java 集合详细介绍（一）底层实现

 集合分为两大类:

         Collection集合: 单个存储

         Map集合: 按<键,值>对的形式存储,  <员工姓名,工资>

一、Collection介绍

Collection常见方法：

boolean	add(E e) 在当前集合中添加元素e
boolean	addAll(CollectionE> c) 把参数集合c中的所有元素都添加到当前集合中
void	clear() 清空集合中所有的元素.
boolean	contains(Object o) 判断当前集合中是否包含元素o
boolean	isEmpty() 判断集合是否为空
Iterator<E>	iterator() 返回集合的迭代器
boolean	remove(Object o) 在当前集合中删除第一个与o匹配的元素
boolean	removeAll(Collection c) 在当前集合中删除在参数集合c中存在的元素
int	size() 返回元素的个数.
Object[]	toArray() 转换为数组
T[]	toArray(T[] a)

 

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1.list介绍

         List接口继承了Collection接口. Collection的所有操作List都可以继承到。

         List存储特点： 有序,可重复。

         List集合为每个元素指定一个索引值,增加了针对索引值的操作

                   add(index, o)                     remove(index)                    get(index)         set(index, o)

                   sort( Comparator )

2. ArrayList与Vector

           1)       底层是数组, 访问快,添加删除慢。

           2)       ArrayList不是线程安全的,Vector是线程安全的。

           3)       ArrayList初始化容量: 10 ,  Vector初始化容量: 10。

           4)       扩容ArrayList按1.5倍, Vector按2倍大小扩容。

（注意：数组是有初始化长度的，底层是数组的集合在循环插入数据时要考虑集合扩容给影响，可以考虑初始化定义集合长度）

3.Set集合

         存储特点：  无序, 存储顺序可能与添加顺序不一样，不能存储重复的数据

         底层是：单向链表由若干个节点组成，每个节点除了数据域之外还保存一个指向下个节点的指针域。

         优点：插入/删除元素时，不需要像数组一样还得扩容、复制/移动元素，只需要修改一下next指针域即可。

         缺点：访问时，总是从第一个结点依次向后访问，只能向后访问，不能向前访问。

 4.双向链表LinkedList

         LinkedList底层采用双向链表

        使用LinkedList模拟栈结构。栈结构特点：后进先出。

               Push()

               Pop()

      使用LinkedList,模拟队列。队列：先进先出。

              Offer()

               Poll();

 5.HashSet

         底层是HashMap向HashSet添加元素就是把该元素作为键添加到底层的HashMap中
         HasetSet就是HashMap键的集合
         存储在HashSet中的元素, 需要重写equals()/hashCode()方法

 6.TreeSet

         TreeSet实现了SortedSet接口,可以对集合中的元素自然排序, 要求元素必须是可比较的

         在TreeSet构造方法中指定Comparator比较器

         如果没有Comparator比较器,元素的类实现Comparable接口

       TreeSet集合可以对元素排序, 要求元素必须是可比较的
              (1)在构造方法中指定Comparator比较器
              (2)如果没有Comparator,元素的类需要实现Comparable接口
       TreeSet是先选择Comparator, 在没有Comparator的情况下,再找Comaprable

       TreeSet底层是TreeMap    
       向TreeSet添加元素就是把元素作为键添加到底层的TreeMap中       
       TreeSet就是TreeMap键的集合 

       可以对元素排序，要求元素必须是可以比较的。

       TreeSet是先选择Comparator,没有Comparator再选择

       Comparable。

       TreeSet的底层是TreeMap

       TreeSet如果比较两个元素相同，只能存在一个。

       要非常注意，比较方法。TreeSet集合根据Comparator/Comparable的比较结果是否为0，来判断元素是否为同一个元素的。

7. Collection小结

Collection单个存储

基本操作:

add(o),   remove(o),  contains(o),  size(), 

iterator()    hasNext(),  next(), remove()

List 特点:

有序,存储顺序与添加顺序一样

可重复,可以存储重复的数据

为每个元素指定一个索引值

新增的操作:

add(inex, o ), remove(index), get(index), set(index, newValue)

sort(Comparator)

ArrayList:

底层是数组, 访问快,添加删除慢

初始化容量:10

扩容: 1.5 倍

Vector:

底层是数组,  它是线程安全的, ArrayList不是线程安全的

初始化容量: 10

扩容: 2倍

LinkedList:

底层是双向链表, 添加/删除效率高,访问慢

新增的操作:

addFirst(o) / addLast(o)removeFirst()/removeLast()

getFirst()/getLast()

push(o)/pop()

offer(o)/poll()

Set特点:

无序:存储顺序与添加顺序可能不一样

不可重复,存储的数据不允许重复

HashSet

底层是HashMap

向HashSet添加元素就是把该元素作为键添加到底层的HashMap中

HashSet就是HashMap键的集合

TreeSet

TreeSet实现了SortedSet接口,可以对元素自然排序,要求元素必须 是可比较的

(1)在构造方法中指定Comaparator比较器

(2)没有Comaprator,需要让元素的类实现Comaparable接口

TreeSet是先选择Comparator,在没有Comparator的情况下,再选择Comparable

TreeSet底层是TreeMap

向TreeSet添加元素就是把该元素作为键添加到底层的TreeMap中

TreeSet就是TreeMap键的集合

应用场景:

存储可以重复的数据选择List集合

如果以查询访问为主,选择ArrayList

如果频繁的进行添加/删除操作,选LinkedList

如果开发多线程程序,选择juc包中的CopyOnWriterArrayList

如果存储不重复的元素使用Set集合

如果不需要排序就使用HashSet

如果需要排序就选择TreeSet

注意:

List集合,在contains(o), remove(o)操作时,需要比较元素,调用equals()方法

如果在List存储自定义类型数据,需要重写equals()/hashCode()

HashSet中的元素需要重写equals()/hashCode()方法

TreeSet集合中判断是否相同的元素, 根据Comparator/Comparable比较结果是否为0来判断

 

二、Map

Map是以键值对存储数据

如<员工姓名,工资>,  <学生姓名,成绩>

void	clear() 清空Map中所有的键值对.
boolean	containsKey(Object key) 判断Map中的键是否包含指定的key
boolean	containsValue(Object value) 判断Map中的值是否包含指定的value
SetK,V>>	entrySet() 返回所有Entry的集合, 一个<键,值>对就是一个Entry
boolean	equals(Object o)
default void	forEach(BiConsumerK,? super V> action)
V	get(Object key) 返回键key对应的value值
boolean	isEmpty() 判断Map是否为空
Set<K>	keySet() 返回所有键的集合
V	put(K key, V value) 向Map中添加键值对
void	putAll(MapK,? extends V> m) 把参数集合m中的键值对都添加到当前Map中
V	remove(Object key) 删除键与key匹配的键值对
default boolean	remove(Object key, Object value)
default V	replace(K key, V value) 把key的值使用value替换
int	size() 返回键值对的数量.
Collection<V>	values() 返回所有值的集合

 1.HashMap

     1)底层是哈希表,哈希表是一个数组,数组的每个元素是一个单向链表,数组元素实际存储的是单向链表第一个结点的引用
      2)默认初始化容量: 16
      3)默认加载因子: 0.75, 当键值对的数量大于   容量 * 加载因子时, 数组扩容
      4)扩容:2倍
      5)HashMap的键与值都可以为null
      6)在定义Hashmap时,可以指定初始化容量,系统会自动调整为2的幂次方,即把17~31之间的数调整为32, 把33~63之间的数调整为64,为了能够快速计算数组的下标

 

 2.HashTable

     1)底层是哈希表, 哈希表就是一个数组,数组的元素是一个单向链表,数组元素实际存储的是单向链表第一个结点的引用
     2)默认初始化容量: 11
     3)加载因子: 0.75
     4)扩容:2倍 + 1
     5)HashTable的键与值都不能为null
     6)在定义时可以指定初始化容量, 不会调整大小
     7) HashTable是线程安全的, HashMap不是线程安全的

3.Properties

         Properties继承了HashTable

         键与值都是String字符串

         经常用于设置/读取系统属性值

         常用 方法:

                   setProperty(属性名, 属性值)

                   getProperty(属性名)

 4.TreeMap

       TreeMap实现了SortedMap接口,可以根据键自然排序, 要求键必须是可比较的
            1)在构造方法中指定Comparator比较器
            2)没有Comparator时,键要实现Comparable接口
       对于TreeMap来说,先判断是否有Comparator,有的话就按Comparator比较; 如果没有Comaparator,系统要查看键是否实现了Comparable接口
       对于程序员来说,一般情况下通过Comparable定义一个默认的比较规则(绝大多数使用的排序规则), 通过Comparator可以定义很多不同的排序规则

       TreeMap是根据二叉树原理实现排序的

 

 5.Map小结

Map是按<键,值>对的形式存储数据

         基本操作:

                   put(k,v)                     remove(k)                          remove(k,v)

                  containsKey(k)          containsValue(v)                get(k)                size()

                   keySet()                     values()                             entrySet()

                   replace( k , v)

 HashMap

         底层是哈希表(散列表), 哈希表是一个数组,数组的每个元素是一个单向链表,数组元素其实存储的是单向链表的第一个结点的引用

         初始化容量: 16

         扩容: 2倍

         键与值可以为null

         指定初始化容量,系统会调整为2的幂次方

HashTable

         底层是哈希表(散列表), 它是线程安全的,HashMap不是线程安全的

         初始化容量: 11

         扩容: 2倍+1

         键与值 不 可以为null

         指定初始化容量,系统不调整

         -------- Properties

                   继承了HashTable,

                   键与值都是String字符串

                   经常用来设置/读取系统属性

                   一般把属性保存在配置文件中, 可以通过Properties读取

TreeMap

         实现了SortedMap接口,可以根据键自然排序, 要求键必须是可比较的

              1) 在构造方法中指定Comparator比较器

               2)  没有Comparator时, 键要实现Comparable接口

        对于 TreeMap来说,先选择Comparator,

        对于 开发人员来说,一般让键实现Comparable接口定义一个默认的比较规则,通过Comparator可以定义其他不同的比较规则

         TreeMap的键是根据红黑树排序的,红黑树是一种自平衡二叉树

 

应用场景:

         如果不需要根据键排序选择HashMap

         如果需要键排序,选择TreeMap

         开发多线程程序,一般不使用HashTable, 使用juc包中的ConcurrentHashMap,如果要根据键排序就使用juc包中的ConcurrentSkipListMap.  ConcurrentHashMap采用分段锁协议,默认分为16段锁,并发效率高.

   

注意:

         HashMap,HashTable的键需要重写equals()/hashCode()

         TreeMap的键是根据Comparator/Comparable的比较结果是否为0来判断是否相同的键