java集合框架

JAVA集合框架

JAVA集合框架(JAVA集合框架)

Java，是由Sun Microsystems公司于1995年5月推出的Java程序設(shè)計(jì)語言和Java平臺的總稱。用Java實(shí)現(xiàn)的HotJava瀏覽器（支持Java applet）顯示了Java的魅力：跨平臺、動態(tài)的Web、Internet計(jì)算。從此，Java被廣泛接受并推動了Web的迅速發(fā)展，常用的瀏覽器現(xiàn)在均支持Java applet。集合框架是為表示和操作集合而規(guī)定的一種統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)的體系結(jié)構(gòu)。任何集合框架都包含三大塊內(nèi)容：對外的接口、接口的實(shí)現(xiàn)和對集合運(yùn)算的算法。

目錄 集合論引 數(shù)組與容器 返回?cái)?shù)組 類 收縮展開 集合論引

集合論是現(xiàn)代數(shù)學(xué)中重要的基礎(chǔ)理論。它的概念和方法已經(jīng)滲透到代數(shù)、拓?fù)浜头治龅仍S多數(shù)學(xué)分支以及物理學(xué)和質(zhì)點(diǎn)力學(xué)等一些自然科學(xué)部門，為這些學(xué)科提供了奠基的方法，改變了這些學(xué)科的面貌。計(jì)算機(jī)科學(xué)作為一門現(xiàn)代科學(xué)因其與數(shù)學(xué)的緣源，自然其中的許多概念也來自數(shù)學(xué)，集合是其中之一。如果說集合論的產(chǎn)生給數(shù)學(xué)注入了新的生機(jī)與活力，那么計(jì)算機(jī)科學(xué)中的集合概念給程序員的生活也注入了新的生機(jī)與活力。

集合

很難給集合下一個(gè)精確的定義，通常情況下，把具有相同性質(zhì)的一類東西，匯聚成一個(gè)整體，就可以稱為集合。比如，用Java編程的所有程序員，全體中國人等。通常集合有兩種表示法，一種是列舉法，比如集合A={1,2,3,4}，另一種是性質(zhì)描述法，比如集合B={X|0<X<100且X屬于整數(shù)}。集合論的奠基人康托爾在創(chuàng)建集合理論給出了許多公理和性質(zhì)，這都成為后來集合在其它領(lǐng)域應(yīng)用的基礎(chǔ)，本文并不是講述集合論的，所以如果你對集合論感興趣，可以參考相關(guān)書籍。

集合框架

那么有了集合的概念，什么是集合框架呢？集合框架是為表示和操作集合而規(guī)定的一種統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)的體系結(jié)構(gòu)。任何集合框架都包含三大塊內(nèi)容：對外的接口、接口的實(shí)現(xiàn)和對集合運(yùn)算的算法。 接口：即表示集合的抽象數(shù)據(jù)類型。接口提供了讓我們對集合中所表示的內(nèi)容進(jìn)行單獨(dú)操作的可能。 實(shí)現(xiàn)：也就是集合框架中接口的具體實(shí)現(xiàn)。實(shí)際它們就是那些可復(fù)用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 算法：在一個(gè)實(shí)現(xiàn)了某個(gè)集合框架中的接口的對象身上完成某種有用的計(jì)算的方法，例如查找、排序等。這些算法通常是多態(tài)的，因?yàn)橄嗤�的方法可以在同一個(gè)接口被多個(gè)類實(shí)現(xiàn)時(shí)有不同的表現(xiàn)。事實(shí)上，算法是可復(fù)用的函數(shù)。如果你學(xué)過C++，那C++中的標(biāo)準(zhǔn)模版庫（STL）你應(yīng)該不陌生，它是眾所周知的集合框架的絕好例子。

數(shù)組與容器

數(shù)組與其它容器的區(qū)別體現(xiàn)在三個(gè)方面：效率，類型識別以及可以持有primitives。數(shù)組是Java提供的，能隨機(jī)存儲和訪問reference序列的諸多方法中的，最高效的一種。數(shù)組是一個(gè)簡單的線性序列，所以它可以快速的訪問其中的元素。但是速度是有代價(jià)的；當(dāng)你創(chuàng)建了一個(gè)數(shù)組之后，它的容量就固定了，而且在其生命周期里不能改變。也許你會提議先創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組，等到快不夠用的時(shí)候，再創(chuàng)建一個(gè)新的，然后將舊的數(shù)組里的reference全部導(dǎo)到新的里面。其實(shí)（我們以后會講的）ArrayList就是這么做的。但是這種靈活性所帶來的開銷，使得ArrayList的效率比起數(shù)組有了明顯下降。 Java對數(shù)組和容器都做邊界檢查；如果過了界，它就會給一個(gè)RuntimeException。這種異常表明這個(gè)錯(cuò)誤是由程序員造成的`，這樣你就用不著再在程序里面檢查了。 還有一些泛型容器類包括List，Set和Map。他們處理對象的時(shí)候就好像這些對象都沒有自己的具體類型一樣。也就是說，容器將它所含的元素都看成是（Java中所有類的根類）Object的。這樣你只需要建一種容器，就能把所有類型的對象全都放進(jìn)去。從這個(gè)角度來看，這種作法很不錯(cuò)（只是苦了primitive。如果是常量，你還可以用Java的primitive的Wrapper類；如果是變量，那就只能放在你自己的類里了）。與其他泛型容器相比，這里體現(xiàn)數(shù)組的第二個(gè)優(yōu)勢：創(chuàng)建數(shù)組的時(shí)候，你也同時(shí)指明了它所持有的對象的類型（這又引出了第三點(diǎn)－－數(shù)組可以持有primitives，而容器卻不行）。也就是說，它會在編譯的時(shí)候作類型檢查，從而防止你插入錯(cuò)誤類型的對象，或者是在提取對象的時(shí)候把對象的類型給搞錯(cuò)了。Java在編譯和運(yùn)行時(shí)都能阻止你將一個(gè)不恰當(dāng)?shù)南�息傳給對象。所有這并不是說使用容器就有什么危險(xiǎn)，只是如果編譯器能夠幫你指定，那么程序運(yùn)行會更快，最終用戶也會較少收到程序運(yùn)行異常的騷擾。 從效率和類型檢查的角度來看，使用數(shù)組總是沒錯(cuò)的。但是，如果你在解決一個(gè)更為一般的問題，那數(shù)組就會顯得功能太弱了點(diǎn)。 不管你用的是那種類型的數(shù)組，數(shù)組的標(biāo)識符實(shí)際上都是一個(gè)“創(chuàng)建在堆（heap）里的實(shí)實(shí)在在的對象的”reference。實(shí)際上是那個(gè)對象持有其他對象的reference。你即可以用數(shù)組的初始化語句，隱含地創(chuàng)建這個(gè)對象，也可以用new表達(dá)式，明確地創(chuàng)建這個(gè)對象，只讀的length屬性能告訴你數(shù)組能存儲多少元素。它是數(shù)組對象的一部分（實(shí)際上也是你唯一能訪問的屬性或方法）�！甗]’語法是另一條訪問數(shù)組對象的途徑。 你沒法知道數(shù)組里面究竟放了多少元素，因?yàn)閘ength只是告訴你數(shù)組能放多少元素，也就是說是數(shù)組對象的容量，而不是它真正已經(jīng)持有的元素的數(shù)量。但是，創(chuàng)建數(shù)組對象的時(shí)候，它所持有的reference都會被自動地初始化為null，所以你可以通過檢查數(shù)組的某個(gè)“槽位”是否為null，來判斷它是否持有對象。以此類推，primitive的數(shù)組，會自動來數(shù)字初始化為零，字符初始化為(char)0，boolean初始化為false。 容器類只能持有Object對象的reference。而數(shù)組除了能持有Objects的reference之外，還可以直接持有primitive。當(dāng)然可以使用諸如Integer，Double之類的wrapper類。把primitive的值放到容器中，但這樣總有點(diǎn)怪怪的。此外，primitive數(shù)組的效率要比wrapper類容器的高出許多。 當(dāng)然，如果你使用primitive的時(shí)候，還需要那種“能隨需要自動擴(kuò)展的”容器類的靈活性，那就不能用數(shù)組了。你只能用容器來存儲primitive的wrapper類。

返回?cái)?shù)組

假設(shè)你寫了一個(gè)方法，它返回的不是一個(gè)而是一組東西。那么在Java中就可以返回的“就是一個(gè)數(shù)組”。與C++不同，你永遠(yuǎn)也不必為Java的數(shù)組操心－－只要你還需要它，它就還在；一旦你用完了，垃圾回收器會幫你把它打掃干凈。

類

java.util里面有一個(gè)Arrays類，它包括了一組可用于數(shù)組的static方法，這些方法都是一些實(shí)用工具。其中有四個(gè)基本方法：用來比較兩個(gè)數(shù)組是否相等的equals()；用來填充的fill()；用來對數(shù)組進(jìn)行排序的sort()；以及用于在一個(gè)已排序的數(shù)組中查找元素的binarySearch()。所有這些方法都對primitive和Object進(jìn)行了重載。此外還有一個(gè)asList()方法，它接受一個(gè)數(shù)組，然后把它轉(zhuǎn)成一個(gè)List容器。 雖然Arrays還是有用的，但它的功能并不完整。舉例來說，如果它能讓我們不用寫for循環(huán)就能直接打印數(shù)組，那就好了。此外，正如你所看到的fill()只能用一個(gè)值填數(shù)組。所以，如果你想把隨機(jī)生成的數(shù)字填進(jìn)數(shù)組的話，fill()是無能為力的。

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