Collection

Collection是一个接口，是高度抽象出来的集合，它包含了集合的基本操作和属性。

什么是集合

集合是存储对象的容器，面相对象语言对事物的体现都是以对象的形式，所以为了方便对多个对象的操作，存储对象，集合是存储对象最常用的一种方式。

集合的出现就是为了持有对象。集合中可以存储任意类型，而且长度可变。在程序中有可能无法预知需要多少个对象，那么用数组来装对象的话，长度不好定义，而集合解决了这样的问题。

集合和数组的区别

• 数组的长度是固定的，集合长度是可变的。
• 数组中可以存储基本数据类型，集合只能存储对象（Java集合实际存放的只是对象的引用，每个集合元素都是一个引用变量，实际内容都放在堆内存或方法区里面，但是基本数据类型是在栈内存上分配空间的，栈上的数据随时就会被收回）。
• 数组中存储数据类型是单一的，集合中可以存储任意类型的对象。

集合接口

上图是Java集合框架图，这边我们就只先看Iterator接口、Collection接口和其子接口。

Iterator简介

Iterator的定义如下：

public interface Iterable<T> {}

Iterator是一个接口，它是集合的迭代器。集合可以通过Iterator去遍历集合中的元素。

注意：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ConcurrentModificationException异常，产生fail-fast事件。

// Iterator的API
abstract boolean hasNext()
abstract E next()
abstract void remove()

ListIterator简介

ListIterator的定义如下：

public interface ListIterator<E> extends Iterator<E> {}

ListIterator是一个继承于Iterator的接口。它是队列迭代器，专门用于遍历List，能提供向前/向后遍历。相比于Iterator，它新增了添加、是否存在上一个元素、获取上一个元素等API接口。

// ListIterator的API
// 继承于Iterator的接口
abstract boolean hasNext()
abstract E next()
abstract void remove()
// 新增API接口
abstract void add(E object)
abstract boolean hasPrevious()
abstract int nextIndex()
abstract E previous()
abstract int previousIndex()
abstract void set(E object)

Collection简介

Collection的定义如下：

public interface Collection<E> extends Iterable<E> {}

它是一个接口，是高度抽象出来的集合，它包含了集合的基本操作：添加、删除、情况、遍历、是否为空、获取大小、是否保护某元素等等。一个Collection代表一组Object，即Collection的元素；Collection接口存储一组不唯一，无序的对象。

Collection接口的所有子类（直接子类或间接子类）都必须实现2中构造函数：不带参数的构造函数和参数类型为Collection的构造函数。带参数的构造函数，可以用来转换Collection的类型。

// Collection的API
abstract boolean         add(E object)
abstract boolean         addAll(Collection<? extends E> collection)
abstract void            clear()
abstract boolean         contains(Object object)
abstract boolean         containsAll(Collection<?> collection)
abstract boolean         equals(Object object)
abstract int             hashCode()
abstract boolean         isEmpty()
abstract Iterator<E>     iterator()
abstract boolean         remove(Object object)
abstract boolean         removeAll(Collection<?> collection)
abstract boolean         retainAll(Collection<?> collection)
abstract int             size()
abstract <T> T[]         toArray(T[] array)
abstract Object[]        toArray()

List简介

List的定义如下：

public interface List<E> extends Collection<E> {}

List是一个继承于Collection的接口，即List是集合的一种。List是有序的队列，List中的每一个元素都有一个索引；第一个元素的索引是0，往后的元素的索引值依次+1，而且允许有相同的元素。List接口存储一组不唯一，有序的对象。

关于API方面。既然List是继承于Collection接口，它自然就包含了Collection中的全部函数接口；由于List是有序队列，它也有自己额外的API接口。主要有添加、删除、获取元素、修改指定位置的元素、获取List中的子队列等。

// Collection的API
abstract boolean         add(E object)
abstract boolean         addAll(Collection<? extends E> collection)
abstract void            clear()
abstract boolean         contains(Object object)
abstract boolean         containsAll(Collection<?> collection)
abstract boolean         equals(Object object)
abstract int             hashCode()
abstract boolean         isEmpty()
abstract Iterator<E>     iterator()
abstract boolean         remove(Object object)
abstract boolean         removeAll(Collection<?> collection)
abstract boolean         retainAll(Collection<?> collection)
abstract int             size()
abstract <T> T[]         toArray(T[] array)
abstract Object[]        toArray()
// 相比与Collection，List新增的API：
abstract void                add(int location, E object)
abstract boolean             addAll(int location, Collection<? extends E> collection)
abstract E                   get(int location)
abstract int                 indexOf(Object object)
abstract int                 lastIndexOf(Object object)
abstract ListIterator<E>     listIterator(int location)
abstract ListIterator<E>     listIterator()
abstract E                   remove(int location)
abstract E                   set(int location, E object)
abstract List<E>             subList(int start, int end)

Set简介

Set的定义如下：

public interface Set<E> extends Collection<E> {}

Set是一个继承于Collection的接口，Set具有和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的API(跟Collection的API完全一样)
abstract boolean         add(E object)
abstract boolean         addAll(Collection<? extends E> collection)
abstract void             clear()
abstract boolean         contains(Object object)
abstract boolean         containsAll(Collection<?> collection)
abstract boolean         equals(Object object)
abstract int             hashCode()
abstract boolean         isEmpty()
abstract Iterator<E>     iterator()
abstract boolean         remove(Object object)
abstract boolean         removeAll(Collection<?> collection)
abstract boolean         retainAll(Collection<?> collection)
abstract int             size()
abstract <T> T[]         toArray(T[] array)
abstract Object[]         toArray()

Set和List的区别

• Set接口实例存储的无序的、不重复的数据；List接口实例存储的是有序的、可以重复的数据。
• Set检索效率低下，删除和插入效率高，插入和删除并不会引起元素位置改变。
• List和数组类型，可以动态增长，根据实际存储的数据长度自动增长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的位置改变。

集合实现类

Java提供了一套实现了Collection接口的标准集合类。其中一些事具体类，这些类可以直接拿来使用，而另外一些是抽象类，提供了接口的部分实现。

• AbstractCollection
  • 实现了大部分Collection接口的方法。
• AbstractList
  • 继承于AbstractCollection，并且实现了大部分List接口的方法。
• 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
  • 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。该类不是同步的，多线程情况下不要使用。
  • LinkedList查找效率低。
• ArrayList
  • 实现了List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，在多线程情况下不要使用。ArrayList增长当前长度的50%。
  • ArrayList插入、删除效率低。
• AbstractSet
  • 继承于AbstractCollection，并且实现了大部分Set接口的方法。
• HashSet
  • 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。
• LinkedHashSet
  • 继承HashSet，实现了Set接口。具有可预知迭代顺序。
• TreeSet
  • 实现了Set接口，可以根据元素的大小进行排序。

总结

1. 集合是一个对象，可容纳其他对象的引用。集合接口声明每一中类型的集合可以执行的操作。
2. 任何对象加入集合类后，自动转变为Object类型，所以在取出的时候，需要强制类型转换。