Java集合简介

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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:

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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:

String[] ss = new String[10]; // 可以持有10个String对象
ss[0] = "Hello"; // 可以放入String对象
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,它是所有其他集合类的根接口。在Collection的基础上,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StudentList
  • Set:一种保证没有重复元素的集合,例如,所有无重复名称的StudentSet
  • Map:一种通过键值(key-value)查找的映射表集合,例如,根据Studentname查找对应StudentMap

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ArrayListLinkedList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:

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ListSetMap。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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