Java基础——集合框架

一、集合

         Java集合类存放于 java.util 包中，是一个用来存放对象的容器。Java 集合框架主要包括两种类型的容器，一种是集合（Collection），存储一个元素集合，另一种是图（Map），存储键/值对映射。

     1）集合中只能存放对象；

     2）集合存放的是对象的引用，对象本身仍在堆内存中；

     3）集合可以存放不同类型、不同数量的数据类型（Map）。

二、集合框架    

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三、集合详解

  Collection集合框架

  顶层接口：

public interface Iterable {
    /**
     * 返回类型 T元素的迭代器。
     */
    Iterator iterator();

    /**
     * 执行给定的操作的每个元素 Iterable直到所有的元素都已经被处理或行动将抛出一个异常。
     * @since 1.8
     */
    default void forEach(Consumer action) {
        Objects.requireNonNull(action);
        for (T t : this) {
            action.accept(t);
        }
    }

    /**
     * 在Iterable描述的元素上创建一个spliterator
     * @since 1.8
     */
    default Spliterator spliterator() {
        return Spliterators.spliteratorUnknownSize(iterator(), 0);
    }
}

  迭代器接口：

public interface Iterator {
    /**
     * 如果仍有元素可以迭代，则返回 true。
     */
    boolean hasNext();

    /**
     * 返回迭代的下一个元素
     */
    E next();

    /**
     * 从迭代器指向的 collection 中移除迭代器返回的最后一个元素（可选操作）。
     */
    default void remove() {
        throw new UnsupportedOperationException("remove");
    }
    /**
     * 为每个剩余元素执行给定的操作,直到所有的元素都已经被处理或行动将抛出一个异常。
     * @since 1.8
     */
    default void forEachRemaining(Consumer action) {
        Objects.requireNonNull(action);
        while (hasNext())
            action.accept(next());
    }

}

  核心接口：

public interface Collection extends Iterable {
         ..........
}

  子接口：

  1）、List：有序，可重复，有索引 ，可以有null元素

public interface List extends Collection {
            .........
}

   实现类：

        List list1 = new ArrayList<>();
        List list2 = new LinkedList<>();
        List list3 = new Vector<>();

  ArrayList：ArrayList是基于数组实现的List类，它封装了一个动态的增长的、允许再分配的Object[]数组。

          特点：底层数据结构是数组，查询快，增删慢；线程不安全，效率高；

  LinkedList：implements List, Deque。实现List接口，能对它进行队列操作，即可以根据索引来随机访问集合中的    元素。同时它还实现Deque接口，即能将LinkedList当作双端队列

          特点：底层数据结构是链表，查询慢，增删快;线程不安全，效率高；

  Vector：Vector和ArrayList在用法上几乎完全相同，基本被淘汰

          特点：底层数据结构是数组，查询快，增删慢;线程安全，效率低,几乎已经淘汰了这个集合；

  其他：

          Stack：vector提供的子类，用于模拟"栈"这种数据结构（LIFO后进先出）

          CopyOnWriteArrayList：

         CopyOnWriteArrayList是ArrayList的线程安全的变体，其中的所有可变操作（add， set等）都是对底层数组进行一次新的复制来实现的，相比ArrayList的要慢一些，适用于读多写少的场景 ；

          在并发操作容器对象时不会抛出ConcurrentModificationException，并且返回的元素与迭代器创建时的元素是一致的 ；
          容器对象的复制需要一定的开销，如果对象占用内存过大，可能造成频繁的YoungGC和Full GC ；
          CopyOnWriteArrayList不能保证数据实时一致性，只能保证最终一致性

  2）、Set：不可重复，无索引

public interface Set extends Collection {
            .........
}

  实现类：

        Set set1 = new HashSet<>();
        Set set2 = new LinkedHashSet<>();
        Set set3 = new TreeSet<>();

  HashSet：HashSet是Set接口的典型实现，HashSet使用HASH算法来存储集合中的元素，因此具有良好的存取和查找性      能。当向HashSet集合中存入一个元素时，HashSet会调用该对象的hashCode()方法来得到该对象的hashCode值，然后根据该    HashCode值决定该对象在HashSet中的存储位置。

  HashSet集合判断两个元素相等的标准是两个对象通过equals()方法比较相等，并且两个对象的hashCode()方法的返回值相等

  特点：底层数据结构是数组；无序、不可重复；线程不安全；

  LinkedHashSet：

  特点：底层采用 链表和哈希表的算法，链表保证元素的添加顺序，哈希表保证元素的唯一性；有序、不可重复；线程不安全；

  TreeSet：TreeSet是SortedSet接口的唯一实现类，可以确保集合元素处于排序状态

  特点：底层使用红黑树算法，擅长于范围查询；有序、不可重复；线程不安全；

  3）、Queue：链表结构，先进先出

public interface Queue extends Collection {
                ...........
}

 Map集合框架

key-value 的键值对，key 不允许重复，value 可以；双列

Map接口的三个实现类：

HashMap：线程不安全，高效，支持null；

HashTable：线程安全，低效，不支持null；

SortedMap：有一个实现类：TreeMap

ConcurrentHashMap：HashMap的变体线程安全

 

四、集合遍历

  遍历ArrayList

import java.util.*;
/**
 * 三种方法都是用来遍历ArrayList集合，第三种方法是采用迭代器的方法，该方法可以不用担心在遍历的过程中会超出集合的长度。
 */
public class Test{
 public static void main(String[] args) {
     List list=new ArrayList();
     list.add("Hello");
     list.add("World");
     list.add("HAHAHAHA");
     //第一种遍历方法使用foreach遍历List
     for (String str : list) {            //也可以改写for(int i=0;i ite=list.iterator();
     while(ite.hasNext())//判断下一个元素之后有值
     {
         System.out.println(ite.next());
     }
 }
}

遍历Map

import java.util.*;
 
public class Test{
     public static void main(String[] args) {
      Map map = new HashMap();
      map.put("1", "value1");
      map.put("2", "value2");
      map.put("3", "value3");
      
      //第一种：普遍使用，二次取值
      System.out.println("通过Map.keySet遍历key和value：");
      for (String key : map.keySet()) {
       System.out.println("key= "+ key + " and value= " + map.get(key));
      }
      
      //第二种
      System.out.println("通过Map.entrySet使用iterator遍历key和value：");
      Iterator> it = map.entrySet().iterator();
      while (it.hasNext()) {
       Map.Entry entry = it.next();
       System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue());
      }
      
      //第三种：推荐，尤其是容量大时
      System.out.println("通过Map.entrySet遍历key和value");
      for (Map.Entry entry : map.entrySet()) {
       System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue());
      }
    
      //第四种
      System.out.println("通过Map.values()遍历所有的value，但不能遍历key");
      for (String v : map.values()) {
       System.out.println("value= " + v);
      }
     }
}

遍历Set

import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;

public class SetTest {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet sets = new HashSet<>();
        sets.add("h");
        sets.add("e");
        sets.add("l");
        sets.add("l");//不可重复
        sets.add("0");

        //方法一：迭代遍历
        for (Iterator iterator = sets.iterator(); iterator.hasNext();){
            System.out.println(iterator.next());
        }
        //输出结果：
        /*
        0
        e
        h
        l
         */
       //可以看出Set集合是不可重复（添加重复操作不会报错）且无序的

        //方法二：foreach循环（没有普通for循环方法）
        for (String value:sets) {
            System.out.println(value);
        }
    }
}