学习目标：了解集合框架与Collection接口。

集合框架

不同的方法和数据结构的选取，性能会存在很大差异，如何快速搜素百万级的数据项？如何快速地实现队列的排序？如何将有用的数据加入队列，或从队列中删除无用的数据？如何建立类似地图的数据，通过地图数据就可以找到实际的地址？为解决上述问题，Java提供了一套特殊的类——集合类。

集合类的功能就是实现各种方式的数据存储，这样一组专门用来存储其它对象的类，一般被称为对象容器类，简称容器类，这组类和接口的设计结构也被统称为集合框架（Collection Framework）。

在数学概念中，集合是由一个或多个确定的元素构成的整体。具体来说是指具有某种特定性质、具体的或抽象的对象汇总成的集体，这些对象称为该集合的元素。例如，在数学概念整数集合里，数值…、-1、0、1、2…是整数集合的元素。

在Java语言中，集合是用来存储多个同种类型的数据结构。前面讲过的数组也可以存储多个同种类型的数据，与集合不同的是，数组存储数据元素的个数是固定的，而集合长度是可以动态改变的，也可以把集合理解为能够动态改变长度的数组。

数组有插入、删除、修改、查询操作，集合同样也有插入、删除、修改、查询操作。在学习使用一个具体的集合类时，只要把这四个操作弄清楚了，基本上就可以说掌握这个集合类了。

框架定义了一套规范，用来定义、操作集合类，使具体操作与实现细节解耦。Java语言的设计者对常用的数据结构和算法做了一些规范（接口）和实现（具体实现接口的类）。所有抽象出来的数据结构和操作（算法）统称为Java集合框架（CollectionFramework）。Java集合框架实现了常用的基本数据结构，如：集合、线性表、队列、栈、映射表等。

Java程序员在具体应用时，不必考虑数据结构和算法实现细节，只需要用这些类创建出来一些对象，然后直接应用就可以了，这样就大大提高了编程效率。

在集合框架的类继承体系中，最顶层有两个接口：

Collection 

表示一组纯数据。

Map

表示一组key-value对。

集合类继承或实现这两个接口时，一般需要提供两个“标准”的构造函数，分别是：

（1）没有参数的构造函数，创建一个空的集合类。

（2）有一个类型与基类（Collection或Map）相同的构造函数，创建一个与给定参数具有相同元素的新集合类。

集合框架中容器类的关系如下图所示：

Java集合框架主要由Collection接口和Map接口构成，Collection接口有子接口List、Set、Queue接口。常用的集合类有：ArrayList、LinkedList、HashSet、TreeSet、HashMap、TreeMap等，还有一些遗留的早期版本的集合类，如：Vector、Stack、HashTable等。

Java集合框架，为我们提供了一套性能优良、使用方便的接口和类。就像我们已经发明了汽车，只需要学会如何使用它们，就可以处理实际应用当中出现的问题了。

Java集合类大致分为Set、List和Map三大接口。Java集合就像一种容器，可以通过相应的方法将多个对象的引用放入容器中。

Collection接口

Collection接口作为集合的一个根接口，它提供了对集合对象进行基本操作的通用接口方法，接口在Java 类库中有很多具体的实现。其意义是为各种具体的集合提供了最大化的统一操作方式。

JDK不提供此接口的任何直接实现，而是提供更具体的子接口，具体有Set接口、List接口、Queue接口。Set接口存放的元素是无序的且不包含重复元素（对象）；List接口存放的元素是有序的且允许有重复的元素；Queue接口存放的元素顺序符合先入先出的规则，和我们日常生活中的排队模型很类似。Collection接口层次如下图所示:

Collection接口定义了一组对象和它的子类需要实现的 15 个方法，下面分类列出并说明。

1、容器类中添加、删除的操作方法

● boolean  add(Object  obj)

将Object对象添加到collection。

● boolean  remove(Object  obj)

如果collection中有与obj相匹配的对象，则删除该对象。

2、容器类中元素查询的操作方法

● int  size()

返回当前集合中元素的数量。

● boolean  isEmpty()

从当前collection中查询是否包含元素。

● boolean  contains(Object  obj)

查找此collection是否包含指定的元素。

● boolean  contains(Collection  collec)

判断此Collection是否包含指定Collection中所有元素。

● Iterator  iterator ()

返回此Collection上的迭代器，用来访问该Collection中各个元素。

● boolean  contains All(Collection  collec)

判断Collection是否含有collec中的所有元素。

3、容器类中的组操作方法

● boolean  addAll(Collection  collec)

将指定的collec中的所有元素添加到当前Collection。

● void  clear()

删除当前Collection中的所有元素。

● void  removeAll(Collection  collec)

从当前Collection中删除collec中的所有元素。

● void  retainAll(Collection  collec)

从当前Collection中删除collec中不包含的元素。

4、转换操作，用于集合与数组间的转换

● Object[]  toArray()

将当前Collection转成对象数组

● Object[]  toArray(Object[]  a)

返回一个内含当前Collection所有元素的array。

在Collection中并未提供get()方法获取元素。如果要遍历Collection中的元素，一般要采用Iterator迭代器，可以通过Iterator迭代器遍历Collection各个对象元素。

5、Iterator接口（迭代器）中定义的方法如下：

● Iterator  Iterator ()

返回集合的迭代器，用于遍历集合中对象。

● boolean  hasNext()

判断当前迭代器是否有下一个元素。

● Object  next()

返回当前迭代器指向的对象元素，并指向下一个对象元素

● void  remove()

删除当前迭代器所指向的元素，一般和next方法一起用，这时候的作用就是删除next方法返回的元素。

Collection是接口类，不能实例化为对象，但可以实例化Collection接口的实现类，并把实现类的对象引用向上转型为Collection接口类型。

例如：

Collection  list = new ArrayList();

在上面的例句中，ArrayList是Collection接口的实现类，代码将ArrayList的实例化对象赋值给Collection接口类型的变量list，此时可以使用list来存储继承于Object类的实例化对象。

案例1：建立CollectionTest类，实例化ArrayList对象，并将对象引用赋值给Collection类型的list变量，此时的list变量的值指向ArrayList的对象引用，因此list变量也可以称为list集合，使用list集合添加String对象，最后输出list集合中的String对象。

新建项目PUnit10，在PUnit0项目新建collection包，在collection包下新建CollectionTest类。代码如下：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;
 
public class CollectionTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 实例化ArrayList对象
        Collection list = new ArrayList();
        // 添加String对象到list集合
        list.add("编程语言");
        list.add("java");
        list.add("Python");
 
        // 获取list集合的迭代器
        Iterator iterator = list.iterator();
        // 使用while循环迭代集合中对象
        while (iterator.hasNext()) {
            String  str =  (String)iterator.next();
            System.out.println(str);
        }
 
    }
   
}

CollectionTest类的main方法中声明了Collection类型的list变量，实例化的ArrayList集合对象向上转型并赋值给list，list集合先后添加三个String对象。最后用Iterator迭代器遍历集合存储的所有String对象。集合中的对象类型都为Object类型，从集合中取得对象，必须把它转换成原来的类型。

Collection接口、ArrayList类、Iterator类都在APL库java.util包内，需要使用import语句导入这三个类。