Carson带你学Java：那些关于集合的内容都汇总在这里了！

作者: Carson带你学安卓 | 来源:发表于2021-10-18 10:08 被阅读0次

前言

在Java中，集合的使用可谓是重中之重
本文将献上一份全面 & 详细的Java集合学习攻略，希望您们会喜欢。

1. 简介

示意图

2. 与数组的区别

Java集合与常用数组的区别如下：

示意图

3. 集合类型

Java集合的类型可分为Set、List、Map、Queue 4种
具体介绍如下

示意图

下面会更加详细地说明

4. 集合继承关系

Java集合的根接口 = Collection接口 + Map接口

即 Java的集合类都实现上述2个接口

其中：

List、Set、Queue实现了 Collection接口。继承关系如下：

示意图

Map 实现了 Map接口。继承关系如下：

示意图

下面，我将主要介绍 Collection接口、Map接口 & 其具体集合实现类

5. Collection相关

在本节中，会先介绍Collection接口，再介绍其具体集合实现类（List、Set、Queue类）

5.1 Collection 接口

定义
一个接口，是集合List、Set、Queue容器的顶层父接口
包结构

示意图

接口中定义的方法
主要用于添加元素、删除元素等等

Boolean add(Object o)； // 向集合中添加一个对象的引用

Boolean remove(Object o)； // 从集合中删除一个对象的引用
Void clear()；// 删除集合中的所有对象，即不再持有这些对象的引用

Boolean contains(Object o)；// 判断在集合中是否持有特定对象
Object[] toArray()；// 返回1个数组，该数组包含集合中的所有元素

Iterator iterator()； // 返回1个Iterator对象：用于遍历集合中的元素

Boolean isEmpty()；// 判断集合是否为空
Int size()；// 返回集合中元素的数目

Boolean equals(Object o)； // 对象比较
Int hashCode() ；// 返回hash码

与Collections的区别

示意图

附：Collections的使用

// 主要功能有：搜索元素、获取最大最小值、排序集合、对象线程安全化、将1个List所有元素复制到另1个 等
// 1. 获取最大最小值
static T max(Collection<? extends T> coll, Comparator<? super T> comp); 
static T min(Collection<? extends T> coll, Comparator<? super T> comp); 

// 2. 排序 
static void sort(List<T> list, Comparator<? super T> c); 

// 3. 将线程不安全的Collection转为线程安全的Collection 
static Collection<T> synchronizedCollection(Collection<T> c); 
static List<T> synchronizedList(List<T> list); 
static Map<K,V> synchronizedMap(Map<K,V> m); 
static Set<T> synchronizedSet(Set<T> s);

// 交换指定位置的两个元素 
static void swap(List<?> list, int i, int j) 

// 主要操作对象 = 集合类 = `Collection`接口的实现类
List list = new ArrayList(); 
list.add(XXX); 
//··· 
list.add(XXX); 
Collectoions.sort(list);

Collections 与 Arrays 的区别

示意图

下面，我将介绍其具体集合实现类：List、Set、Queue

5.2 List 集合

简介

示意图

使用方法

void add(int index, Object element)； // 将元素elment插入在集合list的index处
boolean addAll(Collection<? extends E> c);  // 将集合c 中的所有元素都插入到列表中的指定位置index处

E set(int index, E element); // 将集合中index索引处的元素替换成element

Object get(int index)； // 返回List集合index索引处的元素
Int indexOf(Object o) ；// 返回集合中元素o的index索引
int lastIndexOf(Object o)； // 返回集合中最后一个元素的索引
List subList(int fromIndex,int toIndex)；// 返回集合中从索引fromIndex到toIndex索引处的元素集合

Object remove(int index)；// 删除集合index索引处的元素

void clear();  // 清空集合
int size();  // 获得集合长度
boolean isEmpty(); // 判断集合是否为空

集合实现类
List的集合实现类主要包括：Vector、ArrayList、LinkedList、Stack。具体介绍如下

示意图

Vector、ArrayList、LinkedList之间的区别

示意图

5.3 Set 集合

简介

示意图

使用方法

boolean add(E e);  // 添加元素
boolean remove(Object o);  // 删除元素

boolean addAll(Collection<? extends E> c); // 插入集合c 中的所有元素到集合中
boolean removeAll(Collection<?> c);  // 移除原集合中的集合c中的元素

boolean contains(Object o);  // 判断是否包含该元素
boolean containsAll(Collection<?> c);  // 判断是否包含该集合中的元素

Object[] toArray();  // 返回1个数组，该数组包含集合中的所有元素

void clear();  // 清空集合
int size();  // 获得集合长度
boolean isEmpty(); // 判断集合是否为空

集合实现类
Set的集合实现类主要包括：TreeSet、HashSet（LinkedHashSet）、EnumSet。具体介绍如下

示意图

5.4 Queue 集合

简介

示意图

使用方法

//插入新元素到队列：插入成功则返回true； 若队列已满，抛出IllegalStateException异常 
boolean add(E e); 
 
//插入新元素到队列，若插入成功则返回true ；若队列已满，返回false，但不抛出异常 
boolean offer(E e); 
 
E remove();  // 返回第1个元素 & 从队列中删除；若队列为空，抛出异常 
E poll();  // 返回第1个元素 & 从队列中删除 ；若队列为空，返回null，但不抛出异常 
E element();  //返回的第1个元素 & 不从队列中删除；若队列为空，则抛异常 
E peek(); // 返回第1元素 & 不从队列中删除；若队列为空，则返回null

// 时间复杂度分析
// 1. 插入方法：offer()、poll()、remove() 、add ()= O(log(n)) 
// 2. 删除方法：remove() 、 contains()  = O(n) 
// 3. 检索方法：peek()、element() 、size() = O(1)


// 使用建议
// 1. 遍历时，若使用但不需删除元素，使用element()、peek()（时间效率高）
// 2. 使用offer（）加入元素、poll（）取出元素
    // a. 避免使用Collection的add() 、remove()
    // b. 原因 = 通过返回值可判断成功与否，但add()、remove()在失败时会抛出异常

集合实现类
Queue的集合实现类主要包括：PriorityQueue、Dueue（ArrayDeque、LinkedList）、PriorityQueue（ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue）。具体介绍如下

示意图

至此，关于Collection接口、其具体集合实现类（List、Set、Queue类）讲解完毕。总结如下

示意图

6. Map 相关

在本节中，会先介绍Map接口，再介绍其具体集合实现类中最常见的HashMap、LinkedHashMap、TreeMap

6.1 Map 接口

简介

示意图

注：Map接口与 Collection 接口无关

包结构

示意图

// 为了更好理解各类的关系，下面附上：各类的定义图
// HashMap 
public class HashMap<K,V> 
    extends AbstractMap<K,V> 
    implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable{} 
 
// LinkedHashMap 
public class LinkedHashMap<K,V> 
    extends HashMap<K,V> 
    implements Map<K,V>{}

// TreeMap 
public class TreeMap<K,V> 
    extends AbstractMap<K,V> 
    implements NavigableMap<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable{} 

// Hashtable 
public class Hashtable<K,V> 
    extends Dictionary<K,V> 
    implements Map<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable {} 

// ConcurrentHashMap 
public class ConcurrentHashMap<K, V> extends AbstractMap<K, V> 
        implements ConcurrentMap<K, V>, Serializable {}

接口中定义的方法

Set<K> keySet();  // 单独抽取key序列，将所有key生成一个Set
Collection<V> values();  // 单独value序列，将所有value生成一个Collection
 
V remove(Object key);  // 删除该映射关系
V get(Object key); // 获得指定键的值
V put(K key, V value);  // 添加键值关系
void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m);  // 将指定Map中的映射关系 复制到 此Map中

boolean containsKey(Object key); // 若存在该键的映射关系，则返回true
boolean containsValue(Object value);  // 若存在该值的映射关系，则返回true
 
void clear(); // 清除所有映射关系
int size();  // 返回键值关系的数量
boolean isEmpty(); // 若未包含键值关系，则返回true


// Map中还包括1个内部类：Entry
// 该类封装了一个key-value对
// Entry类包含如下方法：
boolean equals（Object o ）；// 比较指定对象 与 此项 的相等性

K getKey（）；// 返回 与 此项 对应的键
V getValue（）；// 返回 与 此项 对应的值

int hashCode（）；// 返回此映射项的哈希值
V setValue（V value） ；// 使用指定值替换 与 此项对应的值

与Set集合、List集合的关系

示意图

下面，我将介绍其具体集合实现类中最常见的HashMap、LinkedHashMap、TreeMap

6.2 HashMap

类定义

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

主要介绍

示意图

关于其更加具体介绍 & 源码分析，请看文章：

注：HashMap 的实现在 JDK 1.7 和 JDK 1.8 差别较大，建议一同查看

6.3 LinkedHashMap

类定义

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

简介

示意图

具体介绍

关于更多LinkedHashMap的具体介绍 & 源码分析，请看文章

6.4 TreeMap

类定义

public class TreeMap<K,V> 
    extends AbstractMap<K,V> 
    implements NavigableMap<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable{}

简介

示意图

关于排序方式 & 判断相等的标准

示意图

6.5 相关子类比较

HashMap 、LinkedHashMap、TreeMap的区别

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HashMap 、 Hashtable 的区别

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HashMap 、 ConcurrentHashMap 的区别

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至此，关于Java集合的相关内容（Colletcion 、Map接口 & 其相关实现子类）讲解完毕。

7. 总结

本文主要讲解了Java集合的相关内容，包括Colletcion 接口、Map接口 & 其相关实现子类），具体总结如下：

示意图

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