Java集合框架详解

一、List集合

List接口是Java集合框架中的一个重要接口，它表示有序的列表，并且允许重复元素，我们通常使用List集合代表一个具有顺序的元素集合。

常用的实现List的类有ArrayList和LinkedList，它们之间的区别主要体现在如何实现元素的插入或者删除，LinkedList速度更快，适合使用频繁插入或删除元素，而ArrayList则适合获取数据速度比较快的场景。

List<String> list1 = new ArrayList<>();
list1.add("Java");
list1.add("Python");
list1.add("C#");
System.out.println("ArrayList存储元素顺序为：" + list1);
        
List<String> list2 = new LinkedList<>();
list2.add("Java");
list2.add("Python");
list2.add("C#");
System.out.println("LinkedList存储元素顺序为：" + list2);

二、Set集合

Set集合也是Java集合框架中的一种重要的接口，它主要用于存储无序的、不可重复的元素。我们可以使用Set集合来移除重复元素，提高代码的效率。

常用的实现Set的类有HashSet和TreeSet。HashSet内部使用哈希算法来存储数据，因此在查找元素方面具有很高的效率。而TreeSet则是通过维护一棵二叉树来完成元素的存储和查找操作，它可以按照元素的自然排序顺序进行遍历元素，因此它可以保证元素的有序性。

Set<String> set1 = new HashSet<>();
set1.add("Java");
set1.add("Python");
set1.add("C++");
set1.add("Java");
System.out.println("HashSet存储的元素为：" + set1);
        
Set<String> set2 = new TreeSet<>();
set2.add("Java");
set2.add("Python");
set2.add("C++");
set2.add("Java");
System.out.println("TreeSet存储的元素为：" + set2);

三、Map集合

Map集合是一种用于存储键值对的集合类，它的Key值必须唯一，而Value值可以重复。通常我们可以使用Map集合来表示一个抽象的映射关系表。

常用的实现Map的类有HashMap和TreeMap。HashMap是一种使用哈希表实现的Map集合，它在存储和查找数据方面具有很高的效率。而TreeMap则是一种使用红黑树来存储Key和Value的有序Map集合。

Map<String,Integer> map1 = new HashMap<>();
map1.put("Java", 100);
map1.put("Python", 90);
map1.put("C++", 80);
System.out.println("HashMap存储的映射关系为：" + map1);

Map<String,Integer> map2 = new TreeMap<>();
map2.put("Java", 100);
map2.put("Python", 90);
map2.put("C++", 80);
System.out.println("TreeMap存储的映射关系为：" + map2);

四、Collections工具类

Java集合框架提供了丰富的操作方法和API，为我们操作和处理集合提供了极大的便利。其中，最为常用的就是Collections工具类，这个类提供了丰富的静态方法，可以对不同类型的集合进行排序、查找、反转、拷贝、填充等多种操作。

常用的方法有：sort()、binarySearch()、reverse()、copy()、fill() 等，以下是一个示例：

List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(3);
list.add(1);
list.add(2);
        
Collections.sort(list); // 排序
System.out.println("排序后的list为：" + list);

Collections.reverse(list); // 反转
System.out.println("反转后的list为：" + list);

int index = Collections.binarySearch(list, 2); // 二分查找
System.out.println("元素2的索引位置为：" + index);

List<Integer> newList = new ArrayList<>();
newList.add(0);
newList.add(0);
newList.add(0);

Collections.copy(newList, list); // 拷贝
System.out.println("拷贝后的newList为：" + newList);

Collections.fill(newList, 9); // 填充
System.out.println("填充后的newList为：" + newList);

五、迭代器（Iterator）

迭代器是Java集合框架中的一种重要接口，它提供一种常规的方式来访问集合中的元素，而不用暴露集合内部的表示方式。迭代器只能用于遍历集合，而无法进行修改集合的操作。

通常我们可以使用Iterator来遍历各种类型的集合，例如List、Set、Map等。以下是遍历List集合的示例：

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Java");
list.add("Python");
list.add("C++");

Iterator<String> iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    String str=iterator.next();
    System.out.println(str);
}

六、Lambda表达式

Lambda表达式是Java 8中引入的新特性之一，是一种用来替代匿名内部类的语法格式。Lambda表达式可以使代码更加简洁，可读性更高，并且可以提高代码的可维护性。

Lambda表达式通常与集合框架一起使用，可以对集合进行过滤、映射、排序等操作，以下是一个示例：

List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(3);
list.add(1);
list.add(2);
        
list.forEach(i -> System.out.println(i)); // 遍历

List<Integer> newList = list.stream().filter(i -> i % 2 == 0).collect(Collectors.toList()); // 过滤
System.out.println("过滤后的元素为：" + newList);

List<Integer> mappedList = list.stream().map(i -> i + 1).collect(Collectors.toList()); // 映射
System.out.println("映射后的元素为：" + mappedList);

Collections.sort(list, (i1,i2) -> i1.compareTo(i2)); // 排序
System.out.println("升序排序后的list为：" + list);

七、总结

Java集合框架是Java编程中极为重要的一部分，它提供了丰富的数据结构和操作方法，为我们的编程工作提供了很大的便利性和效率。在实际的开发工作中，开发人员可以根据实际需求来选择适当的集合类型和操作方法。