Java集合简介

什么是集合（Collection）？集合就是“由若干个确定的元素所构成的整体”。例如，5只小兔构成的集合：

  1. ┌ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┐
  3. │   (\_(\     (\_/)     (\_/)     (\_/)      (\(\   │
  4.     ( -.-)    (•.•)     (>.<)     (^.^)     (='.')
  5. │  C(")_(")  (")_(")   (")_(")   (")_(")   O(_")")  │
  7. └ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ┘

在数学中，我们经常遇到集合的概念。例如：

  • 有限集合：

    • 一个班所有的同学构成的集合；
    • 一个网站所有的商品构成的集合；
    • …

  • 无限集合：

    • 全体自然数集合：1，2，3，……
    • 有理数集合；
    • 实数集合；
    • …

为什么要在计算机中引入集合呢？这是为了便于处理一组类似的数据，例如：

  • 计算所有同学的总成绩和平均成绩；
  • 列举所有的商品名称和价格；
  • ……

在Java中，如果一个Java对象可以在内部持有若干其他Java对象，并对外提供访问接口，我们把这种Java对象称为集合。很显然，Java的数组可以看作是一种集合：

  1. String[] ss = new String[10]; // 可以持有10个String对象
  2. ss[0] = "Hello"; // 可以放入String对象
  3. String first = ss[0]; // 可以获取String对象

既然Java提供了数组这种数据类型，可以充当集合，那么，我们为什么还需要其他集合类？这是因为数组有如下限制：

  • 数组初始化后大小不可变；
  • 数组只能按索引顺序存取。

因此，我们需要各种不同类型的集合类来处理不同的数据，例如：

  • 可变大小的顺序链表；
  • 保证无重复元素的集合；
  • …

Collection

Java标准库自带的java.util包提供了集合类：Collection，它是除Map外所有其他集合类的根接口。Java的java.util包主要提供了以下三种类型的集合：

  • List：一种有序列表的集合，例如，按索引排列的Student的List；
  • Set：一种保证没有重复元素的集合，例如，所有无重复名称的Student的Set；
  • Map：一种通过键值（key-value）查找的映射表集合，例如，根据Student的name查找对应Student的Map。

Java集合的设计有几个特点：一是实现了接口和实现类相分离，例如，有序表的接口是List，具体的实现类有ArrayList，LinkedList等，二是支持泛型，我们可以限制在一个集合中只能放入同一种数据类型的元素，例如：

  1. List<String> list = new ArrayList<>(); // 只能放入String类型

最后，Java访问集合总是通过统一的方式——迭代器（Iterator）来实现，它最明显的好处在于无需知道集合内部元素是按什么方式存储的。

由于Java的集合设计非常久远，中间经历过大规模改进，我们要注意到有一小部分集合类是遗留类，不应该继续使用：

  • Hashtable：一种线程安全的Map实现；
  • Vector：一种线程安全的List实现；
  • Stack：基于Vector实现的LIFO的栈。

还有一小部分接口是遗留接口，也不应该继续使用：

  • Enumeration<E>：已被Iterator<E>取代。

小结

Java的集合类定义在java.util包中，支持泛型，主要提供了3种集合类，包括List，Set和Map。Java集合使用统一的Iterator遍历，尽量不要使用遗留接口。

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