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Java集合框架被设计成要满足以下几个目标
- 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。
- 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。
- 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： ArrayList,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。
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。
1.集合接口
接口名称 | 接口说明 |
|---|---|
Collection 接口 | Collection 是最基本的集合接口，一个 Collection 代表一组 Object，即 Collection 的元素, Java不提供直接继承自Collection的类，只提供继承于的子接口(如List和set)。Collection 接口存储一组不唯一，无序的对象。 |
List接口 | List接口是一个有序的 Collection，使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置，能够通过索引(元素在List中位置，类似于数组的下标)来访问List中的元素，第一个元素的索引为 0，而且允许有相同的元素。List 接口存储一组不唯一，有序（插入顺序）的对象。 |
Set接口 | Set 具有与 Collection 完全一样的接口，只是行为上不同，Set 不保存重复的元素。Set 接口存储一组唯一，无序的对象。 |
SortedSet接口 | SortedSet 继承于Set保存有序的集合。 |
Map接口 | Map 接口存储一组键值对象，提供key（键）到value（值）的映射。 |
SortedMap接口 | SortedMap 继承于 Map，使 Key 保持在升序排列。 |
Set和List的区别
- Set 接口实例存储的是无序的，不重复的数据。List 接口实例存储的是有序的，可以重复的元素。
- Set检索效率低下，删除和插入效率高，插入和删除不会引起元素位置改变 <实现类有HashSet,TreeSet>。
- List和数组类似，可以动态增长，根据实际存储的数据的长度自动增长List的长度。查找元素效率高，插入删除效率低，因为会引起其他元素位置改变 <实现类有ArrayList,LinkedList,Vector> 。
2.集合实现类（集合类）
Java提供了一套实现了Collection接口的标准集合类。其中一些是具体类，这些类可以直接拿来使用，而另外一些是抽象类，提供了接口的部分实现。
类名称 | 类描述 |
|---|---|
AbstractCollection | 实现了大部分的集合接口。 |
AbstractList | 继承于AbstractCollection 并且实现了大部分List接口。 |
AbstractSequentialList | 继承于 AbstractList ，提供了对数据元素的链式访问而不是随机访问。 |
LinkedList | 该类实现了List接口，允许有null（空）元素。主要用于创建链表数据结构，该类没有同步方法，如果多个线程同时访问一个List，则必须自己实现访问同步，解决方法就是在创建List时候构造一个同步的List。例如：List list=Collections.synchronizedList(newLinkedList(...));LinkedList 查找效率低。 |
ArrayList | 该类也是实现了List的接口，实现了可变大小的数组，随机访问和遍历元素时，提供更好的性能。该类也是非同步的,在多线程的情况下不要使用。ArrayList 增长当前长度的50%，插入删除效率低。 |
AbstractSet | 继承于AbstractCollection 并且实现了大部分Set接口。 |
HashSet | 该类实现了Set接口，不允许出现重复元素，不保证集合中元素的顺序，允许包含值为null的元素，但最多只能一个。 |
LinkedHashSet | 具有可预知迭代顺序的 Set 接口的哈希表和链接列表实现。 |
TreeSet | 该类实现了Set接口，可以实现排序等功能。 |
AbstractMap | 实现了大部分的Map接口。 |
HashMap | 是一个散列表，它存储的内容是键值对(key-value)映射。 该类实现了Map接口，根据键的HashCode值存储数据，具有很快的访问速度，最多允许一条记录的键为null，不支持线程同步。 |
TreeMap | 继承了AbstractMap，并且使用一颗树。 |
WeakHashMap | 继承AbstractMap类，使用弱密钥的哈希表。 |
LinkedHashMap | 继承于HashMap，使用元素的自然顺序对元素进行排序. |
3.迭代器的使用
通常情况下，你会希望遍历一个集合中的元素。例如，显示集合中的每个元素。
一般遍历数组都是采用for循环或者增强for，这两个方法也可以用在集合框架，但是还有一种方法是采用迭代器遍历集合框架，它是一个对象，实现了Iterator 接口或 ListIterator接口。
迭代器，使你能够通过循环来得到或删除集合的元素。ListIterator 继承了 Iterator，以允许双向遍历列表和修改元素。
3.1 遍历 ArrayList
下面采用四种方法都是用来遍历ArrayList集合，第四种方法是采用迭代器的方法，该方法可以不用担心在遍历的过程中会超出集合的长度。
代码语言：javascript复制package com.joshua317;
import java.util.*;
public class ArrayListClass {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("dog");
list.add("cat");
list.add("mouse");
System.out.println("========第一种遍历方法使用for普通形式遍历 List========");
for (int i = 0; i < list.size(); i ) {
System.out.println(list.get(i));
}
System.out.println("========第二种遍历方法使用 增强for循环遍历 List========");
//这种形式，底层也是使用的迭代器Iterator
for (String str : list) {
System.out.println(str);
}
System.out.println("========第三种遍历，把链表变为数组相关的内容进行遍历========");
String[] strArray = new String[list.size()];
list.toArray(strArray);
//这里也可以改写为 for(String str:strArray) 这种形式
for (int i = 0; i < strArray.length; i ) {
System.out.println(strArray[i]);
}
System.out.println("========第四种遍历 使用迭代器进行相关遍历========");
Iterator<String> iterator = list.iterator();
//判断下一个元素之后有值
while (iterator.hasNext()) {
System.out.println(iterator.next());
}
}
}
3.2 遍历 Map
下面采用四种方法都是用来遍历Map
代码语言：javascript复制package com.joshua317;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
public class MapClass {
public static void main(String[] args) {
Map<Integer, String> map = new HashMap<Integer, String>();
map.put(1, "cat");
map.put(2, "dog");
map.put(3, "elephant");
//第一种：普遍使用，二次取值
System.out.println("========通过Map.keySet遍历key和value：========");
for (Integer key : map.keySet()) {
System.out.println("key= " key " and value= " map.get(key));
}
//第二种
System.out.println("========通过Map.entrySet使用iterator遍历key和value：========");
Iterator<Map.Entry<Integer, String>> it = map.entrySet().iterator();
while (it.hasNext()) {
Map.Entry<Integer, String> entry = it.next();
System.out.println("key= " entry.getKey() " and value= " entry.getValue());
}
//第三种：推荐，尤其是容量大时
System.out.println("========通过Map.entrySet遍历key和value========");
for (Map.Entry<Integer, String> entry : map.entrySet()) {
System.out.println("key= " entry.getKey() " and value= " entry.getValue());
}
//第四种
System.out.println("========通过Map.values()遍历所有的value，但不能遍历key========");
for (String v : map.values()) {
System.out.println("value= " v);
}
}
}
4.List 和 Map、Set 的区别
● 结构特点
List 和 Set 是存储单列数据的集合，Map 是存储键和值这样的双列数据的集合；
List 中存储的数据是有顺序，并且允许重复；
Map 中存储的数据是没有顺序的，其键是不能重复的，它的值是可以有重复的，Set 中存储的数据是无序的，且不允许有重复，但元素在集合中的位置由元素的 hashCode 决定，位置是固定的（Set 集合根据 hashCode 来进行数据的存储，所以位置是固定的，但是位置不是用户可以控制的，所以对于用户来说 Set 中的元素还是无序的）；
● 实现类
List 接口下的实现类（LinkedList：基于链表实现，链表内存是散乱的，每一个元素存储本身内存地址的同时还存储下一个元素的地址。链表增删快，查找慢；ArrayList：基于数组实现，非线程安全的，效率高，便于索引，但不便于插入删除；Vector：基于数组实现，线程安全的，效率低）。
Map 接口下的实现类（HashMap：基于 hash 表的 Map 接口实现，非线程安全，高效，支持 null 值和 null 键；Hashtable：线程安全，低效，不支持 null 值和 null 键；LinkedHashMap：是HashMap 的一个子类，保存了记录的插入顺序；SortedMap 接口：TreeMap，能够把它保存的记录根据键排序，默认是键值的升序排序）。
Set 接口下的实现类（HashSet：底层是由 HashMap 实现，不允许集合中有重复的值，使用该方式时需要重写 equals()和 hashCode()方法；LinkedHashSet继承与 HashSet，同时又基于LinkedHashMap 来进行实现，底层使用的是LinkedHashMp）。
● 区别
List集合中对象按照索引位置排序，可以有重复对象，允许按照对象在集合中的索引位置检索对象，例如通过list.get(i)方法来获取集合中的元素；
Map中的每一个元素包含一个键和一个值，成对出现，键对象不可以重复，值对象可以重复；
Set集合中的对象不按照特定的方式排序，并且没有重复对象，但它的实现类能对集合中的对象按照特定的方式排序，例如 TreeSet类，可以按照默认顺序，也可以通过实现 java.util.Comparator接口来自定义排序方式。
5. HashMap和Hashtable的区别
HashMap是非线程安全的，HashMap是Map的一个实现类，是将键映射到值的对象，不允许键值重复。允许空键和空值；由于非线程安全，HashMap的效率要较 Hashtable 的效率高一些。
Hashtable 是线程安全的一个集合，不允许 null 值作为一个 key 值或者value 值；Hashtable是sychronized，多个线程访问时不需要自己为它的方法实现同步，而 HashMap 在被多个线程访问的时候需要自己为它的方法实现同步。
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