，value可以有相同元素。部分Map实现类中key可以有一个null对象。

public interface Map<K,V>

2. 常用API

boolean	containsKey(Object key)  返回该Map是否有该key。
boolean containsValue(Object value)  返回该Map是否有该Value。
Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()  返回该Map包含的所有映射关系Map.Entry<K,V>的Set集合。
V get(Object key)  返回该Map中key映射的value对象，如果Map中没有该key对象返回null。
Set<K> keySet()  返回该Map中的所有key的Set集合。
V put(K key,V value)  把key-value映射放入Map中，如果Map中有该key则返回原来key对应的value，否则返回null。
V remove(K key)  如果Map中有该key返回原来key对应的value，否则返回null。
int size()  返回Map中key-value映射的数量

3. 实现Map接口的常见类

• HashMap：线程不安全，HashMap内部以哈希、数组、链表、红黑树实现。它是为快速查询而设计的，无序,其key不能重复但可以有一个null对象。注：其key不能有相同元素是通过equals()、hashCode()方法进行比较的，所以我们需要重写key对象的equals()、hashCode()方法。

public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable

• HashTable：线程安全，HashTable的实现和HashMap一样，只是每个方法通过synchronized进行修饰以使得线程安全，一般现在不使用，而是直接使用ConcurrentHashMap。

public class Hashtable<K,V> extends Dictionary<K,V> implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable

• TreeMap：线程不安全，TreeMap内部红黑树实现的有序散列表。其key不能重复而且不能有null对象。TreeMap是有序的，所以存放的对象必须实现Comparable<E>接口，或者构造方法传入比较器(实现Comparator<E>接口的类)。注：其存放元素时通过compareTo()方法或者compare()方法进行比较是否重复以及大小。

public class TreeMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements NavigableMap<K,V>, Cloneable, Serializable

• LinkedHashMap：线程不安全，LinkedHashMap继承自HashMap并且实现了Map接口。其key不能重复但可以有一个null对象。它能够保证元素的插入顺序。注：其key不能有相同元素是通过equals()、hashCode()方法进行比较的，所以我们需要重写key对象的equals()、hashCode()方法。

public class LinkedHashMap<K,V> extends HashMap<K,V> implements Map<K,V>

Iterator接口

1. 接口定义：Iterator是集合的迭代器接口，集合可以通过Iterator进行遍历。注：Iterator遍历Collection时，是fail-fast机制的。即，当某一个线程A通过iterator去遍历某集合的过程中，若该集合的内容被其他线程所改变了；那么线程A访问集合时，就会抛出ConcurrentModificationException异常，产生fail-fast事件。

2. 常用API

abstract boolean hasNext()
abstract E next()
abstract void remove()

References

http://alexyyek.github.io/2015/04/06/Collection/
http://blog.csdn.net/tsyj810883979/article/details/6897043