Java 集合系列02之 Collection架构

目录 

Collection概述

1 Collection接口

2 List接口

3 Set接口

4. AbstractCollection抽象类

5 AbstractList抽象类

6 AbstractSet抽象类

7 Iterator

8 ListIterator

Collection概述

Collection是一个接口，它主要有两个子接口：List 和 Set。List和Set都是接口，它们继承于Collection。List是有序的队列，List中可以有重复的元素；而Set是数学概念中的集合，Set中没有重复元素，List和Set都有各自的实现类。

 AbstractCollection抽象类是Collection接口的实现类，实现了Collection中的绝大部分函数；在以后的集合类中就可以通过继承AbstractCollection省去重复编码。AbstractList和AbstractSet都继承于AbstractCollection，具体的List实现类继承于AbstractList，而Set的实现类则继承于AbstractSet。

另外，Collection中有一个iterator()函数，它的作用是返回一个Iterator接口。通常，我们通过Iterator迭代器来遍历集合。ListIterator是List接口所特有的，在List接口中，通过ListIterator()返回一个ListIterator对象。

Collection的一些框架类的关系图：

 

1 Collection接口

Collection是一个接口，是高度抽象出来的集合，它包含了集合的基本操作：添加、删除、清空、遍历(读取)、是否为空、获取大小、是否保护某元素等等。

Collection接口的所有子类(直接子类和间接子类)都必须实现2种构造函数：不带参数的构造函数 和 参数为Collection的构造函数。带参数的构造函数，可以用来转换Collection的类型。

Collection方法列表：

public interface Collection<E> extends Iterable<E> {

    int            size();
    boolean        isEmpty();
    boolean        contains(Object o);
    Iterator<E>    iterator();
    Object[]       toArray();
    <T> T[]        toArray(T[] a);
    boolean        add(E e);
    boolean        remove(Object o);
    boolean        containsAll(java.util.Collection<?> c);
    boolean        addAll(java.util.Collection<? extends E> c
    boolean        removeAll(java.util.Collection<?> c);
    boolean        retainAll(java.util.Collection<?> c);
    void           clear();
    boolean        equals(Object o);
    int            hashCode();

    @Override
    default Spliterator<E> spliterator() {
        return Spliterators.spliterator(this, 0);
    }

    default Stream<E> stream() {
        return StreamSupport.stream(spliterator(), false);
    }

    default Stream<E> parallelStream() {
        return StreamSupport.stream(spliterator(), true);
    }
}

2 List接口

List是一个继承于Collection的接口，List是有序的队列，List中的每一个元素都有一个索引,都可以根据索引随机访问；第一个元素的索引值是0，往后的元素的索引值依次+1。和Set不同，List中允许有重复的元素。

List是继承于Collection接口，它自然就包含了Collection中的全部函数接口；同时List也有自己的API接口。主要有“添加、删除、获取、修改指定位置的元素”、“获取List中的子队列”等。

List方法列表：

public interface List<E> extends Collection<E> {

    int          size();
    boolean      isEmpty();
    boolean      contains(Object o);
    Iterator<E>  iterator();
    Object[]     toArray();
    <T> T[]      toArray(T[] a);
    boolean      add(E e);
    boolean      remove(Object o);
    boolean      containsAll(Collection<?> c);
    boolean      addAll(Collection<? extends E> c);
    boolean      removeAll(Collection<?> c);
    boolean      retainAll(Collection<?> c);
    void         clear();
    boolean      equals(Object o);
    int          hashCode();
    
    @Override
    default Spliterator<E> spliterator() {
        return Spliterators.spliterator(this, Spliterator.ORDERED);
    }

    
    boolean             addAll(int index, Collection<? extends E> c);
    E                   get(int index);
    E                   set(int index, E element);
    void                add(int index, E element);
    E                   remove(int index);
    int                 indexOf(Object o);
    int                 lastIndexOf(Object o);
    ListIterator<E>     listIterator();
    ListIterator<E>     listIterator(int index);
    java.util.List<E>   subList(int fromIndex, int toIndex);
    
    default void replaceAll(UnaryOperator<E> operator) {
        Objects.requireNonNull(operator);
        final ListIterator<E> li = this.listIterator();
        while (li.hasNext()) {
            li.set(operator.apply(li.next()));
        }
    }

    @SuppressWarnings({"unchecked", "rawtypes"})
    default void sort(Comparator<? super E> c) {
        Object[] a = this.toArray();
        Arrays.sort(a, (Comparator) c);
        ListIterator<E> i = this.listIterator();
        for (Object e : a) {
            i.next();
            i.set((E) e);
        }
    }
}

说明：相比与Collection，List方法列表中红色部分的方法是新增的,大多数方法是跟List集合中索引相关；ListIterator是List接口所特有的，在List接口中，通过ListIterator()返回一个ListIterator对象。

3 Set接口

Set是一个继承于Collection的接口，即Set也是集合中的一种。Set是没有重复元素的集合。

Set的方法列表和Collection完全一样，Set接口方法列表：

public interface Collection<E> extends Iterable<E> {

    int            size();
    boolean        isEmpty();
    boolean        contains(Object o);
    Iterator<E>    iterator();
    Object[]       toArray();
    <T> T[]        toArray(T[] a);
    boolean        add(E e);
    boolean        remove(Object o);
    boolean        containsAll(java.util.Collection<?> c);
    boolean        addAll(java.util.Collection<? extends E> c
    boolean        removeAll(java.util.Collection<?> c);
    boolean        retainAll(java.util.Collection<?> c);
    void           clear();
    boolean        equals(Object o);
    int            hashCode();

    @Override
    default Spliterator<E> spliterator() {
        return Spliterators.spliterator(this, 0);
    }

    default Stream<E> stream() {
        return StreamSupport.stream(spliterator(), false);
    }

    default Stream<E> parallelStream() {
        return StreamSupport.stream(spliterator(), true);
    }
}

 4. AbstractCollection抽象类

AbstractCollection的定义如下：

public abstract class AbstractCollection<E> implements Collection<E> {}

AbstractCollection是一个抽象类，它实现了Collection中除iterator()和size()之外的函数。
AbstractCollection的主要作用：它实现了Collection接口中的大部分函数。从而方便其它类实现Collection，比如ArrayList、LinkedList等，它们这些类想要实现Collection接口，通过继承AbstractCollection就已经实现了大部分的接口了。

5 AbstractList抽象类

AbstractList的定义如下：

public abstract class AbstractList<E> extends AbstractCollection<E> implements List<E> {}

AbstractList是一个继承于AbstractCollection，并且实现List接口的抽象类。它实现了List中除size()、get(int location)之外的函数。
AbstractList的主要作用：它实现了List接口中的大部分函数。从而方便其它类继承List。
另外，和AbstractCollection相比，AbstractList抽象类中，实现了iterator()接口。

6 AbstractSet抽象类

AbstractSet的定义如下： 

public abstract class AbstractSet<E> extends AbstractCollection<E> implements Set<E> {}

AbstractSet是一个继承于AbstractCollection，并且实现Set接口的抽象类。由于Set接口和Collection接口中的方法完全一样，Set也就没有自己单独的方法。和AbstractCollection一样，它实现了List中除iterator()和size()之外的函数。
AbstractSet的主要作用：它实现了Set接口中的大部分函数。从而方便其它类实现Set接口。

7 Iterator

Iterator的定义如下：

public interface Iterator<E> {}

Iterator是一个接口，它是Collection所有子类集合的迭代器。集合可以通过Iterator去遍历集合中的元素。Iterator功能有：是否存在下一个元素、获取下一个元素、删除当前元素。
注意：Iterator遍历Collection时，是fail-fast机制的。即，当通过iterator遍历某集合的过程中，若该集合的内容被修改，就会抛出ConcurrentModificationException异常，产生fail-fast事件。 

boolean hasNext()
E next()
void remove()

8 ListIterator

ListIterator的定义如下：

public interface ListIterator<E> extends Iterator<E> {}

ListIterator是一个继承于Iterator的接口，它是专门用于遍历List的迭代器，能提供向前/向后遍历。相比于Iterator，它新增了添加、是否存在上一个元素、获取上一个元素等方法。