Java Collection

¿Qué es Java Collection?

Java Collection es una de las características importantes de Java. Se trata de un conjunto de clases e interfaces que permiten almacenar elementos de una forma segura y ordenada.

Las clases de Java Collection permiten operaciones como la búsqueda, la inserción, la eliminación, la iteración y la clasificación de elementos, lo que facilita el manejo de datos en las aplicaciones de Java.

Tipos de elementos en Java Collection

Dentro de la potente funcionalidad que nos ofrece Java Collection, encontramos una serie de elementos integrados que nos facilitan la tarea de gestionar diferentes estructuras de datos. Estos elementos nos proporcionan los medios necesarios para manejar eficientemente:

• Listas: Permiten almacenar una colección de elementos, manteniendo el orden en el que se insertan y permitiendo duplicados.
• Colas: Ideales para manejar datos en situaciones donde el primer elemento en entrar es el primero en salir (FIFO).
• Conjuntos: Nos facilitan manejar grupos de elementos, asegurándose de que cada elemento sea único, es decir, no permite duplicados.
• Mapas: Estructuras que nos permiten almacenar pares de elementos en forma de clave-valor, donde cada clave es única.

Listas en Java Collection

Dentro de las listas (Lists) en Java Collection encontramos elementos como ArrayList, Vector, Stack y LinkedList. Siendo List la especificación del interface estándar de las listas.

Un ArrayList es una implementación de la interfaz List en Java. Es una clase que se utiliza para almacenar una lista de elementos y su tamaño puede aumentar o disminuir según sea necesario. Esto significa que podemos agregar, eliminar y modificar elementos en cualquier posición en la lista.

La clase Vector es similar a ArrayList, pero es sincronizada. Esta clase es útil en contextos donde se necesite una lista segura para subprocesos múltiples. Sin embargo, en programas de un solo subproceso, es más eficiente usar ArrayList.

Para las pilas tenemos la clase Stack que es una subclase de Vector que implementa una estructura de datos LIFO – Last In, First Out, es decir, último en ser almacenado, es el primero que sale. Se utiliza para almacenar elementos en el orden en que se agregan y permite operaciones como añadir (push), sacar (pop), y buscar (peek) en la pila.

Una LinkedList es otra implementación de la interfaz List en Java. Es una clase que se utiliza para almacenar una lista de elementos, pero a diferencia de ArrayList, utiliza una estructura de lista enlazada para almacenar los elementos. Esto significa que podemos agregar, eliminar y modificar elementos en cualquier posición en la lista, pero el acceso a los elementos es un poco más lento que en ArrayList.

Colas en Java Collection

Las Colas (Queues) son colecciones diseñadas para mantener los elementos en un orden específico para su procesamiento. Una cola típicamente, pero no necesariamente, permite agregar elementos al final de la cola y eliminar elementos del principio de la cola, esto se conoce como una estructura de datos FIFO – First In, First Out.

Dentro de Java Collection tenemos varias implementaciones de colas, como son PriorityQueue, DelayQueue y ArrayDeque. Siendo Queue el interface estándar de implementación de las colas.

Aunque hay que saber que LinkedList también se puede utilizar para implementar una cola.

Con PriorityQueue podemos estructurar una cola que nos permite priorizar elementos en función de su orden natural o de un comparador proporcionado en el momento de la creación de la cola. Esta implementación es útil en situaciones donde necesitamos procesar elementos en un orden distinto al que fueron ingresados.

DelayQueue nos permite crear una cola de elementos que se podrán sacar una vez que su tiempo de retardo ha expirado. Esto es especialmente útil en programación concurrente cuando queremos programar tareas para que se ejecuten después de cierto tiempo.

Por último, ArrayDeque es una implementación de cola que permite agregar y eliminar elementos tanto al principio como al final de la colección.

Conjuntos en Java Collection

En el caso de los conjuntos (Sets) en Java Collection podremos gestionar colecciones que no permitan elementos duplicados.

Dentro de las clases de conjuntos tenemos HashSet, LinkedHashSet y TreeSet. Siendo Set el interface estándar que define las operaciones sobre los conjuntos.

Mediante HashSet podemos almacenar elementos en una colección, pero a diferencia de otras implementaciones de Set, HashSet no garantiza ningún orden específico de los elementos. Esto se debe a que utiliza una función hash para almacenar los elementos, lo que hace que las operaciones de búsqueda, inserción y eliminación sean muy eficientes.

LinkedHashSet es una extensión de HashSet que, además de no permitir duplicados, mantiene el orden en el que se insertan los elementos. Esto se debe a que internamente utiliza una estructura de lista enlazada para almacenar los elementos.

Por último, TreeSet es una implementación de Set que, además de no permitir duplicados, mantiene los elementos ordenados en orden ascendente. Esto se debe a que internamente utiliza una estructura de árbol para almacenar los elementos.

Mapas en Java Collection

El último tipo de elementos de Java Collection son los Mapas (Maps). Los Mapas en Java Collection nos permiten almacenar elementos en pares de clave-valor, es decir, cada elemento se almacena con una clave única que se utiliza para acceder a él.

Dentro de los mapas encontramos implementaciones como HashMap, LinkedHashMap y TreeMap. Siendo Map el interface general de operaciones de los mapas.

Un HashMap es una implementación de la interfaz Map en Java. Es una clase que se utiliza para almacenar pares clave-valor. En este caso, la clave es un objeto que se utiliza para acceder al valor correspondiente. HashMap es muy eficiente cuando se trata de buscar valores, ya que utiliza una función hash para indexar los valores.

Mediante LinkedHashMap podemos almacenar pares clave-valor manteniendo el orden en el que se insertaron. Esta clase es especialmente útil cuando necesitamos acceder a los elementos en el mismo orden en que fueron agregados.

Por último, un TreeMap es una implementación de la interfaz Map que almacena los pares clave-valor en un árbol rojo-negro, lo que permite realizar operaciones de búsqueda, inserción y eliminación de manera muy eficiente. Un árbol rojo-negro es un árbol binario de búsqueda equilibrado.

Iteradores en Java Collection

Una herramienta esencial para manipular las colecciones en Java son los Iteradores. Los iteradores son objetos representados por la clase Iterator que permiten recorrer los elementos de una colección de manera secuencial, sin necesidad de conocer la estructura interna de la colección.

El uso de iteradores es bastante sencillo. Primero, se obtiene un Iterator de la colección utilizando el método iterator(). Luego, se pueden recorrer los elementos de la colección utilizando los métodos hasNext() y next() del iterador.