集合框架概述

目录

1. 容器
2. 接口和实现类
3. 泛型
4. 迭代器

容器

在计算机科学中，容器是指实例为其他类的对象的集合的类、数据结构、或者抽象数据类型。换言之，它们以一种遵循特定访问规则的系统的方法来存储对象。容器的大小取决于其包含的对象（或元素）的数目。潜在的不同容器类型的实现可能在空间和时间复杂度上有所差别，这使得在给定应用场景中选择合适的某种实现具有灵活性。

Java Collections Framework（JCF）为 Java 开发者提供了通用的容器，始于 JDK 1.2。Java 容器里只能放对象，对于八种基本类型（short int long float double boolean byte char），需要将其包装后才能放到容器里。很多时候装箱和拆箱能够自动完成，这虽然会导致额外的性能和空间开销，但简化了设计和编程。

接口和实现类

为了规范容器的行为，JCF 定义了 14 种容器接口（collection interfaces），它们的关系如下图所示：

Map 接口没有继承自 Collection 接口，因为 Map 表示的是关联式容器而不是集合。但 Java 提供了从 Map 转换到 Collection 的方法，可以方便地将 Map 切换到集合视图。

实现

上述接口的通用实现见下表：

泛型

所有容器的内部存放的都是 Object 对象，泛型机制可以简化编程，由编译器完成类型的强制转换，并且可以在编译阶段而不是运行阶段发现问题。JDK 1.4 及以前版本不支持泛型，类型转换需要显式完成。

List cars = new ArrayList();
cars.add("Audi");
cars.add("Benz");
cars.add("BMW");
for (int i = 0; i < cars.size(); i++) {
    String car = (String) cars.get(i);    // 显式类型转换
    System.out.println(car);
}

JDK 1.5 开始支持泛型的写法，省去了类型的强制转换，并且如果添加了错误类型的元素会编译失败。

List<String> cars = new ArrayList<String>();
cars.add("Audi");
cars.add("Benz");
cars.add("BMW");
for (int i = 0; i < cars.size(); i++) {
    String car = cars.get(i);    // 隐式类型转换
    System.out.println(car);
}

JDK 1.7 可以在声明中指定泛型，创建时无需再次指定，编译器会自动推断目标类型。

List<String> cars = new ArrayList<>();

迭代器

迭代器 Iterator 提供了遍历容器中元素的方法。只有容器本身清楚容器里元素的组织方式，因此迭代器只能通过容器本身得到。

List<String> cars = new ArrayList<>();
cars.add("Audi");
cars.add("Benz");
cars.add("BMW");
for (Iterator<String> iterator = cars.iterator(); iterator.hasNext();) {
    String car = iterator.next();
    System.out.println(car);
}

JDK 1.5 引入了增强 for 循环，简化了遍历容器或数组时的写法。

List<String> cars = new ArrayList<>();
cars.add("Audi");
cars.add("Benz");
cars.add("BMW");
for (String car : cars) {
    System.out.println(car);
}

上述代码的输出结果均为：

Audi
Benz
BMW