Java集合框架语法知识点及示例代码
Java集合框架（Java Collections Framework）是Java提供的一套用于存储和操作数据的接口、实现类和算法的统一架构。它大大简化了数据处理的复杂性，提高了代码的可重用性和效率。下面将介绍Java集合框架的基本知识点，并附上具体的示例代码和注释。
一、Java集合框架概述
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集合框架的主要接口和实现类
- Collection：所有单列集合的根接口，定义了基本的集合操作，如添加、删除、清空、检查是否包含元素等。
- List：继承自Collection，表示一个有序的元素集合，允许元素重复。
- ArrayList：基于动态数组，随机访问性能高，适合频繁读取的场景。
- LinkedList：基于双向链表，插入和删除操作效率高，适合频繁修改的场景。
- Vector：类似于ArrayList，但它是同步的，线程安全性高，但性能较低。
- Set：继承自Collection，表示一个不包含重复元素的集合。
- HashSet：基于哈希表，存储无序，允许null元素，查找速度快。
- TreeSet：基于红黑树，存储有序，自动排序，不允许null。
- LinkedHashSet：结合了HashSet和链表的特性，保持元素的插入顺序。
- Queue：继承自Collection，用于存储等待处理的元素，通常遵循先进先出（FIFO）的原则。
- PriorityQueue：基于优先级堆，实现元素的优先级排序。
- ArrayDeque：基于数组的双端队列，支持高效的插入和删除操作。
- Map：并不继承自Collection，但它是集合框架的重要组成部分，表示键值对的集合。
- HashMap：基于哈希表，存储无序，允许一个null键和多个null值。
- TreeMap：基于红黑树，存储有序，按键的自然顺序或自定义顺序排序。
- LinkedHashMap：结合了HashMap和链表的特性，保持键值对的插入顺序。
- Hashtable：类似于HashMap，但它是同步的，不允许null键或值。
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集合与数组的区别
- 数组的长度是固定的，集合的长度可以改变。
- 数组无法同时存储多个不同的数据类型，集合可以保存任意数据类型的对象。
二、示例代码
下面是一些常见集合类的使用示例，并附有代码注释。
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashSet;
import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;public class CollectionsExample {public static void main(String[] args) {// List 示例List<String> arrayList = new ArrayList<>();arrayList.add("Apple");arrayList.add("Banana");arrayList.add("Cherry");System.out.println("ArrayList: " + arrayList); // 输出: ArrayList: [Apple, Banana, Cherry]List<String> linkedList = new LinkedList<>();linkedList.add("Dog");linkedList.add("Elephant");linkedList.add("Frog");System.out.println("LinkedList: " + linkedList); // 输出: LinkedList: [Dog, Elephant, Frog]// Set 示例Set<String> hashSet = new HashSet<>();hashSet.add("Banana");hashSet.add("Apple");hashSet.add("Apple"); // 重复元素会被忽略System.out.println("HashSet: " + hashSet); // 输出: HashSet: [Banana, Apple]Set<String> linkedHashSet = new LinkedHashSet<>();linkedHashSet.add("Banana");linkedHashSet.add("Apple");linkedHashSet.add("Cherry");System.out.println("LinkedHashSet: " + linkedHashSet); // 输出: LinkedHashSet: [Banana, Apple, Cherry]Set<String> treeSet = new TreeSet<>();treeSet.add("Dog");treeSet.add("Cat");treeSet.add("Elephant");System.out.println("TreeSet: " + treeSet); // 输出: TreeSet: [Cat, Dog, Elephant]}
}
三、注意事项
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线程安全性：部分集合类（如Vector、Hashtable）是线程安全的，但性能较低。如果需要在多线程环境中使用集合，可以考虑使用同步集合类（如Collections.synchronizedList）或并发集合类（位于java.util.concurrent包下）。
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重写hashCode()和equals()方法：在使用HashSet、HashMap等基于哈希表的集合时，需要重写对象的hashCode()和equals()方法，以确保集合的正确行为。
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性能选择：不同的集合类在性能上各有优势，开发者应根据具体需求选择最合适的实现。例如，ArrayList适合频繁读取的场景，而LinkedList适合频繁修改的场景。
当然，以下是一些Java集合框架中常见集合类的使用示例，每个示例都附有详细的注释来解释代码的功能和行为。
示例1：ArrayList的使用
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class ArrayListExample {public static void main(String[] args) {// 创建一个ArrayList实例List<String> fruitList = new ArrayList<>();// 向ArrayList中添加元素fruitList.add("Apple");fruitList.add("Banana");fruitList.add("Cherry");// 访问和打印ArrayList中的元素for (int i = 0; i < fruitList.size(); i++) {System.out.println("Element at index " + i + ": " + fruitList.get(i));}// 使用增强型for循环遍历ArrayListfor (String fruit : fruitList) {System.out.println("Fruit: " + fruit);}// 修改ArrayList中的元素fruitList.set(1, "Blueberry");System.out.println("Modified ArrayList: " + fruitList);// 移除ArrayList中的元素fruitList.remove("Cherry");System.out.println("After removal: " + fruitList);// 检查ArrayList是否包含某个元素boolean containsApple = fruitList.contains("Apple");System.out.println("Contains Apple: " + containsApple);}
}
示例2：HashSet的使用
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;public class HashSetExample {public static void main(String[] args) {// 创建一个HashSet实例Set<String> fruitSet = new HashSet<>();// 向HashSet中添加元素（注意：HashSet不允许重复元素）fruitSet.add("Apple");fruitSet.add("Banana");fruitSet.add("Apple"); // 尝试添加重复元素，但不会被添加// 遍历并打印HashSet中的元素（注意：HashSet不保证元素的顺序）for (String fruit : fruitSet) {System.out.println("Fruit: " + fruit);}// 检查HashSet是否包含某个元素boolean containsBanana = fruitSet.contains("Banana");System.out.println("Contains Banana: " + containsBanana);// 移除HashSet中的元素fruitSet.remove("Apple");System.out.println("After removal: " + fruitSet);}
}
示例3：HashMap的使用
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;public class HashMapExample {public static void main(String[] args) {// 创建一个HashMap实例Map<String, Integer> studentScores = new HashMap<>();// 向HashMap中添加键值对studentScores.put("Alice", 85);studentScores.put("Bob", 90);studentScores.put("Charlie", 78);// 访问和打印HashMap中的值System.out.println("Alice's score: " + studentScores.get("Alice"));// 遍历并打印HashMap中的键值对for (Map.Entry<String, Integer> entry : studentScores.entrySet()) {System.out.println(entry.getKey() + " scored: " + entry.getValue());}// 检查HashMap是否包含某个键boolean containsBob = studentScores.containsKey("Bob");System.out.println("Contains Bob: " + containsBob);// 移除HashMap中的键值对studentScores.remove("Charlie");System.out.println("After removal: " + studentScores);}
}
注释说明
- ArrayListExample：展示了如何创建
ArrayList实例，添加、访问、修改、移除元素，以及如何使用增强型for循环遍历ArrayList。 - HashSetExample：展示了如何创建
HashSet实例，添加元素（注意重复元素不会被添加），遍历HashSet，检查是否包含某个元素，以及移除元素。 - HashMapExample：展示了如何创建
HashMap实例，添加键值对，访问值，遍历HashMap中的键值对，检查是否包含某个键，以及移除键值对。
