Java中的集合类型体系（一）

提问：为什么需要集合？

通常情况下，程序需要根据运行时才知道创建了多少对象。若非程序运行时，而在开发阶段，我们并不知道创建了多少对象，甚至不知道对象的准确类型，为了满足常规的编程需要，我们要求能在任何时候，任何地点创建任意数量的对象，但是用什么容器要存放这些对象呢？首先可能会想到用数组存放，但是数组只能存放同一类型的数据，且数组长度是固定的。所以用什么来存放更合适呢？就这样，集合便应运而生了。

一、集合的概念

Java中的集合类统一封装在java.util包中，是一个用来存放对象的容器。它允许以各种方式将元素分组，并定义了各种使这些元素更容易操作的方法。集合类是可以往里面保存多个对象的类，存放的是对象，不同的集合类有不同的功能和特点，适合不同的场合，用以解决一些实际问题。

注意点：

1、集合只能存放对象。如果存入基本数据类型，如将int型数据10存入集合中，集合会将int自动转换成其封装类Integer存入，Java中每一种基本数据类型都有对应的引用类型；

2、集合存放的对象的引用，而非对象本身。所以我们称集合中的对象就是集合中对象的引用。对象本身还是放在堆内存中。

3、集合可以存放不同类型，不限数量的数据类型。

二、Java中集合体系框架

图1 集合框架简图

从上图可以看出：上述的所有集合类，除了Map集合系列，即左边的集合都实现了Iterator接口。

Iterator接口用来遍历集合当中的元素，有hashNext()、next()、remove()三个处理集合的方法；

ListIterator接口继承Iterator接口，在它的基础上又添加了三种处理集合的方法，分别为：add()，previous()，hasPrevious()等。

集合的两大的部分：

1、集合主要分为Collection接口和Map接口；

2、Collection接口分别被Queue、List和Set三个接口继承；

3、List接口被AbstractList实现，分为三个子类：LinkedList、ArrayList、Vector；

4、Set接口被AbstractSet实现，分为两个子类：HashSet、TreeSet；

5、Map接口被AbstractMap实现，分为两个子类：HashMap、TreeMap；

6、Map接口被HashTable实现。

常用集合的分类

图2 常用集合的分类

三、集合和数组的区别

图3 集合与数组区别

四、Iterator迭代器

（一）、Iterator接口是Java中集合的顶层接口。（不包含Map系列接口，Map接口是Map系列集合的顶层接口）。

三个方法：

1、Object next()：返回迭代器刚越过元素的引用，返回值是Object，需要根据需要强制转换；

2、boolean hashNext()：判断迭代器中是否还有供访问的元素；

3、void remove()：删除迭代器中越过的元素。

除了Map集合系列，程序都可以通过Iterator迭代器来遍历集合中的元素。

（二）、Iterator与Iterable

Iterable接口封装在java.util包中，

 public interface Iterable<T>{

     /**

     * Returns an iterator over elements of type {@code T}

     *

     * @return an Iterator

     */

     Iterator<T> iterator();

     ...

 }

从上面代码可以看出，Iterable接口封装了Iterator接口，所以只要子类实现了Iterable接口，就可以使用Iterator迭代器的功能了。

（三）、ListIterator接口

由于Iterator值提供了next()、hashNext()、remove()功能，如果我们想在使用迭代器遍历的同时添加元素，该怎么办呢？

这里提供两种方式：

1、自定义接口或者实现类，实现Iterator接口，在自定义实现类或接口中添加相应的功能；

2、使用Iterator的子接口ListIterator

具体运用哪种方式，具体依据需求而定，这里主要说明一下第二种方式。

ListIterator接口继承自Iterator接口，在其基础上扩展了一些常用的方法，如下图：

图4 ListIterator中的方法

五、Collection接口介绍

COllection接口是List和Set集合的顶层接口，封装了集合操作的基本功能。

Collection接口分别有List子接口和Set子接口：

　　1、List接口：元素按进入先后有序保存，可重复，元素有序；

　　2、Set接口：仅接收一次，不可重复，元素无序；

Collection定义的方法：

图5 Collection接口定义的方法

六、工具类Collections、Arrays及对数组的操作方法

（一）、Collections：封装在java.utils包中，集合框架中的一个工具类。该类中的方法都是静态的。

Collections有三个静态字段：EMPTY_LIST，EMPTY_MAP，EMPTY_SET；这三个字段分别返回一个空的List，Map和Set并且是不可修改的，当我们试图修改这三个返回的集合容器时，会抛出UnsupportedOperationException异常；之所以不能修改这三个返回的集合容器，原因是被返回的这三个容器都是final所修饰的。

　　　　1、常用的方法：

图6 Collections常用方法

（二）、Arrays：封装在java.utils包中，用于操作数组的工具类。里面都是静态方法。

该类包含用于操作数组的各种方法（如排序和搜索）。该类还包含一个静态工厂，可以将数组视为列表。

1、常用的方法：

图7 Arrays常用方法

（三）、集合对数组的操作方法

1、将数组变成集合的好处：可以使用集合的方法和思想来操作数组中的元素。

2、将数组转换成集合后，只能使用遍历，而不能使用集合中增删改方法，因为数组的长度是固定的，如果你增删。那么会产生UnsupportedOperationException报错。

3、数组转换为集合：一般用Arrays.asList(T ... a)方法，将数组变成List集合。

4、集合转换为数组：可以使用toArray()或toArray(T[] a)将集合转换为数组。

toArray()：返回一个包含此集合中所有元素的数组。

toArray(T[] a)：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。