Java集合架構系列教程三：Collection介面

翻譯自：The Collection Interface

一個集合表示一組對象。Collection介面被用來傳遞對象的集合，具有最強的通用性。例如，預設所有的集合實現都有一個構造器帶有一個Collection型別參數。這個構造器被稱作轉換構造器，用指定集合的元素來初始化新集合，而不管指定集合實現的是哪個集合介面和實作類別型。換句話說，這個構造器使得我們可以轉化集合的類型（比如List到Set，Set到List）。

設想一下，假如你有一個Collection<String> c，它可能是一個List，也可能是一個Set，或者其他類型的Collection。按照上面的方法可以這樣初始化一個ArrayList包含c中所有元素：

List<String> list = new ArrayList<String>();

下面是Collection介面實現：

public interface Collection<E> extends Iterable<E> {    // Basic operations    int size();    boolean isEmpty();    boolean contains(Object element);    // optional    boolean add(E element);    // optional    boolean remove(Object element);    Iterator<E> iterator();    // Bulk operations    boolean containsAll(Collection<?> c);    // optional    boolean addAll(Collection<? extends E> c);     // optional    boolean removeAll(Collection<?> c);    // optional    boolean retainAll(Collection<?> c);    // optional    void clear();    // Array operations    Object[] toArray();    <T> T[] toArray(T[] a);}

這個介面做了我們期望一組對象能做的事情。這個介面通過size、isEmpty方法來告訴我們集合中還有多少元素。通過contains方法來判斷給定元素是否在集合中。通過add、remove方法來添加或移除元素。並且提供iterator方法來迭代訪問集合。

add方法足夠泛化，使得它既支援允許重複元素的集合，又支援不允許重複元素的集合。它保證集合在調用add方法後將包含指定元素，並且返回true，如果集合在調用add之後改變了。類似地，remove方法用來從集合中移除指定元素，前提是集合包含這個元素，並且返回true如果調用remove方法之後集合改變了。

遍曆集合

有兩種方法遍曆集合：

• for-each
• 迭代器訪問

fo-each：

for-each訪問如下：

for (Object o : collection)   System.out.println(o);

迭代器訪問：

一個迭代器使得我們可以遍曆集合并且可以有選擇性地移除集合中的某些元素。我們可以通過調用集合的iterator方法來獲得集合的迭代器。下面是Iterator介面：

public interface Iterator<E> {    boolean hasNext();    E next();    void remove(); //optional}

hasNext方法指示集合中是否還有元素，next返回迭代中的下一個元素。remove方法移除next返回的元素。每調用一次next，最多隻能調用一次remove，否則會拋出異常。比如下面代碼遍曆集合a，並且刪除它的所有元素：

List<String> a = new ArrayList<String>();a.add("hello");a.add("world");Iterator<String> iter = a.iterator();while(iter.hasNext()) {   System.out.print(iter.next() + "\t");   iter.remove(); }

上面如果把iter.remove放到iter.next()之前，就會拋出java.lang.IllegalStateException異常。

注意Iterator.remove是遍曆集合期間修改集合的唯一安全方法。如果在遍曆集合期間用其他方法修改集合，會發生難以預料的事情。

使用迭代器而非for-each當你需要做下面的事情時： - 移除當前元素。for-each不是用來過濾集合中元素的好方法。應該用iterator來過濾集合中的元素，代碼如下：

static void filter(Collection<?> c) {    for (Iterator<?> it = c.iterator(); it.hasNext(); )        if (!condition(it.next()))            it.remove();}

這段簡單的代碼體現了多態，這意味著它可以支援所有的集合，而不管它的具體實現如何。這個例子也證明了利用Java集合架構編寫多態演算法是多麼的簡單。

集合介面大量操作

大量操作對整個集合進行某種操作。我們可以採用其他的基本操作實現對整個集合的操作，雖然那樣做可能不夠高效。下面是集合介面支援的大量操作：

• containsAll — 返回true，如果集合包含指定集合中的所有元素
• addAll — 將指定集合中的所有元素添加到目的地組合中
• removeAll — 從目的地組合中移除所有也在指定集合中存在的元素，即從目的地組合中移除交集元素
• retainAll — 只保留目的地組合和指定集合都含有的元素，即交集元素。如果執行retainALl操作後，目的地組合被修改，則返回true。那麼什麼時候返回false呢？當目的地組合含有的元素與指定集合完全一樣時。
• clear - 清空目的地組合中的所有元素。

上面幾個方法返回true，當目的地組合在執行這些方法之後被修改了。

舉一個簡單的例子來證明大量操作的威力，考慮下面的代碼，它用來從集合中移除指定元素e：

c.removeAll(Collections.singleton(e));

再舉一個更加特殊的例子，如果你想移除集合中的所有null元素：

c.removeAll(Collections.singleton(null));

這裡使用了Collections.singleton，這是一個靜態Factory 方法，返回結果是一個只包含指定元素的不變Set。

集合介面的數組操作

toArray方法被用來溝通collections和舊API（期望一個數組作為輸入）。數組操作使得集合被轉換為數組。不帶任何參數的toArray方法建立一個對象的新數組。更複雜的形式允許指定一個數組參數或者為返回結果選擇一個運行時類型。

例如，設想c是一個Collection。下面的代碼將c的內容填充到一個新開闢的對象數組中，這個數組的長度等於c的元素數目：

Object[] a = c.toArray();

又假設c只包含字串，即Collection<String> c。那麼下面的代碼將返回一個字串數組，數組的長度還是等於c的元素數目：

String[] a = c.toArray(new String[0]);