Для хранения наборов данных в Java предназначены массивы. Однако их не всегда удобно использовать, прежде всего потому, что они имеют фиксированную длину. Эту проблему в Java решают коллекции. Однако суть не только в гибких по размеру наборах объектов, но в и том, что классы коллекций реализуют различные алгоритмы и структуры данных, например, такие как стек, очередь, дерево и ряд других.

Классы коллекций располагаются в пакете java.util, поэтому перед применением коллекций следует подключить данный пакет.

Хотя в Java существует множество коллекций, но все они образуют стройную и логичную систему. Во-первых, в основе всех коллекций лежит применение того или иного интерфейса, который определяет базовый функционал. Среди этих интерфейсов можно выделить следующие:

• Collection: базовый интерфейс для всех коллекций и других интерфейсов коллекций
• Queue: наследует интерфейс Collection и представляет функционал для структур данных в виде очереди
• Deque: наследует интерфейс Queue и представляет функционал для двунаправленных очередей
• List: наследует интерфейс Collection и представляет функциональность простых списков
• Set: также расширяет интерфейс Collection и используется для хранения множеств уникальных объектов
• SortedSet: расширяет интерфейс Set для создания сортированных коллекций
• NavigableSet: расширяет интерфейс SortedSet для создания коллекций, в которых можно осуществлять поиск по соответствию
• Map: предназначен для созданий структур данных в виде словаря, где каждый элемент имеет определенный ключ и значение. В отличие от других интерфейсов коллекций не наследуется от интерфейса Collection

Эти интерфейсы частично реализуются абстрактными классами:

• AbstractCollection: базовый абстрактный класс для других коллекций, который применяет интерфейс Collection
• AbstractList: расширяет класс AbstractCollection и применяет интерфейс List, предназначен для создания коллекций в виде списков
• AbstractSet: расширяет класс AbstractCollection и применяет интерфейс Set для создания коллекций в виде множеств
• AbstractQueue: расширяет класс AbstractCollection и применяет интерфейс Queue, предназначен для создания коллекций в виде очередей и стеков
• AbstractSequentialList: также расширяет класс AbstractList и реализует интерфейс List. Используется для создания связанных списков
• AbstractMap: применяет интерфейс Map, предназначен для создания наборов по типу словаря с объектами в виде пары "ключ-значение"

С помощью применения вышеописанных интерфейсов и абстрактных классов в Java реализуется широкая палитра классов коллекций - списки, множества, очереди, отображения и другие, среди которых можно выделить следующие:

• ArrayList: простой список объектов
• LinkedList: представляет связанный список
• ArrayDeque: класс двунаправленной очереди, в которой мы можем произвести вставку и удаление как в начале коллекции, так и в ее конце
• HashSet: набор объектов или хеш-множество, где каждый элемент имеет ключ - уникальный хеш-код
• TreeSet: набор отсортированных объектов в виде дерева
• LinkedHashSet: связанное хеш-множество
• PriorityQueue: очередь приоритетов
• HashMap: структура данных в виде словаря, в котором каждый объект имеет уникальный ключ и некоторое значение
• TreeMap: структура данных в виде дерева, где каждый элемент имеет уникальный ключ и некоторое значение

Схематично всю систему коллекций вкратце можно представить следующим образом:

Интерфейс Collection

Интерфейс Collection является базовым для всех коллекций, определяя основной функционал:

Интерфейс Collection является обобщенным и расширяет интерфейс Iterable, поэтому все объекты коллекций можно перебирать в цикле по типу for-each.

Среди методов интерфейса Collection можно выделить следующие:

• boolean add (E item): добавляет в коллекцию объект item. При удачном добавлении возвращает true, при неудачном - false
• boolean addAll (Collection<? extends E> col): добавляет в коллекцию все элементы из коллекции col. При удачном добавлении возвращает true, при неудачном - false
• void clear (): удаляет все элементы из коллекции
• boolean contains (Object item): возвращает true, если объект item содержится в коллекции, иначе возвращает false
• boolean isEmpty (): возвращает true, если коллекция пуста, иначе возвращает false
• Iterator<E> iterator (): возвращает объект Iterator для обхода элементов коллекции
• boolean remove (Object item): возвращает true, если объект item удачно удален из коллекции, иначе возвращается false
• boolean removeAll (Collection<?> col): удаляет все объекты коллекции col из текущей коллекции. Если текущая коллекция изменилась, возвращает true, иначе возвращается false
• boolean retainAll (Collection<?> col): удаляет все объекты из текущей коллекции, кроме тех, которые содержатся в коллекции col. Если текущая коллекция после удаления изменилась, возвращает true, иначе возвращается false
• int size (): возвращает число элементов в коллекции
• Object[] toArray (): возвращает массив, содержащий все элементы коллекции

Все эти и остальные методы, которые имеются в интерфейсе Collection, реализуются всеми коллекциями, поэтому в целом общие принципы работы с коллекциями будут одни и те же. Единообразный интерфейс упрощает понимание и работу с различными типами коллекций. Так, добавление элемента будет производиться с помощью метода add, который принимает добавляемый элемент в качестве параметра. Для удаления вызывается метод remove(). Метод clear будет очищать коллекцию, а метод size возвращать количество элементов в коллекции.