11Java集合.docx
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11Java集合
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11.1认识集合类
集合（或容器）表示保存一个对象组的单个对象，其它对象被认为是它的元素。
集合与数组的不同在于，它是大小可变的序列，而且元素类型可以不受限定，只要是引用类型。
对象数组中包含一组对象，但是对象数组使用的时候存在一个长度的限制，那么集合是专门解决这种限制的，使用集合可以方便的向数组中增加任意多个数据。
集合类使用初始容量和加载因子调整自己的大小。
集合类全部支持泛型，是一种数据安全的用法。
Java集合框架定义了几个接口。
这些集合接口决定了集合实现类的基本特性。
对于不同的集合实现类提供了这些标准接口的不同实现。
Java集合接口如表11-1所示：
表11-1Java集合接口
Java集合类库的用途就是“保存对象”，主要分为两类：
Collection：
层次结构中的根接口。
Collection表示一组对象，这些对象也称为collection的元素。
一些collection允许有重复的元素，而另一些则不允许。
一些collection是有序的，而另一些则是无序的。
JDK不提供此接口的任何直接实现，它提供更具体的子接口（如Set和List）实现。
此接口通常用来传递collection，并在需要最大普遍性的地方操作这些collection。
Collection常见的子接口如图11-1：
图11-1Collection接口继承图
Collection：
一组没有顺序的对象，允许出现相同的元素对象。
Set：
一组没有顺序的对象（离散），不允许重复相同的元素。
SortedSet：
是一个按照升序排列元素的Set。
List：
一组有插入顺序的对象，允许重复相同的元素。
关于Collection更为详细的继承图谱如图11-2：
图11-2Collection接口以及实现类继承图谱
Map：
一组成对的“键—值”对象，允许你使用键来查找值。
ArrayList允许你使用数字来查找值，因此在某种意义上讲，它将数组与对象关联在一起。
映射表允许我们使用一个对象来查找某个对象，它被称为“关联数组”，因为它将某些对象与另外一些对象关联在一起，也被称为“字典”，因为你可以使用键对象来查找值对象。
Map常见的子接口如图11-3：
图11-3Map接口继承图
关于Map更为详细的继承图谱如图11-4：
图11-4Map接口以及实现类继承图谱
除了类集接口之外，类集也使用Comparator、Iterator和ListIterator接口。
关于这些接口将在本章后面做更深入的讲解。
简单地说，Comparator接口定义了两个对象比较方法。
Iterator和ListIterator接口类集中的对象。
为了在它们的使用中提供最大的灵活性，类集接口允许对一些方法进行选择。
可选择的方法使得使用者可以更改类集的内容。
支持这些方法的类集被称为可修改的（modifiable）。
不允许修改其内容的类集被称为不可修改的（unmodifiable）。
而所有内置的类集都是可修改的。
如果对一个不可修改的类集使用这些方法，将引发一个UnsupportedOperationException异常。
11.2Collection接口及其子接口
Collection接口是构造类集框架的基础，是保存单值集合的最大父接口。
Java没有提供该接口的直接实现类。
Collection接口定义如下：
publicinterfaceCollectionextendsIterable
JDK1.5之后为Collection接口增加了泛型声明。
所有的类集操作都存放在java.util包中。
在一般的开发中，往往很少去直接使用Collection接口进行开发，而基本上都是使用其子接口。
常见的Collection子接口有：
List、Set、Queue、SortedSet。
Collection声明了所有类集都将拥有的核心方法。
在JDK1.5之前，这些方法被总结在表11-2（A）中，在JDK1.5之后，增加了泛型，这些方法被总结在表11-2（B）中。
因为所有类集实现Collection，所以熟悉它的方法对于清楚地理解框架是必要的。
其中几种方法可能会引发一个UnsupportedOperationException异常。
正如上面的解释，这些将发生在当类集不能被修改的时候。
当一个对象与另一个对象不兼容，例如：
当企图增加一个不兼容的对象到一个类集中时，将产生一个ClassCastException异常。
表11-2（A）JDK1.5之前Collection接口的方法定义
表11-2（B）JDK1.5之后Collection接口的方法定义
（注：
关于JDK1.5后方法的具体说明可以参考JDK1.5之前的方法说明）
调用add（）方法可以将对象加入类集。
注意add（）带一个泛型类型的参数。
因为Object是所有类的超类，所以任何类型的对象可以被存储在一个Collection
可以通过调用addAll（）方法将一个类集的全部内容增加到另一个类集中。
可以通过调用remove（）方法将一个对象删除。
为了删除一组对象，可以调用removeAll（）方法。
调用retainAll（）方法可以将除了一组指定的元素之外的所有元素删除。
为了清空类集，可以调用clear（）方法。
通过调用contains（）方法，可以确定一个类集是否包含了一个指定的对象。
为了确定一个类集是否包含了另一个类集的全部元素，可以调用containsAll（）方法。
当一个类集是空的时候，可以通过调用isEmpty（）方法来予以确认。
调用size（）方法可以获得类集中当前元素的个数。
toArray（）方法返回一个数组，这个数组包含了存储在调用类集中的元素。
这个方法比它初看上去的能力要更重要。
经常使用类数组语法来处理类集的内容是有优势的。
通过在类集和数组之间提供一条路径，可以充分利用这两者的优点。
调用equals（）方法可以比较两个类集是否相等。
“相等”的精确含义可以不同于从类集到类集。
例如，可以执行equals（）方法以便用于比较存储在类集中的元素的值，换句话说，equals（）方法能比较对象元素的引用。
一个更加重要的方法是iterator（），该方法对类集返回一个迭代程序。
我们可以通过它遍历整个集合。
除此之外还可以利用foreach结构遍历。
11.2.1List接口
List是Collection的子接口，它强调元素的插入顺序，可以包含重复的元素。
它扩展了Collection接口并提供了按索引访问元素的方式，可以利用索引下标在集合的指定位置插入、删除和访问元素。
实现List接口的类有：
ArrayList、LinkedList、Stack、Vector。
其中Stack和Vector是早期集合类，他们是线程安全（同步的）集合类，一般性能会稍慢于非同步的集合类。
ArrayList是利用数组实现的，LinkedList是利用链表实现的。
List除了由Collection定义的方法之外，List还定义了一些它自己的方法，这些方法总结在表11-3中。
需要再次注意当类集不能被修改时，其中的几种方法引发UnsupportedOperationException异常。
当一个对象与另一个不兼容，例如：
当企图将一个不兼容的对象加入一个类集中时，将产生ClassCastException异常。
表11-3由List定义的方法
对于由Collection定义的add（）和addAll（）方法，List增加了方法add（int,Object）和addAll（int,Collection）。
这些方法在指定的下标处插入元素。
由Collection定义的add（Object）和addAll（Collection）的语义也被List改变了，用于在列表的尾部增加元素。
为了获得指定位置的存储对象，可以利用get（下标）的形式得到。
为了给列表中的一个元素赋值，可以调用set（）方法，指定被改变的对象的下标。
调用indexOf（）或lastIndexOf（）可以得到一个对象的下标。
通过调用subList（）方法，可以获得列表的一个指定了开始下标和结束下标的子列表。
对于List而言，除了有foreach遍历方式和迭代器遍历方式之外，还可以利用get（）方法通过循环完成遍历，循环次数由size（）决定，此遍历操作是List接口独有的。
11.2.2Set接口
Set继承于Collection，由于其不允许元素重复，没有顺序概念，相对于Collection无需扩展方法，限制add类方法不要放入重复元素就可以（set判断两个对象是否相等的标准是两个对象通过equals方法比较相等，并且两个对象的hashCode（）方法返回值相同）。
因此，如果试图将重复元素加到集合中时，add（）方法将返回false。
实际创建时要使用Set的实现类，包括EnumSet，HashSet，LinkedHashSet，TreeSet，其中LinkedHashSet体现插入顺序，TreeSet体现了元素排序。
性能方面“HashSet>LinkedHashSet>TreeSet”，但是对于遍历查找则可能相反。
11.2.2.1SortedSet接口
SortedSet接口扩展了Set并说明了按升序排列的集合的特性。
除了那些由Set定义的方法之外，由SortedSet接口说明的方法列在表11-4中。
当没有项包含在调用集合中时，其中的几种方法会引发NoSuchElementException异常。
当对象与调用集合中的元素不兼容时，将引发ClassCastException异常。
如果试图使用null对象，而集合不允许null时，会引发NullPointerException异常。
表11-4由SortedSet定义的方法
SortedSet定义了几种方法，使得对集合的处理更加方便。
调用first（）方法，可以获得集合中的第一个对象。
调用last（）方法，可以获得集合中的最后一个元素。
调用subSet（）方法，可以获得排序集合的一个指定了第一个和最后一个对象的子集合。
如果需要得到从集合的第一个元素开始的一个子集合，可以使用headSet（）方法。
如果需要获得集合尾部的一个子集合，可以使用tailSet（）方法。
11.3Collection接口及其子接口的常见实现类
现在，大家已经熟悉了类集接口，下面开始讨论实现它们的标准类。
一些类提供了完整的可以被使用的工具。
另一些类是抽象的，提供主框架工具，作为创建具体类集的起始点。
没有一个Collection接口是同步的，在本章后面看到的那样，有可能获得同步版本。
标准的Collection实现类总结表11-5中。
表11-5Collection实现类
注意：
除了Collection接口之外，还有几个从以前版本遗留下来的类，如Vector、Stack和Hashtable均被重新设计成支持类集的形式。
这些内容将在本章后面讨论。
下面讨论具体的Collection接口，举例说明它们的用法。
11.3.1ArrayList类
ArrayList类扩展AbstractList并支持List接口。
ArrayList支持可随需要而增长的动态数组。
在Java中，标准数组是定长的。
在数组创建之后，它们不能被加长或缩短，这也就意味着开发者必须事先知道数组可以容纳多少元素。
但是，一般情况下，只有在运行时才能知道需要多大的数组。
为了解决这个问题，类集框架定义了ArrayList。
本质上，ArrayList是对象引用的一个变长数组。
也就是说，ArrayList能够动态地增加或减小其大小。
数组列表以一个原始大小被创建。
当超过了它的大小，类集自动增大。
当对象被删除后，数组就可以缩小。
注意：
动态数组也被从以前版本遗留下来的类Vector所支持。
关于这一点，将在后面介绍。
ArrayList有如下的构造方法：
ArrayList（）
ArrayList（Collectionc）
ArrayList（intcapacity）
其中第一个构造方法建立一个空的数组列表。
第二个构造方法建立一个数组列表，该数组列表由集合c中的元素初始化。
第三个构造函数建立一个数组列表，该数组有指定的初始容量（capacity）。
容量是用于存储元素的基本数组的大小。
当元素被追加到数组列表上时，容量会自动增加。
下面的程序是ArrayList的一个简单应用。
首先创建一个数组列表，接着添加String类型的对象（回想一个引用字符串被转化成一个字符串（String）对象的方法）。
接着列表被显示出来。
将其中的一些元素删除后，再一次显示列表。
范例：
ArrayListDemo.java
importjava.util.*;
publicclassArrayListDemo{
publicstaticvoidmain（Stringargs[]）{
//创建一个ArrarList对象
ArrayListal=newArrayList（）;
System.out.println（"a1的初始化大小：
"+al.size（））;
//向ArrayList对象中添加新内容
al.add（"C"）;//0位置
al.add（"A"）;//1位置
al.add（"E"）;//2位置
al.add（"B"）;//3位置
al.add（"D"）;//4位置
al.add（"F"）;//5位置
//把A2加在ArrayList对象的第2个位置
al.add（1,"A2"）;//加入之后的内容：
CA2AEBDF
System.out.println（"a1加入元素之后的大小：
"+al.size（））;
//显示Arraylist数据
System.out.println（"a1的内容:
"+al）;
//从ArrayList中移除数据
al.remove（"F"）;
al.remove
（2）;//CA2EBD
System.out.println（"a1删除元素之后的大小:
"+al.size（））;
System.out.println（"a1的内容:
"+al）;
}
}
输出结果：
a1的初始化大小：
0
a1加入元素之后的大小：
7
a1的内容:
[C,A2,A,E,B,D,F]
a1删除元素之后的大小:
5
a1的内容:
[C,A2,E,B,D]
注意a1开始时是空的，当添加元素后，它的大小增加了。
当有元素被删除后，它的大小又会变小。
在前面的例子中，使用由toString（）方法提供的默认的转换显示类集的内容，toString（）方法是从AbstractCollection继承下来的。
它对简短的程序来说是足够了，但很少使用这种方法去显示实际中的类集的内容。
通常编程者会提供自己的输出程序。
但在下面的几个例子中，仍将采用由toString（）方法创建的默认输出。
尽管当对象被存储在ArrayList对象中时，其容量会自动增加。
然而，也可以通过调用ensureCapacity（）方法来人工地增加ArrayList的容量。
如果事先知道将在当前能够容纳的类集中存储许许多多的内容时，你可能会想这样做。
在开始时，通过一次性地增加它的容量，就能避免后面的再分配。
因为再分配是很花时间的，避免不必要的处理可以提高性能。
范例：
ArrayListToArray.java
importjava.util.*;
publicclassArrayListToArray{
publicstaticvoidmain（Stringargs[]）{
//创建一个ArrayList对象al
ArrayListal=newArrayList（）;
//向ArrayList中加入对象
al.add（newInteger
（1））;
al.add（newInteger
（2））;
al.add（3）;
al.add（4）;
System.out.println（"ArrayList中的内容：
"+al）;
//得到对象数组
Objectia[]=al.toArray（）;
intsum=0;
//计算数组内容
for（inti=0;isum+=（（Integer）ia[i]）.intValue（）;
System.out.println（"数组累加结果是：
"+sum）;
}
}
输出结果：
ArrayList中的内容：
[1,2,3,4]
数组累加结果是：
10
程序开始时创建一个整数的类集。
接下来，toArray（）方法被调用，它获得了一个Object对象数组。
这个数组的内容被置成整型（Integer），接下来对这些值进行求和操作。
11.3.2LinkedList类
LinkedList类扩展了AbstractSequentialList类并实现List接口。
它提供了一个链接列表的数据结构。
它具有如下的两个构造方法，说明如下：
LinkedList（）
LinkedList（Collectionc）
第一个构造方法建立一个空的链接列表。
第二个构造方法建立一个链接列表，该链接列表由另一个集合c中的元素初始化。
除了它继承的方法之外，LinkedList类本身还定义了一些有用的方法，这些方法主要用于操作和访问列表。
使用addFirst（）方法或offerFirst（）方法或add（0,obj）方法或push（）方法可以在列表头增加元素。
它们的形式如下所示：
voidaddFirst（Eobj）
voidadd（intindex,Ee）
booleanofferFirst（Ee）
voidpush（Ee）
使用addLast（）方法或offer（）方法或offerLast（）可以在列表的尾部增加元素。
它们的形式如下所示：
voidaddLast（Eobj）
booleanoffer（Ee）
booleanofferLast（Fe）
调用getFirst（）方法或element（）方法或get（0）方法或peek（）方法或peekFirst（）方法可以获得第一个元素，且不从列表中删除该元素。
它们的形式如下所示：
EgetFirst（）
Eelement（）
Eget（intindex）
Epeek（）
EpeekFirst（）
调用getLast（）方法或get（link.size（）-1）方法或peekLase（）方法可以得到最后一个元素。
注意这些方法都是获得但不移除。
它们的形式如下所示：
EgetLast（）
Eget（intindex）
EpeekLast
为了获取并删除第一个元素，可以使用remove（）或remove（0）或removeFirst（）或poll（）或pollFirst（）或pop（）方法。
它们的形式如下所示：
Eremove（）
Eremove（intindex）
EremoveFirst（）
Epoll（）
EpollFrist（）
Epop（）
为了删除最后一个元素，可以调用remove（link.size（）-1）或removeLast（）或pollLast（）方法。
它们的形式如下所示：
Eremove（intindex）
EremoveLast（）
EpollLast（）
调用removeFirstOccurrence（e）方法用于删掉从头到尾找第一次出现该元素的元素，调用removeLastOccurrence（e）方法用于删掉从后往前找第一次出现该元素的元素。
它们的形式如下所示：
booleanremoveFirstOccurrence（Objecte）
booleanremoveLastOccurrence（Objecte）
利用正常迭代器Iterator可以正序遍历整个集合，利用iterator（）方法：
//LinkedList正常迭代器访问方式
Iteratorit=link.iterator（）;
while（it.hasNext（））{
System.out.print（it.next（）+""）;
}
System.out.println（）;
利用ListIterator可以从指定位置向前或向后遍历集合，利用listIterator（intindex）方法：
//LinkedList从指定位置开始向后遍历
ListIteratorlit=link.listIterator（3）;
while（lit.hasNext（））{
System.out.print（lit.next（）+""）;
}
System.out.println（）;
//LinkedList从指定位置开始向前遍历
ListIteratorrlit=link.listIterator（3）;
while（rlit.hasPrevious（））{
System.out.print（rlit.previous（）+""）;
}
System.out.println（）;
利用正常迭代器Iterator可以逆序遍历整个集合，利用descendingIterator（）方法：
//LinkedList反向迭代器
Iteratordit=link.descendingIterator（）;
while（dit.hasNext（））{
System.out.print（dit.next（）+""）;
}
System.out.println（）;
下面的程序举例是对几个LinkedList支持的方法的说明：
范例：
LinkedListDemo.java
importjava.util.*;
publicclassLinkedListDemo{
publicstaticvoidmain（Stringargs[]）{
//创建LinkedList对象
LinkedListll=newLinkedList（）;
//加入元素到LinkedList中
ll.add（"F"）;
ll.add（"B"）;
ll.add（"D"）;
ll.add（"E"）;
ll.add（"C"）;
//在链表的最后个位置加上数据
ll.addLast（"Z"）;
//在链表的第一个位置上加入数据
ll.addFirst（"A"）;
//在链表第二个元素的位置上加入数据
ll.add（1,"A2"）;
System.out.println（"ll最初的内容：
"+ll）;
//从linkedlist中移除元素
ll.remove（"F"）;
ll.remove
（2）;
System.out.println（"从ll中移除内容之后：
"+ll）;
//移除第一个和最后一个元素
ll.removeFirst（）;
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