Java集合類初探

目錄

• 概述
• Iterable和Iterator
• Collection
• List
• Queue
• Set
• Map

概述

  Java中基本的經常使用的集合類，主要包含：

• List
• Set
• Queue
• Map

這幾種類型的繼承關係如圖: 圖片引自——Collection 和 Map的繼承體系

其中 List、Queue 和 Set 繼承自 Collection 接口，這三種集合的結構都比較簡單，都是普通的元素的集合，而 Map 相對複雜一點，是鍵值對（key-value）的結構。

Iterable和Iterator

Iterable

  Iterable 接口是 Collection 接口的「超類」，也就是說 Iterable 接口是 List、Set、Queue 這類簡單集合的頂級接口，看下 Iterable 接口有些啥：

Iterable 接口包含三個方法:

• iterator() 返回一個迭代器用於迭代、遍歷集合；
• forEach(Consumer<? super T>) 加強型for循環，配合 lambda 表達式食用更香；
• spliterator() 一樣返回一個迭代器，該迭代器是「可分割迭代器」，爲並行遍歷集合而設計。

Iterable 接口的 forEach() 和 spliterator() 方法是用 default 關鍵字修飾的，接口裏包含了方法的默認實現。

Iterator

  Iterator 也是一個接口，用於集合的遍歷：

• hasNext() 是否還有下一個元素，用於控制集合的遍歷的結束；
• next() 返回一個元素，遊標日後移。
• remove() 去除當前的元素(最近一次調用 next() 返回的元素)。想要在遍歷集合時刪除元素，須要用到 Iterator 迭代器和該方法。
• forEachRemaining(Consumer<? super E>) 對剩下的元素（即還沒有被遍歷到的元素）進行某些操做。和 Iterable 接口的 forEach() 有點相似。

Collection

  Collection 接口包含了集合的基本的增刪查操做。既然是集合，那麼如下基本方法是很是必要的:

• 獲取集合大小: size();
• 添加元素: add();
• 移除元素: remove();
• 判斷包含: contains();
• 判斷元素是否相等: equals();

爲了增長可用性，又加多了幾個方法:

• isEmpty() 判空，少寫幾句 "collection.size==0";

• containsAll() 判斷是否包含另外一個集合裏的全部元素；

• toArray()、toArray(T[]) 把集合轉化爲數組;

• clear() 清除全部元素;

• removeIf() 條件刪除；

• stream() 流操做；

• removeAll() 取補集，把另外一個集合也包含的元素去除；

• addAll() 把另外一個集合的元素添加進來，至關於取並集；

• retainAll() 取交集，把另外一個集合也包含的元素保留下來；

• stream()、parrallelStream() 流操做、並行流操做。

List

  List 中文譯做「清單、列表」，List 是有序的，是按照必定的順序來存儲元素的，既然是有序的集合，就應該能夠經過「遊標」來進行訪問，所以，List 在 Collection 的基礎上添加了經過遊標訪問元素，或經過元素獲取遊標的方法:

• get(int);

• add(int, E);

• remove(int);

• indexOf(Object);

• subList(int, int);經過遊標截取子序列。

• lastIndexOf(Object); 由於 List 是有序的，因此能夠經過「遊標」肯定惟一的元素，所以 List 是容許集合中包含相同(相等)的多個元素的，lastIndexOf(Object) 能夠用來在集合包含多個相同元素時，獲取該元素最後出現的位置。

除此以外，List 還加上了 Collection 沒有的「改」操做，實現了集合的「增刪查改」:

• set(int, E); 替換某個位置的元素，既然是替換，前提條件是該位置含有元素。

由於 List 是有序集合，所以給 List 加上排序操做是可取的:

• sort(Comparator<? super E>);
   

在List接口中有一個 「ListIerator()」的方法，該方法返回一個 ListIterator 對象。

ListIterator 繼承了 Iterator 接口,提供了 previous 操做，以及與遊標相關的 nextIndex() 和 previousIndex()。

Queue

  Queue（隊列）是一種特殊的線性表，有的時候咱們會由於業務需求，須要一個「規定容量的Queue」，這時，若是隊列滿了卻又要添加元素，該採起怎樣的策略，或者隊列爲空時調用remove該如何處理，這是須要考慮的。Queue 繼承了 Collection，又提供了幾個本身的方法：

• offer(E): 隊尾添加元素，與 add 對應，當隊列已滿時返回false, add()方法這種狀況下則會拋出異常。

• poll(): 查詢並刪除隊頭元素，與 remove 對應，當隊列爲空時，不會像 remove 那樣拋出異常，而是會返回 null;

• element(): 查詢隊頭元素但不刪除，與 peek 對應，隊列爲空時拋出異常。

• peek(): 查詢隊頭元素但不刪除，隊列爲空時返回 null;

Set

  Set 中文是「一組、一套」的意思。與 List 相比，Set 沒有 List 的「列表、清單」的「列」的語義。Set 是無序的。 Set 與 Collection 在語義以及屬性上最爲接近，Set 繼承了 Collection 的方法，沒有本身新添加的方法，以下所示:

  
Set 是沒有 List 的 Index 的概念的，List 能夠用 index 惟一肯定一個元素，Map 能夠用 key 惟一肯定一個元素，而 Set 只能靠自身來惟一肯定一個元素，因此 Set 裏面的元素是不能重複的。正由於 Set 這一特性，可使用 Set 給集合去重。

Map

  在詞典中，Map 做動詞時是「映射」的意思，key-value，key 映射到 value，能夠經過 key 來獲取 value。Map 和 Iterable 同樣是頂級接口。Map 接口 UML 圖以下：

雖然 Map 是一個頂級接口，可是 Map 和 Set、List、Queue應該是同一層級的接口，它們的方法不少是相似的（功能上）。
基本的增刪查改:

• size();
• isEmpty();
• containsKey();
• containsValue();
• get();
• put();
• remove();
• putAll();
• clear();
• replace()

鍵和值的遍歷:

• keySet(): 返回 key 的 Set 集合，由於 Map 靠 key 來惟一肯定一個元素，因此 Map 的 key 是不能重複的，天然地，返回的 key 集合是一個 Set;

• values(): value 的值不會影響到 Map 的結構，value 是能夠重複的，也是能夠爲 null 的，因此返回的 value 集合應該是一個 Collection;

• entrySet: 該方法返回的是 Entry 的 Set 集合， Entry 是 Map 的內部接口，可把其看做一對鍵值對的組合:
  

其它的方法:

• getOrDefault(Object, V): 若是找到 key 爲 object 的鍵值對，則返回其 value, 不然返回本身傳入的 V；

• putIfAbsent(K, V): 與 put(K, V) 對應，若是 Map 中已經包含 key 爲 K 的鍵值對或鍵值對的值爲空，put(K, V) 方法會用 V 覆蓋原來的值；而 putIfAbsent(K, V)方法僅返回如今的值，不覆蓋；當 Map 中不存在 key 爲 k 的鍵值對時，put 和 putIfAbsent 都會添加新的元素。 概況說就是若是指定的鍵還沒有映射（映射即關聯，就是 key 和 value 的關聯關係， value 爲 null 也視爲未映射或者說未關聯），將其與給定值相關聯並返回 null ，不然返回當前值。

• compute(K key, BiFunction<? super K, ? super V, ? extends V> remappingFunction): 傳一個BiFunction 對象進去實現值的「計算」，此處的「計算」應該是指「操做」，不只僅是指算術上的「計算」。這與 VueJS 的「計算屬性」有點相似。能夠經過該方法實現 Map 數據的轉換、數據的統計。
  BiFunction是一個接口，關鍵方法和說明以下圖所示，可配合 lambda 表達式，是函數式編程的思想。
  
  
  
  詳情見Java基礎之Java8中Map的compute的使用

• computeIfAbsent(K key, Function<? super K, ? extends V> mappingFunction): 同 putIfAbsent 同樣，若是 key 未映射( value 爲 null 也視爲未映射)，則嘗試使用給定的映射函數計算其值，並將其輸入到此映射中（即設置 value ）。

• computeIfPresent(K key, BiFunction<? super K, ? super V, ? extends V> remappingFunction): Present 與 Absent 相反，前者是「存在」的意思，後者是「不在」的意思，顧名思義，該方法是在指定的 key 在 Map 中存在映射時，則嘗試計算給定key 及其當前值的新值。

• merge(K key, V value, BiFunction<? super V, ? super V, ? extends V> remappingFunction): merge 其實與 compute 這幾個方法的做用是同樣的，對 key 映射的 value 值進行變換，只是該方法多提供了一個參數 「V value」，至關於用這個參數的 value 和 key 所對應的 value 結合（merge）起來一塊兒變換；   好比想要讓 Map 中存儲的學生的年齡加「1」，使用 computer 的話，能夠在函數裏寫定參數「1」；使用 merge 的話，能夠在調用 merge 方法時把「1」傳進去。這時，若是需求變了，年齡不是加「1」，而是加「2」，使用compute 方法的話須要到方法裏面改這個「1」(magic num)；而使用 merge 的話只須要在方法調用時改參數，不用改其它代碼。