Коллекции в Java

Глава 1. Введение в коллекции

Обзор Java Collections Framework. Интерфейсы Collection и Map. Иерархия коллекций. Отличия коллекций от массивов

Java Collections Framework (JCF) — это набор интерфейсов, классов и алгоритмов в пакете java.util, предназначенный для работы с коллекциями данных. JCF предоставляет унифицированный способ хранения и манипуляции объектами, делая код более гибким и эффективным.

- Компоненты JCF:
- Интерфейсы: Определяют контракт (что можно делать с коллекцией).
- Реализации: Конкретные классы, реализующие интерфейсы (например, ArrayList для List).
- Алгоритмы: Встроенные методы для сортировки, поиска и т.д. (в классе Collections).

JCF введен в Java 1.2 и значительно улучшен в Java 5 с generics (обобщениями), которые обеспечивают типобезопасность.

- Преимущества JCF:
- Гибкость: Динамический размер, в отличие от массивов.
- Типобезопасность: С generics — компилятор проверяет типы.
- Эффективность: Разные реализации для разных сценариев (быстрый доступ, уникальность элементов и т.д.).
- Полиморфизм: Работа через интерфейсы, легко менять реализации.


Интерфейсы Collection и Map

JCF построен вокруг двух основных интерфейсов: Collection для последовательностей объектов и Map для пар ключ-значение.

1. Интерфейс Collection<E>:
- Это базовый интерфейс для коллекций, где E — тип элементов (generics).
- Представляет группу объектов, позволяя добавлять, удалять, перебирать.
- Не гарантирует порядок или уникальность — зависит от реализации.

- Основные методы:
- add(E e): Добавляет элемент.
- remove(Object o): Удаляет элемент.
- size(): Возвращает размер.
- isEmpty(): Проверяет пустоту.
- iterator(): Для перебора (Iterator).
- contains(Object o): Проверяет наличие.

- Нюанс: Collection не индексирован (нет get(int index)), для этого — подинтерфейсы как List.

2. Интерфейс Map<K, V>:
- Представляет отображение: пары ключ-значение, где K — тип ключа, V — тип значения.
- Ключи уникальны, значения могут дублироваться.
- Не является подтипом Collection (Map не коллекция элементов, а ассоциация).

- Основные методы:
- put(K key, V value): Добавляет/обновляет пару.
- get(Object key): Возвращает значение по ключу.
- remove(Object key): Удаляет по ключу.
- size(), isEmpty().
- keySet(): Коллекция ключей (Set<K>).
- values(): Коллекция значений (Collection<V>).
- entrySet(): Коллекция пар (Set<Map.Entry<K, V>>).

- Нюанс: Map не упорядочен (кроме SortedMap), ключи не null (в большинстве реализаций).


#Java #для_новичков #beginner #Collections #Map

Иерархия коллекций в JCF

JCF имеет иерархию интерфейсов и реализаций. Вот подробная структура:

1. Иерархия Collection:

- Collection<E> (базовый):
- List<E>: Упорядоченная коллекция, позволяет дубликаты, индексация.
- Реализации: ArrayList (быстрый доступ), LinkedList (быстрые вставки/удаления), Vector (устаревший, synchronized).
- Set<E>: Неупорядоченная коллекция уникальных элементов.
- Реализации: HashSet (быстрый поиск), TreeSet (отсортированный), LinkedHashSet (сохраняет порядок вставки).
- Queue<E>: Для очередей (FIFO), или приоритетных.
- Реализации: LinkedList (как Queue), PriorityQueue (приоритетная), ArrayDeque (deque).
- Deque<E>: Двусторонняя очередь (добавление/удаление с обоих концов).
- Реализации: ArrayDeque, LinkedList.

2. Иерархия Map:

- Map<K, V> (базовый):
- HashMap<K, V>: Быстрый поиск по хэшу, не упорядочен.
- TreeMap<K, V>: Отсортированный по ключам (SortedMap).
- LinkedHashMap<K, V>: Сохраняет порядок вставки.
- Hashtable<K, V>: Устаревший, synchronized.

- Generics: С Java 5: Collection<String> list = new ArrayList<>(); — типобезопасно.

- Нюансы иерархии:
- Все реализации — concrete классы, кроме абстрактных helper-классов (AbstractList).
- Synchronized: Для многопоточности используйте Collections.synchronized*() или Concurrent* классы (ConcurrentHashMap).
- Performance: Выбирайте по нуждам — HashSet O(1) поиск, TreeSet O(log n) с сортировкой.
- Immutability: Collections.unmodifiable*() для read-only коллекций.


Отличия коллекций от массивов

Массивы — базовый тип в Java для хранения элементов фиксированного размера. Коллекции — более гибкий инструмент из JCF.

- Подробное сравнение:
1. Размер:
- Массивы: Фиксированный (int[] arr = new int[10]; — нельзя изменить).
- Коллекции: Динамический (ArrayList.add() расширяет автоматически).

2. Типы элементов:
- Массивы: Могут хранить примитивы (int[]) или объекты.
- Коллекции: Только объекты (Collection<Integer> для примитивов через wrapper).

3. Методы:
- Массивы: Ограничены (длина .length, доступ по индексу).
- Коллекции: Богатый API (add, remove, contains, sort, iterator).

4. Generics:
- Массивы: Нет (Object[] может хранить всё, но без проверки).
- Коллекции: С generics — типобезопасно (компилятор проверяет).

5. Performance:
- Массивы: Быстрее для фиксированного размера и примитивов.
- Коллекции: Overhead, но удобнее; ArrayList близок к массиву.

6. Многомерность:
- Массивы: Легко (int[][]).
- Коллекции: Вложенные (List<List<Integer>>).

7. Null и дубликаты:
- Оба позволяют, но Set в коллекциях запрещает дубликаты.

Пример перехода от массива к коллекции:

Массив:

String[] names = new String[3];
names[0] = "Алексей";
// Нет add, нужно вручную управлять размером

Коллекция:

List<String> names = new ArrayList<>();
names.add("Алексей");  // Динамично
names.remove(0);       // Легко удалить

- Нюанс: Коллекции используют массивы внутри (ArrayList — resizable array).


Как работать с JCF в IntelliJ IDEA

1. Импорт: Импортируйте java.util.* или конкретно (IDE подскажет Ctrl+Space).
2. Generics: Напишите List<String> — IDE проверит типы.
3. Коллекции: New → Collection → Выберите реализацию.
4. Методы: Автодополнение для add, remove и т.д.
5. Debug: В отладке смотрите содержимое коллекций.


Полезные советы для новичков

- Выбирайте интерфейс: Кодьте под List, а не ArrayList — легко сменить реализацию.
- Generics всегда: Избегайте raw types (List без <E> — устарело).
- Коллекции vs массивы: Массивы для фиксированных примитивов, коллекции для всего остального.
- Performance: ArrayList для доступа, LinkedList для вставок, HashSet для уникальности.


#Java #для_новичков #beginner #Collections #Map