Java——集合框架（Collection、List）

3 Collection

1、 接口特点

Collection 接口的特点是元素是 Object。遇到基本类型数据，需要转换为包装类对象。

2、 基本操作

Collection 接口中常用的基本操作罗列如下：

 boolean add(Object o)     这个操作表示把元素加入到集合中。add 方法的返回值为 boolean 类型。如果元素加入集合成功，则返回 true，否则返回 false。

 boolean contains(Object o)          这个方法判断集合中是否包含了 o 元素。

 boolean isEmpty()            这个方法判断集合是否为空。

 Iterator iterator()         这个方法很重要，可以用来完成集合的迭代遍历操作。具体的介绍会在介绍 List接口如何遍历时再强调

 boolean remove(Object o)            remove 方法表示从集合中删除 o 元素。返回值表示删除是否成功。

 void clear()           clear 方法清空集合。

 int size()                获得集合中元素的个数。

3、 Collection 如何遍历\Collection 的实现类

Collection 没有直接的实现类。也就是说，某些实现类实现了 Collection 接口的子接口，

例如 List、Set，这样能够间接的实现 Collection 接口。但是没有一个实现类直接实现了Collection 接口却没有实现其子接口。

4 List

4.1 List 特点和基本操作

List 接口的特点：元素是对象，并且元素有顺序，可以重复。

对于 List 而言，元素的所谓“顺序”，指的是每个元素都有下标。因此，List 的基本操作，除了从 Collection 接口中继承来的之外，还有很多跟下标相关的操作。

基本操作罗列如下：

 boolean add(Object o) / void add(int index, Object element)

在 List 接口中有两个重载的 add 方法。第一个 add 方法是从 Collection 接口中继承而来的，表示的是把 o 元素加入到 List 的

末尾；第二个 add 方法是 List 接口特有的方法，表示的是把元素 element 插入到集合中 index 下标处。

 Object get(int index) / Object set(int index, Object element)

get 方法获得 List 中下标为 index 的元素，set方法把 List 中下标为index 的元素设置为 element。利用这两个方法，可以对 List 根据相应下标进行读写。

 int indexOf(Object o)

这个方法表示在 List 中进行查找。如果 List 中存在 o 元素，则返回相应的下标。如果 List 中不存在 o 元素，则返回-1。

这个方法可以用来查找某些元素的下标。

除此之外，List 接口中还有一些诸如 size、clear、isEmpty 等方法，这些方法与介绍Collection 接口中的相应方法含义相同，在此不再赘述。

4.2 遍历

首先，为了能使用 List 接口，必须先简单介绍一个 List 接口的实现类：ArrayList。这个类使用数组作为底层数据结构，实现了 List 接口，我们使用这个类来演示应该如何对 List进行遍历。

public class TestArrayList {
     public static void main(String args[]){
         List list = new ArrayList();
         list.add("hello");
         list.add("world");
         list.add("java");
         list.add("study");
         for(int i = 0; i<list.size(); i++){
                 System.out.println(list.get(i));
         }
    }
}

4.2.1 迭代遍历

迭代遍历是 Java 集合中的一个比较有特色的遍历方式。这种方法被用来遍历 Collection接口，也就是说，既可以用来遍历 List，也可以用来遍历 Set。

使用迭代遍历时，需要调用集合的 iterator 方法。这个方法在 Collection 接口中定义，也就是说，List 接口也具有 iterator 方法。

这个方法的返回值类型是一个 Iterator 类型的对象。Iterator 是一个接口类型，接口类型没有对象，由此可知，调用 iterator 方法，返回的一定是 Iterator 接口的某个实现类的对象。这是非常典型的把多态、接口用在方法的返回值上面。Iterator 接口表示的是“迭代器”类型。利用迭代器，我们可以对集合进行遍历，这种遍历方式即称之为迭代遍历。

public class TestArrayList {
     public static void main(String args[]){
         List list = new ArrayList();
         list.add("hello");
         list.add("world");
         list.add("java");
         list.add("study");
         Iterator iter = list.iterator();
     }
}

在调用 list 的 iterator 方法之后，返回一个 Iterator 类型的对象。这个对象就好像一个指针，指向第一个元素之前。如下图：

在迭代器中定义了两个方法：

boolean hasNext()

这个方法返回一个 boolean 类型，表示判断迭代器右方还有没有元素。对于上面这种情况，对迭代器调用 hasNext()方法，返回值为 true。

Object next()

这个方法，会把迭代器向右移动一格。同时，这个方法返回一个对象，这个对象就是迭代器向右移动时，跳过的那个对象。如下图：

调用一次 next 方法之后，迭代器向右移动一位。在向右移动的同时，跳过了“hello”这个元素，于是这个元素就作为返回值返回。

我们可以再持续的调用 next()方法，依次返回“world”，“java”，“study”对象，直至hasNext()方法返回 false，意味着迭代器已经指向了集合的末尾，遍历过程即结束。

利用 Iterator 接口以及 List 中的 iterator 方法，可以对整个 List 进行遍历。

public class TestArrayList {
     public static void main(String args[]){
         List list = new ArrayList();
         list.add("hello");
         list.add("world");
         list.add("java");
         list.add("study");
         Iterator iter = list.iterator();
         while(iter.hasNext()){
             Object value = iter.next();
             System.out.println(value);
         }
     }
}

迭代遍历往往是用 while 循环来实现的。利用 hasNext 方法返回值作为循环条件，判断List 后面是否还有其他元素。在循环体中，调用 next 方法，一方面把迭代器向后移动，另外一方面一一返回 List 中元素的值。

4.3 实现类

List 接口有以下几个实现类。要注意的是，这几个类都实现了 List 接口，也就是说，如果我们针对 List 接口编程的话，使用不同的实现类，编程的方式是一样的。例如，ArrayList和 LinkedList 都实现了 List 接口，如果我们要把上一小节的程序里的实现由 ArrayList 替换成 LinkedList，只需要把这一句代码：

List list = new ArrayList();

改为

List list = new LinkedList();

其余代码由于都是针对 List 接口的，因此完全不需要修改。也就是说，不管实现类是什么样子，对 List 接口的操作是一样的。这也从一个侧面反映了接口的作用：解耦合。

4.3.1 ArrayList 和 LinkedList

1，ArrayList 的特点是采用数组实现。

用数组这样一种结构来实现 List 接口，具有以下特点：

用数组实现 List 接口，如果要查询 List 中给定下标的元素，只需要使用数组下标就可以直接查到，实现起来非常方便，而且由于数组中，元素的存储空间是连续的，因此通过下标很容易快速对元素进行定位，因此查询效率也很高。

2，LinkedList 实现 List 接口时，采用的是链表的实现方式。

最基本的链表结构是这样的：链表由多个节点组成。每个节点分为两个部分：第一个部分用来储存链表的数据，另一个部分用来储存下一个节点的地址。

List list = new LinkedList();
list.add("hello");
list.add("world");
list.add("java");
list.add("study");

在查询方面，相对于数组直接使用下标，链表实现的 LinkedList，在查询方面效率较低。

相对使用数组实现 List，使用链表实现 List 中的插入和删除功能，由于没有数组扩容以及移动数据等问题，因此效率要远远高于使用数组实现。

4.3.2 Vector

Vector 同样实现了 List 接口，而且也是使用数组实现。

这两个类实现的方式都采用数组实现，所不同的是，Vector 为了保证线程安全，采用了重量级的实现方式。在 Vector 中，所有的方法都被设计为了同步方法。这样，当多线程共同访问同一个 Vector 对象时，不会产生同步问题，但却牺牲了访问的效率。而 ArrayList 中所有方法并没有被作成同步方法，因此访问效率较快。当然，当多线程同时访问同一个 ArrayList 对象时，可能会造成线程的同步问题。