你不得不学的Java集合框架

说到Java集合框架我们首先要介绍集合的概念。集合理论是现代数学中重要的基础理论。计算机科学作为一门现代科学，其中许多概念也来自数学，集合就是其中之一。集合可以看作是存储对象信息的容器。我们都知道数组可以用来存储多个数据或对象，为什么Java中还有List，Map，像set这样的集合类？说明数组有一定的局限性，比如数组长度是固定的，不能自动生长。在这种情况下，集合应运而生。

Java集合框架（Java Collections Framework，JCF）它是一种统一的标准体系结构，用于表示和操作集合。任何集合框架都包括三个部分：外部接口、接口的实现和集合操作算法。

算法：一些有用的计算，如搜索和排序，以实现集合接口对象中的方法。这些算法被称为多态，因为相同的方法可以在相似的接口上实现不同的方法。

• 接口

接口是代表集合的抽象数据类型。例如 Collection、List、Set、Map 等等。定义多个接口的原因是以不同的方式操作集合对象。Java中的集合类可分为两类：一类是实现Collection接口；另一类是实现Map接口。Collection是一个基本的集合接口，可以在Collection中容纳一组集合元素（Element）。Map没有继承Colection接口，与Collection并列。Map提供键（key）到值（value）的映射。Map中不能包含相同的键，每个键只能映射一个值。

从上图可以看出Set，Queue，List都实现了Collection的连接口。Collection是集合框架中顶层的基本接口， 提供数据集的基本描述， 其直接实现类没有在官方API中提供， 相反，在此基础上提供了进一步的限制接口， 即List， Set, Queue，这实现了最大的通用性。Collection提供了数据操作的基本方法， 如addd()， remove(), size(), clear()等; 同时, 它还继承了Iterable接口， 该接口用于使用迭代器遍历集合， 使用迭代器遍历集合的优点是我们不需要知道集合的内部结果，集合的内部结构和状态由Iterator维持，hasnext()采用统一的方法， next()判断和获取下一个元素。

• 实现（类）

实现是指接口的实现类,这是集合接口的具体实现。本质上，它们是可重复使用的数据结构，例如：ArrayList、LinkedList、HashSet、HashMap。很好地列出了通常关键使用的实现类别。以下表格列出了几个关键的实现类别：

三、算法

算法是指以以Collections为主的一系列集合操作， 参见下图, 列出了它提供的常用算法：

以下是对上述方法的简要解释：

1.sort(List): 使用归并排序， 确保NlogN的时间复杂性和稳定性

2.binarySearch(List, Object): 在有序的List中使用二分搜索

3.reverse(List): 逆转List

4.shuffle(List): 随机重新排列List中的元素

5.fill(List, Object): 使用指定值(Object)在List中覆盖所有元素

6.copy(List dest, List src): 拷贝

7.min(Collection): 返回最小值

8.max(Collection): 返回最大值

9.rotate(List list, int distance): 将List中的元素旋转指定distancee

10.replaceAll(List list, Object oldVal, Object newVal): 用newval替换List中出现的所有oldval

11.indexOfSubList(List source, List target): 返回source中与target匹配的第一个子项的首要元素索引

12.lastIndexOfSubList(List source, List target): 返回最后一个匹配子项的首要元素索引

13.swap(List, int, int): 交换指定位置的两个元素

14.frequency(Collection, Object): 找出指定元素的出现次数

15.disjoint(Collection, Collection): 判断两个集合是否包含相同的元素(即集合是否相交)

16.addAll(Collection, T...): 将指定元素添加到指定的集合中

集合框架的优点：

1.通过提供有用的数据结构和算法，集合框架允许您专注于程序的重要组成部分，而不是使程序正常运行。通过这些API之间的简单互用性使您免除了为改编对象或转换代码，以便与这些API结合编写大量代码。

2.通过提供有用的数据结构和算法的高性能和高质量的实现，集合框架可以提高您的程序速度和质量。由于每个接口的实现是可交换的，您的程序可以通过改变一个实现轻松调整。此外，您还可以摆脱写自己数据结构的痛苦，从而有更多的时间关注程序其他部分的质量和性能。

3.许多API自然存储和获取集合。在过去，这样的API有一些子API来帮助操作其集合内容，所以这些特殊的子API之间会缺乏一致性，你必须从零开始学习，在使用时很容易犯错误。标准集合框架接口的出现解决了这个问题。

Java集合框架拥有了这些优点，只要我们合理地使用它，它就会成为我们手中的得力工具，帮助我们在工作中完成任务。如果工人想做好事，他们必须首先利用他们的工具。只有牢牢掌握java集合框架，我们可以写出更好、更高效的程序。