1.集合的接口与实现分离
Java集合类库将接口与实现分离。
例如:队列,队列接口指定可以在队列的尾部添加元素,在队列的头部删除元素,并且可以查找队列中元素的个数。当需要收集对象,并按照“先进先出”的规则检索对象时就应该使用队列。
队列接口的最简形式可能类似下面这样:
public interface Queue<E> {
void add(E element);
E remove();
int size();
}
这个接口没有说明队列是如何实现的。队列通常有两种实现方式:一种是使用循环数组;另一种是使用链表。
队列的实现.jpg 每一个队列的实现都可以通过一个实现了Queue接口的类表示(定义最抽象的接口,然后每一个具体的类具体实现)。
当在程序中使用队列时,一旦构建了集合就不需要知道究竟是使用了哪种实现。因此,只有在构建集合对象时,使用具体的类才有意义。可以使用接口类型存放集合的引用。
Queue<Customer> expressLane = new CircularArrayQueue<>(100);
expressLane.add(new Customer("Harry"));
利用这种方式,一旦改变了想法,可以轻松地使用另外一种不同的实现。只需要对调用构造器的地方进行修改:
Queue<Customer> expressLane = new LinkedListQueue<>();
expressLane.add(new Customer("Harry"));
循环数组要比链表更高效,循环数组是一个有界集合,即容量有限。如果需要没有上限,需要使用链表。
2.Collection接口与Iterator迭代器
在Java类库中,集合类的基本接口是Collection接口。这个接口有两个基本方法:
public interface Collection<E> {
//用于向集合中添加元素
boolean add(E element);
//用于返回一个实现了Iterator接口的对象。可以使用这个迭代器对象依次访问集合中的元素。
Iterator<E> iterator();
}
Iterator接口包含4个方法:
public interface Iterator<E> {
E next();
boolean hasNext();
void remove();
default void forEachRemaning(Consumer<? super E> action)
}
通过反复调用next方法,可以逐个访问集合中的每个元素。
Iterator接口的remove方法将会删除上次调用next方法时返回的元素,如果调用remove之前没有调用next将是不合法的。
"for each"循环可以与实现了Iterator接口的对象一起工作。Collection接口扩展了Iterator接口。因此,对于标准类库中的任何集合都可以使用"for each"循环。
元素被访问的顺序取决于集合类型。如果对ArrayList进行迭代,迭代器将从索引0开始,每迭代一次,索引值加1。然而,如果访问HashSet中的元素,每个元素都会按照某种随机的顺序出现。
Collection接口中包含大量的方法,为了能够让实现者更容易实现这个接口,Java类库提供了一个类AbstractCollection,它将基础方法size和iterator抽象化了,但是同时提供了很多例行方法。
一个具体的集合类可以扩展AbstractCollection类,由具体的集合类提供iterator方法,而例如contains方法已由AbstractCollection超类提供了。
3.集合框架中的接口
集合框架的接口.jpg集合框架有两个基本接口:Collection(集合)和Map(映射)。
可以用以下方法在Collection(集合)中插入元素:
boolean add(E element)
由于Map(映射)包含键/值对,所以要用put方法来插入:
V put(K key, V value)
要从集合(Collection)中读取元素,可以用迭代器访问元素。不过,从映射(Map)中读取值则要使用get方法:
V get(K key)
对于有序集合(ordered collection),例如List。可以采用两种方式访问元素:使用迭代器访问、使用一个整数索引来访问(随机访问)。
实际中有两种有序集合(数组、链表),其性能开销有很大差异。由数组支持的有序集合可以快速地随机访问,因此适合使用List方法并提供一个整数索引来访问。与之不同,链表尽管也是有序的,但是随机访问很慢,所以最好使用迭代器来遍历。
Set接口(集)等同于Collection接口,不过其方法的行为有更严谨的定义。集(set)的add方法不允许增加重复的元素。要适当地定义集的equals方法:只要两个集包含同样的元素就认为是相等的,而不要求这些元素有同样的顺序。
SortedSet和SortedMap接口会提供用于排序的比较器对象,这两个接口定义了可以得到集合子集视图的方法。
Java SE6引入了接口NavigableSet和NavigableMap,其中包含一些用于搜索和遍历有序集(ordered collection)和映射(Map)的方法。TreeSet和TreeMap类实现了这些接口。
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