Java 集合类用于存储对象，可以实现常用的数据结构。

一、集合概述

1. 什么是集合？

集合类又称容器类，主要用于保存数据。

2. 集合类与数组的区别

• 数组：

  • 长度固定

  • 元素既可以是基本类型，也可以是引用类型

  • 只能存储同一类型的数据

• 集合类：

  • 长度可变
  • 元素仅能是引用类型（的指针）
  • 可以存储不同类型数据

3. 集合的分类

集合可以分为两大类：

• Collection：用于存储数量不等的数据

  • List：有序、可重复的列表

    • ArrayList：基于动态数组实现；支持随机访问
    • Vector：与 ArrayList 类似，但线程安全
    • LinkedList：基于双向链表实现；只能顺序访问

  • Set：无序、不可重复的集合

    • TreeSet：基于红黑树实现；支持 o(logN) 级查找；支持有序性操作

    • HashSet：基于哈希表实现；支持 o(1) 级查找；不支持有序性操作

    • LinkedHashSet：与 HashSet 相比，支持了有序性操作

  • Queue：队列

    • ArrayDeque：基于循环数组实现
    • PriorityQueue：基于堆实现；可以作为优先队列

• Map：用于储存键值对

  • HashMap：基于哈希表实现

  • LinkedHashMap：与 HashMap 相比，维护了键的顺序

  • TreeMap：基于红黑树实现

  • Hashtable：与 HashMap 类似，但线程安全；遗留类，不应再使用

  • ConcurrentHashMap：线程安全，且效率更高

    引入了分段锁

二、Collection

1. 什么是 Collection？

Collection 接口是 List、Set、Queue 接口的父接口，该接口中的方法可以用于操作 List、Set、Queue 集合。

2. 集合方法

Collection 接口中有以下方法：

方法	说明
add(Object obj)	向集合中添加指定元素
remove(Object obj)	从集合中删除指定元素
clear()	清空集合所有元素
contains(Object obj)	判断集合中是否有指定元素
isEmpty()	判断集合是否为空
iterator()	返回一个 Iterator 对象，用于遍历集合
size()	返回集合的元素个数
toArray()	将集合以数组形式返回

三、Collections

1. 说明

Collections 是一个用于操作 Set、List、Map 等集合的工具类，该工具类中提供了对于集合的操作方法。

2. 对 List 的方法

方法	说明
reverse(list)	反转 list 中元素的顺序
shuffle(list)	对 list 中的元素进行随机排序
sort(list[, comparator])	对 list 进行自然排序或指定排序
swap(List, index1, index2)	将 list 中 index1 和 index2 的元素进行交换
rotate(list, distance)	当 distance 为正时，将后 distance 个元素移到前面；当 distance 为负时，将前 distance 个元素移到后面
binarySearch(list, obj)	用二分法查找指定元素，要求 list 有序
fill(list, obj)	用指定元素填满 list
indexOfSubList(list, subList)	返回 subList 在 list 中第一次出现的位置
lastIndexOfSubList(list, subList)	返回 subList 在 list 中最后一次出现的位置
replaceAll(list, oldVal, newVal)	用 newVal 替换 list 中的 oldVal

3. 对 Collections 的方法

方法	说明
max(collection[, comparator])	根据自然排序或指定排序，返回 collection 中的最大元素
min(collection[, comparator])	根据自然排序或指定排序，返回 collection 中的最小元素
frequency(collection, obj)	返回 obj 在 collection 中的出现次数

4. synchronizedXxx()

Collections 类中提供了多个 synchronizedXxx() 方法，用于将指定集合包装成线程同步的集合，从而可以解决多线程并发访问集合时的线程安全问题。

Xxx 集合名 = Collections.synchronizedXxx(非同步集合);

public class Test {
 public static void main(String[] args) {
     List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList());
     Set set = Collections.synchronizedSet(new HashSet());
     Map map = Collections.synchronizedMap(new HashMap());
 }
}

5. 不可变集合

(1) 常用方法

Collections 提供了用于获取不可变集合的方法。

方法	说明
emptyXxx()	返回一个空的、不可变的集合
singletonXxx(obj)	返回一个只包含指定对象、不可变的集合
unmodifiableXxx(collection)	返回指定集合的不可变版本

(2) Java 9 新增

可以通过类方法 of(obj, obj, ···, obj) 创建具有若干个指定元素的不可变集合。

Xxx 集合名 = Xxx.of(obj, obj, ···, obj);

List list = List.of(obj, obj, ···, obj);
Set set = Set.of(obj, obj, ···, obj);
Map map = Map.of(obj, obj, ···, obj);

四、迭代器

1. 什么是迭代器？

Iterator，又称为迭代器，可以用于遍历实现了 Iterable 接口的对象。

2. 说明

方法	说明
hasNext()	判断是否有下一个元素
next()	返回集合中下一个元素
remove()	删除上一个 next() 返回的元素
forEachRemaining(Consumer action)	用 Lambda 表达式遍历集合

Iterator iterator = 集合名.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
	···iterator.next()···
}

五、Stream 流

1. 什么是 Stream 流？

Stream 流是 Java8 中添加了一个新的接口类，相当于高级版的 Iterator。

Stream 流将元素集合看作一种流，通过一系列处理得到最终的结果。

2. 创建 Stream 流

(1) 直接创建

创建 Stream 的 builder，再通过 add() 方法增加元素，最后调用 build() 方法创建 Stream 流。

Stream.builder().add(元素).add(元素) ··· .add(元素).build()

(2) 通过 Collection 创建

Collection实例.stream()

(3) 通过 Map 创建

首先通过 Map 的方法获得 Collection实例，然后再创建 Stream 流。

// 所有key组成的集合
Map实例.keySet().stream()

// 所有value组成的集合
Map实例.values().stream()

// 所有键值对组成的集合
Map实例.entrySet().stream()

(4) 通过数组创建

通过 Stream 的静态方法 of() 创建

Stream.of(数组)

3. 处理 Stream 流

方法	说明
filter(Predicate predicate)	过滤所有不符合 predicate 的元素
limit(long maxSize)	只保留前 maxSize 个元素
skip(long discardNum)	丢弃前 discardNum 个元素
concat(Stream stream1, Stream stream2)	合并 stream1 和 stream2
distinct()	过滤，相同的元素只保留一个
sorted([Comparator comparator])	排序，自然排序或通过 comparator 排序
map(Function function)	返回将 function 应用于每个元素之后的 Stream 流

4. 终结 Steam 流

调用以下方法后，Stream 流将终结。

方法	说明
foreach(Consumer consumer)	遍历元素，对每个元素执行 consumer
toArray()	转换为数组
count()	返回流中的元素个数

5. 示例

public class Student {
    private String name;
    private int score;

    // 构造方法

    // get方法
    
    // equals()和hashCode()

    // toString()方法
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Student> arrayList = new ArrayList<>();
        arrayList.add(new Student("小王", 100));
        arrayList.add(new Student("小王", 100));
        arrayList.add(new Student("小王", 100));
        arrayList.add(new Student("小李", 94));
        arrayList.add(new Student("小张", 97));
        arrayList.add(new Student("小笨", 60));
        arrayList.add(new Student("小坏", 0));
        arrayList.stream()
                .filter((Student student) -> student.getScore() >= 60)
                .distinct()
                .forEach(System.out::println);
    }
}

六、List

具体请看：

Java 集合-List

七、Queue

具体请看：

Java 集合-Quque

八、Map

具体请看：

Java 集合-Map

九、Set

具体请看：

Java 集合-Set

参考

• 疯狂 Java 讲义

• Java 教程 | 菜鸟教程