早在Java 2中之前,Java就提供了特设类。比如:Dictionary, Vector, Stack, 和Properties这些类用来存储和操作对象组。

虽然这些类都非常有用,但是它们缺少一个核心的,统一的主题。由于这个原因,使用Vector类的方式和使用Properties类的方式有着很大不同。

集合框架被设计成要满足以下几个目标。

  • 该框架必须是高性能的。基本集合(动态数组,链表,树,哈希表)的实现也必须是高效的。

  • 该框架允许不同类型的集合,以类似的方式工作,具有高度的互操作性。

  • 对一个集合的扩展和适应必须是简单的。

为此,整个集合框架就围绕一组标准接口而设计。你可以直接使用这些接口的标准实现,诸如: LinkedList, HashSet, 和 TreeSet等,除此之外你也可以通过这些接口实现自己的集合。

集合框架是一个用来代表和操纵集合的统一架构。所有的集合框架都包含如下内容:

  • 接口:是代表集合的抽象数据类型。接口允许集合独立操纵其代表的细节。在面向对象的语言,接口通常形成一个层次。

  • 实现(类):是集合接口的具体实现。从本质上讲,它们是可重复使用的数据结构。

  • 算法:是实现集合接口的对象里的方法执行的一些有用的计算,例如:搜索和排序。这些算法被称为多态,那是因为相同的方法可以在相似的接口上有着不同的实现。

除了集合,该框架也定义了几个Map接口和类。Map里存储的是键/值对。尽管Map不是collections,但是它们完全整合在集合中。


集合接口

集合框架定义了一些接口。本节提供了每个接口的概述:

序号接口描述
1Collection 接口
允许你使用一组对象,是Collection层次结构的根接口。
2List 接口
继承于Collection和一个 List实例存储一个有序集合的元素。
3Set
继承于 Collection,是一个不包含重复元素的集合。
4SortedSet
继承于Set保存有序的集合。
5Map
将唯一的键映射到值。
6Map.Entry
描述在一个Map中的一个元素(键/值对)。是一个Map的内部类。
7SortedMap
继承于Map,使Key保持在升序排列。
8Enumeration
这是一个传统的接口和定义的方法,通过它可以枚举(一次获得一个)对象集合中的元素。这个传统接口已被迭代器取代。

集合类

Java提供了一套实现了Collection接口的标准集合类。其中一些是具体类,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。

标准集合类汇总于下表:

序号类描述
1AbstractCollection 
实现了大部分的集合接口。
2AbstractList 
继承于AbstractCollection 并且实现了大部分List接口。
3AbstractSequentialList 
继承于 AbstractList ,提供了对数据元素的链式访问而不是随机访问。
4LinkedList
继承于 AbstractSequentialList,实现了一个链表。
5ArrayList
通过继承AbstractList,实现动态数组。
6AbstractSet 
继承于AbstractCollection 并且实现了大部分Set接口。
7HashSet
继承了AbstractSet,并且使用一个哈希表。
8LinkedHashSet
具有可预知迭代顺序的 Set 接口的哈希表和链接列表实现。
9TreeSet
继承于AbstractSet,使用元素的自然顺序对元素进行排序.
10AbstractMap 
实现了大部分的Map接口。
11HashMap
HashMap 是一个散列表,它存储的内容是键值对(key-value)映射。
HashMap 继承于AbstractMap,实现了Map、Cloneable、java.io.Serializable接口。
12TreeMap
继承了AbstractMap,并且使用一颗树。
13WeakHashMap
继承AbstractMap类,使用弱密钥的哈希表。
14LinkedHashMap
继承于HashMap,使用元素的自然顺序对元素进行排序.
15IdentityHashMap
继承AbstractMap类,比较文档时使用引用相等。

在前面的教程中已经讨论通过java.util包中定义的类,如下所示:

序号类描述
1Vector
Vector类实现了一个动态数组。和ArrayList和相似,但是两者是不同的。
2Stack
栈是Vector的一个子类,它实现了一个标准的后进先出的栈。
3Dictionary
Dictionary 类是一个抽象类,用来存储键/值对,作用和Map类相似。
4Hashtable
Hashtable是原始的java.util的一部分, 是一个Dictionary具体的实现 。
5Properties
Properties 继承于 Hashtable.表示一个持久的属性集.属性列表中每个键及其对应值都是一个字符串。
6BitSet
一个Bitset类创建一种特殊类型的数组来保存位值。BitSet中数组大小会随需要增加。

一个Bitset类创建一种特殊类型的数组来保存位值。BitSet中数组大小会随需要增加。


集合算法

集合框架定义了几种算法,可用于集合和映射。这些算法被定义为集合类的静态方法。

在尝试比较不兼容的类型时,一些方法能够抛出 ClassCastException异常。当试图修改一个不可修改的集合时,抛出UnsupportedOperationException异常。

集合定义三个静态的变量:EMPTY_SET EMPTY_LIST,EMPTY_MAP的。这些变量都不可改变。


序号 算法描述
1 Collection Algorithms
这里是一个列表中的所有算法实现。

如何使用迭代器

通常情况下,你会希望遍历一个集合中的元素。例如,显示集合中的每个元素。

做到这一点最简单的方法是采用一个迭代器,它是一个对象,实现了Iterator 接口或ListIterator接口。

迭代器,使你能够通过循环来得到或删除集合的元素。ListIterator继承了Iterator,以允许双向遍历列表和修改元素。

这里通过实例列出Iterator和listIterator接口提供的所有方法。<table class="reference>
序号 迭代器方法描述
1 使用 Java Iterator

如何使用比较器

TreeSet和TreeMap的按照排序顺序来存储元素. 然而,这是通过比较器来精确定义按照什么样的排序顺序。

这个接口可以让我们以不同的方式来排序一个集合。

序号 比较器方法描述
1 使用 Java Comparator
这里通过实例列出Comparator接口提供的所有方法

总结

Java集合框架为程序员提供了预先包装的数据结构和算法来操纵他们。

集合是一个对象,可容纳其他对象的引用。集合接口声明对每一种类型的集合可以执行的操作。

集合框架的类和接口均在java.util包中。