第十三章、集合---Collection集合、迭代器、增强for、List集合、Set集合
Collection
文章目录
- Collection
- 主要内容
- 学习目标
- 第十三章 集合（续）
- 13.2 集合框架
- 13.3 Collection 常用功能
- 13.4 Iterator迭代器
- 13.4.1 Iterator接口
- 13.4.2 迭代器的实现原理
- 13.4.3 使用Iterator迭代器删除元素
- 13.4.4 增强for
- 练习1：遍历数组
- 练习2：遍历集合
- 13.4.5 java.lang.Iterable接口
- 13.4.6 Java中modCount的用法，快速失败（fail-fast）机制
- 13.4.7 foreach和 Iterator的关系？
- 13.5 List集合
- 13.5.1 List接口介绍
- 13.5.2 List接口中常用方法
- 13.5.3 List的实现类
- ArrayList集合
- Vector集合
- Stack集合
- LinkedList集合
- 补充：动态数组与LinkedList的区别
- 补充：我们使用时，如何选择ArrayList或LinkdeList?
- 13.5.4 ListIterator
- 13.5.5 源码分析
- （1）Vector源码分析
- （2）ArrayList源码分析
- （3）LinkedList源码分析
- 13.6 Set集合
- 13.6.1 HashSet
- 13.6.2 LinkedHashSet
- 13.6.3 TreeSet
- 自然顺序
- 定制排序
- 13.6.4 如何选用HashSet、LinkedHashSet、TreeSet
- 13.6.5 补充：Set不可重复的讲解
- 13.6.6 小总结
主要内容
- Collection集合
- 迭代器
- 增强for
- List集合
- Set集合
学习目标
- 能够说出集合与数组的区别
- 说出Collection集合的常用功能
- 能够使用迭代器对集合进行取元素
- 能够说出集合的使用细节
- 能够使用集合存储自定义类型
- 能够使用foreach循环遍历集合
- 能够说出List集合和Set集合的区别
- 能够说出List集合各种实现类的区别
- 能够说出Set集合各种实现类的区别
第十三章 集合（续）
13.2 集合框架
- 集合：集合是java中提供的一种容器，可以用来存储多个数据。
集合和数组既然都是容器，它们有啥区别呢？
- 数组的长度是固定的。集合的长度是可变的。
- 数组中存储的是同一类型的元素，可以存储基本数据类型值。集合存储的都是对象。而且对象的类型可以不一致。在开发中一般当对象多的时候，使用集合进行存储。
为了可以满足用户数据更多种的逻辑关系，而设计的一系列的不同于数组的可变的聚合的抽象数据类型。这些接口和类在java.util包中，因为类型很丰富，因此我们通常称为集合框架集。
集合主要分为两大系列：Collection和Map，Collection 表示一组对象，Map表示一组映射关系或键值对。
-
Collection 层次结构中的根接口。Collection 表示一组对象，这些对象也称为 collection 的元素。一些 collection 允许有重复的元素，而另一些则不允许。一些 collection 是有序的，而另一些则是无序的。JDK 不提供此接口的任何直接实现：它提供更具体的子接口（如 Set 和 List、Queue）实现。此接口通常用来传递 collection，并在需要最大普遍性的地方操作这些 collection。
- List：有序的 collection（也称为序列）。此接口的用户可以对列表中每个元素的插入位置进行精确地控制。用户可以根据元素的整数索引（在列表中的位置）访问元素，并搜索列表中的元素。
- Queue：队列通常（但并非一定）以 FIFO（先进先出）的方式排序各个元素。不过优先级队列和 LIFO 队列（或堆栈）例外，前者根据提供的比较器或元素的自然顺序对元素进行排序，后者按 LIFO（后进先出）的方式对元素进行排序。
- Set：一个不包含重复元素的 collection。更确切地讲，set 不包含满足 e1.equals(e2) 的元素对 e1 和 e2，并且最多包含一个 null 元素。正如其名称所暗示的，此接口模仿了数学上的 set 抽象。
- SortedSet进一步提供关于元素的总体排序 的 Set。这些元素使用其自然顺序进行排序，或者根据通常在创建有序 set 时提供的 Comparator进行排序。该 set 的迭代器将按元素升序遍历 set。提供了一些附加的操作来利用这种排序。
-
Map：将键映射到值(key,value)的对象。一个映射不能包含重复的键；每个键最多只能映射到一个值。 Map 接口提供三种collection 视图，允许以键集、值集或键-值映射关系集的形式查看某个映射的内容。映射顺序 定义为迭代器在映射的 collection 视图上返回其元素的顺序。某些映射实现可明确保证其顺序，如 TreeMap 类；另一些映射实现则不保证顺序，如 HashMap 类。
- SortedMap进一步提供关于键的总体排序 的 Map。该映射是根据其键的自然顺序进行排序的，或者根据通常在创建有序映射时提供的 Comparator 进行排序。
补充
/*
* 集合：
* 容器，用一种数据结构来存储数据。
*
* 数组：
* （1）长度固定的
* （2）数组中的元素的类型是一致的
* （3）数组的元素可以是基本数据类型，也可以是引用数据类型
*
* 集合：
* （1）可以自动扩容
* （2）集合中的元素可以是各种数据类型
* （3）集合中的元素必须是引用数据类型
* （4）集合的类型有很多种，更丰富
*
* 集合有两大类：
* （1）Collection系列：
* 对象之间是没有关系的，一个一个的对象
* 单身party
* （2）Map系列
* 存储的是键值对(key,value)
* 情侣party
*
* java.util.Collection：接口。
* Collection是Collection系列的集合的根接口。
* 存到Collection集合中的对象是单个的，这个对象称为元素。
* 一些 collection 允许有重复的元素（List），而另一些则不允许（Set）。
* 一些 collection 是有序的（ArrayList,TreeSet。。。），而另一些则是无序的（HashSet。。。）。
* JDK 不提供此接口的任何直接 实现：它提供更具体的子接口（如 Set 和 List）实现。
* 此接口通常用来传递 collection，并在需要最大普遍性的地方操作这些 collection。 即Collection中是单值集合的共性的操作。
*/
13.3 Collection 常用功能
Collection是所有单列集合的父接口，因此在Collection中定义了单列集合(List和Set)通用的一些方法，这些方法可用于操作所有的单列集合。方法如下：
1、添加元素
（1）add(E obj)：添加元素对象到当前集合中
（2）addAll(Collection other)：添加other集合中的所有元素对象到当前集合中，即this = this ∪ other
2、删除元素
（1） boolean remove(Object obj) ：从当前集合中删除第一个找到的与obj对象equals返回true的元素。
（2）boolean removeAll(Collection coll)：从当前集合中删除所有与coll集合中相同的元素。即this = this - this ∩ coll
3、判断元素
（1）boolean isEmpty()：判断当前集合是否为空集合。
（2）boolean contains(Object obj)：判断当前集合中是否存在一个与obj对象equals返回true的元素。
（3）boolean containsAll(Collection c)：判断c集合中的元素是否在当前集合中都存在。即c集合是否是当前集合的“子集”。
4、查询
（1）int size()：获取当前集合中实际存储的元素个数
（2）Object[] toArray()：返回包含当前集合中所有元素的数组
5、交集
（1）boolean retainAll(Collection coll)：当前集合仅保留与c集合中的元素相同的元素，即当前集合中仅保留两个集合的交集，即this = this ∩ coll； 注意：这个方法要保证this和coll中的元素数据类型一致才有效。否则不可能有交集
方法演示：
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
public class Demo1Collection {
public static void main(String[] args) {
// 创建集合对象
// 使用多态形式
Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
// 使用方法
// 添加功能 boolean add(String s)
coll.add("小李广");
coll.add("扫地僧");
coll.add("石破天");
System.out.println(coll);
// boolean contains(E e) 判断o是否在集合中存在
System.out.println("判断 扫地僧 是否在集合中"+coll.contains("扫地僧"));
//boolean remove(E e) 删除在集合中的o元素
System.out.println("删除石破天："+coll.remove("石破天"));
System.out.println("操作之后集合中元素:"+coll);
// size() 集合中有几个元素
System.out.println("集合中有"+coll.size()+"个元素");
// Object[] toArray()转换成一个Object数组
Object[] objects = coll.toArray();
// 遍历数组
for (int i = 0; i < objects.length; i++) {
System.out.println(objects[i]);
}
// void clear() 清空集合
coll.clear();
System.out.println("集合中内容为："+coll);
// boolean isEmpty() 判断是否为空
System.out.println(coll.isEmpty());
}
}
@Test
public void test2(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(1);
coll.add(2);
System.out.println("coll集合元素的个数：" + coll.size());
Collection other = new ArrayList();
other.add(1);
other.add(2);
other.add(3);
coll.addAll(other);
// coll.add(other);
System.out.println("coll集合元素的个数：" + coll.size());
}
注意：coll.addAll(other);与coll.add(other);
@Test
public void test5(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(1);
coll.add(2);
coll.add(3);
coll.add(4);
coll.add(5);
System.out.println("coll集合元素的个数：" + coll.size());//5
Collection other = new ArrayList();
other.add(1);
other.add(2);
other.add(8);
coll.retainAll(other);//保留交集
System.out.println("coll集合元素的个数：" + coll.size());//2
}
13.4 Iterator迭代器
13.4.1 Iterator接口
在程序开发中，经常需要遍历集合中的所有元素。针对这种需求，JDK专门提供了一个接口java.util.Iterator。Iterator接口也是Java集合中的一员，但它与Collection、Map接口有所不同，Collection接口与Map接口主要用于存储元素，而Iterator主要用于迭代访问（即遍历）Collection中的元素，因此Iterator对象也被称为迭代器。
想要遍历Collection集合，那么就要获取该集合迭代器完成迭代操作，下面介绍一下获取迭代器的方法：
public Iterator iterator(): 获取集合对应的迭代器，用来遍历集合中的元素的。
下面介绍一下迭代的概念：
- 迭代：即Collection集合元素的通用获取方式。在取元素之前先要判断集合中有没有元素，如果有，就把这个元素取出来，继续在判断，如果还有就再取出出来。一直把集合中的所有元素全部取出。这种取出方式专业术语称为迭代。
Iterator接口的常用方法如下：
public E next():返回迭代的下一个元素。public boolean hasNext():如果仍有元素可以迭代，则返回 true。
接下来我们通过案例学习如何使用Iterator迭代集合中元素：
public class IteratorDemo {
public static void main(String[] args) {
// 使用多态方式 创建对象
Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
// 添加元素到集合
coll.add("串串星人");
coll.add("吐槽星人");
coll.add("汪星人");
//遍历
//使用迭代器 遍历 每个集合对象都有自己的迭代器
Iterator<String> it = coll.iterator();
// 泛型指的是 迭代出 元素的数据类型
while(it.hasNext()){ //判断是否有迭代元素
String s = it.next();//获取迭代出的元素
System.out.println(s);
}
}
}
tips:：在进行集合元素取出时，如果集合中已经没有元素了，还继续使用迭代器的next方法，将会发生java.util.NoSuchElementException没有集合元素的错误。
13.4.2 迭代器的实现原理
我们在之前案例已经完成了Iterator遍历集合的整个过程。当遍历集合时，首先通过调用集合的iterator()方法获得迭代器对象，然后使用hashNext()方法判断集合中是否存在下一个元素，如果存在，则调用next()方法将元素取出，否则说明已到达了集合末尾，停止遍历元素。
Iterator迭代器对象在遍历集合时，内部采用指针的方式来跟踪集合中的元素，为了让初学者能更好地理解迭代器的工作原理，接下来通过一个图例来演示Iterator对象迭代元素的过程：
在调用Iterator的next方法之前，迭代器的索引位于第一个元素之前，不指向任何元素，当第一次调用迭代器的next方法后，迭代器的索引会向后移动一位，指向第一个元素并将该元素返回，当再次调用next方法时，迭代器的索引会指向第二个元素并将该元素返回，依此类推，直到hasNext方法返回false，表示到达了集合的末尾，终止对元素的遍历。
13.4.3 使用Iterator迭代器删除元素
java.util.Iterator迭代器中有一个方法：
void remove() ;
那么，既然Collection已经有remove(xx)方法了，为什么Iterator迭代器还要提供删除方法呢？
因为Collection的remove方法，无法根据条件删除。
例如：要删除以下集合元素中，名字是三个字的人名
@Test
public void test02(){
Collection<String> coll = new ArrayList<>();
coll.add("陈琦");
coll.add("李晨");
coll.add("邓超");
coll.add("黄晓明");
//删除名字有三个字的
// coll.remove(o)//无法编写
Iterator<String> iterator = coll.iterator();
while(iterator.hasNext()){
String element = iterator.next();
if(element.length()==3){
// coll.remove(element);//错误的
iterator.remove();
}
}
System.out.println(coll);
}
注意：不要在使用Iterator迭代器进行迭代时，调用Collection的remove(xx)方法，否则会报异常java.util.ConcurrentModificationException，或出现不确定行为。
13.4.4 增强for
增强for循环(也称for each循环)是JDK1.5以后出来的一个高级for循环，专门用来遍历数组和集合的。
格式：
语法格式：
for(集合的元素类型 集合的元素名 : 集合名称){
}
for(数组的元素类型 数组的元素名 : 数组名称){
}
//集合的元素名和数组的元素名自己命名的。
它用于遍历Collection和数组。通常只进行遍历元素，不要在遍历的过程中对集合元素进行增删操作。
foreach和for循环的区别？
（1）foreach更快更简洁
（2）foreach没有下标信息
（3）foreach不能用于 修改元素，可以修改元素的属性
练习1：遍历数组
public class NBForDemo1 {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {3,5,6,87};
//使用增强for遍历数组
for(int a : arr){//a代表数组中的每个元素
System.out.println(a);
}
}
}
练习2：遍历集合
public class NBFor {
public static void main(String[] args) {
Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
coll.add("小河神");
coll.add("老河神");
coll.add("神婆");
//使用增强for遍历
for(String s :coll){//接收变量s代表 代表被遍历到的集合元素
System.out.println(s);
}
}
}
tips: 新for循环必须有被遍历的目标。目标只能是Collection等或者是数组。新式for仅仅作为遍历操作出现。
13.4.5 java.lang.Iterable接口
java.lang.Iterable接口，实现这个接口允许对象成为 “foreach” 语句的目标。
Java 5时Collection接口继承了java.lang.Iterable接口，因此Collection系列的集合就可以直接使用foreach循环遍历。
java.lang.Iterable接口的抽象方法：
- public Iterator iterator(): 获取对应的迭代器，用来遍历数组或集合中的元素的。
代码示例：
让昨天我们自定义的动态数组支持foreach遍历
自定义动态数组：
import java.util.Arrays;
import java.util.Iterator;
import java.util.NoSuchElementException;
public class MyArrayList<E> implements Iterable<E>{
private Object[] all;
private int total;
public MyArrayList(){
all = new Object[5];
}
public void add(E e) {
ensureCapacityEnough();
all[total++] = e;
}
private void ensureCapacityEnough() {
if(total >= all.length){
all = Arrays.copyOf(all, all.length*2);
}
}
//...省略其他代码
@Override
public Iterator<E> iterator() {
return new Itr();
}
private class Itr implements Iterator<E>{
int cursor;
@Override
public boolean hasNext() {
return cursor<=total;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
@Override
public E next() {
return (E) all[cursor++];
}
}
}
测试类：
public class TestForeach {
public static void main(String[] args) {
MyArrayList<String> my = new MyArrayList<String>();
my.add("hello");
my.add("java");
my.add("world");
my.add("atguigu");
my.add("list");
my.add("data");
for (String string : my) {
System.out.println(string);
}
}
}
同理，因为foreach本质上就是使用Iterator迭代器进行遍历的，所以也不要在foreach遍历的过程使用Collection的remove()方法。否则，要么报异常java.util.ConcurrentModificationException，要么行为不确定。
@Test
public void test07(){
Collection<Student> coll = new ArrayList<>();
coll.add(new Student("陈琦"));
coll.add(new Student("李晨"));
coll.add(new Student("邓超"));
coll.add(new Student("黄晓明"));
//调用ArrayList里面的Iterator iterator()
for (Student student : coll) {
if("黄晓明".equals(student.getName())){
coll.remove(student);
}
}
System.out.println(coll);
}
13.4.6 Java中modCount的用法，快速失败（fail-fast）机制
当使用foreach或Iterator迭代器遍历集合时，同时调用迭代器自身以外的方法修改了集合的结构，例如调用集合的add和remove方法时，就会报ConcurrentModificationException。
@Test
public void test01() {
Collection<String> list = new ArrayList<>();
list.add("hello");
list.add("java");
list.add("atguigu");
list.add("world");
Iterator<String> iterator = list.iterator();
while(iterator.hasNext()){
list.delete(iterator.next());
}
}
如果在Iterator、ListIterator迭代器创建后的任意时间从结构上修改了集合（通过迭代器自身的 remove 或 add 方法之外的任何其他方式），则迭代器将抛出 ConcurrentModificationException。因此，面对并发的修改，迭代器很快就完全失败，而不是冒着在将来不确定的时间任意发生不确定行为的风险。
这样设计是因为，迭代器代表集合中某个元素的位置，内部会存储某些能够代表该位置的信息。当集合发生改变时，该信息的含义可能会发生变化，这时操作迭代器就可能会造成不可预料的事情。因此，果断抛异常阻止，是最好的方法。这就是Iterator迭代器的快速失败（fail-fast）机制。
注意，迭代器的快速失败行为不能得到保证，一般来说，存在不同步的并发修改时，不可能作出任何坚决的保证。快速失败迭代器尽最大努力抛出 ConcurrentModificationException。因此，编写依赖于此异常的程序的方式是错误的，正确做法是：*迭代器的快速失败行为应该仅用于检测 bug。*例如：
@Test
public void test02() {
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("hello");
list.add("java");
list.add("atguigu");
list.add("world");
//以下代码没有发生ConcurrentModificationException异常
Iterator<String> iterator = list.iterator();
while(iterator.hasNext()){
String str = iterator.next();
if("atguigu".endsWith(str)){
list.remove(str);
}
}
}
那么如何实现快速失败（fail-fast）机制的呢？
- 在ArrayList等集合类中都有一个modCount变量。它用来记录集合的结构被修改的次数。
- 当我们给集合添加和删除操作时，会导致modCount++。
- 然后当我们用Iterator迭代器遍历集合时，创建集合迭代器的对象时，用一个变量记录当前集合的modCount。例如：
int expectedModCount = modCount;，并且在迭代器每次next()迭代元素时，都要检查expectedModCount != modCount，如果不相等了，那么说明你调用了Iterator迭代器以外的Collection的add,remove等方法，修改了集合的结构，使得modCount++，值变了，就会抛出ConcurrentModificationException。
下面以AbstractList和ArrayList.Itr迭代器为例进行源码分析：
AbstractList类中声明了modCount变量：
/**
* The number of times this list has been structurally modified.
* Structural modifications are those that change the size of the
* list, or otherwise perturb it in such a fashion that iterations in
* progress may yield incorrect results.
*
* This field is used by the iterator and list iterator implementation
* returned by the {@code iterator} and {@code listIterator} methods.
* If the value of this field changes unexpectedly, the iterator (or list
* iterator) will throw a {@code ConcurrentModificationException} in
* response to the {@code next}, {@code remove}, {@code previous},
* {@code set} or {@code add} operations. This provides
* fail-fast behavior, rather than non-deterministic behavior in
* the face of concurrent modification during iteration.
*
*
Use of this field by subclasses is optional. If a subclass
* wishes to provide fail-fast iterators (and list iterators), then it
* merely has to increment this field in its {@code add(int, E)} and
* {@code remove(int)} methods (and any other methods that it overrides
* that result in structural modifications to the list). A single call to
* {@code add(int, E)} or {@code remove(int)} must add no more than
* one to this field, or the iterators (and list iterators) will throw
* bogus {@code ConcurrentModificationExceptions}. If an implementation
* does not wish to provide fail-fast iterators, this field may be
* ignored.
*/
protected transient int modCount = 0;
modCount是这个list被结构性修改的次数。结构性修改是指：改变list的size大小，或者，以其他方式改变他导致正在进行迭代时出现错误的结果。
这个字段用于迭代器和列表迭代器的实现类中，由迭代器和列表迭代器方法返回。如果这个值被意外改变，这个迭代器将会抛出 ConcurrentModificationException的异常来响应：next,remove,previous,set,add 这些操作。在迭代过程中，他提供了fail-fast行为而不是不确定行为来处理并发修改。
子类使用这个字段是可选的，如果子类希望提供fail-fast迭代器，它仅仅需要在add(int, E),remove(int)方法（或者它重写的其他任何会结构性修改这个列表的方法）中添加这个字段。调用一次add(int,E)或者remove(int)方法时必须且仅仅给这个字段加1，否则迭代器会抛出伪装的ConcurrentModificationExceptions错误。如果一个实现类不希望提供fail-fast迭代器，则可以忽略这个字段。
Arraylist的Itr迭代器：
private class Itr implements Iterator<E> {
int cursor;
int lastRet = -1;
int expectedModCount = modCount;//在创建迭代器时，expectedModCount初始化为当前集合的modCount的值
public boolean hasNext() {
return cursor != size;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public E next() {
checkForComodification();//校验expectedModCount与modCount是否相等
int i = cursor;
if (i >= size)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i + 1;
return (E) elementData[lastRet = i];
}
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)//校验expectedModCount与modCount是否相等
throw new ConcurrentModificationException();//不相等，抛异常
}
}
13.4.7 foreach和 Iterator的关系？
java.lang.Iterable：可迭代的接口
Iterator iterator()
java.util.Iterator：迭代器接口
Collection：接口
Collection继承了Iterable接口，所以Collection系列的集合有Iterator iterator() 方法。
实现了Iterarable接口的类型，就允许对象成为 “foreach” 语句的目标。
foreach底层也是使用Iterator迭代器进行迭代的
同理，Iterator迭代时，要删除元素的话使用，Iterator自己的remove方法，
同理，foreach迭代时，也不能调用Collection的remove(xx)方法。
切记：在用Iterator迭代和foreach迭代时都不要使用Collection的remove,add等会修改Collection的元素个数的操作。
否则要么会报错，要么会有意外。
13.5 List集合
我们掌握了Collection接口的使用后，再来看看Collection接口中的子类，他们都具备那些特性呢？
13.5.1 List接口介绍
java.util.List接口继承自Collection接口，是单列集合的一个重要分支，习惯性地会将实现了List接口的对象称为List集合。
List接口特点：
- List集合所有的元素是以一种线性方式进行存储的，例如，存元素的顺序是11、22、33。那么集合中，元素的存储就是按照11、22、33的顺序完成的）
- 它是一个元素存取有序的集合。即元素的存入顺序和取出顺序一致。
- 它是一个带有索引的集合，通过索引就可以精确的操作集合中的元素（与数组的索引是一个道理）。
- 集合中可以有重复的元素，通过元素的equals方法，来比较是否为重复的元素。
List集合类中元素有序、且可重复。这就像银行门口客服，给每一个来办理业务的客户分配序号：第一个来的是“张三”，客服给他分配的是0；第二个来的是“李四”，客服给他分配的1；以此类推，最后一个序号应该是“总人数-1”。
注意：
List集合关心元素是否有序，而不关心是否重复，请大家记住这个原则。例如“张三”可以领取两个号。
补充
List接口的实现类们：
- （1）ArrayList：动态数组
- （2）Vector：动态数组
- （3）LinkedList：链表
- （4）Stack：栈
13.5.2 List接口中常用方法
List作为Collection集合的子接口，不但继承了Collection接口中的全部方法，而且还增加了一些根据元素索引来操作集合的特有方法，如下：
List除了从Collection集合继承的方法外，List 集合里添加了一些根据索引来操作集合元素的方法。
1、添加元素
- void add(int index, E ele)
- boolean addAll(int index, Collection eles)
2、获取元素
- E get(int index)
- List subList(int fromIndex, int toIndex)
3、获取元素索引
- int indexOf(Object obj)
- int lastIndexOf(Object obj)
4、删除和替换元素
- E remove(int index)
- E set(int index, E ele)
List集合特有的方法都是跟索引相关：
public class ListDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建List集合对象
List<String> list = new ArrayList<String>();
// 往 尾部添加 指定元素
list.add("图图");
list.add("小美");
list.add("不高兴");
System.out.println(list);
// add(int index,String s) 往指定位置添加
list.add(1,"没头脑");
System.out.println(list);
// String remove(int index) 删除指定位置元素 返回被删除元素
// 删除索引位置为2的元素
System.out.println("删除索引位置为2的元素");
System.out.println(list.remove(2));
System.out.println(list);
// String set(int index,String s)
// 在指定位置 进行 元素替代（改）
// 修改指定位置元素
list.set(0, "三毛");
System.out.println(list);
// String get(int index) 获取指定位置元素
// 跟size() 方法一起用 来 遍历的
for(int i = 0;i<list.size();i++){
System.out.println(list.get(i));
}
//还可以使用增强for
for (String string : list) {
System.out.println(string);
}
}
}
在JavaSE中List名称的类型有两个，一个是java.util.List集合接口，一个是java.awt.List图形界面的组件，别导错包了。
13.5.3 List的实现类
ArrayList集合
java.util.ArrayList集合数据存储的结构是数组结构。元素增删慢，查找快，由于日常开发中使用最多的功能为查询数据、遍历数据，所以ArrayList是最常用的集合。
许多程序员开发时非常随意地使用ArrayList完成任何需求，并不严谨，这种用法是不提倡的。
Vector集合
ArrayList与Vector的区别？
它们的底层物理结构都是数组，我们称为动态数组。
- ArrayList是新版的动态数组，线程不安全，效率高，Vector是旧版的动态数组，线程安全，效率低。
- 动态数组的扩容机制不同，ArrayList扩容为原来的
1.5倍，Vector扩容增加为原来的2倍。 - 数组的初始化容量，如果在构建ArrayList与Vector的集合对象时，没有显式指定初始化容量，那么Vector的内部数组的初始容量默认为10，而ArrayList在JDK1.6及之前的版本也是10，而JDK1.7之后的版本ArrayList初始化为长度为0的空数组，之后在添加第一个元素时，再创建长度为10的数组。
- Vector因为版本古老，支持Enumeration 迭代器。但是该迭代器不支持快速失败。而Iterator和ListIterator迭代器支持快速失败。如果在迭代器创建后的任意时间从结构上修改了向量（通过迭代器自身的 remove 或 add 方法之外的任何其他方式），则迭代器将抛出
ConcurrentModificationException。因此，面对并发的修改，迭代器很快就完全失败，而不是冒着在将来不确定的时间任意发生不确定行为的风险。
Vector中的Enumeration迭代器：
public void test(){
Vector<String> v = new Vector<>();
v.addElement("hello");
v.addElement("java");
//Enumeration迭代器不支持快速失败
Enumeration<String> elements = v.elements();
while(elements.hasMoreElements()){
String e = elements.nextElement();
System.out.println(e);
}
}
Stack集合
java.util.Stack是Vector集合的子类。
比List多了几个方法
- (1)peek：查看栈顶元素，不弹出
- (2)pop：弹出栈
-
(3)push：压入栈 即添加到链表的头
-
建议：如果想要使用堆栈的数据结构来解决问题，建议使用ArrayQueue或LinkedList，而不是Stack。
@Test
public void test3(){
Stack<Integer> list = new Stack<>();
list.push(1);
list.push(2);
list.push(3);
System.out.println(list);
/*System.out.println(list.pop());
System.out.println(list.pop());
System.out.println(list.pop());
System.out.println(list.pop());//java.util.NoSuchElementException
*/
System.out.println(list.peek());
System.out.println(list.peek());
System.out.println(list.peek());
}
LinkedList集合
java.util.LinkedList集合数据存储的结构是链表结构。方便元素添加、删除的集合。
除了实现 List 接口外，LinkedList 类还为在列表的开头及结尾 get、remove 和 insert 元素提供了统一的命名方法。这些操作允许将链接列表用作堆栈、队列或双端队列。
LinkedList是一个双向链表，那么双向链表是什么样子的呢，我们用个图了解下
JDK1.6之后LinkedList实现了Deque接口。双端队列也可用作 LIFO（后进先出）堆栈。如果要使用堆栈结构的集合，可以考虑使用LinkedList，而不是Stack。
| 堆栈方法 | 等效Deque方法 |
|---|---|
| push(e) | addFirst(e) |
| pop() | removeFirst() |
| peek() | peekFirst() |
public static void main(String[] args) {
LinkedList<Integer> list = new LinkedList<>();
//入栈
list.addFirst(1);
list.addFirst(2);
list.addFirst(3);
//出栈： LIFO（后进先出）
System.out.println(list.removeFirst());//3
System.out.println(list.removeFirst());//2
System.out.println(list.removeFirst());//1
//栈空了，会报异常java.util.NoSuchElementException
System.out.println(list.removeFirst());
}
Stack与LinkedList都能作为栈结构，对外表现的功能效果是一样，但是它们的物理结构不同，Stack的物理结构是顺序结构的数组，而LinkedList的物理结构是链式结构的双向链表。我们推荐使用LinkedList。
用作队列时，将得到 FIFO（先进先出）行为。将元素添加到双端队列的末尾，从双端队列的开头移除元素。
| Queue 方法 | 等效 Deque 方法 |
|---|---|
| add(e) | addLast(e) |
| offer(e) | offerLast(e) |
| remove() | removeFirst() |
| poll() | pollFirst() |
| element() | getFirst() |
| peek() | peekFirst() |
public static void main(String[] args) {
LinkedList<Integer> list = new LinkedList<>();
//入队
list.addLast(1);
list.addLast(2);
list.addLast(3);
//出队， FIFO（先进先出）
System.out.println(list.pollFirst());//1
System.out.println(list.pollFirst());//2
System.out.println(list.pollFirst());//3
//队空了，返回null
System.out.println(list.pollFirst());//null
}
每种方法都存在两种形式：一种形式在操作失败时抛出异常，另一种形式返回一个特殊值（null 或 false，具体取决于操作）。
| 第一个元素（头部） | 第一个元素（头部） | 最后一个元素（尾部） | 最后一个元素（尾部） | |
|---|---|---|---|---|
| 抛出异常 | 特殊值 | 抛出异常 | 特殊值 | |
| 插入 | addFirst(e) | offerFirst(e) | addLast(e) | offerLast(e) |
| 移除 | removeFirst() | pollFirst() | removeLast() | pollLast() |
| 检查 | getFirst() | peekFirst() | getLast() | peekLast() |
补充：动态数组与LinkedList的区别
动态数组的物理结构是数组
LinkedList的物理结构是双向链表数组：（1）需要扩容
（2）添加和删除需要移动元素
（3）可能会造成空间浪费
（4）需要开辟连续的整块的存储空间
（5）优点：根据[index]查询的速度很快链表：（1）不需要扩容
（2）在添加和删除元素时，不需要移动元素，只要修改前后元素的引用关系
（3）来一个连接一个，删除一个少一个，没有空间浪费
（4）不需要连续的存储空间
（5）查找元素的速度比较慢，只能从first或last开始查找LinkedList它不仅仅实现了List接口，还实现Queue，Deque等接口，提供的很多方法，
使得LinkedList的集合可以作为普通列表，堆栈，队列，双端队列等数据结构来使用。
/*
*动态数组的物理结构：数组
* LinkedList的物理结构：双向链表
* 单向链表的结点：
* class OneWayLinkedList{
* private Node head;
* private int total;
private staic class Node{
E element;
Node next;
}
}
* 双向链表的结点：
* class LinkedList{
* private Node first;
* private Node last;
* private int size;
*
* private static class Node{
* Node prev;
* E element;
* Node next;
* }
* }
*
* 数组：
* （1）可以通过[index]快速的定位到某个元素
* （2）当插入、删除元素的时候，需要移动元素System.arraycopy(...)
* （3）当添加时，还需要自动扩容
* 当不断扩容时，空闲的元素的越来越多，空间利用率低
* （4）数组需要连续的存储空间
* 当数组比较大的时候，寻找连续的存储空间比较费劲。
*
*
* 链表：
* （1）当插入、删除元素时，不需要移动元素，修要修改前后的关系
* 例如：插入newNode，在node1和node2之间插入
* 插入： node1.next = newNode
* newNode.prev = node1;
* node2.prev = newNode;
* newNode.next = node2;
* 例如：删除node
* 找到node的前一个 node1，以及node的后一个结点node2
* node1.next = node2;
* node2.prev = node1;
*
* 以下操作，使得node结点彻底称为垃圾，被回收
* node.prev = null;
* node.next = null;
* node.element = null;
* （2）当不断添加元素时，只是增加结点的个数，不会有多余的空间浪费
* （3）链表的元素的地址不需要连续，因为前后元素的关系不是靠下标，而是通过next,prev来查找即可。这个更灵活
* （4）在查找时，如果是单链表只能从前往后，
* 如果是双链表，可以从前往后，或从后往前
* （5）因为链表没有下标，如果你调用和[index]相关的方法时，都要从头或从尾现数
* LindedList也是List的实现类，List接口中有和[index]相关的方法
*
*/
//假设：LinkedList要实现get(int index)的方法，如何实现？
public E get(int index) {
checkElementIndex(index);
return node(index).item;
}
Node<E> node(int index) {
// assert isElementIndex(index);
if (index < (size >> 1)) {
Node<E> x = first;
for (int i = 0; i < index; i++)
x = x.next;
return x;
} else {
Node<E> x = last;
for (int i = size - 1; i > index; i--)
x = x.prev;
return x;
}
}
补充：我们使用时，如何选择ArrayList或LinkdeList?
如果你接下来的操作是查询多，那么使用ArrayList更快。
如果你接下来的操作是添加，删除等多，而且元素的个数非常不确定，但是比较多，那么建议使用LinkedList更好。
13.5.4 ListIterator
List 集合额外提供了一个 listIterator() 方法，该方法返回一个 ListIterator 对象， ListIterator 接口继承了 Iterator 接口，提供了专门操作 List 的方法：
- void add()：通过迭代器添加元素到对应集合
- void set(Object obj)：通过迭代器替换正迭代的元素
- void remove()：通过迭代器删除刚迭代的元素
- boolean hasPrevious()：如果以逆向遍历列表，往前是否还有元素。
- Object previous()：返回列表中的前一个元素。
- int previousIndex()：返回列表中的前一个元素的索引
- boolean hasNext()
- Object next()
- int nextIndex()
public static void main(String[] args) {
List<Student> c = new ArrayList<>();
c.add(new Student(1,"张三"));
c.add(new Student(2,"李四"));
c.add(new Student(3,"王五"));
c.add(new Student(4,"赵六"));
c.add(new Student(5,"钱七"));
//从指定位置往前遍历
ListIterator<Student> listIterator = c.listIterator(c.size());
while(listIterator.hasPrevious()){
Student previous = listIterator.previous();
System.out.println(previous);
}
}
13.5.5 源码分析
（1）Vector源码分析
public Vector() {
this(10);//指定初始容量initialCapacity为10
}
public Vector(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, 0);//指定capacityIncrement增量为0
}
public Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement增量为0) {
super();
//判断了形参初始容量initialCapacity的合法性
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
//创建了一个Object[]类型的数组
this.elementData = new Object[initialCapacity];//默认是10
//增量，默认是0，如果是0，后面就按照2倍增加，如果不是0，后面就按照你指定的增量进行增量
this.capacityIncrement = capacityIncrement;
}
//synchronized意味着线程安全的
public synchronized boolean add(E e) {
modCount++;
//看是否需要扩容
ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
//把新的元素存入[elementCount]，存入后，elementCount元素的个数增1
elementData[elementCount++] = e;
return true;
}
private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
//看是否超过了当前数组的容量
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);//扩容
}
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;//获取目前数组的长度
//如果capacityIncrement增量是0，新容量 = oldCapacity的2倍
//如果capacityIncrement增量是不是0，新容量 = oldCapacity + capacityIncrement增量;
int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
capacityIncrement : oldCapacity);
//如果按照上面计算的新容量还不够，就按照你指定的需要的最小容量来扩容minCapacity
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
//如果新容量超过了最大数组限制，那么单独处理
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
//把旧数组中的数据复制到新数组中，新数组的长度为newCapacity
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
public boolean remove(Object o) {
return removeElement(o);
}
public synchronized boolean removeElement(Object obj) {
modCount++;
//查找obj在当前Vector中的下标
int i = indexOf(obj);
//如果i>=0，说明存在，删除[i]位置的元素
if (i >= 0) {
removeElementAt(i);
return true;
}
return false;
}
public int indexOf(Object o) {
return indexOf(o, 0);
}
public synchronized int indexOf(Object o, int index) {
if (o == null) {//要查找的元素是null值
for (int i = index ; i < elementCount ; i++)
if (elementData[i]==null)//如果是null值，用==null判断
return i;
} else {//要查找的元素是非null值
for (int i = index ; i < elementCount ; i++)
if (o.equals(elementData[i]))//如果是非null值，用equals判断
return i;
}
return -1;
}
public synchronized void removeElementAt(int index) {
modCount++;
//判断下标的合法性
if (index >= elementCount) {
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " +
elementCount);
}
else if (index < 0) {
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
}
//j是要移动的元素的个数
int j = elementCount - index - 1;
//如果需要移动元素，就调用System.arraycopy进行移动
if (j > 0) {
//把index+1位置以及后面的元素往前移动
//index+1的位置的元素移动到index位置，依次类推
//一共移动j个
System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index, j);
}
//元素的总个数减少
elementCount--;
//将elementData[elementCount]这个位置置空，用来添加新元素，位置的元素等着被GC回收
elementData[elementCount] = null; /* to let gc do its work */
}
（2）ArrayList源码分析
JDK1.6：
public ArrayList() {
this(10);//指定初始容量为10
}
public ArrayList(int initialCapacity) {
super();
//检查初始容量的合法性
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
//数组初始化为长度为initialCapacity的数组
this.elementData = new Object[initialCapacity];
}
JDK1.7
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;//默认初始容量10
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
public ArrayList() {
super();
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;//数组初始化为一个空数组
}
public boolean add(E e) {
//查看当前数组是否够多存一个元素
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
if (elementData == EMPTY_ELEMENTDATA) {//如果当前数组还是空数组
//minCapacity按照 默认初始容量和minCapacity中的的最大值处理
minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
//看是否需要扩容处理
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
//...
JDK1.8
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;//初始化为空数组
}
public boolean add(E e) {
//查看当前数组是否够多存一个元素
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
//存入新元素到[size]位置，然后size自增1
elementData[size++] = e;
return true;
}
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
//如果当前数组还是空数组
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
//那么minCapacity取DEFAULT_CAPACITY与minCapacity的最大值
minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
//查看是否需要扩容
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;//修改次数加1
// 如果需要的最小容量 比 当前数组的长度 大，即当前数组不够存，就扩容
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;//当前数组容量
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);//新数组容量是旧数组容量的1.5倍
//看旧数组的1.5倍是否够
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
//看旧数组的1.5倍是否超过最大数组限制
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
//复制一个新数组
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
public boolean remove(Object o) {
//先找到o在当前ArrayList的数组中的下标
//分o是否为空两种情况讨论
if (o == null) {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (elementData[index] == null) {//null值用==比较
fastRemove(index);
return true;
}
} else {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (o.equals(elementData[index])) {//非null值用equals比较
fastRemove(index);
return true;
}
}
return false;
}
private void fastRemove(int index) {
modCount++;//修改次数加1
//需要移动的元素个数
int numMoved = size - index - 1;
//如果需要移动元素，就用System.arraycopy移动元素
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
//将elementData[size-1]位置置空，让GC回收空间，元素个数减少
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
}
public E remove(int index) {
rangeCheck(index);//检验index是否合法
modCount++;//修改次数加1
//取出[index]位置的元素，[index]位置的元素就是要被删除的元素，用于最后返回被删除的元素
E oldValue = elementData(index);
//需要移动的元素个数
int numMoved = size - index - 1;
//如果需要移动元素，就用System.arraycopy移动元素
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
//将elementData[size-1]位置置空，让GC回收空间，元素个数减少
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
return oldValue;
}
public E set(int index, E element) {
rangeCheck(index);//检验index是否合法
//取出[index]位置的元素，[index]位置的元素就是要被替换的元素，用于最后返回被替换的元素
E oldValue = elementData(index);
//用element替换[index]位置的元素
elementData[index] = element;
return oldValue;
}
public E get(int index) {
rangeCheck(index);//检验index是否合法
return elementData(index);//返回[index]位置的元素
}
public int indexOf(Object o) {
//分为o是否为空两种情况
if (o == null) {
//从前往后找
for (int i = 0; i < size; i++)
if (elementData[i]==null)
return i;
} else {
for (int i = 0; i < size; i++)
if (o.equals(elementData[i]))
return i;
}
return -1;
}
public int lastIndexOf(Object o) {
//分为o是否为空两种情况
if (o == null) {
//从后往前找
for (int i = size-1; i >= 0; i--)
if (elementData[i]==null)
return i;
} else {
for (int i = size-1; i >= 0; i--)
if (o.equals(elementData[i]))
return i;
}
return -1;
}
（3）LinkedList源码分析
int size = 0;
Node<E> first;//记录第一个结点的位置
Node<E> last;//记录最后一个结点的位置
private static class Node<E> {
E item;//元素数据
Node<E> next;//下一个结点
Node<E> prev;//前一个结点
Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}
public boolean add(E e) {
linkLast(e);//默认把新元素链接到链表尾部
return true;
}
void linkLast(E e) {
final Node<E> l = last;//用l 记录原来的最后一个结点
//创建新结点
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
//现在的新结点是最后一个结点了
last = newNode;
//如果l==null，说明原来的链表是空的
if (l == null)
//那么新结点同时也是第一个结点
first = newNode;
else
//否则把新结点链接到原来的最后一个结点的next中
l.next = newNode;
//元素个数增加
size++;
//修改次数增加
modCount++;
}
public boolean remove(Object o) {
//分o是否为空两种情况
if (o == null) {
//找到o对应的结点x
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (x.item == null) {
unlink(x);//删除x结点
return true;
}
}
} else {
//找到o对应的结点x
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (o.equals(x.item)) {
unlink(x);//删除x结点
return true;
}
}
}
return false;
}
E unlink(Node<E> x) {//x是要被删除的结点
// assert x != null;
final E element = x.item;//被删除结点的数据
final Node<E> next = x.next;//被删除结点的下一个结点
final Node<E> prev = x.prev;//被删除结点的上一个结点
//如果被删除结点的前面没有结点，说明被删除结点是第一个结点
if (prev == null) {
//那么被删除结点的下一个结点变为第一个结点
first = next;
} else {//被删除结点不是第一个结点
//被删除结点的上一个结点的next指向被删除结点的下一个结点
prev.next = next;
//断开被删除结点与上一个结点的链接
x.prev = null;//使得GC回收
}
//如果被删除结点的后面没有结点，说明被删除结点是最后一个结点
if (next == null) {
//那么被删除结点的上一个结点变为最后一个结点
last = prev;
} else {//被删除结点不是最后一个结点
//被删除结点的下一个结点的prev执行被删除结点的上一个结点
next.prev = prev;
//断开被删除结点与下一个结点的连接
x.next = null;//使得GC回收
}
//把被删除结点的数据也置空，使得GC回收
x.item = null;
//元素个数减少
size--;
//修改次数增加
modCount++;
//返回被删除结点的数据
return element;
}
13.6 Set集合
Set接口是Collection的子接口，set接口没有提供额外的方法。但是比Collection接口更加严格了。
Set 集合不允许包含相同的元素，如果试把两个相同的元素加入同一个 Set 集合中，则添加操作失败,即最后一个相同的元素覆盖前面相同的元素。
Set集合支持的遍历方式和Collection集合一样：foreach和Iterator。
Set的常用实现类有：HashSet、TreeSet、LinkedHashSet。
13.6.1 HashSet
HashSet 是 Set 接口的典型实现，大多数时候使用 Set 集合时都使用这个实现类。
java.util.HashSet底层的实现其实是一个java.util.HashMap支持，然后HashMap的底层物理实现是一个Hash表。（什么是哈希表，下一节在HashMap小节在细讲，这里先不展开）
HashSet 按 Hash 算法来存储集合中的元素，因此具有很好的存取和查找性能。HashSet 集合判断两个元素相等的标准：两个对象通过 hashCode() 方法比较相等，并且两个对象的 equals() 方法返回值也相等。因此，存储到HashSet的元素要重写hashCode和equals方法。
示例代码：定义一个Employee类，该类包含属性：name, birthday，其中 birthday 为 MyDate类的对象；MyDate为自定义类型，包含年、月、日属性。要求 name和birthday一样的视为同一个员工。
public class Employee {
private String name;
private MyDate birthday;
public Employee(String name, MyDate birthday) {
super();
this.name = name;
this.birthday = birthday;
}
public Employee() {
super();
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public MyDate getBirthday() {
return birthday;
}
public void setBirthday(MyDate birthday) {
this.birthday = birthday;
}
@Override
public int hashCode() {
final int prime = 31;
int result = 1;
result = prime * result + ((birthday == null) ? 0 : birthday.hashCode());
result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
return result;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (this == obj)
return true;
if (obj == null)
return false;
if (getClass() != obj.getClass())
return false;
Employee other = (Employee) obj;
if (birthday == null) {
if (other.birthday != null)
return false;
} else if (!birthday.equals(other.birthday))
return false;
if (name == null) {
if (other.name != null)
return false;
} else if (!name.equals(other.name))
return false;
return true;
}
@Override
public String toString() {
return "姓名：" + name + ", 生日：" + birthday;
}
}
public class MyDate {
private int year;
private int month;
private int day;
public MyDate(int year, int month, int day) {
super();
this.year = year;
this.month = month;
this.day = day;
}
public MyDate() {
super();
}
public int getYear() {
return year;
}
public void setYear(int year) {
this.year = year;
}
public int getMonth() {
return month;
}
public void setMonth(int month) {
this.month = month;
}
public int getDay() {
return day;
}
public void setDay(int day) {
this.day = day;
}
@Override
public int hashCode() {
final int prime = 31;
int result = 1;
result = prime * result + day;
result = prime * result + month;
result = prime * result + year;
return result;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (this == obj)
return true;
if (obj == null)
return false;
if (getClass() != obj.getClass())
return false;
MyDate other = (MyDate) obj;
if (day != other.day)
return false;
if (month != other.month)
return false;
if (year != other.year)
return false;
return true;
}
@Override
public String toString() {
return year + "-" + month + "-" + day;
}
}
import java.util.HashSet;
public class TestHashSet {
@SuppressWarnings("all")
public static void main(String[] args) {
HashSet<Employee> set = new HashSet<>();
set.add(new Employee("张三", new MyDate(1990,1,1)));
//重复元素无法添加，因为MyDate和Employee重写了hashCode和equals方法
set.add(new Employee("张三", new MyDate(1990,1,1)));
set.add(new Employee("李四", new MyDate(1992,2,2)));
for (Employee object : set) {
System.out.println(object);
}
}
}
13.6.2 LinkedHashSet
LinkedHashSet是HashSet的子类，它在HashSet的基础上，在结点中增加两个属性before和after维护了结点的前后添加顺序。java.util.LinkedHashSet，它是链表和哈希表组合的一个数据存储结构。LinkedHashSet插入性能略低于 HashSet，但在迭代访问 Set 里的全部元素时有很好的性能。
LinkedHashSet<String> set = new LinkedHashSet<>();
set.add("张三");
set.add("李四");
set.add("王五");
set.add("张三");
System.out.println("元素个数：" + set.size());
for (String name : set) {
System.out.println(name);
}
运行结果：
元素个数：3
张三
李四
王五
13.6.3 TreeSet
底层结构：里面维护了一个TreeMap，都是基于红黑树实现的！
特点：
1、不允许重复
2、实现排序
自然排序或定制排序
如何实现去重的？
如果使用的是自然排序，则通过调用实现的compareTo方法
如果使用的是定制排序，则通过调用比较器的compare方法
如何排序？
方式一：自然排序
让待添加的元素类型实现Comparable接口，并重写compareTo方法
方式二：定制排序
创建Set对象时，指定Comparator比较器接口，并实现compare方法
自然顺序
如果试图把一个对象添加到 TreeSet 时，则该对象的类必须实现 Comparable 接口。实现 Comparable 的类必须实现 compareTo(Object obj) 方法，两个对象即通过 compareTo(Object obj) 方法的返回值来比较大小。对于 TreeSet 集合而言，它判断两个对象是否相等的唯一标准是：两个对象通过 compareTo(Object obj) 方法比较返回值为0。
代码示例一：按照字符串Unicode编码值排序
@Test
public void test1(){
TreeSet<String> set = new TreeSet<>();
set.add("zhangsan"); //String它实现了java.lang.Comparable接口
set.add("lisi");
set.add("wangwu");
set.add("zhangsan");
System.out.println("元素个数：" + set.size());
for (String str : set) {
System.out.println(str);
}
}
定制排序
如果放到TreeSet中的元素的自然排序（Comparable）规则不符合当前排序需求时，或者元素的类型没有实现Comparable接口。那么在创建TreeSet时，可以单独指定一个Comparator的对象。使用定制排序判断两个元素相等的标准是：通过Comparator比较两个元素返回了0。
代码示例：学生类型未实现Comparable接口，单独指定Comparator比较器，按照学生的学号排序
public class Student{
private int id;
private String name;
public Student(int id, String name) {
super();
this.id = id;
this.name = name;
}
public int getId() {
return id;
}
public void setId(int id) {
this.id = id;
}
//......这里省略了name属性的get/set
@Override
public String toString() {
return "Student [id=" + id + ", name=" + name + "]";
}
}
@Test
public void test3(){
TreeSet<Student> set = new TreeSet(new Comparator<Student>(){
@Override
public int compare(Student o1, Student o2) {
return o1.getId() - o2.getId();
}
});
set.add(new Student(3,"张三"));
set.add(new Student(1,"李四"));
set.add(new Student(2,"王五"));
set.add(new Student(3,"张三风"));
System.out.println("元素个数：" + set.size());
for (Student stu : set) {
System.out.println(stu);
}
}
13.6.4 如何选用HashSet、LinkedHashSet、TreeSet
HashSet：如果不需要保证添加顺序，只是不可重复，就用HashSet。
因为如果你每次添加删除时，还要维护前后元素的关系，就效率低了。
要依赖于元素hashCode()和equals()
底层的存储是哈希表。
TreeSet：只有当你要求元素按照大小顺序，并且不可重复，那么才使用它。
要依赖于元素的compareTo()或定制比较器的compare()
底层的存储是红黑树（自平衡的二叉树）
LinkedHashSet：当你如果遇到，既要保证元素的添加顺序，又要保证元素不可重复
要依赖于元素hashCode()和equals()
它是HashSet的子类。
比HashSet中的结点类型，多维护了一个前后结点的引用。
Set系列：本质上内部是Map
- HashSet内部是HashMap
- TreeSet内部是TreeMap
- LinkedHashSet内部是LinkedHashMap
13.6.5 补充：Set不可重复的讲解
/*
*Set：也是Collection子接口。
* Set这个接口没有扩展Collection的方法。
* 但是它的实现类们对Collection的方法的实现更加严格。
* Set系列的集合：元素不能重复的。
*
* Collection支持foreach，Iterator迭代器，那么Set也一样。
* Set的实现类们：HashSet,TreeSet,LinkedHashSet
*
* 是否Set有序，有争议：
* 说无序，从存储的结构，物理结构来说的，
* 说TreeSet和LinkedHashSet有序，从遍历的结果来说
*/
不可重复：
-
HashSet：添加到HashSet中的元素，不可重复，依赖于hashCode和equals方法
-
LinkedHashSet:添加到LinkedHashSet中的元素，不可重复，依赖于hashCode和equals方法
-
TreeSet：
-
（1）添加到TreeSet中的元素必须实现Comparable接口，元素是不可重复调用compareTo()比较的，
它认为大小相等的就是重复元素。
-
（2）如果添加到TreeSet的元素没有实现Comparable接口，或者实现的Comparable接口的方式不满足我当前的排序需求，那么可以给TreeSet指定一个Comparator定制比较器对象
-
13.6.6 小总结
1、Set系列的集合的特点：不可重复的
是否有序：
如果从元素的存储位置来看，是无序的；
如果从遍历的结果来看，其中TreeSet是按照大小顺序，LinkedHashSet是按照添加的顺序。2、Set的实现类们：
HashSet：依赖于元素的hashCode和equals方法TreeSet：
依赖于元素的compareTo()或定制比较器对象的compare()LinkedHashSet：
依赖于元素的hashCode和equals方法3、底层实现
HashSet：内部维护的是HashMap，添加到HashSet中的元素是作为HashMap的key，value使用一个Object类型的PRESENT常量对象。TreeSet：
内部维护的是TreeMap，添加到TreeSet中的元素是作为TreeMap的key，value使用一个Object类型的PRESENT常量对象。LinkedHashSet：
内部维护的是LinkedHashMap，添加到LinkedHashSet中的元素是作为LinkedHashSet的key，value使用一个Object类型的PRESENT常量对象。