Java中的集合主要集中在2部分，一部分是java.util套件中，一部分是java.util.concurrent中，後者是在前者的基礎上，定義了一些實作了同步功能的集合。
這篇文章主要關注java.util下的各種集合物件。 Java中的集合物件可以粗略的分為3類：List、Set和Map。對應的UML圖如下（包括了java.util下大部分的集合物件）：
Collection概述
Java集合中的List和Set都從Collection出來，它是一個學習集合很不錯的入口，它包含了集合中通常需要有的動作：
新增元素：add/addAll
清空集合：clear
刪除元素：remove/removeAll
判斷集合中是否包含某元素：contains/containsAll
判斷集合是否為空：isEmpty
計算集合中元素的個數：size
將集合轉換為數組：toArray
取得迭代器：iterator
我們來看一個簡單的例子，下面的程式碼會回傳一個集合，集合中的元素是隨機產生的整數：
複製代碼代碼如下:
private static Collection initCollection()
{
Collection<Integer> collection = new ArrayList<Integer>();
Random r = new Random();
for (int i = 0 ; i < 5; i++)
{
collection.add(new Integer(r.nextInt(100)));
}
return collection;
}
在對集合進行操作的過程中，遍歷是一個經常使用的操作，我們可以使用兩種方式來遍歷集合：
1）使用迭代器對集合進行遍歷。如同上面描述Collection介面時所說，所有集合都會有一個迭代器，我們可以用它來遍歷集合。
複製代碼代碼如下:
private static void accessCollectionByIterator(Collection<Integer> collection)
{
Iterator<Integer> iterator = collection.iterator();
System.out.println("The value in the list:");
while(iterator.hasNext())
{
System.out.println(iterator.next());
}
}
2）使用foreach遍歷集合。
複製代碼代碼如下:
private static void accessCollectionByFor(Collection<Integer> collection)
{
System.out.println("The value in the list:");
for(Integer value : collection)
{
System.out.println(value);
}
}
List Java中的List是對陣列的有效擴展，它是這樣一種結構，如果不使用泛型，它可以容納任何類型的元素，如果使用泛型，那麼它只能容納泛型指定的類型的元素。和陣列相比，List的容量是可以動態擴充的。
List中的元素是可以重複的，裡面的元素是“有序”的，這裡的“有序”，並不是排序的意思，而是說我們可以對某個元素在集合中的位置進行指定。
List中常用的集合物件包括：ArrayList、Vector和LinkedList，其中前兩者是基於數組來進行存儲，後者是基於鍊錶進行存儲。其中Vector是線程安全的，其餘兩個不是線程安全的。
List中是可以包含null的，即使是使用了泛型。
ArrayList可能是我們平常用到的最多的集合對象了，在上述的範例程式碼中，我們也是使用它來實例化一個Collection對象，在此不再贅述。
Vector
Vector的範例如下，首先我們來看如何產生和輸出Vector：
複製代碼代碼如下:
private static void vectorTest1()
{
List<Integer> list = new Vector<Integer>();
for (int i = 0 ; i < 5; i++)
{
list.add(new Integer(100));
}
list.add(null);
System.out.println("size of vector is " + list.size());
System.out.println(list);
}
在它的元素中，既包括了重複元素，也包括了null，輸出結果如下：
複製代碼代碼如下:
size of vector is 6
[100, 100, 100, 100, 100, null]
下面的範例，示範了Vector中的一些常用方法：
複製代碼代碼如下:
private static void vectorTest2()
{
Vector<Integer> list = new Vector<Integer>();
Random r = new Random();
for (int i = 0 ; i < 10; i++)
{
list.add(new Integer(r.nextInt(100)));
}
System.out.println("size of vector is " + list.size());
System.out.println(list);
System.out.println(list.firstElement());
System.out.println(list.lastElement());
System.out.println(list.subList(3, 8));
List<Integer> temp = new ArrayList<Integer>();
for(int i = 4; i < 7; i++)
{
temp.add(list.get(i));
}
list.retainAll(temp);
System.out.println("size of vector is " + list.size());
System.out.println(list);
}
它的輸出結果如下：
複製代碼代碼如下:
size of vector is 10
[39, 41, 20, 9, 29, 32, 54, 12, 94, 82]
[9, 29, 32, 54, 12]
size of vector is 3
[29, 32, 54]
LinkedList使用鍊錶來儲存數據，它的範例程式碼如下：
複製代碼代碼如下:
LinkedList範例
private static void linkedListTest1()
{
LinkedList<Integer> list = new LinkedList<Integer>();
Random r = new Random();
for (int i = 0 ; i < 10; i++)
{
list.add(new Integer(r.nextInt(100)));
}
list.add(null);
System.out.println("size of linked list is " + list.size());
System.out.println(list);
System.out.println(list.element());
System.out.println(list.getFirst());
System.out.println(list.getLast());
System.out.println(list.peek());
System.out.println(list.peekFirst());
System.out.println(list.peekLast());
System.out.println(list.poll());
System.out.println(list.pollFirst());
System.out.println(list.pollLast());
System.out.println(list.pop());
list.push(new Integer(100));
System.out.println("size of linked list is " + list.size());
System.out.println(list);
}
這裡列出了LinkedList常用的各個方法，從方法名稱可以看出，LinkedList也可以用來實作堆疊和佇列。
輸出結果如下：
複製代碼代碼如下:
size of linked list is 11
[17, 21, 5, 84, 19, 57, 68, 26, 27, 47, null]
null
null
null
size of linked list is 8
[100, 84, 19, 57, 68, 26, 27, 47]
Set 和List類似，都是用來儲存單一元素，單一元素的數量不確定。但Set不能包含重複元素，如果在Set中插入兩個相同元素，那麼後一個元素就不會被插入。
Set可以大致分為兩類：不排序Set和排序Set，不排序Set包括HashSet和LinkedHashSet，排序Set主要指TreeSet。其中HashSet和LinkedHashSet可以包含null。
HashSet
HashSet是由Hash表支援的一種集合，它不是執行緒安全的。
我們來看下面的範例，它和Vector的第一個範例基本上是相同的：
複製代碼代碼如下:
private static void hashSetTest1()
{
Set<Integer> set = new HashSet<Integer>();
for (int i = 0; i < 3; i++)
{
set.add(new Integer(100));
}
set.add(null);
System.out.println("size of set is " + set.size());
System.out.println(set);
}
這裡，HashSet中既包含了重複元素，又包含了null，和Vector不同，這裡的輸出結果如下：
複製代碼代碼如下:
size of set is 2
[null, 100]
對於HashSet是如何判斷兩個元素是否是重複的，我們可以深入檢視。 Object中也定義了equals方法，對於HashSet中的元素，它是根據equals方法來判斷元素是否相等的，為了證明這一點，我們可以定義個「不正常」的型別：
複製代碼代碼如下:
定義MyInteger對象class MyInteger
{
private Integer value;
public MyInteger(Integer value)
{
this.value = value;
}
public String toString()
{
return String.valueOf(value);
}
public int hashCode()
{
return 1;
}
public boolean equals(Object obj)
{
return true;
}
}
可以看到，對於MyInteger來說，對於任意兩個實例，我們都認為它是不相等的。
下面是對應的測試方法：
複製代碼代碼如下:
private static void hashSetTest2()
{
Set<MyInteger> set = new HashSet<MyInteger>();
for (int i = 0; i < 3; i++)
{
set.add(new MyInteger(100));
}
System.out.println("size of set is " + set.size());
System.out.println(set);
}
它的輸出結果如下：
複製代碼代碼如下:
size of set is 3
[100, 100, 100]
可以看到，現在HashSet裡有「重複」元素了，但對於MyInteger來說，它們不是「相同」的。
TreeSet
TreeSet是支援排序的一種Set，它的父介面是SortedSet。
我們先來看看TreeSet都有哪些基本操作：
複製代碼代碼如下:
private static void treeSetTest1()
{
TreeSet<Integer> set = new TreeSet<Integer>();
Random r = new Random();
for (int i = 0 ; i < 5; i++)
{
set.add(new Integer(r.nextInt(100)));
}
System.out.println(set);
System.out.println(set.first());
System.out.println(set.last());
System.out.println(set.descendingSet());
System.out.println(set.headSet(new Integer(50)));
System.out.println(set.tailSet(new Integer(50)));
System.out.println(set.subSet(30, 60));
System.out.println(set.floor(50));
System.out.println(set.ceiling(50));
}
它的輸出結果如下：
複製代碼代碼如下:
[8, 42, 48, 49, 53]
[53, 49, 48, 42, 8]
[8, 42, 48, 49]
[53]
[42, 48, 49, 53]
TreeSet中的元素，一般都實作了Comparable接口，預設情況下，對於Integer來說，SortedList是採用升序來儲存的，我們也可以自訂Compare方式，例如以降序的方式來儲存。
下面，我們先重新定義Integer：
複製代碼代碼如下:
定義MyInteger2對象
class MyInteger2 implements Comparable
{
public int value;
public MyInteger2(int value)
{
this.value = value;
}
public int compareTo(Object arg0)
{
MyInteger2 temp = (MyInteger2)arg0;
if (temp == null) return -1;
if (temp.value > this.value)
{
return 1;
}
else if (temp.value < this.value)
{
return -1;
}
return 0;
}
public boolean equals(Object obj)
{
return compareTo(obj) == 0;
}
public String toString()
{
return String.valueOf(value);
}
}
下面是測試程式碼：
複製代碼代碼如下:
private static void treeSetTest2()
{
TreeSet<Integer> set1 = new TreeSet<Integer>();
TreeSet<MyInteger2> set2 = new TreeSet<MyInteger2>();
Random r = new Random();
for (int i = 0 ; i < 5; i++)
{
int value = r.nextInt(100);
set1.add(new Integer(value));
set2.add(new MyInteger2(value));
}
System.out.println("Set1 as below:");
System.out.println(set1);
System.out.println("Set2 as below:");
System.out.println(set2);
}
程式碼的運行結果如我們所預期的那樣，如下所示：
複製代碼代碼如下:
Set1 as below:
[13, 41, 42, 45, 61]
Set2 as below:
[61, 45, 42, 41, 13]
Map Map中儲存的是“鍵值對”，和Set類似，Java中的Map也有兩種：排序的和不排序的，不排序的包括HashMap、Hashtable和LinkedHashMap，排序的包括TreeMap。
非排序Map
HashMap和Hashtable都是採取Hash表的方式來存儲，HashMap不是線程安全的，Hashtable是線程安全的，我們可以把HashMap看做是“簡化”版的Hashtable。
HashMap是可以儲存null的，無論是對Key還是對Value。 Hashtable是不可以儲存null的。
無論HashMap還是Hashtable，我們觀察它的建構函數，就會發現它可以有兩個參數：initialCapacity和loadFactor，預設情況下，initialCapacity等於16，loadFactor等於0.75。這和Hash表中可以存放的元素數目有關係，當元素數目超過initialCapacity*loadFactor時，會觸發rehash方法，對hash表進行擴容。如果我們需要在其中插入過多元素，需要適當調整這兩個參數。
我們先來看HashMap的範例：
複製代碼代碼如下:
private static void hashMapTest1()
{
Map<Integer,String> map = new HashMap<Integer, String>();
map.put(new Integer(1), "a");
map.put(new Integer(2), "b");
map.put(new Integer(3), "c");
System.out.println(map);
System.out.println(map.entrySet());
System.out.println(map.keySet());
System.out.println(map.values());
}
這會輸出HashMap裡的元素訊息，如下所示。
複製代碼代碼如下:
{1=a, 2=b, 3=c}
[1=a, 2=b, 3=c]
[1, 2, 3]
[a, b, c]
下面的範例是null的示範：
複製代碼代碼如下:
private static void hashMapTest2()
{
Map<Integer,String> map = new HashMap<Integer, String>();
map.put(null, null);
map.put(null, null);
map.put(new Integer(4), null);
map.put(new Integer(5), null);
System.out.println(map);
System.out.println(map.entrySet());
System.out.println(map.keySet());
System.out.println(map.values());
}
執行結果如下：
複製代碼代碼如下:
{null=null, 4=null, 5=null}
[null=null, 4=null, 5=null]
[null, 4, 5]
[null, null, null]
接下來我們示範Hashtable，和上述兩個範例基本上完全一樣（程式碼不再展開）：
複製代碼代碼如下:
Hashtable範例
private static void hashTableTest1()
{
Map<Integer,String> table = new Hashtable<Integer, String>();
table.put(new Integer(1), "a");
table.put(new Integer(2), "b");
table.put(new Integer(3), "c");
System.out.println(table);
System.out.println(table.entrySet());
System.out.println(table.keySet());
System.out.println(table.values());
}
private static void hashTableTest2()
{
Map<Integer,String> table = new Hashtable<Integer, String>();
table.put(null, null);
table.put(null, null);
table.put(new Integer(4), null);
table.put(new Integer(5), null);
System.out.println(table);
System.out.println(table.entrySet());
System.out.println(table.keySet());
System.out.println(table.values());
}
執行結果如下：
複製代碼代碼如下:
{3=c, 2=b, 1=a}
[3=c, 2=b, 1=a]
[3, 2, 1]
[c, b, a]
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
at java.util.Hashtable.put(Unknown Source)
在 sample.collections.MapSample.hashTableTest2(MapSample.java:61)
在 sample.collections.MapSample.main(MapSample.java:11)
可以很清楚的看到，當我們試圖將null插入到hashtable中時，報出了空指標異常。
排序Map
排序Map主要是指TreeMap，它對元素增、刪除、查操作時的時間複雜度都是O（log（n））。它不是線程安全的。
它的特點和TreeSet非常像，這裡不再贅述。
