集合框架被設(shè)計成要滿足以下幾個目標(biāo)。

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• 該框架必須是高性能的?；炯希▌討B(tài)數(shù)組，鏈表，樹，哈希表）的實現(xiàn)也必須是高效的。

• 該框架允許不同類型的集合，以類似的方式工作，具有高度的互操作性。

• 對一個集合的擴(kuò)展和適應(yīng)必須是簡單的。

  
  

容器

容器：

容器，就是可以容納其他java對象的對象。java Collection Framwork（JCF） 為java開發(fā)者提供了通用的容器，其始于jdk1.2，優(yōu)點是：

降低編程難度

提高程序性能

提高API間的互操作性

降低學(xué)習(xí)難度

降低設(shè)計和實現(xiàn)相關(guān)API的難度

增加程序的重用性

Java容器里只能放對象，對于基本類型（int, long, float, double等），需要將其包裝成對象類型后（Integer, Long, Float, Double等）才能放到容器里。很多時候拆包裝和解包裝能夠自動完成。這雖然會導(dǎo)致額外的性能和空間開銷，但簡化了設(shè)計和編程。

泛型

泛型（Generics）

Java容器能夠容納任何類型的對象，這一點表面上是通過泛型機(jī)制完成，Java泛型不是什么神奇的東西，只是編譯器為我們提供的一個“語法糖”，泛型本身并不需要Java虛擬機(jī)的支持，只需要在編譯階段做一下簡單的字符串替換即可。實質(zhì)上Java的單繼承機(jī)制才是保證這一特性的根本，因為所有的對象都是Object的子類，容器里只要能夠存放Object對象就行了。事實上，所有容器的內(nèi)部存放的都是Object對象，泛型機(jī)制只是簡化了編程，由編譯器自動幫我們完成了強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換而已。JDK 1.4以及之前版本不支持泛型，類型轉(zhuǎn)換需要程序員顯式完成。

//JDK 1.4 or beforeArrayList list = new ArrayList();list.add(new String("Monday"));list.add(new String("Tuesday"));list.add(new String("Wensday"));for(int i = 0; i < list.size(); i++){ ? ?String weekday = (String)list.get(i);//顯式類型轉(zhuǎn)換 ? ?System.out.println(weekday.toUpperCase());}

//JDK 1.5 or latterArrayList<String> list = new ArrayList<String>();//參數(shù)化類型list.add(new String("Monday"));list.add(new String("Tuesday"));list.add(new String("Wensday"));for(int i = 0; i < list.size(); i++){ ? ?String weekday = list.get(i);//隱式類型轉(zhuǎn)換，編譯器自動完成 ? ?System.out.println(weekday.toUpperCase());}

內(nèi)存管理

跟C++復(fù)雜的內(nèi)存管理機(jī)制不同，Java GC自動包攬了一切，Java程序并不需要處理令人頭疼的內(nèi)存問題，因此JCF并不像C++ STL那樣需要專門的空間適配器（alloctor）。另外，由于Java里對象都在堆上，且對象只能通過引用（reference，跟C++中的引用不是同一個概念，可以理解成經(jīng)過包裝后的指針）訪問，容器里放的其實是對象的引用而不是對象本身，也就不存在C++容器的復(fù)制拷貝問題。

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集合

什么是集合（Collection）？集合就是“由若干個確定的元素所構(gòu)成的整體”。

在數(shù)學(xué)中，我們經(jīng)常遇到集合的概念。例如：

• 有限集合：

• 一個班所有的同學(xué)構(gòu)成的集合；

• 一個網(wǎng)站所有的商品構(gòu)成的集合；

• ...

• 無限集合：

• 全體自然數(shù)集合：1，2，3，……

• 有理數(shù)集合；

• 實數(shù)集合；

• ...

為什么要在計算機(jī)中引入集合呢？這是為了便于處理一組類似的數(shù)據(jù)，例如：

• 計算所有同學(xué)的總成績和平均成績；

• 列舉所有的商品名稱和價格；

• ……

為此，整個集合框架就圍繞一組標(biāo)準(zhǔn)接口而設(shè)計。你可以直接使用這些接口的標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)，諸如：LinkedList,?HashSet, 和?TreeSet?等,除此之外你也可以通過這些接口實現(xiàn)自己的集合。

從上面的集合框架圖可以看到，Java 集合框架主要包括兩種類型的容器，一種是集合（Collection），存儲一個元素集合，另一種是圖（Map），存儲鍵/值對映射。Collection 接口又有 3 種子類型，List、Set 和 Queue，再下面是一些抽象類，最后是具體實現(xiàn)類，常用的有 ArrayList、LinkedList、HashSet、LinkedHashSet、HashMap、LinkedHashMap 等等。

02

集合框架-2

集合框架是一個用來代表和操縱集合的統(tǒng)一架構(gòu)。所有的集合框架都包含如下內(nèi)容：

• 接口：是代表集合的抽象數(shù)據(jù)類型。例如 Collection、List、Set、Map 等。之所以定義多個接口，是為了以不同的方式操作集合對象

• 實現(xiàn)（類）：是集合接口的具體實現(xiàn)。從本質(zhì)上講，它們是可重復(fù)使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，例如：ArrayList、LinkedList、HashSet、HashMap。

• 算法：是實現(xiàn)集合接口的對象里的方法執(zhí)行的一些有用的計算，例如：搜索和排序。這些算法被稱為多態(tài)，那是因為相同的方法可以在相似的接口上有著不同的實現(xiàn)。

除了集合，該框架也定義了幾個 Map 接口和類。Map 里存儲的是鍵/值對。盡管 Map 不是集合，但是它們完全整合在集合中。

在Java中，如果一個Java對象可以在內(nèi)部持有若干其他Java對象，并對外提供訪問接口，我們把這種Java對象稱為集合。很顯然，Java的數(shù)組可以看作是一種集合：

String[] ss = new String[10]; // 可以持有10個String對象
ss[0] = "Hello"; // 可以放入String對象
String first = ss[0]; // 可以獲取String對象

既然Java提供了數(shù)組這種數(shù)據(jù)類型，可以充當(dāng)集合，那么，我們?yōu)槭裁催€需要其他集合類？這是因為數(shù)組有如下限制：

在Java中，如果一個Java對象可以在內(nèi)部持有若干其他Java對象，并對外提供訪問接口，我們把這種Java對象稱為集合。很顯然，Java的數(shù)組可以看作是一種集合：

String[] ss = new String[10]; // 可以持有10個String對象
ss[0] = "Hello"; // 可以放入String對象
String first = ss[0]; // 可以獲取String對象

既然Java提供了數(shù)組這種數(shù)據(jù)類型，可以充當(dāng)集合，那么，我們?yōu)槭裁催€需要其他集合類？這是因為數(shù)組有如下限制：

• 數(shù)組初始化后大小不可變；

• 數(shù)組只能按索引順序存取。

因此，我們需要各種不同類型的集合類來處理不同的數(shù)據(jù)，例如：

• 可變大小的順序鏈表；

• 保證無重復(fù)元素的集合；

• ...

03

集合框架-3

Collection：

Java標(biāo)準(zhǔn)庫自帶的java.util包提供了集合類：Collection，它是除Map外所有其他集合類的根接口。Java的java.util包主要提供了以下三種類型的集合：

• List：一種有序列表的集合，例如，按索引排列的Student的List；

• Set：一種保證沒有重復(fù)元素的集合，例如，所有無重復(fù)名稱的Student的Set；

• Map：一種通過鍵值（key-value）查找的映射表集合，例如，根據(jù)Student的name查找對應(yīng)Student的Map。

Java集合的設(shè)計有幾個特點：一是實現(xiàn)了接口和實現(xiàn)類相分離，例如，有序表的接口是List，具體的實現(xiàn)類有ArrayList，LinkedList等，二是支持泛型，我們可以限制在一個集合中只能放入同一種數(shù)據(jù)類型的元素，例如：

List<String> list = new ArrayList<>(); // 只能放入String類型

最后，Java訪問集合總是通過統(tǒng)一的方式——迭代器（Iterator）來實現(xiàn)，它最明顯的好處在于無需知道集合內(nèi)部元素是按什么方式存儲的。

由于Java的集合設(shè)計非常久遠(yuǎn)，中間經(jīng)歷過大規(guī)模改進(jìn)，我們要注意到有一小部分集合類是遺留類，不應(yīng)該繼續(xù)使用：

• Hashtable：一種線程安全的Map實現(xiàn)；

• Vector：一種線程安全的List實現(xiàn)；

• Stack：基于Vector實現(xiàn)的LIFO的棧。

還有一小部分接口是遺留接口，也不應(yīng)該繼續(xù)使用：

• Enumeration<E>：已被Iterator<E>取代。

總結(jié)：

Java的集合類定義在java.util包中，支持泛型，主要提供了3種集合類，包括List，Set和Map。Java集合使用統(tǒng)一的Iterator遍歷，盡量不要使用遺留接口。

下一篇：我們來介紹集合的List

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