本文根据 The Java Tutorials 整理 Java 集合相关内容。主要对Introduction 和 Intefaces 部分进行介绍。
一、简介
1. 集合
集合 指的是由多个元素组成的一个单元，可以用来存储数据、获取数据、维护数据以及数据间的通信。
2. 集合框架
集合框架 指用于表示和操作集合的统一结构。包含以下三个方面：
* 接口: 表示集合的 抽象数据类型 。
* 实现: 集合接口的具体实现，即可重用的 数据结构
* 算法: 对实现集合接口的对象进行计算的方法。即可重用的 函数 。
3. Java 集合框架的优势
* 提高编程效率
* 增加程序的速度和质量
* 允许非关联API的互操作
* 降低学习和使用新API的成本
* 降低设计新API的成本
* 提高软件的可重用性
二、接口
核心集合接口封装了不同的集合类型。它们是 Java 集合框架的基础。核心接口主要分为 Collection 和 Map 两大类所有的接口都是泛型的。
* Collection: 集合层次的根。Collection 接口是所有集合实现的通用版本， 且用于传递和操作最大泛型数据的需要。该接口没有具体的实现。
* Set: 一个不能存储重复元素的集合。
* List: 一个有序集合（或序列）。可以存储重复的元素。
* Queue: 在 Collection 集合的基础上有新增的操作。通常以 FIFO 的方式组织元素。
* Deque: 在 Collection 集合的基础上有新增的操作。可以通过 FIFO 或 LIFO 的方式组织元素。
* Map: 对象的键值映射。不能包含重复的键。一个键只能对应一个值。
* SortedSet: Set 接口的有序版本。
* SortedMap: Map 接口的有序版本。
1. Collection 接口
- 基本操作的方法。
Java
int size() 获取集合大小
boolean isEmpty() 判断集合是否为空
boolean contains(Object element) 判断集合是否包含element元素
boolean add(E element) 向集合中添加一个元素
boolean remove(Object element) 从集合中删除元素element
Iterator<E> iterator() 获取集合的迭代器
- 操作整个集合的方法。
Java
boolean containsAll(Collection<?> c) 判断当前集合时候包含集合c中的所有元素，可用于判断集合之间时候是超集和子集的关系
boolean addAll(Collection<? extends E> c) 将集合c中的元素全部添加到当前集合中，可用于计算两个集合的并集
boolean removeAll(Collection<?> c) 移除当前集合中与集合c相同的元素，可用于计算两个集合的差集
boolean retainAll(Collection<?> c) 保留当前集合中与集合c相同的元素，可用于计算两个集合的交集
void clear() 清空整个集合
- 操作数组的方法。
```Java
Object[] toArray() 将当前集合转成数组
T[] toArray(T[] a) 将当前集合中的元素存入指定类型的数组a中。
```
* 遍历集合
* 使用聚合函数 在JDK 8 或以后版本中，推荐使用该方法。通过 stream 和相应的聚合函数来操作集合。
```Java
myShapesCollection.stream()
.filter(e -> e.getColor() == Color.RED)
.forEach(e -> System.out.println(e.getName()));
```
* 使用 for-each
```Java
for (Object o : collection)
System.out.println(o);
```
* 使用 Iterators
```Java
for (Iterator<?> it = c.iterator(); it.hasNext(); )
if (!cond(it.next()))
it.remove();
```
**2. Set 接口**
* 三个实现：
* HashSet 元素存储在一个hash表中，无序的，性能最优。
* TreeSet 元素存储在一个红黑树种，根据值进行排序，慢于HashSet。
* LinkedHashSet 元素存储在一个使用链表的hash表中，依据元素插入的顺序排序。
* 求集合的对称差集（元素仅存在于一个集合中）
```Java
Set symmetricDiff = new HashSet(s1);
symmetricDiff.addAll(s2);
Set tmp = new HashSet(s1);
tmp.retainAll(s2);
symmetricDiff.removeAll(tmp);
```
**3. List 接口**
* 位置存取
```Java
E get(int index) 获取指定位置的元素
E set(int index, T element) 在指定位置设置元素
boolean add() 添加元素
E remove() 删除元素
```
* 查询
```Java
indexOf 获取元素首次出现的位置
lastIndexOf 获取元素末次出现的位置
```
* 迭代
```Java
iterator
listIterator 返回一个 ListIterator 类型的迭代器，可以从任何方向遍历 List，可以在迭代是修改 List 或者获取当前的位置。
for (ListIterator it = list.listIterator(list.size()); it.hasPrevious(); ) {
Type t = it.previous();
...
}
```
* 范围视图
```Java
subList(int fromIndex, int toIndex) 获取一个左闭右开的子列表。
```
**4. Quque 接口**
元素从头部获得，从尾部插入。每个 Queue 接口的实现都要指定 ordering 属性。
```Java
public interface Queue extends Collection {
E element();
boolean offer(E e);
E peek();
E poll();
E remove();
}
```
**5. Deque 接口**
是一个双端 Queue。
* 插入
```Java
addfirst
offerFirst
addLast
offerLast
```
* 删除
```Java
removeFirst
pollFirst
removeLast
pollLast
```
* 读取
```Java
getFirst
peekFirst
getLast
peekLast
```
* 特殊方法
```Java
removeFirstOccurence 移除特定元素第一次的实例
removeLastOccurence 移除特定元素最后一次的实例
```
**6. Map 接口**
* 基本操作
```Java
put
get
containsKey
containsValue
size
isEmpty
```
* 批量操作
```Java
clear
putAll
```
* 集合视图
```Java
keySet
values
entrySet
```
**7. SortedSet 接口**
SortedSet 是一个根据元素升序排序的集合。
```Java
public interface SortedSet extends Set {
// Range-view
SortedSet subSet(E fromElement, E toElement);
SortedSet headSet(E toElement);
SortedSet tailSet(E fromElement);
// Endpoints
E first();
E last();
// Comparator access
Comparator<? super E> comparator();
}
```
* 范围视图操作
```Java
SortedSet subSet(E fromElement, E toElement); 创建一个左闭右开的新的有序集合
SortedSet headSet(E toElement); 从头元素到指定元素的新集合，不包含指定元素
SortedSet tailSet(E fromElement); 从指定元素到为元素的新集合，包含指定元素
```
例如：
```Java
SortedSet volume1 = dictionary.headSet("n"); 返回 a-m 的集合，不含n
SortedSet volume2 = dictionary.tailSet("n"); 返回 n-z 的集合，包含n
```
* 端点操作
```Java
E first(); 获取第一个元素
E last(); 获取最后一个元素
```
* Comparator 访问器
```Java
Comparator<? super E> comparator();
```
**8. SortedMap 接口**
SortedMap 是一个按升序排列的 Map。操作方法含义与 SortedSet 接口基本一致。
```Java
public interface SortedMap<K, V> extends Map<K, V>{
Comparator<? super K> comparator();
SortedMap<K, V> subMap(K fromKey, K toKey);
SortedMap<K, V> headMap(K toKey);
SortedMap<K, V> tailMap(K fromKey);
K firstKey();
K lastKey();
}
```
