集合框架之集合类概述

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集合是一组复合元素的容器，用来存储，检索，控制聚合数据并提供它们之间的通信方法

java的集合框架提供了表示和操控集合的统一架构。所有的集合框架都包含下面三个方面：

接口：即集合的抽象数据结构。接口允许我们独立地操纵集合而不用考虑集合的具体实现

实现：即接口的具体实现类。从本质上来讲，它们是可重用的数据结构

算法：即在实现了集合接口的对象上执行有用的计算，比如排序和搜索，的方法。算法是多态的：同名的方法可以被任何合适的接口实现类调用，从本质上来讲，算法是可重用的功能

 

核心集合接口封装了不同类型的集合，它们是java集合框架的基础，形成了下图所示的层级结构

从上图中可以看到，Set是一种特殊的Collection，而SortedSet是一种特殊的Set……诸如此类。

需要注意，上图中有两个不同的树，Map并不是Collection的子接口，而是一个独立的接口

所有的集合接口都是泛化的。比如下面是Collection接口的声明：

public interfaceCollection<E>...

“<E>”表示该接口是通用的。当我们声明一个Collection接口时，最好指定该接口包含的对象类型，以便让编译器在编译时检验输入的对象是否正确，从而减少运行时抛出的错误。

对于接口中的方法，有很多是可选择实现的，就是说，它的实现类可以实现该方法，也可以不实现，根据具体需要来决定

 

先，我们来看一下核心的集合接口，对它们有一个整体的感性认识：

Collection接口：集合框架的根接口。它是集合类框架中最具一般性的顶层接口。Java平台没有提供任何该接口的直接具体实现类，但是提供了具有各种不同特性的子接口

Set接口：不允许包含重复值的集合

List接口：可索引的集合，可以包含重复值。使用该接口时我们通过索引对元素进行精准的插入和查找

Queue接口：该集合适用于组织一个队列，队列中的元素按照优先级进行处理。除了继承自Collection接口的方法，该接口还提供了另外的插入、提取和检验方法。典型的队列是符合“先进先出”（FIFO:First In,First Out）原则的，优先级队列是一种例外，它按照元素的优先级顺序排列元素。无论按照什么原则排序，队头元素总是首先被检出。每个Queue接口的实现类必须指定它的排序原则

Deque接口：与Queue的不同之处在于它是一个双端队列，在两端都能插入和移除元素，它继承并扩展了Queue接口

Map接口：提供了键值对（key/value）的映射关系的集合。关键字不能有重复值，每个关键字至多可映射一个值

SortedSet接口：以升序的原则维持着集合中的元素顺序。

SortedMap接口：以关键字升序的原则维持着集合中的元素顺序

 

以上接口的通用实现类（这里的通用实现类一般是指适用于单线程环境下的实现类，在JDK中有针对多线程并发环境下的特殊实现类）总结如下

接口	哈希表实现	可变数组实现	树实现	链表实现	哈希表+链表实现	堆实现
Set	HashSet		TreeSet		LinkedHashSet
List		ArrayList		LinkedList
Queue				LinkedList		PriorityQueue
Deque				LinkedList
Map	HashMap		TreeMap		LinkedHashMap

可以发现，LinkedList同时实现了List、Queue、Deque三个接口。

SortedSet接口和SortedMap接口没有在上表中列出，在上面的层次结构图中可以看到，它们分别是Set和Map的子接口，TreeSet和TreeMap就是它们的实现类

以上提到的所有通用实现类都支持为null的元素（或者键/值），不过有的只能包含一个null，有的可以包含多个null；所有通用实现类都实现了Serializable，是可序列化的对象；所有通用实现类都提供了一个clone方法用于复制对象；所有通用实现类都是线程不安全的（即是不同步的）；所有通用实现类都提供了”fail-fast”机制的迭代器

关于“fail-fast”机制，来看一个实例：

     

     Map<String,String> map = new HashMap<String,String>();
             map.put("first", "Jay");
             map.put("second","Jack");
             map.put("third", "Jim");
            
             Iterator<String> it= map.keySet().iterator();
             while(it.hasNext()){
                    System.out.println(map.get(it.next()));
                    if(map.containsKey("second")){
                           map.remove("second");
                    }
             }

 

以上代码试图使用Iterator迭代Map里的键值，如果键值为“second”则删除Map中的该元素。运行一下可以发现，执行删除操作时会报java.util.ConcurrentModificationException异常，即便这是单线程。

Iterator 是工作在一个独立的线程中，并且拥有一个 mutex 锁。 Iterator 被创建之后会建立一个指向原来对象的单链索引表，当原来的对象数量发生变化时，这个索引表的内容不会同步改变，所以当索引指针往后移动的时候就找不到要迭代的对象，所以按照 fail-fast 原则 Iterator 会马上抛出 java.util.ConcurrentModificationException 异常。

但是，如果上面的代码进行的不是删除操作，而是覆盖掉原来的元素：

if(map.containsKey("second")){
      map.put ("second","Joe");
}

就不会报错，上面的程序中的Iterator是对Map的Key进行迭代，虽然对Map进行了修改，但是只改变了一个元素的value，整个Map的KeySet并没发生变化

如果想要成功的执行删除操作，就需要先对Iterator进行对应的删除操作

Map<String,String> map = new HashMap<String,String>();
             map.put("first","Jay");
             map.put("second","Jack");
             map.put("third","Jim");
            
             Iterator<String> it= map.keySet().iterator();
             while(it.hasNext()){
                    System.out.println(map.get(it.next()));
                    if(map.containsKey("second")){
                           it.remove();  //先对Iterator进行删除
                           map.remove("second");
                    }
             }

除了上面提到的实现类之外，还有两种不常用的实现类：Vector和Hashtable，它们是线程安全的。这是低版本JDK的遗留产物，对于集合而言，大多数情况都没必要支持线程安全。在需要考虑多线程操作的环境下，JDK也提供了多种方法来将上面的通用实现类转换成线程安全的类

如果多个线程同时访问一个实现类，而其中至少一个线程修改了该类，那么它必须保持外部同步。这通常是通过对自然封装该 set 的对象执行同步操作来完成的。如果不存在这样的对象，则应该使用Collections.synchronizedMap方法来“包装”map。最好在创建时完成这一操作，以防止对该 set 进行意外的不同步访问：

   

Map map = Collections.synchronizedMap(newHashSMap(...));

集合框架之集合类概述

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原文地址：http://blog.csdn.net/u012152619/article/details/42673689