Java中为什么需要集合框架？

Question

Java中为什么需要集合框架？

javacollections

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既然数组可以完成所有的数据操作（排序/添加/删除），而且数组在内存消耗和性能方面都比集合更好，那么Java中为什么需要集合框架呢？

有没有人能给我一个实时的数据导向示例，展示这两种实现方法之间的差异（数组/集合）。

- JavaUser

10个回答

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有几个原因：

Java的集合类提供了比数组更高级别的接口。
数组具有固定大小。而集合（例如ArrayList）具有灵活的大小。
在原始数组上高效地实现复杂的数据结构（例如哈希表）是一项艰巨的任务。标准的HashMap可以免费提供这一点。
对于同一组服务，您可以选择不同的实现：ArrayList vs. LinkedList，HashMap vs. TreeMap，synchronized等。
最后，数组允许协变：由于只能在运行时检测到的类型错误，设置数组元素不能保证成功。泛型可以解决这个数组问题。

看一下下面这个片段，它说明了协变问题：

  String[] strings = new String[10];
  Object[] objects = strings;

  objects[0] = new Date();  // <- ArrayStoreException: java.util.Date

- Itay Maman

不，您不能将 objects 强制转换为 Integer[]，因为它实际上是 String[] 类型；在那一点上，您会得到 ClassCastException。 - C. K. Young

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集合类（如Set、List和Map实现）更接近于“问题空间”。它们可以让开发人员更快地完成工作，并提交更易读/易维护的代码。

- Drew Wills

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对于集合API中的每个类，都有不同的答案回答您的问题。以下是一些例子。

LinkedList：如果您从数组中间删除一个元素，则需要付出将所有右侧元素移动的代价。但使用链表则不需要。

Set：如果您尝试使用数组实现一个集合，添加元素或测试元素是否存在的时间复杂度为O(N)。但使用HashSet，则为O(1)。

Map：使用数组实现映射将具有与您假设的数组实现集合相同的性能特征。

- Jonathan Feinberg

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这取决于您的应用程序需求。有许多类型的集合，包括：

HashSet
ArrayList
HashMap
TreeSet
TreeMap
LinkedList

例如，如果您需要存储键/值对，则如果基于数组，您将不得不编写大量自定义代码 - 而Hash*集合应该可以直接使用。像往常一样，选择适合工作的正确工具。

- Justin Ethier

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基本前提是“错误的”，因为Java在语言中引入接口之前就已经包含了Dictionary类...

集合提供了List，它们与数组有些相似，但它们提供了许多其他的东西。我假设你只是在谈论List（甚至Set），而将Map排除在外。

是的，使用数组可以获得与List和Set相同的功能，但是需要大量的工作。整个库的重点是用户不必自己实现常见的事物。

一旦您拥有每个人都使用的单个实现，就更容易证明花费资源进行优化。这意味着当标准集合被加速或其内存占用被减少时，所有使用它们的应用程序都可以免费获得改进。

每个事物的单个接口也简化了每个开发人员的学习曲线-没有无数种做同样事情的方法。

如果您想要一个随时间增长的数组，您可能不会在所有类中都放置增长代码，而是编写一个单独的实用程序方法来执行该操作。删除和插入等操作也是如此...

此外，数组不适合插入/删除操作，特别是当您希望 .length 成员反映实际内容数量的时候，您将花费大量时间来增加和缩小数组。数组也不适合用于集合，因为每次要进行插入以检查重复项时，您必须遍历整个数组。这会破坏任何感知效率。

- TofuBeer

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数组并不总是高效的。如果你需要像 LinkedList 这样的东西，看起来你需要学习一些数据结构：http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_data_structures

- fastcodejava

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Java Collections（Java集合）提供了不同的功能、可用性和便捷性。

当在应用程序中我们想要处理一组对象时，仅仅使用数组是不够的，或者说它们可能会导致一些繁琐的操作。

一个重要的区别就是可用性和便捷性，尤其是在需要时，集合会自动扩展大小：

集合提供了简化我们工作的方法。

每个集合都有其独特的特点：

List- 本质上是一个可变大小的数组；
通常可以在任意位置添加/删除项目；
项目的顺序是明确定义的（即您可以说给定项目在列表中的位置）。

用途- 大多数情况下，您只需要存储或迭代“一堆东西”，然后再迭代它们。
Set- 事物可以“存在或不存在”-当您将项目添加到集合中时，没有关于该项目被添加了多少次的概念，并且通常没有排序的概念。

用途- 记住“您已经处理过哪些项目”，例如在进行网络爬行时；
对项目做出其他是或否的决策，例如“该项目是否为英语单词”，“该项目是否在数据库中？”，“该项目是否属于此类别？”等。

在这里，您可以根据情况找到每个集合的用途。

- VedantK

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集合框架比数组更高级，提供了重要的接口和类，通过使用它们，我们可以以更复杂的方式管理对象组，并使用特定集合已经提供的许多方法。

例如：

ArrayList - 它就像一个动态数组，即我们不需要声明其大小，它会随着我们添加元素而增长，随着我们从中删除元素而缩小，在程序运行时。
LinkedList - 它可以用来表示队列（FIFO）或甚至堆栈（LIFO）。
HashSet - 它通过哈希过程存储其元素。 HashSet 中元素的顺序不能保证。
TreeSet - 当需要存储大量排序元素并快速访问它们时，TreeSet 是最佳选择。
ArrayDeque - 它也可以用于实现先进先出（FIFO）队列或后进先出（LIFO）队列。
HashMap - HashMap 以键值对的形式存储数据，其中键和值都是对象。
Treemap - TreeMap 按升序存储键值对，从 TreeMap 中检索元素的速度非常快。

想要了解更多关于Java集合的知识，请查看这篇文章。

- Johnny

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集合是Java中的框架，您知道框架非常易于使用，而不是实现和使用它，您关心的是为什么我们不使用数组，因为数组有缺点，例如它是静态的，您必须至少在开始时定义行的大小，因此，如果您的数组很大，则会导致大量内存浪费。因此，您可以优先选择集合层次结构中的ArrayList。

复杂性是另一个问题，例如，如果您想要在数组中插入元素，则必须跟踪到定义索引，因此您可以使用LinkedList，所有函数都已实现，只需使用即可使您的代码更简单，并且您可以阅读集合层次结构的各种优点。

- girish lalwani

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可以查看英文原文，
原文链接

- C. K. Young · Accepted Answer

数组不可调整大小。
Java集合框架提供了许多不同的有用数据类型，如链表（允许在常数时间内任意位置插入），可调整大小的数组列表（类似于Vector但更酷），红黑树，基于哈希的映射（类似于Hashtable但更酷）。
Java集合框架提供了抽象，因此您可以将列表称为List，无论是由数组列表还是链表支持；您可以将映射/字典称为Map，无论是由红黑树还是哈希表支持。

换句话说，Java集合框架允许您使用正确的数据结构，因为一个尺寸并不适合所有情况。