Java集合

Java集合框架被设计成要满足以下几个目标。

1. 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。
2. 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。
3. 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。

从上面的集合框架图可以看到，Java 集合框架主要包括两种类型的容器，一种是集合（Collection），存储一个元素集合，另一种是图（Map），存储键/值对映射。Collection 接口又有 3 种子类型，List、Set 和 Queue，再下面是一些抽象类，最后是具体实现类，常用的有 ArrayList、linkedList、HashSet、linkedHashSet、HashMap、linkedHashMap 等等。

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。例如 Collection、List、Set、Map 等。之所以定义多个接口，是为了以不同的方式操作集合对象
• 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，例如：ArrayList、linkedList、HashSet、HashMap。
• 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 不是集合，但是它们完全整合在集合中。

与现代的数据结构类库的常见情况一样，Java集合类库也将接口（interface）与实现（implementation）分离。
比如队列（queue）：队列接口指出可以在队列的尾部添加元素，在队列的头部删除元素，并且可以查找队列中元素的个数。当需要收集对象，并按照“先进先出”的规则检索对象时就应该使用队列。
队列接口的最简形式可能类似下面这样：

public interface Queue //a simlified form of the interface in the standard library
{
    void add(E element);
    E remove();
    int size();
}

这个接口并没有说明队列是如何实现的。队列通常有两种实现方式：一种是使用循环数组；另一种是使用链表。
每一个实现都可以通过一个实现了的Queue接口的类表示。

public class CircularArrayQueue implements Queue //not an actual library class
{
    private int head;
    private int tail;

    CircularArrayQueue(int capacity){...}
    public void add(E element){...}
    public E remove(){...}
    public int size(){...}
    private E[] elements;
}

public class linkedListQueue implements Queue//not actual library class
{
    private link head;
    private link tail;

    linkedListQueue(){...}
    public void add(E element){...}
    public E remove(){...}
    public int size(){...}
}

当在程序中使用队列时，一旦构建了集合就不需要知道究竟使用了哪种实现。因此，只有在构建集合对象时，使用具体的类才有意义。可以使用接口类型存放集合的引用。

Queue expressLane=new CircularArrayQueue<>(100);
expressLane.add(new Customer("Harry));

利用这种方法，一旦改变了想法，可以轻松地使用另外一种不同的实现。只需要对程序的一个地方做出修改，即调用构造器的地方。如果觉得linkedListQueue是个更好的选择，就将代码修改为：

Queue expressLane=new linkedListQueue();
expressLane.add(new Customer("Harry"));

在Java库中，集合类的基本接口是Collection接口。这个接口有两个基本方法：

public interface Collection
{
    boolean add(E element);
    Iterator iterator();
    ...
}

• add方法用于向集合中添加元素。如果添加元素确实改变了集合就返回true，如果集合没有发生变化就返回false。例如，如果试图向集中添加一个对象，而这个对象在集中已经存在，这个添加请求就没有实效，因为集中不允许有重复的对象。
• iterator方法用于返回一个实现了Iterator接口的对象。可以使用这个迭代器对象依次访问集合中的元素。

Iterator接口包含4个方法：

public interface Iterator
{
    E next();
    boolean hasNext();
    void remove();
    default void forEachRemaining(Consumer action);
}

通过反复调用next方法，可以逐个访问集合中的每个元素。但是，如果到达了集合的末尾，next方法将抛出一个NoSuchElementException。因此，需要在调用next之前调用hasNext方法。如果迭代器对象还有多个供访问的元素，这个方法就返回true。如果想要查看集合中的所有元素，就请求一个迭代器，并在hasNext返回true时反复地调用next方法。例如：

Collection c=...;
Iterator iter=c.iterator();
while(iter.hasNext())
{
    String element=iter.next();
    //do something with element
}

用“for each”循环可以更加简练地表示同样的循环操作：

for(String element:c)
{
    //do something with element
}

for each循环可以与任何实现了Iterable接口的对象一起工作，这个接口只包含一个抽象方法：

public interface Iterable
{
    Iterable iterator();
    ...
}

Collection接口扩展了Iterable接口。因此，对于标准类库中的任何集合都可以使用for each循环。
JavaSE 8中，可以调用forEachRemaining方法并提供一个lambda表达式。将对迭代器的每一个元素调用这个lambda表达式，直到再没有元素为止。

iterator.forEachRemaining(element -> do something with element);

元素被访问的顺序取决于集合类。