Java集合類根介面：Collection 和 Map

摘要： 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...

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

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。