集合体系结构

• Collection 接口：单列数据，所有集合类的根接口，提供基本的集合操作方法
  • List 接口：元素有序（存储顺序与存放顺序一致），可重复有索引的集合
    • ArrayList ：基于动态数组，查询速度快，插入、删除慢，线程不安全。
    • LinkedList ：基于双向链表，插入、删除快，查询速度慢，线程不安全。
    • Vector ：线程安全的动态数组，类似于 ArrayList，但开销较大。
  • Set 接口：元素无序，不可重复，无索引的集合
    • HashSet ：基于哈希表，元素无序，不允许重复。
      • LinkedHashSet ：基于链表和哈希表，维护插入顺序，不允许重复。
    • TreeSet ：基于红黑树，元素有序（元素是按照自然顺序或提供的比较器进行排序的），不允许重复。
  • Queue 接口：表示一个先进先出的集合
    • PriorityQueue ：基于优先级堆，元素按照自然顺序或指定比较器排序。
    • LinkedList ：可以作为队列使用，支持 FIFO（先进先出）操作。
    • ArrayQueue ：基于数组实现的双端队列
• Map 接口：双列数据，保存具有映射关系的键值对
  • HashMap ：基于哈希表，键值对无序，不允许键重复，线程不安全。
  • LinkedHashMap ：基于链表和哈希表，维护插入顺序，不允许键重复。
  • TreeMap ：基于红黑树，键值对有序，不允许键重复。
  • Hashtable ：线程安全的哈希表，不允许键或值为 null。
  • ConcurrentHashMap ：线程安全的哈希表，适合高并发环境，不允许键或值为 null。

Collection接口

Collection 接口是 Java 集合框架的根接口，定义了集合类的基本操作方法。

添加元素

• boolean add(E e) ：将指定的元素添加到集合中，如果集合允许该元素的添加（比如没有重复元素限制），则返回 true，如果集合已经包含该元素，则返回 false
  • 向 List 集合中添加数据则方法将固定返回 true ，List 集合中允许添加重复元素
  • 向 Set 集合中添加数据若当前元素已经存在返回 false，若当前元素不存在返回 true
• boolean addAll(Collection<? extends E> c) ：将指定集合中的所有元素添加到当前集合中
  • 如果当前集合因为某些原因没有改变（例如集合为空或元素没有添加成功），则返回 false，否则返回 true。

删除元素

• void clear() ：移除集合中的所有元素，使集合为空。
• boolean remove(Object o) ：从集合中移除指定的元素。
  • 如果集合中包含该元素并且成功移除，返回 true；如果元素不存在，返回 false。
• boolean removeAll(Collection<?> c)：移除集合中与指定集合相同的所有元素。
  • 如果集合因移除操作发生变化，则返回 true；如果没有任何元素被移除，则返回 false。
• boolean retainAll(Collection<?> c) ：只保留集合中与指定集合相同的元素，移除其他元素。
  • 如果集合发生变化（即移除了某些元素），则返回 true；如果没有元素被移除，则返回 false。

判断元素

• boolean contains(Object o) ：判断集合是否包含指定元素
  • 如果集合中包含该元素，返回 true；否则返回 false。
• boolean containsAll(Collection<?> c)：判断当前集合是否包含指定集合中的所有元素。
• boolean isEmpty()：判断集合是否为空
  • 如果集合中没有元素，返回 true ；否则返回 false。

遍历方法

迭代器

Iterator 是 Java 集合框架中用于遍历集合元素的接口，允许开发者依次访问集合中的每一个元素，而不需要关心集合的具体实现。它提供了一种统一的方式来遍历 List、Set 等集合类型，通常与 Collection 类接口一起使用。Iterator 只能单向遍历集合，不能向前遍历。

核心方法

• hasNext() ：返回 true 表示集合中还有下一个元素，返回 false 则表示遍历完毕。
• next()：返回集合中的下一个元素，如果没有更多元素则抛出 NoSuchElementException。
• remove()：从集合中移除最近一次通过 next() 方法返回的元素，执行时只能在调用 next() 之后使用。这个方法是可选的，不是所有的实现都支持该操作。如果不支持，调用时会抛出 UnsupportedOperationException。

注意事项

• 迭代器越界会报错
• 迭代器遍历完毕，指针不会复位
• 迭代器遍历时不允许使用集合的方法进行添加和删除 （fail—fast），
  • 在用迭代器遍历一个集合对象时，如果线程 A 遍历过程中，线程 B 对集合对象的内容进行了修改（增加、删除、修改），则会抛出 Concurrent Modification Exception。
  • 原理：迭代器在遍历时直接访问集合中的内容，并且在遍历过程中使用一个 modCount 变量。集合在被遍历期间如果内容发生变化，就会改变 modCount 的值。每当迭代器使用 hashNext()/next() 遍历下一个元素之前，都会检测 modCount 变量是否为 expectedmodCount 值，是的话就返回遍历；否则抛出异常，终止遍历。

示例

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import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

public class IteratorExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个List集合并添加元素
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        list.add("Cherry");

        // 获取集合的迭代器
        Iterator<String> iterator = list.iterator();

        // 使用迭代器遍历集合
        while (iterator.hasNext()) {
            String element = iterator.next();
            System.out.println(element);  // 输出元素

            // 删除元素（示例：删除“Banana”）
            if (element.equals("Banana")) {
                iterator.remove();  // 删除“Banana”
            }
        }

        // 打印修改后的集合
        System.out.println("Modified list: " + list);
    }
}
// 输出：
// Apple
// Banana
// Cherry
// Modified list: [Apple, Cherry]

ListIterator（List 特有的迭代器）

ListIterator 是 Iterator 的子接口，专门用于操作 List 类型集合。与 Iterator 不同，它支持双向遍历和元素修改。

核心方法

• hasPrevious()：判断是否还有前一个元素。
• previous()：返回前一个元素。
• add(E e)：向当前遍历的位置插入元素。
• set(E e)：修改当前元素。

for-each循环

语法格式

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for (Type item : collection) {
    // 使用 item
}

主要特点

• 简洁性：语法更简单，减少了初始化、条件检查和更新的样板代码。适合用于遍历数组和实现了 Iterable 接口的集合。
• 只读访问：不提供对当前索引的访问，因此不适合需要根据索引进行复杂操作的场景。
• 安全性：在遍历过程中不能修改集合的结构（例如，不能在遍历 List 的同时添加或删除元素），否则会抛出 ConcurrentModificationException。

底层实现

实际上是通过 Iterator 实现的。Java 编译器会将 for-each 循环转换为一个使用 Iterator 或索引的标准迭代过程。

Lambda表达式遍历（forEach方法）

集合类（如 List、Set）实现了 Iterable 接口，Iterable 接口提供了一个默认的 forEach 方法，可以直接与 Lambda 表达式结合，进行遍历。

语法格式

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foreach(new Consumer<? super T> action)
{
	@Override
	public void accept(T s)
	{
		//重写
	}
}