Java——集合系列（1）框架概述

该系列博文会告诉你如何从入门到进阶，一步步地学习Java基础知识，并上手进行实战，接着了解每个Java知识点背后的实现原理，更完整地了解整个Java技术体系，形成自己的知识框架。

集合框架概述

Java集合是java提供的工具包，包含了常用的数据结构：集合、链表、队列、栈、数组、映射等。Java集合工具包位置是java.util.*
Java集合主要可以划分为4个部分：List列表、Set集合、Map映射、工具类(Iterator迭代器、Enumeration枚举类、Arrays和Collections)
Java集合工具包框架图(如下)：

下面我们来剖析一下这张结构图：

集合框架主要由两大块组成：Collection和Map

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。Collection包含了List和Set两大分支。

（1）、List：List是有序队列，每一个元素都有它的索引，索引值从0开始，List的实现类有ArrayList、LinkedList、Vector、Stack

（2）、Set：Set中的元素时不允许重复的，Set的实现类有HashSet、TreeSet。HashSet依赖于HashMap，它实际上是通过HashMap实现的；TreeSet依赖于TreeMap，它实际上是通过TreeMap实现的。

Map：Map是一个映射接口，即即key-value键值对。Map中的每一个元素包含“一个key”和“key对应的value”。

AbstractMap是个抽象类，它实现了Map接口中的大部分API。而HashMap，TreeMap，WeakHashMap都是继承于AbstractMap。

Hashtable虽然继承于Dictionary，但它实现了Map接口。

接下来，再看Iterator。它是遍历集合的工具，即我们通常通过Iterator迭代器来遍历集合。我们说Collection依赖于Iterator，是因为Collection的实现类都要实现iterator()函数，返回一个Iterator对象。ListIterator是专门为遍历List而存在的。

Collection详解

Collection是一个接口，它主要的两个分支是：List 和 Set。

List和Set都是接口，它们继承于Collection。List是有序的队列，List中可以有重复的元素；而Set是数学概念中的集合，Set中没有重复元素！
List和Set都有它们各自的实现类。

1、Collection简介

Collection接口的定义如下：

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、清空、遍历(读取)、是否为空、获取大小、是否保护某元素等等。

Collection的API：

// Collection的API
abstract boolean         add(E object)  //添加一个元素
abstract boolean         addAll(Collection<? extends E> collection) //将指定集合中的所有元素添加到此集合
abstract void            clear()  //从此集合中删除所有元素
abstract boolean         contains(Object object)  //如果此集合包含指定的元素，则返回 true
abstract boolean         containsAll(Collection<?> collection)  //如果此集合包含指定集合中的所有元素，则返回 true
abstract boolean         equals(Object object)  //将指定的对象与此集合进行比较以获得相等性，这个方法在之后会介绍到
abstract int             hashCode()   //返回此集合的哈希码值
abstract boolean         isEmpty()    //如果此集合不包含元素，则返回 true
abstract Iterator<E>     iterator()   //返回此集合中元素的迭代器
abstract boolean         remove(Object object)  //从该集合中删除指定元素的单个实例（如果存在）
abstract boolean         removeAll(Collection<?> collection)  //删除指定集合
abstract boolean         retainAll(Collection<?> collection)  //仅保留此集合中包含在指定集合中的元素
abstract int             size()  //返回此集合中的元素数
abstract <T> T[]         toArray(T[] array)  //返回一个包含此集合中所有元素的数组
abstract Object[]        toArray()  //返回一个包含此集合中所有元素的数组; 返回的数组的运行时类型是指定数组的运行时类型

　　

大家可以先了解一下这些API，在后面具体的实现类中我会在具体介绍这些API的使用

2、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是集合中的一种。List是有序的队列，List中的每一个元素都有一个索引；第一个元素的索引值是0，往后的元素的索引值依次+1。和Set不同，List中允许有重复的元素。

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，它也额外的有自己的API接口。主要有“添加、删除、获取、修改指定位置的元素”、“获取List中的子队列”等。

List的API：

//List中新增的API
abstract void                add(int index, E object)   //将指定的元素插入此列表中的指定位置
abstract boolean             addAll(int index, Collection<? extends E> collection)  //将指定集合中的所有元素插入到此列表中的指定位置（可选操作）
abstract E                   get(int index)  //返回此列表中指定位置的元素
abstract int                 indexOf(Object object)  //返回此列表中指定元素的第一次出现的索引，如果此列表不包含元素，则返回-1
abstract int                 lastIndexOf(Object object)  //返回此列表中指定元素的最后一次出现的索引，如果此列表不包含元素，则返回-1
abstract ListIterator<E>     listIterator(int index)  //从列表中的指定位置开始，返回列表中的元素（按正确顺序）的列表迭代器
abstract ListIterator<E>     listIterator()  //返回列表中的列表迭代器（按适当的顺序）
abstract E                   remove(int index)  //删除该列表中指定位置的元素
abstract E                   set(int index, E object)  //用指定的元素（可选操作）替换此列表中指定位置的元素
abstract List<E>             subList(int start, int end)  //返回指定的 fromIndex （含）和 toIndex之间的列表部分的视图

　　

3、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，即Set也是集合中的一种。Set是没有重复元素的集合。

Set的API和Collection一样：

// Set的API
abstract boolean         add(E object)  //添加一个元素
abstract boolean         addAll(Collection<? extends E> collection) //将指定集合中的所有元素添加到此集合
abstract void            clear()  //从此集合中删除所有元素
abstract boolean         contains(Object object)  //如果此集合包含指定的元素，则返回 true
abstract boolean         containsAll(Collection<?> collection)  //如果此集合包含指定集合中的所有元素，则返回 true
abstract boolean         equals(Object object)  //将指定的对象与此集合进行比较以获得相等性，这个方法在之后会介绍到
abstract int             hashCode()   //返回此集合的哈希码值
abstract boolean         isEmpty()    //如果此集合不包含元素，则返回 true
abstract Iterator<E>     iterator()   //返回此集合中元素的迭代器
abstract boolean         remove(Object object)  //从该集合中删除指定元素的单个实例（如果存在）
abstract boolean         removeAll(Collection<?> collection)  //删除指定集合
abstract boolean         retainAll(Collection<?> collection)  //仅保留此集合中包含在指定集合中的元素
abstract int             size()  //返回此集合中的元素数
abstract <T> T[]         toArray(T[] array)  //返回一个包含此集合中所有元素的数组
abstract Object[]        toArray()  //返回一个包含此集合中所有元素的数组; 返回的数组的运行时类型是指定数组的运行时类型

　　

4、AbstractCollection简介

AbstractCollection的定义如下：

public abstract class AbstractCollection<E> implements Collection<E> {}

　　

AbstractCollection是一个抽象类，它实现了Collection中除iterator()和size()之外的函数。
AbstractCollection的主要作用：它实现了Collection接口中的大部分函数。从而方便其它类实现Collection，比如ArrayList、LinkedList等，它们这些类想要实现Collection接口，通过继承AbstractCollection就已经实现了大部分的接口了。

5、AbstractList简介

AbstractList的定义如下：

public abstract class AbstractList<E> extends AbstractCollection<E> implements List<E> {}

　　

AbstractList是一个继承于AbstractCollection，并且实现List接口的抽象类。它实现了List中除size()、get(int location)之外的函数。
AbstractList的主要作用：它实现了List接口中的大部分函数。从而方便其它类继承List。
另外，和AbstractCollection相比，AbstractList抽象类中，实现了iterator()接口。

6、AbstractSet简介

AbstractSet的定义如下：

public abstract class AbstractSet<E> extends AbstractCollection<E> implements Set<E> {}

　　

AbstractSet是一个继承于AbstractCollection，并且实现Set接口的抽象类。由于Set接口和Collection接口中的API完全一样，Set也就没有自己单独的API。和AbstractCollection一样，它实现了List中除iterator()和size()之外的函数。
AbstractSet的主要作用：它实现了Set接口中的大部分函数。从而方便其它类实现Set接口。

7、Iterator简介

Iterator的定义如下：

public interface Iterator<E> {}

　　

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。Iterator提供的API接口，包括：是否存在下一个元素、获取下一个元素、删除当前元素。
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，就会抛出ConcurrentModificationException异常，产生fail-fast事件。关于fail-fast的详细内容，我们会在后面专门进行说明。

Iterator的API

// Iterator的API
abstract boolean hasNext()  //如果迭代具有更多元素，则返回 true
abstract E next()  //返回迭代中的下一个元素
abstract void remove()   //从底层集合中删除此迭代器返回的最后一个元素

　　

8、ListIterator

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。专门用于便利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)

参考博客：https://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3308513.html