Java基础之集合

我们前面学了数组，知道数组用来存放相同类型的数据。那要是不同类型的数据就可以用集合来存放。

集合中只能存放对象，即使是基本类型，比如int型1存放到集合中也会自动转换成对应的Integer类，每个基本类型都有一个对应的包装类。

基本类型与其包装类:

• byte -> Byte

• short -> Short

• int -> Integer

• long -> Long

• float -> Float

• double -> Double

• char -> Character

• boolean -> Boolean

包装类中提供了一些转换方法，但是Java 5引入了自动装箱（Autoboxing）和自动拆箱（Unboxing）的特性，这使得基本数据类型和它们的包装类之间的转换变得更加容易。自动装箱会自动将基本数据类型转换为对应的包装类对象，而自动拆箱则相反，会将包装类对象转换回基本数据类型。这一特性简化了咱们代码编写，不再需要手动进行这些转换。

Java集合类存放于java.util包中，是一个用来存放对象的容器。存放的是对象的引用地址，对象本身是在堆内存中存储的。集合可以存放不同类型，不限数量的数据。

Collection接口

首先要先看Collection接口，因为它是所有集合的根接口，它提供了很多对集合中的这些对象进行操作的方法，这些方法日常开发就很常用。

Collection接口有以下三个子接口来定义不同类型的集合:

• List：是一个有序的集合，可以包含重复的元素，提供了按照索引访问元素的方法。

• Set：是一个不包含重复元素的集合，它的子接口有SortedSet，它可以确保集合中的元素处于排序状态。

• Queue：用于存储待处理元素的集合，按照特定的顺序处理元素。

Collection继承了Iterable接口，因此，其所有子类都是可以循环遍历的。

Java中还提供了上述接口的一些抽象类及实现，便于我们使用，

然后抽象类AbstractCollection实现了Collection接口，再由AbstractList、AbstractSet、AbstractQueue等继承它。

再往下走一层就到了真正的实现类了:

ArrayList、LinkedList、Vector等继承AbstractList实现了List接口。

HashSet、LinkedHashSet、TreeSet等继承AbstractSet实现了Set接口。

PriorityQueue、ArrayDeque等继承AbstractQueue实现了Queue接口。

所以从上(接口)到下(具体实现)关系应该是:

Collection->AbstractCollection->List->AbstractList->ArrayList

这些就是我们日常开发中常用的集合类了:

List接口实现:

• ArrayList：基于动态数组实现，支持随机访问和快速随机访问。

示例:

List<String> fruits =newArrayList<>();fruits.add("Apple");fruits.add("Banana");fruits.add("Cherry");System.out.println(fruits);// 输出：[Apple, Banana, Cherry]// 访问元素System.out.println(fruits.get(0));// 输出：Apple// 修改元素fruits.set(1,"Grape");System.out.println(fruits);// 输出：[Apple, Grape, Cherry]// 删除元素fruits.remove("Cherry");System.out.println(fruits);// 输出：[Apple, Grape]

• LinkedList：基于双向链表实现，除了实现了List接口外，还实现了Deque接口，因此也可以用作栈、队列或双端队列。支持快速插入和删除操作。

示例:

List<String> fruits =newLinkedList<>();fruits.add("Apple");fruits.add("Banana");fruits.add("Cherry");System.out.println(fruits);// 输出：[Apple, Banana, Cherry]// 添加元素到列表开头fruits.add(0,"Grape");System.out.println(fruits);// 输出：[Grape, Apple, Banana, Cherry]// 删除列表开头的元素fruits.remove(0);System.out.println(fruits);// 输出：[Apple, Banana, Cherry]

• Vector：和 ArrayList 类似，但是它是线程安全的。

Set接口实现:

• HashSet：基于哈希表实现，不保证元素的顺序，不可重复，不是线程安全的，集合元素可以为 NULL。

示例:

Set<String> fruits =newHashSet<>();fruits.add("Apple");fruits.add("Banana");fruits.add("Cherry");System.out.println(fruits);// 输出可能为：[Apple, Banana, Cherry] 或其他顺序// 添加重复元素不会有任何效果fruits.add("Apple");System.out.println(fruits);// 输出可能为：[Apple, Banana, Cherry]// 检查集合是否包含某个元素boolean containsBanana = fruits.contains("Banana");System.out.println(containsBanana);// 输出：true// 删除元素fruits.remove("Banana");System.out.println(fruits);// 输出可能为：[Apple, Cherry]

保证元素不重复是根据调用equals()方法来比较两个对象的hashCode值实现的。

• LinkedHashSet：具有可预知的迭代顺序，元素按照插入顺序排列。它继承了 HashSet 类并维护了一个运行于所有条目的双重链接列表。这个链接列表定义了迭代顺序，即按照元素插入集合的顺序来迭代它们。因此，LinkedHashSet 提供了介于 HashSet 和 TreeSet 之间的行为：它保留了插入顺序，同时也提供了高效的元素查找。

• TreeSet：基于红树实现，元素按照自然顺序或者自定义比较器进行排序。

// 默认使用自然顺序Set<String> fruits =newTreeSet<>();fruits.add("Apple");fruits.add("Banana");fruits.add("Cherry");System.out.println(fruits);// 输出：[Apple, Banana, Cherry]// 添加元素会自动排序fruits.add("Grape");System.out.println(fruits);// 输出：[Apple, Banana, Cherry, Grape]// 检查集合是否包含某个元素boolean containsBanana = fruits.contains("Banana");System.out.println(containsBanana);// 输出：true// 删除元素fruits.remove("Banana");System.out.println(fruits);// 输出：[Apple, Cherry, Grape]// 使用自定义比较器 根据字符串的长度来排序Comparator<String> lengthComparator = (s1, s2) -> s1.length() - s2.length();TreeSet<String> customOrder =newTreeSet<>(lengthComparator);customOrder.add("Apple");customOrder.add("Banana");customOrder.add("Cherry");System.out.println("自定义顺序: "+ customOrder);// 输出：[Apple, Cherry, Banana]

Queue接口实现:

• PriorityQueue：基于优先级堆实现，元素按照优先级顺序排列。

Queue<Integer> numbers =newPriorityQueue<>();numbers.add(3);numbers.add(1);numbers.add(4);numbers.add(1);numbers.add(5);System.out.println(numbers);// 输出可能为：[1, 1, 3, 4, 5]// 获取并移除队列的头元素intnumber = numbers.poll();System.out.println(number);// 输出：1// 查看队列的头元素number = numbers.peek();System.out.println(number);// 输出：1// 再次获取并移除队列的头元素number = numbers.poll();System.out.println(number);// 输出：1System.out.println(numbers);// 输出可能为：[3, 4, 5]

• ArrayDeque：基于动态数组实现，可以作为栈和队列使用。

Deque<String> fruits =newArrayDeque<>();fruits.add("Apple");fruits.add("Banana");fruits.add("Cherry");System.out.println(fruits);// 输出：[Apple, Banana, Cherry]// 作为栈使用fruits.push("Grape");System.out.println(fruits);// 输出：[Grape, Apple, Banana, Cherry]// 弹出栈顶元素String topFruit = fruits.pop();System.out.println(topFruit);// 输出：GrapeSystem.out.println(fruits);// 输出：[Apple, Banana, Cherry]// 作为队列使用fruits.offer("Grape");System.out.println(fruits);// 输出：[Apple, Banana, Cherry, Grape]// 获取并移除队列的头元素String firstFruit = fruits.poll();System.out.println(firstFruit);// 输出：AppleSystem.out.println(fruits);// 输出：[Banana, Cherry, Grape]

每个实现都有自己的特色，用ArrayList的场景会多一点。

上面我们也说了所有集合都实现了存在于java.lang包中Iterator接口，而里面封装了 Iterator 接口。所以只要实现了只要实现了Iterable接口的类，就可以使用Iterator迭代器了。

迭代器Iterator存在于java.util包中。

迭代器Iterator核心的方法next(),hasnext(),remove()。

迭代器（Iterators）用于遍历集合中的元素，和for循环作用一样都是循环遍历。

示例:

Collection<String> collection =newArrayList<>();collection.add("Apple");collection.add("Banana");collection.add("Cherry");// 迭代器遍历Iterator<String> iterator = collection.iterator();while(iterator.hasNext()) {String fruit = iterator.next();System.out.println(fruit);}

同样若是换成for循环来遍历:

// for循环遍历for(Stringfruit : collection) {System.out.println(fruit);}

两种循环效果是一样的。

集合的了解和使用就看到这里。

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