Java集合框架详解：ArrayList、LinkedList与Set接口

"这是一份关于Java集合框架的学习文档，总结自B站视频，适用于个人学习。文档涵盖了集合框架的基本概念、重要接口和类，以及一些常用的方法和算法。" Java集合框架是Java语言中用于存储和操作对象的一个核心组件，它提供了一套高效且灵活的数据结构，位于`java.util`包中。集合框架的设计目标是解决传统数组在存储动态数量对象时可能出现的问题，如内存浪费或空间不足等。 ### 集合框架的组成部分 1. **接口**：集合框架主要包括以下几个主要接口： - **Collection**: 是所有单列集合的父接口，定义了基本的添加、删除、查找和遍历元素的操作。它不保证元素的顺序。 - **List**: 继承自Collection，增加了对有序元素的支持，允许重复元素。 - **Set**: 也是继承自Collection，不允许重复元素，不保证元素的顺序，但有的实现类（如TreeSet）提供了排序功能。 - **Map**: 不属于Collection接口，用于存储键值对，提供key到value的映射。 2. **具体类**：这些接口的具体实现类提供了不同的数据结构和行为，例如： - **ArrayList**: 实现了List接口，基于动态数组实现，提供了快速的随机访问，但插入和删除元素在中间位置时效率较低。 - **LinkedList**: 也实现了List接口，基于链表结构，插入和删除元素的效率较高，但在随机访问时效率较低。 - **HashSet**: 实现了Set接口，基于哈希表（HashMap）实现，具有快速的添加、删除和查找操作，但不保证元素的顺序。 ### 常用方法和实践应用 在实际使用中，我们经常用到以下一些方法： - `size()`: 返回集合中的元素数量。 - `add(E element)`: 向集合中添加一个元素。 - `remove(Object object)`: 删除指定的元素，按对象引用匹配。 - `contains(Object object)`: 检查集合中是否存在指定的元素。 - `clear()`: 移除集合中的所有元素。 - `iterator()`: 获取迭代器，用于遍历集合。 举例来说，如果我们有四只小狗，可以使用ArrayList来存储它们的信息，如下所示： ```java class Dog { private String name; // 狗狗的名字 // 构造函数、setter、getter、toString()等方法 } List<Dog> dogs = new ArrayList<>(); dogs.add(new Dog("旺财")); // 添加狗狗 System.out.println(dogs.size()); // 输出狗狗总数 for (Dog dog : dogs) { System.out.println(dog.getName()); // 打印狗狗名字 } ``` 在上述代码中，我们创建了一个Dog类来表示每只狗，并使用ArrayList存储Dog对象。通过`add()`方法添加狗狗，`size()`获取总数，然后通过增强for循环（foreach）遍历并打印狗狗信息。 此外，还可以使用`remove(int index)`或`remove(Object object)`删除狗狗，以及`contains(Object object)`检查集合中是否存在特定的狗狗。 ### Collections工具类 `Collections`类提供了一些静态方法，用于对集合进行操作，如排序、查找、填充等。例如，可以使用`Collections.sort(List<T> list)`对List中的元素进行排序。 Java集合框架为我们处理各种数据存储和操作需求提供了强大的支持，无论是简单的数据存储还是复杂的逻辑处理，都能找到适合的工具和类。通过熟练掌握这些接口和类，开发者可以编写出更加高效和易于维护的代码。