Java集合框架由Java类库的一系列接口、抽象类以及具体实现类组成。我们这里所说的集合就是把一组对象组织到一起，然后再根据不同的需求操纵这些数据。集合类型就是容纳这些对象的一个容器。也就是说，最基本的集合特性就是把一组对象放一起集中管理。根据集合中是否允许有重复的对象、对象组织在一起是否按某种顺序等标准来划分的话，集合类型又可以细分为许多种不同的子类型。
Java集合框架为我们提供了一组基本机制以及这些机制的参考实现，其中基本的集合接口是Collection接口，其他相关的接口还有Iterator接口、RandomAccess接口等。这些集合框架中的接口定义了一个集合类型应该实现的基本机制，Java类库为我们提供了一些具体集合类型的参考实现，根据对数据组织及使用的不同需求，只需要实现不同的接口即可。Java类库还为我们提供了一些抽象类，提供了集合类型功能的部分实现，我们也可以在这个基础上去进一步实现自己的集合类型。
我们先来看下这个接口的定义：
public interface Collection<E> extends Iterable<E>
首先，它使用了一个类型参数；其次，它实现了Iterable
public interface Iterable<T> {
Iterator<T> iterator();
}我们可以看到这个接口只定义了一个方法，这个方法要求我们返回一个实现了Iterator
public interface Iterator<E> {
boolean hasNext();
E next();
void remove();
}说到这里，我们简单地说一下迭代器（Iterator）这个东西。上面我们一共提到了两个和迭代器相关的接口：Iterable
迭代器就是一个我们用来遍历集合中的对象的东西。也就是说，对于集合，我们不是像对原始类型数组那样通过数组索引来直接访问相应位置的元素，而是通过迭代器来遍历。这么做的好处是将对于集合类型的遍历行为与被遍历的集合对象分离，这样一来我们无需关心该集合类型的具体实现是怎样的。只要获取这个集合对象的迭代器, 便可以遍历这个集合中的对象了。而像遍历对象的顺序这些细节，全部由它的迭代器来处理。现在我们来梳理一下前面提到的这些东西：首先，Collection接口实现了Iterable
Collection<String> c = ...;
Iterator<String> iter = c.iterator();
while (iter.hasNext()) {
String element = iter.next();
//do something with element
}从Java SE 5.0开始，我们可以使用与以上代码段等价但是更加简洁的版本：
for (String element : c) {
//do something with element
}上面我们提到过Iterator接口的remove方法必须在next方法返回一个元素后才能调用，这对Java类库中为我们提供的实现了Collection接口的类来说是这样的。当然我们可以通过自己定义一个实现Collection接口的集合类来改变这一默认行为（除非有充足的理由，否则最好不要这样做）。
我们先来看一下它的官方定义：
The root interface in the collection hierarchy. A collection represents a group of objects, known as its elements. Some collections allow duplicate elements and others do not. Some are ordered and others unordered. The JDK does not provide any direct implementations of this interface: it provides implementations of more specific subinterfaces like Set
and List.
大概的意思就是：Collection接口是集合层级结构的根接口。一个集合代表了一组对象，这组对象被称为集合的元素。一些集合允许重复的元素而其他不允许；一些是有序的而一些是无序的。Java类库中并未提供任何对这个接口的直接实现，而是提供了对于它的更具体的子接口的实现（比如Set接口和List接口）。
我们知道，接口是一组对需求的描述，那么让我们看看Collection接口提出了哪些需求。Collection接口中定义了以下方法：
boolean add(E e) //向集合中添加一个元素，若添加元素后集合发生了变化就返回true，若没有发生变化，就返回false。(optional operation). boolean addAll(Collection<? extends E> c) //添加给定集合c中的所有元素到该集合中(optional operation). void clear() //(optional operation). boolean contains(Object o) //判断该集合中是否包含指定对象 boolean containsAll(Collection<?> c) boolean equals(Object o) int hashCode() boolean isEmpty() Iterator<E> iterator() boolean remove(Object o) //移除给定对象的一个实例（有的具体集合类型允许重复元素） (optional operation). boolean removeAll(Collection<?> c) //(optional operation). boolean retainAll(Collection<?> c) //仅保留给定集合c中的元素(optional operation). int size() Object[] toArray() <T> T[] toArray(T[] a)
我们注意到有些方法后面注释中标注了“optional operation”，意思是Collection接口的实现类究竟需不需要实现这个方法视具体情况而定。比如有些具体的集合类型不允许向其中添加对象，那么它就无需实现add方法。我们可以看到，Collection对象必须实现的方法有：contains方法、containsAll方法、isEmpty方法、iterator方法、size方法、两个toArray方法以及equals方法、hashCode方法，其中最后两个方法继承自Object类。
我们来说一下两个toArray方法，它们的功能都是都是返回这个集合的对象数组。第二个方法接收一个arrayToFill参数，当这个参数数组足够大时，就把集合中的元素都填入这个数组（多余空间填null）；当arrayToFill不够大时，就会创建一个大小与集合相同，类型与arrayToFill相同的数组，并填入集合元素。
Collection接口的直接子接口主要有三个：List接口、Set接口和Queue接口。下面我们对它们进行逐一介绍。
我们同样先看下它的官方定义：
An ordered collection (also known as a sequence). The user of this interface has precise control over where in the list each element is inserted. The user can access elements by their integer index (position in the list), and search for elements in the list.Unlike sets, lists typically allow duplicate elements. More formally, lists typically allow pairs of elements e1 and e2 such that e1.equals(e2), and they typically allow multiple null elements if they allow null elements at all.
大概意思是：List是一个有序的集合类型（也被称作序列）。使用List接口可以精确控制每个元素被插入的位置，并且可以通过元素在列表中的索引来访问它。列表允许重复的元素，并且在允许null元素的情况下也允许多个null元素。
我们再来看下它定义了哪些方法：
ListIterator<E> listIterator(); void add(int i, E element); E remove(int i); E get(int i); E set(int i, E element); int indexOf(Object element);
我们可以看到，列表支持对指定位置元素的读写与移除。我们注意到，上面有一个listIterator方法，它返回一个列表迭代器。我们来看一看ListIterator
void add(E e) //在当前位置添加一个元素 boolean hasNext() //返回ture如果还有下个元素（在正向遍历列表时使用） boolean hasPrevious() //反向遍历列表时使用 E next() //返回下一个元素并将cursor（也就是我们上文提到的”指针“）前移一个位置 int nextIndex() //返回下一次调用next方法将返回的元素的索引 E previous() //返回前一个元素并将cursor向前移动一个位置 int previousIndex() //返回下一次调用previous方法将返回的元素的索引void remove() //从列表中移除最近一次调用next方法或previous方法返回的元素 void set(E e) //用e替换最近依次调用next或previous方法返回的元素
ListIterator
Java类库中常见的实现了List
ArrayList是一个可动态调整大小的数组，允许null类型的元素。我们知道，Java中的数组大小在初始化时就必须确定下来，而且一旦确定就不能改变，这会使得在很多场景下不够灵活。ArrayList很好地帮我们解决了这个问题，当我们需要一个能根据包含元素的多少来动态调整大小的数组时，那么ArrayList正是我们所需要的。
我们先来看看这个类的常用方法：
boolean add(E e) //添加一个元素到数组末尾 void add(int index, E element) //添加一个元素到指定位置 void clear() boolean contains(Object o) void ensureCapacity(int minCapacity) //确保ArrayList至少能容纳参数指定数目的对象，若有需要会增加ArrayList实例的容量。 E get(int index) //返回指定位置的元素 int indexOf(Object o) boolean isEmpty() Iterator<E> iterator() ListIterator<E> listIterator() E remove(int index) boolean remove(Object o) E set(int index, E element) int size()
当我们插入了比较多的元素，导致ArrayList快要装满时，它会自动增长容量。ArrayList内部使用一个Object数组来存储元素，自动增长容量是通过创建一个新的容量更大的Object数组，并将元素从原Object数组复制到新Object数组来实现的。若要想避免这种开销，在知道大概会容纳多少数据时，我们可以在构造时指定好它的大小以尽量避免它自动增长的发生；我们也可以调用ensureCapacity方法来增加ArrayList对象的容量到我们指定的大小。ArrayList有以下三个构造器：
ArrayList() ArrayList(Collection<? extends E> c) ArrayList(int initialCapacity) //指定初始capacity，即内部Object数组的初始大小
LinkedList类代表了一个双向链表，允许null元素。这个类同ArrayList一样，不是线程安全的。
这个类中主要有以下的方法：
void addFirst(E element); void addLast(E element); E getFirst(); E getLast(); E removeFirst(); E removeLast();
这些方法的含义正如它们的名字所示。LinkedList作为List接口的实现类，自然包含了List接口中定义的add等方法。LinkedList的add方法实现有以下两种：
boolean add(E e) //把元素e添加到链表末尾 void add(int index, E element) //在指定索引处添加元素
LinkedList的一个缺陷在于它不支持对元素的高效随机访问，要想随机访问其中的元素，需要逐个扫描直到遇到符合条件的元素。只有当我们需要减少在列表中间添加或删除元素操作的代价时，可以考虑使用LinkedList。
Set接口与List接口的重要区别就是它不支持重复的元素，至多可以包含一个null类型元素。Set接口定义的是数学意义上的“集合”概念。
Set接口主要定义了以下方法：
boolean add(E e) void clear() boolean contains(Object o) boolean isEmpty() boolean equals(Object obj) Iterator<E> iterator() boolean remove(Object o) boolean removeAll(Collection<?> c) int size() Object[] toArray() <T> T[] toArray(T[] a)
Set接口并没有显式要求其中的元素是有序或是无序的，它有一个叫做SortedSet的子接口，这个接口可以用来实现对Set元素的排序，SortedSet还有叫做NavigableSet的子接口，这个接口定义的方法可以在有序Set中进行查找和遍历。Java类库中实现了Set接口的类主要有：AbstractSet，HashSet，TreeSet，EnumSet，LinkedHashSet等等。其中，HashSet与TreeSet都是AbstractSet的子类。那么，为什么Java类库要提供AbstractSet这个抽象类呢？答案是为了让我们在自定义实现Set接口的类时不必“从零开始”，AbstractSet这个抽象类已经为我们实现了Set接口中的一些常规方法，而一些灵活性比较强的方法可以由我们自己来定义，我们只需要继承AbstractSet这个抽象类即可。类似的抽象类还有很多，比如我们上面提到的实现了List接口的AbstractList抽象类就是LinkedList和ArrayList的父类。Java官方文档中提到，HashSet和TreeSet分别基于HashMap和TreeMap实现（我们在后面会简单介绍HashMap和TreeMap），他们的区别在于Set
Queue接口是对队列这种数据结构的抽象。一般的队列实现允许我们高效的在队尾添加元素，在队列头部删除元素（First in, First out)。Queue
boolean add(E e) //添加一个元素到队列中，若队列已满会抛出一个IllegalStateException异常 E element() //获取队头元素 boolean offer(E e) //添加一个元素到队列中，若队列已满返回false E peek() //获取队头元素，若队列为空返回null E poll() //返回并移除队头元素，若队列为空返回null E remove() //返回并移除队头元素
我们注意观察下上面的方法：add与offer，element与peek，remove与poll看似是三对儿功能相同的方法。它们之间的重要区别在于前者若操作失败会抛出一个异常，后者若操作失败会从返回值体现出来（比如返回false或null），我们可以根据具体需求调用它们中的前者或后者。
实现Queue接口的类主要有：AbstractQueue， ArrayDeque， LinkedList，PriorityQueue，DelayQueue等等。关于它们具体的介绍可参考官方文档或相关的文章。
我们先来看下它的定义：
An object that maps keys to values. A map cannot contain duplicate keys; each key can map to at most one value.The Map
interface provides three collection views, which allow a map’s contents to be viewed as a set of keys, collection of values, or set of key-value mappings. The order of a map is defined as the order in which the iterators on the map’s collection views return their elements. Some map implementations, like the TreeMap
class, make specific guarantees as to their order; others, like the HashMap
class, do not.
大概意思是这样的：一个把键映射到值的对象被称作一个Map对象。映射表不能包含重复的键，每个键至多可以与一个值关联。Map接口提供了三个集合视图（关于集合视图的概念我们下面会提到）：键的集合视图、值的集合视图以及键值对的集合视图。一个映射表的顺序取决于它的集合视图的迭代器返回元素的顺序。一些Map接口的具体实现（比如TreeMap）保证元素有一定的顺序，其它一些实现（比如HashMap）则不保证元素在其内部有序。
也就是说，Map接口定义了一个类似于“字典”的规范，让我们能够根据键快速检索到它所关联的值。我们先来看看Map接口定义了哪些方法：
void clear() boolean containsKey(Object key) //判断是否包含指定键 boolean containsValue(Object value) //判断是否包含指定值 boolean isEmpty() V get(Object key) //返回指定键映射的值 V put(K key, V value) //放入指定的键值对 V remove(Object key) int size() Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() Set<K> keySet() Collection<V> values()
后三个方法在我们下面介绍集合视图时会具体讲解。
Map接口的具体实现类主要有：AbstractMap，EnumMap，HashMap，LinkedHashMap，TreeMap。HashTable。
我们看一下HashMap的官方定义：
