Java 集合框架核心接口體系全景圖解

集合框架的根基：Iterable 與 Iterator

集合必須可迭代，故所有集合接口繼承 Iterable<T>，其唯一方法：

Iterator<T> iterator()  // 返回迭代器，用於遍歷 T 類型元素

統一返回 Iterator 接口，使所有集合子類均可迭代顯示元素。

根接口：Collection<E>

public interface Collection<E> extends Iterable<E>

定位：集合層次結構根接口，表示一組對象（元素）。

特性：

• 允許重復元素的（List）與不允許的（Set）並存。
• 有序（List）與無序（Set）並存。
• JDK 不提供直接實現，提供更具體子接口（Set、List）實現。
• 常用於傳遞集合、最大通用性操作。

包/多集合：可能包含重復元素的無序集合，應直接實現此接口。

標準構造方法約定

所有通用實現類（通常通過子接口間接實現）應提供：

1. 無參構造器：創建空集合。
2. 單參構造器 Collection(Collection<? extends E> c)：創建與參數元素相同的新集合（支持實現類型間轉換復制）。

接口無法強制構造器，但 Java 平台庫所有通用實現均遵守。

「破壞性」方法與異常約定

修改集合的方法（如 add、remove、clear）若集合不支持該操作，拋 UnsupportedOperationException。調用無效時可能但不一定拋出異常（如向不可修改空集合 addAll 可能不拋異常）。

元素限制與異常行為

• 實現類可限制元素：禁止 null、限制類型。
• 添加不合格元素 → 未檢查異常（通常 NullPointerException 或 ClassCastException）。
• 查詢不合格元素 → 可能拋異常，或返回 false（實現定）。
• 操作不合格元素但不導致插入 → 可能拋異常，可能成功（實現定）。

此類異常在規范中標記為「可選」。

equals 方法在集合規范中的角色

如 contains(Object o) 規范：o==null ? e==null : o.equals(e)。實現可優化（如先比較 hashCode），Object.hashCode() 規范保證哈希碼不等則不等。實現可自由利用基礎 Object 方法行為。

Iterator 接口：取代 Enumeration

public interface Iterator<E>

兩大改進：

1. 允許調用者在迭代期間通過定義良好的語義從集合移除元素（remove()）。
2. 方法名稱改進（hasNext()/next() 替代 hasMoreElements()/nextElement()）。

接口體系速覽表

總結

Java 集合框架以 Iterable/Iterator 為統一遍歷基石，Collection 為根接口派生 Set/List/Queue 三大支系，Map 獨立並行。理解接口契約與實現特性，是選對集合、寫出高效代碼的前提。