Java 集合類是一種特別有用的工具類，大致可分為Set、List、Queue、Map四種體系。

Set代表無序、不可重復(fù)的集合；
List代表有序、重復(fù)的集合；
Map代表具有映射關(guān)系的集合；
Queue代表隊(duì)列集合。

一、集合概述

Java5在java.util.concurrent包下提供了一些多線程支持的集合類。

集合里只能保存對象。

Java的集合類主要由兩個接口派生：Collection和Map。

Collection體系的繼承樹

上圖中Deque還有一個實(shí)現(xiàn)類ArrayDeque，只是我沒有找到合適的圖。。

Map體系的繼承樹

最常用的集合類有：HashSet、TreeSet、ArrayDeque、ArrayList、LinkedList、HashMap、TreeMap

二、Collection和Iterator接口

Collection接口里面定義了如下操作集合元素的方法：

• boolean add(Object o)
• boolean addAll(Collection c)
• void clear()
• boolean contains(Object o)
• boolean isEmpty()
• Iterator iterator()
• boolean remove(Object o)
• boolean removeAll(Collection c)
• boolean retainAll(Collection c)
• int size()
• Object[] toArray()

使用lambda表達(dá)式遍歷集合

Java8為Iterable接口新增了一個forEach(Consumer action)默認(rèn)方法，該方法所需參數(shù)的類型是一個函數(shù)式接口，Iterable接口是Collection接口的父接口，Collection集合可以使用這個接口。

books.forEach(obj -> System.out.println(obj));

使用Java8增強(qiáng)的Iterator遍歷集合元素

Iterator接口提供了4中方法：

• boolean hasNext()
• Object next()
• void remove()
• void forEachRemaining(Consumer action)

Iterator it = books.iterator();
while(it.hasNext){
    String book = (String)it.next();
}

Iterator必須依附于Collection對象。

使用Lambda表達(dá)式遍歷Iterator

it.forEachRemaining(obj->System.out.println(obj));

使用foreach循環(huán)遍歷集合元素

使用Java8新增的predicate操作集合

Java8為Collection集合新增了一個removeIf(Predicate filter)方法，批量刪除符合filter的元素。

books.removeIf(obj->((String)obj).length()<10);

使用Java8新增的Stream操作集合

Java8新增了Stream，IntStream，LongStream，DoubleStream等流式API，這些API代表多個支持串行和并行聚集操作的元素。還有每個Stream提供了Builder，如Stream.Builder，IntStream.Builder，開發(fā)者可以通過這些Builder來創(chuàng)建對應(yīng)的流。

獨(dú)立使用Stream的步驟：

1. 使用Stream的builder類方法創(chuàng)建Builder
2. 重復(fù)調(diào)用Builder的add方法添加元素
3. 調(diào)用Builder的build方法獲取對應(yīng)的流
4. 調(diào)用Stream的聚集操作

Stream提供了大量的方法，有"中間方法"(生成另外一個流)和"末端方法"(對流的最終操作)。

常用的中間方法：

1. filter(Pridicate predicate)
2. mapToXxx(ToXxxFunction Mapper)
3. peek(Consumer action)
4. distict()
5. sorted()
6. limit(long maxSize)

常用的末端方法：

1. forEache(Consumer action)
2. toArray()
3. reduce()
4. min()
5. max()
6. count()
7. anyMatch(Predicate predicate)
8. allMatch(Predicate predicate)
9. noneMatch(Predicate predicate)
10. findFirst()
11. findAny()

Java8為Collection提供了一個stream默認(rèn)方法。

三、Set集合

HashSet類

特點(diǎn)：

• 不能保證順序
• 不能保證同步(多線程)
• 集合元素值可以是null

當(dāng)向HashSet集合添加一個元素時，HashSet會調(diào)用該對象的hashCode()方法得到對象的hashCode值，然后根據(jù)該hashCode值決定該對象在HashSet中的存儲位置。

HashSet集合判斷兩個元素相等的標(biāo)準(zhǔn)是兩個對象通過equals()方法比較相等，并且兩個對象的hashCode()方法返回值也想等。

重寫hashCode()方法的基本原則：

• 同一個對象多次調(diào)用應(yīng)該返回相等的值
• 當(dāng)兩個對象通過equals()方法比較返回true時，他們的hashCode()值應(yīng)該相等
• 對象中用于equals()比較的實(shí)例變量都應(yīng)該用于計(jì)算hashCode

重寫hashCode()的一般步驟：

1. 把對象內(nèi)每個有意義的實(shí)例變量計(jì)算出一個int類型的hashCode值。
2. 用第一步計(jì)算的多個hashCode值組合計(jì)算出一個hashCode值返回

hashCode值的計(jì)算方式：

為了避免直接相加的偶然相等，可以通過為各實(shí)例變量的hashCode值乘以任意一個質(zhì)數(shù)后再相加。

LinkedHashSet

也是根據(jù)hashCode插入元素，但是要維護(hù)元素的插入順序，性能略低于HashSet。

TreeSet

TreeSet是SortedSet的實(shí)現(xiàn)類。有幾個額外方法：

• Comparator comparator()
• Object first()
• Object last()
• Object lower(Object e)
• Object hight(Object e)
• SortedSet subSet(Object fromElement, Object toELement)
• SortedSet headSet(Object toElement)
• SortedSet tailSet(Object toElement)

TreeSet使用紅黑樹的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲集合元素。支持自然排序和定制排序。

自然排序

調(diào)用集合的compareTo(Object obj)方法比較元素之間的大小關(guān)系，然后按升序排序。

Comparable接口里定義了一個compareTo(Object obj)方法。

如果試圖把一個對象添加到TreSet，則該對象的類必須實(shí)現(xiàn)Comparable接口。

向TreeSet中插入元素時，第一個元素不會調(diào)用compareTo()方法

定制排序

創(chuàng)建TreeSet時傳遞給它一個Comparator對象即可，該接口是函數(shù)式接口，可以使用lambda表達(dá)式創(chuàng)建對象。

四、List集合

代表一個元素有序、可重復(fù)的集合，集合中每個元素都有其對應(yīng)的順序索引。

java8改進(jìn)的List接口和ListIterator接口

List接口的方法：

• void add(int index, Object element)
• boolean addAll(int index, Collection c)
• Object get(int index)
• int indexOf(Object o)
• int lastIndexOf(Object o)
• Object remove(int index)
• Object set(int index, Object element)
• List subList(int fromIndex, int toIndex)
• void replaceAll(UnaryOperator operator)
• void sort(Comparator c)

List判斷兩個對象相等只要通過equals方法返回true即可。

List除了有Set的iterator()方法之外，還有l(wèi)istIterator()方法，該方法返回一個ListIterator對象，ListIterator接口繼承于Iterator接口。ListIterator相較于Iterator多了如下方法：

• boolean hasPrevious()
• Object previous()
• void add(Object o)

ArrayList和Vector實(shí)現(xiàn)類

使用initialCapacity參數(shù)設(shè)置該數(shù)組的長度。如果需要向集合中添加大量元素，可使用ensureCapacity(int minCapacity)方法一次性地增加容量，可以減少重分配的次數(shù)，提高性能。

可以在創(chuàng)建的時候指定initialCapacity，還可以通過一下兩個方式重新分配Object[]數(shù)組，不指定的話默認(rèn)長度為10：

• void ensureCapacity(int minCapacity)
• void trimToSize()

ArrayList和Vector用法幾乎完全相同，Vector是一個古老的集合，里面有重復(fù)的方法。

通常盡量少用Vector。

Vector是線程安全的，但效率低，ArrayList不是線程安全的，java.util.Collections類可以將ArrayList變成線程安全的。推薦使用ArrayList。

Stack是Vector的子類。有以下方法：

• Object peek()
• Object pop()
• void push(Object item)

Stack繼承于Vector，古老的類，線程安全，但是效率低，不建議使用?？梢允褂煤髞淼?code>ArrayDeque類代替。

固定長度的List

Arrays類提供了asList(Object... a)方法，可以把一個數(shù)組或指定個數(shù)的對象轉(zhuǎn)換成List集合。這個List集合既不是ArrayList實(shí)現(xiàn)類的實(shí)例，也不是Vector實(shí)現(xiàn)類的實(shí)例，而是Arrays的內(nèi)部類ArrayList的實(shí)例。

Arrays.ArrayList是一個固定長度的List集合，只能遍歷，不可增加修改。

五、Queue集合

Queue接口中定義的方法：

• void add(Object e)
• Object element():獲取隊(duì)列頭元素，但不刪除
• boolean offer(Object e):加入元素，比add()好
• Object peek():獲取頭元素，如果為空，返回null
• Object poll():獲取頭元素，并刪除，如果為空，返回null
• Object remove():獲取頭元素，并刪除

Deque是Queue的子接口，代表雙端隊(duì)列。有ArrayDeque和LinkedList兩個實(shí)現(xiàn)類。

PriorityQueue實(shí)現(xiàn)類

內(nèi)部排序。

Deque接口和ArrayDeque實(shí)現(xiàn)類

Deque接口方法：

• void addFirst(Object e)
• void addLast(Object e)
• Iterator descendingIterator()
• Object getFirst()
• Object getLast()
• boolean offerFirst(Object e)
• boolean offerLast(Object e)
• Object peekFirst()
• Object peekLast()
• Object pollFirst()
• Object pollLast()
• Object pop()
• void push()
• Object removeFirst()
• Object removeFirstOccurrence(Object o)
• Object removeLast()
• Object removeLastOccurrence(Object o)

LinkedList實(shí)現(xiàn)類

LinkedList即可以當(dāng)成雙端隊(duì)列，也可以當(dāng)成棧使用，也可以當(dāng)成隊(duì)列使用。

ArrayList和ArrayDeque內(nèi)部使用數(shù)組實(shí)現(xiàn)，而LinkedList內(nèi)部使用鏈表實(shí)現(xiàn)。

各種線性表的性能分析

整體來說ArrayList比LinkedList性能好。

1. 如果需要遍歷List，對于ArrayList、Vector集合，應(yīng)該使用隨機(jī)訪問方法（get()）遍歷；對于LinkedList則應(yīng)該采用Iterator遍歷。
2. 經(jīng)常插入刪除，考慮使用LinkedList
3. 多個線程，可以使用Collections將集合包裝成線程安全的集合。

六、Java8增強(qiáng)的Map集合

從Java源碼看，Java先實(shí)現(xiàn)了Map，然后通過包裝一個所有value都為null的Map就實(shí)現(xiàn)了Set集合。

Map的實(shí)現(xiàn)子類和子接口中key集的存儲形式和對應(yīng)Set集合中元素的存儲形式完全相同。

方法：

• void clear()
• boolean containsKey(Object key)
• boolean containsValue(Object value)
• Set entrySet()

返回Map中包含的key-value對所組成的Set集合，每個集合元素都是Map.Entry對象

• Object get(Object key)
• boolean isEmpty()
• Set keySet()
• Object put(Object key, Object value)
• void putAll(Map m)
• Object remove(Object key, Object value)
• int size()
• Collection values()

Map接口中有一個內(nèi)部類Entry，該類封裝了key-value鍵值對。Entry包含如下三個方法：

• Object getKey()
• Object getValue()
• Object setValue(V value)

java8新增的方法

• Object compute(Object key, BiFunction remappingFunction)
• Object computeIfAbsent(Object key, Function mappingFunction)
• Object computeIfPresent(Object key, BiFunction remappingFunction)
• void forEach(BiConsumer action)
• Object getOrDefault(Object key, V default Value)
• Object merge(Object key, Object value, BiFunction remappingFunction)
• Object putIfAbsent(Object key, Object value)
• Object replace(Object key, Object value)
• boolean replace(K key, V oldValue, V newValue)
• replaceA(BiFunction Function)

java8改進(jìn)的Hash Map和Hashtable實(shí)現(xiàn)類

hashtable和vector同一時期出現(xiàn)。

區(qū)別：

1. Hashtable是線程安全的
2. Hashtable不允許null作為key和value

用作key的對象必須實(shí)現(xiàn)hashcode()和equals()方法

與HashSet類似，盡量不要使用可變對象作為HashMap、Hashtable的key。

LinkedHashMap

使用雙向鏈表維護(hù)key-value對的次序。

使用Properties讀寫屬性文件

Properties是Hashtable的子類。

• String getProperty(String key)
• String getProperty(String key, String defaultValue)
• String setProperty(String key, String value)
• void load(InputStream inStream)
• void store(OutputStream out, String comments)

SortedMap接口和TreeMap實(shí)現(xiàn)類

Map性能分析

HashMap和Hashtable實(shí)現(xiàn)機(jī)制相同，但由于Hashtable是一個古老的、線程安全的集合，HashMap通常比Hashtable快。

TreeMap更慢，但是其key-value是有序狀態(tài)，無需專門的排序操作?？梢哉{(diào)用keySet()，再用toArray()方法，再用Arrays的binarySearch()方法快速查找對象。

七、操作集合的工具類Collections

排序

• void reverse(List list)
• void shuffle(List list)
• void sort(List list)
• void sort(List list, Comparator c)
• void swap(List list, int i, int j)
• void rotate(List list, int distance)

查找、替換操作

• int binarySearch(List list, Object key)
• Object Max(Collection coll)
• Object Max(Collection coll, Comparator c)
• Object Min(Collection coll)
• Object Min(Collection coll, Comparator c)
• void fill(List list, Object obj)
• int frequency(Collection c, Object o)
• int indexOfSubList(List source, List target)
• int lastIndexOfSubList(List source, List target)
• boolean replaceAll(List list, Object oldVal, Object newVal)

同步控制

synchronizaedXxx()方法。

設(shè)置不可變集合

• emptyXxx()
• singletonXxx()
• unmodifiableXxx()

九、繁瑣的接口Enumeration

該接口是Iterator接口的古老版本。

不要使用，使用Iterator代替