集合是java中提供的一种容器，可以用来存储多个数据。
集合和数组既然都是容器，它们有啥区别呢？
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数组的长度是固定的。集合的长度是可变的。
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数组中可以存储基本数据类型值，也可以存储对象，而集合中只能存储对象
集合主要分为两大系列：Collection和Map，Collection 表示一组对象，Map表示一组映射关系或键值对。
1 Collection
Collection 层次结构中的根接口。Collection 表示一组对象，这些对象也称为 collection 的元素。一些 collection 允许有重复的元素，而另一些则不允许。一些 collection 是有序的，而另一些则是无序的。JDK 不提供此接口的任何直接实现：它提供更具体的子接口（如 Set 和 List、Queue）实现。此接口通常用来传递 collection，并在需要最大普遍性的地方操作这些 collection。
Collection<E>是所有单列集合的父接口，因此在Collection中定义了单列集合(List和Set)通用的一些方法，这些方法可用于操作所有的单列集合。方法如下：
1、添加元素
（1）add(E obj)：添加元素对象到当前集合中
（2）addAll(Collection<? extends E> other)：添加other集合中的所有元素对象到当前集合中，即this = this ∪ other
2、删除元素
（1） boolean remove(Object obj) ：从当前集合中删除第一个找到的与obj对象equals返回true的元素。
（2）boolean removeAll(Collection<?> coll)：从当前集合中删除所有与coll集合中相同的元素。即this = this - this ∩ coll
3、判断
（1）boolean isEmpty()：判断当前集合是否为空集合。
（2）boolean contains(Object obj)：判断当前集合中是否存在一个与obj对象equals返回true的元素。
（3）boolean containsAll(Collection<?> c)：判断c集合中的元素是否在当前集合中都存在。即c集合是否是当前集合的“子集”。
4、获取元素个数
（1）int size()：获取当前集合中实际存储的元素个数
5、交集
（1）boolean retainAll(Collection<?> coll)：当前集合仅保留与c集合中的元素相同的元素，即当前集合中仅保留两个集合的交集，即this = this ∩ coll；
6、转为数组
（1）Object[] toArray()：返回包含当前集合中所有元素的数组
方法演示：
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
public class Demo1Collection {
public static void main(String[] args) {
// 创建集合对象
// 使用多态形式
Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
// 使用方法
// 添加功能 boolean add(String s)
coll.add("小李广");
coll.add("扫地僧");
coll.add("石破天");
System.out.println(coll);
// boolean contains(E e) 判断o是否在集合中存在
System.out.println("判断 扫地僧 是否在集合中"+coll.contains("扫地僧"));
//boolean remove(E e) 删除在集合中的o元素
System.out.println("删除石破天："+coll.remove("石破天"));
System.out.println("操作之后集合中元素:"+coll);
// size() 集合中有几个元素
System.out.println("集合中有"+coll.size()+"个元素");
// Object[] toArray()转换成一个Object数组
Object[] objects = coll.toArray();
// 遍历数组
for (int i = 0; i < objects.length; i++) {
System.out.println(objects[i]);
}
// void clear() 清空集合
coll.clear();
System.out.println("集合中内容为："+coll);
// boolean isEmpty() 判断是否为空
System.out.println(coll.isEmpty());
}
}
注意：coll.addAll(other);与coll.add(other);
2 Iterator迭代器
2.1 Iterator接口
在程序开发中，经常需要遍历集合中的所有元素。针对这种需求，JDK专门提供了一个接口java.util.Iterator。Iterator接口也是Java集合中的一员，但它与Collection、Map接口有所不同，Collection接口与Map接口主要用于存储元素，而Iterator主要用于迭代访问（即遍历）Collection中的元素，因此Iterator对象也被称为迭代器。
想要遍历Collection集合，那么就要获取该集合迭代器完成迭代操作，下面介绍一下获取迭代器的方法：
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public Iterator iterator(): 获取集合对应的迭代器，用来遍历集合中的元素的。
下面介绍一下迭代的概念：
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迭代：即Collection集合元素的通用获取方式。在取元素之前先要判断集合中有没有元素，如果有，就把这个元素取出来，继续在判断，如果还有就再取出出来。一直把集合中的所有元素全部取出。这种取出方式专业术语称为迭代。
Iterator接口的常用方法如下：
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public E next():返回迭代的下一个元素。 -
public boolean hasNext():如果仍有元素可以迭代，则返回 true。
接下来我们通过案例学习如何使用Iterator迭代集合中元素：
public class IteratorDemo {
public static void main(String[] args) {
// 使用多态方式 创建对象
Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
// 添加元素到集合
coll.add("串串星人");
coll.add("吐槽星人");
coll.add("汪星人");
//遍历
//使用迭代器 遍历 每个集合对象都有自己的迭代器
Iterator<String> it = coll.iterator();
// 泛型指的是 迭代出 元素的数据类型
while(it.hasNext()){ //判断是否有迭代元素
String s = it.next();//获取迭代出的元素
System.out.println(s);
}
}
}
tips:：在进行集合元素取出时，如果集合中已经没有元素了，还继续使用迭代器的next方法，将会发生java.util.NoSuchElementException没有集合元素的错误。
2.2 迭代器的实现原理
我们在之前案例已经完成了Iterator遍历集合的整个过程。当遍历集合时，首先通过调用集合的iterator()方法获得迭代器对象，然后使用hashNext()方法判断集合中是否存在下一个元素，如果存在，则调用next()方法将元素取出，否则说明已到达了集合末尾，停止遍历元素。
Iterator迭代器对象在遍历集合时，内部采用指针的方式来跟踪集合中的元素，为了让初学者能更好地理解迭代器的工作原理，接下来通过一个图例来演示Iterator对象迭代元素的过程：
在调用Iterator的next方法之前，迭代器的索引位于第一个元素之前，指向第一个元素，当第一次调用迭代器的next方法时，返回第一个元素，然后迭代器的索引会向后移动一位，指向第二个元素，当再次调用next方法时，返回第二个元素，然后迭代器的索引会再向后移动一位，指向第三个元素，依此类推，直到hasNext方法返回false，表示到达了集合的末尾，终止对元素的遍历。
2.3 使用Iterator迭代器删除元素
java.util.Iterator迭代器中有一个方法：
void remove() ;
那么，既然Collection已经有remove(xx)方法了，为什么Iterator迭代器还要提供删除方法呢？
因为Collection的remove方法，无法根据条件删除。
例如：要删除以下集合元素中的偶数
注意：不要在使用Iterator迭代器进行迭代时，调用Collection的remove(xx)方法，否则会报异常java.util.ConcurrentModificationException，或出现不确定行为。
2.4 增强for
增强for循环(也称for each循环)是JDK1.5以后出来的一个高级for循环，专门用来遍历数组和集合的。
格式：
for(元素的数据类型 变量 : Collection集合or数组){
//写操作代码
}
练习1：遍历数组
通常只进行遍历元素，不要在遍历的过程中对数组元素进行修改。
public class NBForDemo1 {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {3,5,6,87};
//使用增强for遍历数组
for(int a : arr){//a代表数组中的每个元素
System.out.println(a);
}
}
}
练习2：遍历集合
通常只进行遍历元素，不要在遍历的过程中对集合元素进行增加、删除、替换操作。
public class NBFor {
public static void main(String[] args) {
Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
coll.add("小河神");
coll.add("老河神");
coll.add("神婆");
//使用增强for遍历
for(String s :coll){//接收变量s代表 代表被遍历到的集合元素
System.out.println(s);
}
}
}
2.5 java.lang.Iterable接口
java.lang.Iterable接口，实现这个接口允许对象成为 "foreach" 语句的目标。
Java 5时Collection接口继承了java.lang.Iterable接口，因此Collection系列的集合就可以直接使用foreach循环遍历。
java.lang.Iterable接口的抽象方法：
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public Iterator iterator(): 获取对应的迭代器，用来遍历数组或集合中的元素的。
自定义某容器类型，实现java.lang.Iterable接口，发现就可以使用foreach进行迭代。
import java.util.Iterator;
public class TestMyArrayList {
public static void main(String[] args) {
MyArrayList<String> my = new MyArrayList<>();
for(String obj : my) {
System.out.println(obj);
}
}
}
class MyArrayList<T> implements Iterable<T>{
foreach本质上就是使用Iterator迭代器进行遍历的。
我们在如下代码的for(Student student : coll)这行打断点，然后使用单步调试进入源码，发现foreach本质上是调用集合的iterator()方法，返回一个迭代器进行迭代的
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
public class TestForeach {
public static void main(String[] args) {
Collection<String> coll = new ArrayList<>();
coll.add("陈琦");
coll.add("李晨");
coll.add("邓超");
coll.add("黄晓明");
//调用ArrayList里面的Iterator iterator()
for (String str : coll) {
System.out.println(str);
}
}
}
所以也不要在foreach遍历的过程使用Collection的remove()方法。否则，要么报异常java.util.ConcurrentModificationException，要么行为不确定。
2.6 Java中modCount的用法，快速失败（fail-fast）机制
当使用foreach或Iterator迭代器遍历集合时，同时调用迭代器自身以外的方法修改了集合的结构，例如调用集合的add和remove方法时，就会报ConcurrentModificationException。
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;
public class TestForeach {
public static void main(String[] args) {
Collection<String> list = new ArrayList<>();
list.add("hello");
list.add("java");
list.add("atguigu");
list.add("world");
Iterator<String> iterator = list.iterator();
while(iterator.hasNext()){
list.remove(iterator.next());
}
}
}
如果在Iterator、ListIterator迭代器创建后的任意时间从结构上修改了集合（通过迭代器自身的 remove 或 add 方法之外的任何其他方式），则迭代器将抛出 ConcurrentModificationException。因此，面对并发的修改，迭代器很快就完全失败，而不是冒着在将来不确定的时间任意发生不确定行为的风险。
这样设计是因为，迭代器代表集合中某个元素的位置，内部会存储某些能够代表该位置的信息。当集合发生改变时，该信息的含义可能会发生变化，这时操作迭代器就可能会造成不可预料的事情。因此，果断抛异常阻止，是最好的方法。这就是Iterator迭代器的快速失败（fail-fast）机制。
注意，迭代器的快速失败行为不能得到保证，一般来说，存在不同步的并发修改时，不可能作出任何坚决的保证。快速失败迭代器尽最大努力抛出 ConcurrentModificationException。因此，编写依赖于此异常的程序的方式是错误的，正确做法是：迭代器的快速失败行为应该仅用于检测 bug。例如：
那么如何实现快速失败（fail-fast）机制的呢？
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在ArrayList等集合类中都有一个modCount变量。它用来记录集合的结构被修改的次数。
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当我们给集合添加和删除操作时，会导致modCount++。
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然后当我们用Iterator迭代器遍历集合时，创建集合迭代器的对象时，用一个变量记录当前集合的modCount。例如：
int expectedModCount = modCount;，并且在迭代器每次next()迭代元素时，都要检查expectedModCount != modCount，如果不相等了，那么说明你调用了Iterator迭代器以外的Collection的add,remove等方法，修改了集合的结构，使得modCount++，值变了，就会抛出ConcurrentModificationException。
下面以AbstractList<E>和ArrayList.Itr迭代器为例进行源码分析：
AbstractList<E>类中声明了modCount变量：
/**
* The number of times this list has been <i>structurally modified</i>.
* Structural modifications are those that change the size of the
* list, or otherwise perturb it in such a fashion that iterations in
* progress may yield incorrect results.
*
* <p>This field is used by the iterator and list iterator implementation
* returned by the {@code iterator} and {@code listIterator} methods.
* If the value of this field changes unexpectedly, the iterator (or list
* iterator) will throw a {@code ConcurrentModificationException} in
* response to the {@code next}, {@code remove}, {@code previous},
* {@code set} or {@code add} operations. This provides
* <i>fail-fast</i> behavior, rather than non-deterministic behavior in
* the face of concurrent modification during iteration.
*
* <p><b>Use of this field by subclasses is optional.</b> If a subclass
* wishes to provide fail-fast iterators (and list iterators), then it
* merely has to increment this field in its {@code add(int, E)} and
* {@code remove(int)} methods (and any other methods that it overrides
* that result in structural modifications to the list). A single call to
* {@code add(int, E)} or {@code remove(int)} must add no more than
* one to this field, or the iterators (and list iterators) will throw
* bogus {@code ConcurrentModificationExceptions}. If an implementation
* does not wish to provide fail-fast iterators, this field may be
* ignored.
*/
protected transient int modCount = 0;
modCount是这个list被结构性修改的次数。结构性修改是指：改变list的size大小，或者，以其他方式改变他导致正在进行迭代时出现错误的结果。
这个字段用于迭代器和列表迭代器的实现类中，由迭代器和列表迭代器方法返回。如果这个值被意外改变，这个迭代器将会抛出 ConcurrentModificationException的异常来响应：next,remove,previous,set,add 这些操作。在迭代过程中，他提供了fail-fast行为而不是不确定行为来处理并发修改。
子类使用这个字段是可选的，如果子类希望提供fail-fast迭代器，它仅仅需要在add(int, E),remove(int)方法（或者它重写的其他任何会结构性修改这个列表的方法）中添加这个字段。调用一次add(int,E)或者remove(int)方法时必须且仅仅给这个字段加1，否则迭代器会抛出伪装的ConcurrentModificationExceptions错误。如果一个实现类不希望提供fail-fast迭代器，则可以忽略这个字段。
Arraylist的Itr迭代器：
private class Itr implements Iterator<E> {
int cursor;
int lastRet = -1;
int expectedModCount = modCount;//在创建迭代器时，expectedModCount初始化为当前集合的modCount的值
public boolean hasNext() {
return cursor != size;
}
我们掌握了Collection接口的使用后，再来看看Collection接口中的子接口，他们都具备那些特性呢？
3.1 List接口介绍
java.util.List接口继承自Collection接口，是单列集合的一个重要分支，习惯性地会将实现了List接口的对象称为List集合。
List接口特点：
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List集合所有的元素是以一种线性方式进行存储的，例如，存元素的顺序是11、22、33。那么集合中，元素的存储就是按照11、22、33的顺序完成的）
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它是一个元素存取有序的集合。即元素的存入顺序和取出顺序有保证。
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它是一个带有索引的集合，通过索引就可以精确的操作集合中的元素（与数组的索引是一个道理）。
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集合中可以有重复的元素，通过元素的equals方法，来比较是否为重复的元素。
List集合类中元素有序、且可重复。这就像银行门口客服，给每一个来办理业务的客户分配序号：第一个来的是“张三”，客服给他分配的是0；第二个来的是“李四”，客服给他分配的1；以此类推，最后一个序号应该是“总人数-1”。
注意：
List集合关心元素是否有序，而不关心是否重复，请大家记住这个原则。例如“张三”可以领取两个号。
3.2 List接口中常用方法
List作为Collection集合的子接口，不但继承了Collection接口中的全部方法，而且还增加了一些根据元素索引来操作集合的特有方法，如下：
List除了从Collection集合继承的方法外，List 集合里添加了一些根据索引来操作集合元素的方法。
1、添加元素
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void add(int index, E ele)
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boolean addAll(int index, Collection<? extends E> eles)
2、获取元素
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E get(int index)
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List subList(int fromIndex, int toIndex)
3、获取元素索引
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int indexOf(Object obj)
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int lastIndexOf(Object obj)
4、删除和替换元素
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E remove(int index)
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E set(int index, E ele)
List集合特有的方法都是跟索引相关：
public class ListDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建List集合对象
List<String> list = new ArrayList<String>();
// 往 尾部添加 指定元素
list.add("图图");
list.add("小美");
list.add("不高兴");
System.out.println(list);
// add(int index,String s) 往指定位置添加
list.add(1,"没头脑");
System.out.println(list);
// String remove(int index) 删除指定位置元素 返回被删除元素
// 删除索引位置为2的元素
System.out.println("删除索引位置为2的元素");
System.out.println(list.remove(2));
System.out.println(list);
// String set(int index,String s)
// 在指定位置 进行 元素替代（改）
// 修改指定位置元素
list.set(0, "三毛");
System.out.println(list);
// String get(int index) 获取指定位置元素
// 跟size() 方法一起用 来 遍历的
for(int i = 0;i<list.size();i++){
System.out.println(list.get(i));
}
//还可以使用增强for
for (String string : list) {
System.out.println(string);
}
}
}
在JavaSE中List名称的类型有两个，一个是java.util.List集合接口，一个是java.awt.List图形界面的组件，别导错包了。
3.3 List接口的实现类们
List接口的实现类有很多，常见的有：
ArrayList：动态数组
Vector：动态数组
LinkedList：双向链表
Stack：栈
它们的区别我们在数据结构部分再详细讲解
3.4 ListIterator
List 集合额外提供了一个 listIterator() 方法，该方法返回一个 ListIterator 对象， ListIterator 接口继承了 Iterator 接口，提供了专门操作 List 的方法：
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void add()：通过迭代器添加元素到对应集合
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void set(Object obj)：通过迭代器替换正迭代的元素
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void remove()：通过迭代器删除刚迭代的元素
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boolean hasPrevious()：如果以逆向遍历列表，往前是否还有元素。
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Object previous()：返回列表中的前一个元素。
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int previousIndex()：返回列表中的前一个元素的索引
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boolean hasNext()
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Object next()
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int nextIndex()
public static void main(String[] args) {
List<Student> c = new ArrayList<>();
c.add(new Student(1,"张三"));
c.add(new Student(2,"李四"));
c.add(new Student(3,"王五"));
c.add(new Student(4,"赵六"));
c.add(new Student(5,"钱七"));
//从指定位置往前遍历
ListIterator<Student> listIterator = c.listIterator(c.size());
while(listIterator.hasPrevious()){
Student previous = listIterator.previous();
System.out.println(previous);
}
}
4 Set集合
Set接口是Collection的子接口，set接口没有提供额外的方法。但是比Collection接口更加严格了。
Set 集合不允许包含相同的元素，如果试把两个相同的元素加入同一个 Set 集合中，则添加操作失败。
Set集合支持的遍历方式和Collection集合一样：foreach和Iterator。
Set的常用实现类有：HashSet、TreeSet、LinkedHashSet。
4.1 HashSet
HashSet 是 Set 接口的典型实现，大多数时候使用 Set 集合时都使用这个实现类。
java.util.HashSet底层的实现其实是一个java.util.HashMap支持，然后HashMap的底层物理实现是一个Hash表。（什么是哈希表，下一节在HashMap小节在细讲，这里先不展开）
HashSet 按 Hash 算法来存储集合中的元素，因此具有很好的存取和查找性能。HashSet 集合判断两个元素相等的标准：两个对象通过 hashCode() 方法比较相等，并且两个对象的 equals() 方法返回值也相等。因此，存储到HashSet的元素要重写hashCode和equals方法。
示例代码：定义一个Employee类，该类包含属性：name, birthday，其中 birthday 为 MyDate类的对象；MyDate为自定义类型，包含年、月、日属性。要求 name和birthday一样的视为同一个员工。
public class Employee {
private String name;
private MyDate birthday;
public Employee(String name, MyDate birthday) {
super();
this.name = name;
this.birthday = birthday;
}
public Employee() {
super();
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public MyDate getBirthday() {
return birthday;
}
public void setBirthday(MyDate birthday) {
this.birthday = birthday;
}