Java 集合類入門篇

開門見山地說吧，Java 提供了一套完整的集合類（也可以叫做容器類）來管理一組長度可變的對象（也就是集合的元素），其中常見的類型包括 List、Set、Queue 和 Map。從我個人的編程經驗來看，List 的實現類 ArrayList 和 Map 的實現類 HashMap 使用頻率最高，其它實現類只能望其項背了。

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List、Set 和 Queue 都是 Collection 的子接口，但各有各的好。List 按照插入的順序保存元素，Set 不會有重復的元素，Queue 通常（但并非一定）以 FIFO（先進先出）的方式排序各個元素。

Map 與 Collection 最大的不同就在于，它是一組“鍵值對”，可以快速地通過鍵來查找值；Collection 是沒有鍵的，因此需要按照某種規則來查找值（這里說的值就是元素）。

怎么使用集合類呢？示例如下：

public class Wanger {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<String>();
        list.add("李孝利");
        System.out.println(list.get(0));

        Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
        map.put("lixiaoli", "李孝利");
        System.out.println(map.get("lixiaoli"));
    }
}

01、ArrayList 和 LinkedList

通常情況下，ArrayList 是我們在選擇 List 的時候的首選。別問我為什么，就好像你問我為什么 1＋1 = 2 ？我回答不上來啊。

有人會問，如果我的應用操作偏向于插入和刪除，而不是隨機訪問，我還要選用 ArrayList 嗎？我知道 LinkedList 在處理插入和刪除的時候更高效，而 ArrayList 更適合隨機訪問。

那么我的回答是，你已經知道了答案，就做出自己的選擇吧。

List 的應用經常會涉及到一些經典的排序算法，我們不妨來重溫一下冒泡排序，冒泡排序的規則是：假如有 N 個數，是無序的；從第一個數開始和后面 N-1 的數比較，發現有比自己小的就交換位置；從第二個數開始和后面 N-2 的數比較，同樣發現有比自己小的就交換位置；直到 N-1 結束。

來看程序清單1-1：

public class BubbleSort {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
        Collections.addAll(list, 2, 1, 5, 4, 9, 8, 6, 7, 10, 3, 3);

        // 從第1個數開始比較，直到N-1
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            // 從第i+1開始，和i位置的數進行比較
            for (int j = i + 1; j < list.size(); j++) {
                // 記錄原來的數
                int temp = list.get(j);

                // 如果i位置的數大，就和j位置的數進行交換
                if (list.get(i) > temp) {
                    list.set(j, list.get(i));
                    list.set(i, temp);
                }
            }
        }

        System.out.println(list);
    }
}

Collections 類是操作 Collection 的一個工具集，提供了很多可以操作和返回 Collection 的靜態方法，非常好用。Collections.addAll() 方法可以將所有指定元素添加到指定 Collection 中，可以分別指定要添加的元素，就像 Collections.addAll(list, 2, 1, 5); 這樣；或者將要添加的元素指定為一個數組；此方法的行為與 list.addAll(Arrays.asList(elements)) 的行為是相同的，但在大多數實現下，此方法運行起來可能要快得多。

list.set(int index, E element) 用于指定元素替代此列表中指定位置上的元素，非常便捷。

02、HashMap

HashMap 是最常見的 Map 實現，應用非常的廣泛；支持 null 鍵和 null 值，是絕大部分利用鍵值對存取場景的首選；比如，查詢數據庫的時候經常使用 HashMap 來進行靈活的（可選擇一個表的部分列，而不是所有列）列名和列值的綁定。

HashMap 的值中還可以存放新的鍵值對，就像下面的這張示意圖。

03、PriorityQueue

考慮這樣一種場景，王二現在是一個寫作大咖了，不再只是一個會寫代碼的程序員了。有一天，他和幾個熱情的讀者相遇在廁所的門口，為了表示對王二的尊重，讀者們覺得禮讓王二先去解決問題是必要的。

PriorityQueue 是一種優先級隊列（Priority 即為優先的意思），可以應用于這種場景。代碼示例如下：

public class WriterAndReader implements Comparable<WriterAndReader> {
    static PriorityQueue<WriterAndReader> queue = new PriorityQueue<WriterAndReader>();

    private String name;

    public WriterAndReader(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public int compareTo(WriterAndReader o) {
        // o為之前的
        if (this.getName().equals("王二")) {
            return -1;
        }
        return this.getName().compareTo(o.getName());
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return this.getName();
    }

    public static void main(String[] args) {

        // 第一次，沒有發生比較，因為只有一個
        queue.add(new WriterAndReader("讀者2"));
        // 第二次，與第一次放入的比較，發現讀者1比讀者2小
        queue.add(new WriterAndReader("讀者1"));
        // 第三次，與讀者1進行比較，發現王二小；
        queue.add(new WriterAndReader("王二"));

        while (!queue.isEmpty()) {
            System.out.println(queue.poll());
        }
    }
}

PriorityQueue 既然要排出優先級，那么就要有一定的規則，排列的對象就要實現 Comparable 接口。

建議在學習的時候 debug 一下，你會發現 queue 的變化非常的有意思；每次 add 添加或者 poll 取出時就會執行對應的 compareTo。

PriorityQueue 常用的功能函數如下：

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