Java集合类的概念

在编程时，可以使用数组来保存多个对象，但数组长度不可变化，一旦在初始化数组时指定了数组长度，这个数组长度就是不可变的，如果需要保存数量变化的数据，数组就有点无能为力了。而且数组无法保存具有映射关系的数据，如成绩表为语文一79，数学一80。这种数据看上去像两个数组，但这两个数组的元素之间有一定的关联关系。

为了保存数量不确定的数据，以及保存具有映射关系的数据（也被称为关联数组），Java 提供了集合类。集合类主要负责保存、盛装其他数据，因此集合类也被称为容器类。Java 所有的集合类都位于 java.util 包下，提供了一个表示和操作对象集合的统一构架，包含大量集合接口，以及这些接口的实现类和操作它们的算法。

集合类和数组不一样，数组元素既可以是基本类型的值，也可以是对象（实际上保存的是对象的引用变量）；而集合里只能保存对象（实际上只是保存对象的引用变量，但通常习惯上认为集合里保存的是对象）。

集合中的接口

集合框架是一个类库的集合，包含实现集合的接口。接口是集合的抽象数据类型，提供对集合中所表示的内容进行单独操作的可能。

• Collection 接口：该接口是最基本的集合接口，一个 Collection 代表一个元素。
• List 接口：该接口实现了 Collection 接口。List 是有序集合，允许有相同的元素。使用 List 能够精确地控制每个元素插入的位置，用户能够使用索引（元素在 List 中的位置，类似于数组下标）来访问 List 中的元素，与数组类似。
• Set 接口：该接口也实现了 Collection 接口。它不能包含重复的元素，SortedSet 是按升序排列的 Set 集合。
• Map 接口：包含键值对，Map 不能包含重复的键。SortedMap 是一个按升序排列的 Map 集合。

集合框架中的接口结构如图 1 所示。

图 1  集合框架中的接口结构图

接口实现类

Java 平台提供了许多数据集接口的实现类。例如实现 Set 接口的常用类有 HashSet 和 TreeSet，它们都可以容纳所有类型的对象，但是不能保证序列顺序永久不变。

实现 List 接口的常用类有 ArrayList 和 LinkedList，它们也可以容纳所有类型的对象包括 null，并且都保证元素的存储位置。

实现 Map 映射的类是 HashMap，可实现一个键到值的映射。

• HashSet：为优化査询速度而设计的 Set。它是基于 HashMap 实现的，HashSet 底层使用 HashMap 来保存所有元素，实现比较简单。
• TreeSet：该类不仅实现了 Set 接口，还实现了 java.util.SortedSet 接口，该实现类是一个有序的 Set，这样就能从 Set 里面提取一个有序序列。
• ArrayList：一个用数组实现的 List，能进行快速的随机访问，效率高而且实现了可变大小的数组。
• LinkedList：对顺序访问进行了优化，但随机访问的速度相对较慢。此外它还有 addFirst()、addLast()、getFirst()、getLast()、removeFirst() 和 removeLast() 等方法，能把它当成栈（Stack）或队列（Queue）来用。

集合框架接口中实现类 的结构如图 2 所示。

图 2  集合框架中的实现类结构图