【JDK】：Java容器框架

容器框架概述

在JDK8中rt.jar文件中，java.util.*；包中的容器主要包括List、Set、Queue和Map四个大类，其中List、Set、Queue是和Collection接口相关的容器，而Map是单独列出来的容器。使用astah community版绘制了容器框架的类图。

Collection的List、Set、Queue类图如下：

Map容器的类图如下：

注意到上面的类图中有几个单独列出的接口或者类：

• Comparator
  比较器接口，最重要的是compare()方法，对于容器中存储元素item的排序（包括自定义排序等）有重要作用，如果使用的是有序容器（SortedSet、SortedMap、TreeMap），则存放的元素必须是可进行比较的，需要实现Comparator接口。
• RandomAccess
  随机存取接口，实现容器的随机存取，如ArrayList、Vector（相当于同步的ArrayList）等。
• Iterator和ListIterator
  Iterator接口使用了迭代器设计模式来对所有的容器进行快速遍历，容器本身不需要关注存储元素item的数据类型（具体是什么类），这些确定类型和转型的工作由iterator负责实现。
  ListIterator是List容器所独有的迭代器，与一般的Iterator相比，ListIterator包含add()、hasPrevious()、previous()、nextIndex()等方法，能够在遍历过程中修改集合、逆向顺序遍历、定位遍历索引；而Iterator只能遍历不能修改、只能顺向顺序遍历、不能定位索引。
• Iterable
  Iterable是java.lang*;包中的接口，实现该接口的类能后实现“For-each loop”，不要将其与Iterator和ListIterator迭代器混淆。”For-each loop“是增强for循环，例如对于一个ArrayList容器的循环，使用增强for循环能够简化代码，提高效率：

// Iterator迭代器循环模式
ArrayList list = new ArrayList();
for(Iterator it = list.iterator(); it.hasNext(); ) 
    System.out.println(it.next());  // 自动拆箱成int输出

// For-each loop模式
for(Integer i : list)
    System.out.println(i);

• Arrays和Collections
  Arrays是关于数组的封装类，封装了对数组操作的多种方法，如sort()、copyOf()、binarySearch()、asList()等方法；Collections封装了很多对于容器的操作，如max()、min()、reverse()、sort()等方法，生成同步容器如Collections.synchronizedList()、Collections.synchronizedSet()等。

Set

Set实现了数学中的“集合”容器，一般是不可重复，无序，最多只有一个null值。

其子容器主要包括：

• AbstractSet：抽象集合类，实现了equals()和hashCode()方法
• SortedSet：有序（默认自然序）
• NavigableSet：继承自SortedSet
• TreeSet：实现NavigableSet接口，继承AbstractSet
• HashSet：hash方式存储（实际上是一个Map的实例）
• LinkedHashSet：双向循环链表，不可重复，顺序与插入顺序保持一致，或者实现自定义的顺序
• EmumSet：只能存放Emum枚举类型

List

List是List集合类的最上层接口，相当于实现了书序总的“集合”，主要是针对数组和链表。List是一般是可重复、无序、可添加null值的。

List子容器主要包括：

• ArrayList：数组实现，随机存取
• LinkedList：双向循环链表，顺序存取
• Vector：同步，其他与ArrayList相同
• Stack：同步，继承自Vector，“先进后出”

Queue

Queue实现了数据结构中的队列，“先进先出”，

主要的子容器包括：

• AbstractQueue：抽象队列
• PriorityQueue：继承自AbstractQueue，数据结构中堆Heap的实现
• Deque：双端队列，两端都可以插入和删除
  
  • 输出受限的双端队列
    
  • 输入受限的双端队列
    

Map

Map容器是利用映射关系来存储键值对的，独立于List、Set、Queue。键值对是一一对应的关系，一般允许键值为空，不可重复，是完全抽象类Dictionary的接口版本。

Map的子容器主要包括：

• AbstractMap：实现了内部EntrySet接口，实现equals、hashCode方法
• SortedMap：有序（默认自然序）
• NavigableMap：继承自SortMap
• TreeMap：基于红黑树，实现NavigableMap接口，继承Abstractmap
• HashMap：非同步，允许null
• LinkedHashMap：非同步，允许null，双向循环链表，顺序与插入顺序一致（类比于LinkedHashSet），或者实现自定义顺序。
• HashTable：同步，不允许null
• EmumMap：只能存放Emum枚举类型
• WeakHashMap：弱键（weak key）映射，允许释放映射所指向的对象，为解决某类特殊问题而设计。如果映射之外没有应用指向某个“键”，则该“键”可以被GC回收
• IdentityHashMap：使用“==”代替equals()对键进行比较的散列映射，专门为解决特殊问题而设计
• ConcurrentHashMap：线程安全的Map，属于java.util.concurrent并发包中