Java集合類根介面：Collection 和 Map
前言
在前文中我們瞭解了幾種常見的資料結構，這些資料結構有著各自的應用場景，並且被廣泛的應用於程式語言中，其中，Java中的集合類就是基於這些資料結構為基礎。
Java的集合類是一些非常實用的工具類，主要用於儲存和裝載資料 (包括物件)，因此，Java的集合類也被成為容器。在Java中，所有的集合類都位於java.util包下，這些集合類主要是基於兩個根介面派生而來，它們就是 Collection 和 Map 。
Collection介面
Collection派生出三個子介面，Set代表不可重複的無序集合、List代表可重複的有序集合、Queue是java提供的佇列實現，通過它們不斷的擴展出很多的集合類，例如HashMap、ArrayList、LinkedList、Deque等，其分佈圖如下：
作為最基本的兩個根介面之一，Collection提供了很多的基礎方法，供它的子類呼叫。下面是Collection介面的原始碼：
public interface Collection<E> extends Iterable<E> {
int size();
boolean isEmpty();
boolean contains(Object var1);
Iterator<E> iterator();
Object[] toArray();
<T> T[] toArray(T[] var1);
boolean add(E var1);
boolean remove(Object var1);
boolean containsAll(Collection<?> var1);
boolean addAll(Collection<? extends E> var1);
boolean removeAll(Collection<?> var1);
default boolean removeIf(Predicate<? super E> var1) {
Objects.requireNonNull(var1);
boolean var2 = false;
Iterator var3 = this.iterator();
while(var3.hasNext()) {
if (var1.test(var3.next())) {
var3.remove();
var2 = true;
}
}
return var2;
}
boolean retainAll(Collection<?> var1);
void clear();
boolean equals(Object var1);
int hashCode();
default Spliterator<E> spliterator() {
return Spliterators.spliterator(this, 0);
}
default Stream<E> stream() {
return StreamSupport.stream(this.spliterator(), false);
}
default Stream<E> parallelStream() {
return StreamSupport.stream(this.spliterator(), true);
}
}
從原始碼可以看出，裡面有很多方法是針對集合的基礎操作，例如新增，刪除，查詢。例如：
-
int size()獲取元素個數 -
boolean isEmpty()是否個數為 0 -
boolean contains(Object element)是否包含指定元素 -
boolean add(E element)新增元素，成功時返回 true -
boolean remove(Object element)刪除元素，成功時返回 true -
Iterator<E> iterator()獲取迭代器
還有一些操作整個集合的方法：
boolean containsAll(Collection<?> c)
是否包含指定集合 c 的全部元素
boolean addAll(Collection<? extends E> c)
新增集合 c 中所有的元素到本集合中，如果集合有改變就返回 true
boolean removeAll(Collection<?> c)
刪除本集合中和 c 集合中一致的元素，如果集合有改變就返回 true
boolean retainAll(Collection<?> c)
保留本集合中 c 集合中兩者共有的，如果集合有改變就返回 true
void clear()
刪除所有元素
值得說明的是，在jdk1.8之後，Collection 介面還提供了從集合獲取連續的或者並行流的方法：
Stream<E> stream() 在這個集合上返回一個順序流 ，單執行緒
Stream<E> parallelStream() 在這個集合上返回一個並行的程式碼流 ，多執行緒
Stream相當於高階版本的iterator，可以對集合做比較，分類，甚至是過濾等操作，一般是結合lambda表示式來使用，這樣會使程式碼變得更加簡潔 (有人說會更難理解，這個仁者見仁) ，下面舉幾個簡單的例子：
1、使用順序流來過濾掉集合中為 “aaa” 的元素並做輸出：
List<String> list = Arrays.asList("aaa", "bbb", "ccc");
list.stream().filter(e -> !e.contains("aaa"))
.forEach(e -> System.out.println(e));
2、使用並行流來操作集合：
List<String> list = Arrays.asList("aaa", "bbb", "ccc");
list.parallelStream().filter(e -> !e.contains("aaa"))
.forEach(e -> System.out.println(e));
當使用順序流去遍歷時，每個item讀完後再讀下一個item。
而使用並行流去遍歷時，集合會被分成多個段，其中每一個都在不同的執行緒中處理，然後將結果一起輸出，所以理論上，並行流的效率至少是順序流的兩倍以上。
Map介面
Map介面是和Collection同等級的根介面，它表示一個鍵值對（key-value）的對映，每一個key對應一個value，查詢Map中的資料，總是根據key來獲取，所以key是不可重複的，它用於標識集合裡的每項資料。跟Collection一樣，Map介面派生了很多的集合子類，這是Map的體系架構圖：
Map介面提供了很多集合的初識方法，其底層結構是封裝一個名為entry的介面，原始碼如下：
public interface Entry<K, V> {
K getKey();
V getValue();
V setValue(V var1);
boolean equals(Object var1);
int hashCode();
static <K extends Comparable<? super K>, V> Comparator<Map.Entry<K, V>> comparingByKey() {
return (Comparator)((Serializable)((var0x, var1x) -> {
return ((Comparable)var0x.getKey()).compareTo(var1x.getKey());
}));
}
static <K, V extends Comparable<? super V>> Comparator<Map.Entry<K, V>> comparingByValue() {
return (Comparator)((Serializable)((var0x, var1x) -> {
return ((Comparable)var0x.getValue()).compareTo(var1x.getValue());
}));
}
static <K, V> Comparator<Map.Entry<K, V>> comparingByKey(Comparator<? super K> var0) {
Objects.requireNonNull(var0);
return (Comparator)((Serializable)((var1x, var2x) -> {
return var0.compare(var1x.getKey(), var2x.getKey());
}));
}
static <K, V> Comparator<Map.Entry<K, V>> comparingByValue(Comparator<? super V> var0) {
Objects.requireNonNull(var0);
return (Comparator)((Serializable)((var1x, var2x) -> {
return var0.compare(var1x.getValue(), var2x.getValue());
}));
}
}
從原始碼中可以看出，entry中封裝了一系列設值和比較器，這也是Map實現類的元素操作的基礎介面，一個entry就相當於一個封裝了鍵值對的元素，是Map接口裡的架構核心。
除此之外，Map中還提供了兩個集合來操作自身，這就是 KeySet 和 Values 。
Set<K> keySet(); Collection<V> values();
KeySet 是一個 Map 中 key 的集合， 以 Set 的形式儲存 ，不允許重複，因此鍵儲存的物件需要重寫 equals() 和 hashCode() 方法。
Values 是一個 Map 中 value 的集合， 以 Collection 的形式儲存 ，可以重複。
通過這三種檢視，Map可以對自身結構以及內部元素做操作，在集合中非常常用，建議讀者們可以多看看原始碼，作深入的瞭解。