Java Collection集合接口

Java集合还是比较重要的一部分内容吧，主要是由Collection接口以及它的子接口List、Set、Queue、抽象类以及这些子接口的实现类构成，Collection接口主要是单列集合，而Map接口以及它的实现类主要是Key、Value形式的键值对也就是双列集合。最后就是和集合相关的Collections工具类，这是一个包含了大量集合相关操作的静态的方发的工具类。

1.Collection接口

先看一下Collection接口的继承和实现关系图，从图上可以更加直观的弄明白这些接口或者类之间的关系。

Collection接口主要有三个子接口，分别是List、Set、Queue；三个实现它的抽象类 AbstractList、AbstractSet、AbstractQueue；整体上我们用常用的实现类有ArratList、LinkedList、Vector、HashSet、LinkedHashSet、TreeSet、PriorityQueue。

在Collection接口中定义了下面一些方法，它的所有子接口或者实现类都包含下面一些常用的的方法，这里只列举了一部分：

add()
remove()
clear()
size()
contains()
isEmpty()
iterator()

2.ArrayList

ArrayList是List的一个实现类，List继承于Collection接口，所以ArrayList实现了Collection接口中定义的所有方法。由ArrayList这个名字就能猜出来ArrayList的底层实际是由数组实现的。

基本

它继承于AbstractList，实现了List,RandomAccess[随机问],Cloneable[可克隆], java.io.Serializable[序列化]这些接口。
ArrayList 继承了AbstractList，实现了List。它是一个数组队列，提供了相关的添加、删除、修改、遍历等功能
ArrayList 实现了RandmoAccess接口，即提供了随机访问功能。
ArrayList 实现了Cloneable接口，即覆盖了函数clone()，能被克隆
ArrayList 实现java.io.Serializable接口，这意味着ArrayList支持序列化，能通过序列化去传输

方法

增加操作

add(E e)：添加一个元素到列表的末尾。
add( int index, E element ) :在指定的位置添加元素
addAll( Collection<? extends E> c )：添加一个集合到元素的末尾.以上返回类型是boolean
ensureCapcity（int minCapcity）：确保列表中含有minCapcity的最小容量

删除操作

remove(Object o)：删除列表中第一个出现O的元素
remove( int index)：删除列表中指定位置的元素
removeAll（Collection<?> c）：删除列表中包含C的所有元素
removeIf（Predictcate<? super E> filter）：删除列表中给定谓词的所有元素
removeRange( int from,int to )：删除从from到to的所有元素clear（）：清除所有的元素。返回类型为void

更改操作

retainAll( Collection<?> c )：仅仅保留列表中和C相同的元素，相当于&运算
set（int index,E element）：用element替换index位置上的元素。
size()：返回此列表的元素数
sort(Comparator<? super E> c)：按照指定的排序规则排序
subList( int from , int to )：返回从from到to之间的列表
toArray()：将列表转化为数组
trimToSize( )：修改当前实例的容量是列表的当前大小。

查操作

contains（Object o）：如果包含元素o,则返回为true
get（int index）:返回指定索引的元素
ndexOf( Object o )：返回此列表中指定元素的第一次出现的索引，如果列表不包含此元素，返回-1
lastindexOf( Object o ):返回此列表中指定元素的最后一次出现的索引，如果列表不包含此元素，返回-1
isEmpty（）：如果列表为空，返回true.

总结

ArrayList 本质上是一个可改变大小的数组.当元素加入时,其大小将会动态地增长.内部的元素可以直接通过get与set方法进行访问.元素顺序存储 ,随机访问很快，删除非头尾元素慢，新增元素慢而且费资源 ,较适用于无频繁增删的情况 ,比数组效率低，如果不是需要可变数组，可考虑使用数组 ,非线程安全。

3.LinkedList

特点

底层由双向链表实现，查找需要遍历整个链表知道找到指定的元素。
适合增加、删除操作多的场景，因为查询效率比较低。
线程不安全。

方法

LinkedList也是最终也相是实现了Collection接口，所以LinkedList中也包含了Collection接口中常用的方法。

4.Vector

Vector 类实现了一个动态数组。和 ArrayList 很相似，但是两者是不同的：

Vector 是同步访问的,但因此效率会低一些。
Vector 包含了许多传统的方法，这些方法不属于集合框架。

5.HashSet

HashSet实现了Set接口，而Set接口继承自Collection接口，所以他也包含了Collection接口中定义的基本方法。Set最大的特点就是不允许元素重复，如果放入重复的元素

特点

它存储唯一元素并允许空值
它由HashMap支持
它不保持插入顺序
它不是线程安全的

HashSet的内部实质上是一个HashMap，当我们调用它的无参构造创建一个HashSet，它会调用下面的无参构造方法：

private transient HashMap<E,Object> map;
//默认构造器
public HashSet() {
    map = new HashMap<>();
}
//将传入的集合添加到HashSet的构造器
public HashSet(Collection<? extends E> c) {
    map = new HashMap<>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));
    addAll(c);
}
//明确初始容量和装载因子的构造器
public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
    map = new HashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
}
//仅明确初始容量的构造器（装载因子默认0.75）
public HashSet(int initialCapacity) {
    map = new HashMap<>(initialCapacity);
}

它的其他的相关方法也是调用了HashMap相关的一些方法实现的

6.TreeSet

TreeSet继承于AbstractSet，并且实现了NavigableSet接口。
TreeSet是一个包含有序的且没有重复元素的集合，通过TreeMap实现。TreeSet中含有一个"NavigableMap类型的成员变量"m，而m实际上是"TreeMap的实例"。

TreeSet在对自定义对象排序有下面自己方式，自定义类（Person）实现Comparable接口重写ComparaTo()方法即可，也可以在创建TreeSet的时候用Lambda表达式实现 Comparable接口来设置比较的条件。

package Collection;

import org.jetbrains.annotations.NotNull;

public class Person {
    private String name;
    private int age;

    public Person(String name,int age){
        this.name=name;
        this.age=age;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

package Collection;

import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.TreeSet;

public class TreeSetTest {
    public static void main(String[] args) {
    //先按照Person的name长度比较，相同再按照age逆序排序
        Collection<Person> collection6 =new TreeSet(((o1, o2) -> {
            int num1=((Person)o1).getName().length()-((Person)o2).getName().length();
            int num2=num1==0?((Person)o2).getAge()-((Person)o1).getAge(): num1;
            return num2;
        }));
        collection6.add(new Person("Yremp",1));
        collection6.add(new Person("Yremp1",2));
        collection6.add(new Person("Yremp2",3));
        collection6.add(new Person("Yremp11",3));
        Iterator iterator =collection6.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next().toString());
        }
    }
}

"E:\Program Files\Java\jdk1.8.0_201\bin\java.exe"
Person{name='Yremp', age=1}
Person{name='Yremp2', age=3}
Person{name='Yremp1', age=2}
Person{name='Yremp11', age=3}

7.LinkedHashSet

LinkedHashSet继承自HashSet，源码更少、更简单，唯一的区别LinkedHashSet内部使用的是LinkHashMap。这样做的意义或者好处就是LinkedHashSet中的元素顺序是可以保证的，即遍历序和插入序是一致的。

8.PriorityQueue

PriorityQueue 一个基于优先级的无界优先级队列。优先级队列的元素按照其自然顺序进行排序，或者根据构造队列时提供的 Comparator 进行排序，具体取决于所使用的构造方法。该队列不允许使用 null 元素也不允许插入不可比较的对象(没有实现Comparable接口的对象)。PriorityQueue 队列的头指排序规则最小的那个元素。如果多个元素都是最小值则随机选一个。下面简单的写个代码演示

package Collection;

import java.util.Iterator;
import java.util.PriorityQueue;

public class PriorityQueueTest {
    public static void main(String[] args) {
        //直接用Lambda表达式实现Comparable接口，按照数值大小升序设置优先级
        PriorityQueue priorityQueue = new PriorityQueue(((o1, o2) -> (int)o1-(int)o2));
        priorityQueue.add(5);
        priorityQueue.add(7);
        priorityQueue.add(4);
        priorityQueue.add(9);
        priorityQueue.add(1);
        Iterator  iterator = priorityQueue.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.println(priorityQueue. poll());
        }
    }
}

输出如下

"E:\Program Files\Java\jdk1.8.0_201\bin\java.exe"
1
4
5
7
9