（Java学习笔记）JavaSE 集合：Collection接口（Liist、Set接口）
Collection接口
Collection 接口是 List、Set 和 Queue 接口的父接口，该接口里定义的方法 既可用于操作 Set 集合，也可用于操作 List 和 Queue 集合。
目录：Collection接口
- Collection接口
- 1、Collection接口方法
- 2、子接口：List接口
- 2.1、List接口方法
- 2.11遍历的三种方式
- 2.12、总结：常用方法
- 2.2、ArrayList
- 2.3、LinkedList
- 2.4、Vector
- 2.5、比较ArrayList、LinkedList、Vector实现类的异同（面试）
- 3、子接口：Set接口
- 3.1、HashSet
- 3.2、LinkedHashSet
- 3.3、TreeSet
1、Collection接口方法
1、添加 ①add(Object obj) ②addAll(Collection coll)
2、获取有效元素的个数 int size()
3、清空集合 void clear()
4、是否是空集合 boolean isEmpty()
@Test
public void test1(){
Collection coll = new ArrayList();
//add(Object e):将元素e添加到集合coll中
coll.add("AA");
coll.add("BB");
coll.add(123);//包装类 ：自动装箱
coll.add(new Date());
//size():获取添加的元素的个数
System.out.println(coll.size());//4
//addAll(Collection coll1):将coll1集合中的元素添加到当前的集合中
Collection coll1 = new ArrayList();
coll1.add(456);
coll1.add("CC");
coll.addAll(coll1);
System.out.println(coll.size());//6
System.out.println(coll);
//clear():清空集合元素
coll.clear();
//isEmpty():判断当前集合是否为空
System.out.println(coll.isEmpty());
5、是否包含某个元素 ①boolean contains(Object obj)：是通过元素的equals方法来判断是否是同一个②boolean containsAll(Collection c)：也是调用元素的equals方法来比 较的。拿两个集合的元素挨个比较。
6、删除 ①boolean remove(Object obj) ：通过元素的equals方法判断是否是 要删除的那个元素。只会删除找到的第一个元素 ②boolean removeAll(Collection coll)：取当前集合的差集
7、取两个集合的交集 boolean retainAll(Collection c)：把交集的结果存在当前集合中，不 影响c
8、集合是否相等 boolean equals(Object obj)
9、转成对象数组 Object[] toArray()
10、获取集合对象的哈希值 hashCode()
@Test
public void test1(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
// Person p = new Person("Jerry",20);
// coll.add(p);
coll.add(new Person("Jerry",20));
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
//contains(Object obj):判断当前集合中是否包含obj
//我们在判断时会调用obj对象所在类的equals()。
boolean contains = coll.contains(123);
System.out.println(contains);
System.out.println(coll.contains(new String("Tom")));
// System.out.println(coll.contains(p));//true
System.out.println(coll.contains(new Person("Jerry",20)));//false -->true
//2.containsAll(Collection coll1):判断形参coll1中的所有元素是否都存在于当前集合中。
Collection coll1 = Arrays.asList(123,4567);
System.out.println(coll.containsAll(coll1));
}
@Test
public void test2(){
//remove(Object obj):从当前集合中移除obj元素。
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new Person("Jerry",20));
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
coll.remove(123);
System.out.println(coll);//123被移除
coll.remove(new Person("Jerry",20));//person类必须重写equals()
System.out.println(coll);
// removeAll(Collection coll1):差集：从当前集合中移除coll1中所有的元素。
Collection coll1 = Arrays.asList(123,456);
coll.removeAll(coll1);
System.out.println(coll);
}
@Test
public void test3(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new Person("Jerry",20));
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
//retainAll(Collection coll1):交集：获取当前集合和coll1集合的交集，并返回给当前集合
// Collection coll1 = Arrays.asList(123,456,789);
// coll.retainAll(coll1);
// System.out.println(coll);
//equals(Object obj):要想返回true，需要当前集合和形参集合的元素都相同。
Collection coll1 = new ArrayList();
coll1.add(456);
coll1.add(123);
coll1.add(new Person("Jerry",20));
coll1.add(new String("Tom"));
coll1.add(false);
System.out.println(coll.equals(coll1));//true
}
@Test
public void test4(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new Person("Jerry",20));
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
//hashCode():返回当前对象的哈希值
System.out.println(coll.hashCode());
//集合 --->数组：toArray()
Object[] arr = coll.toArray();
for(int i = 0;i < arr.length;i++){
System.out.println(arr[i]);
}
//拓展：数组 --->集合:调用Arrays类的静态方法asList()
List<String> list = Arrays.asList(new String[]{"AA", "BB", "CC"});
System.out.println(list);
List arr1 = Arrays.asList(new int[]{123, 456});
System.out.println(arr1.size());//1 :把new int[]{123, 456}当成一个元素
List arr2 = Arrays.asList(new Integer[]{123, 456});
System.out.println(arr2.size());//2 ：把new int[]{123, 456}当成二个元素
}
11、遍历 iterator()：返回迭代器对象，用于集合遍历
@Test
public void test1(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new Person("Jerry",20));
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
Iterator iterator = coll.iterator();
//方式一：不推荐
// for(int i = 0;i < coll.size();i++){
// System.out.println(iterator.next());
// }
//方式二：推荐
////hasNext():判断是否还有下一个元素
while(iterator.hasNext()){
//next():①指针下移 ②将下移以后集合位置上的元素返回
System.out.println(iterator.next());
}
}
@Test
public void test2(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new Person("Jerry",20));
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
//错误方式一：
// Iterator iterator = coll.iterator();
// while((iterator.next()) != null){
// System.out.println(iterator.next());//输出456，Tom 并报异常
// }
//错误方式二：
//集合对象每次调用iterator()方法都得到一个全新的迭代器对象，默认游标都在集合的第一个元素之前。
while (coll.iterator().hasNext()){
System.out.println(coll.iterator().next());//死循环，不断输出123（第一个元素）
}
}
//测试Iterator中的remove()
//如果还未调用next()或在上一次调用 next 方法之后已经调用了 remove 方法，
// 再调用remove都会报IllegalStateException。
@Test
public void test3(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new Person("Jerry",20));
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
//删除集合中"Tom"
Iterator iterator = coll.iterator();
while (iterator.hasNext()){
// iterator.remove();
Object obj = iterator.next();
if("Tom".equals(obj)){
iterator.remove();
// iterator.remove();
}
}
//遍历集合
iterator = coll.iterator();
while (iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
}
2、子接口：List接口
通常使用List替代数组
List集合类中元素有序、且可重复，集合中的每个元素都有其对应的顺序索引。
List容器中的元素都对应一个整数型的序号记载其在容器中的位置，可以根据 序号存取容器中的元素。
2.1、List接口方法
- void add(int index, Object ele):在index位置插入ele元素
- boolean addAll(int index, Collection eles):从index位置开始将eles中 的所有元素添加进来
- Object get(int index):获取指定index位置的元素
- int indexOf(Object obj):返回obj在集合中首次出现的位置
- int lastIndexOf(Object obj):返回obj在当前集合中末次出现的位置
- Object remove(int index):移除指定index位置的元素，并返回此元素
- Object set(int index, Object ele):设置指定index位置的元素为ele
- List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从fromIndex到toIndex 位置的子集合
2.11遍历的三种方式
@Test
public void test2(){
ArrayList list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add(456);
list.add("AA");
list.add(456);
//方式一：Iterator迭代器方式
Iterator iterator = list.iterator();
while(iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
System.out.println("***************");
//方式二：增强for循环
for(Object obj : list){
System.out.println(obj);
}
System.out.println("***************");
//方式三：普通for循环
for(int i = 0;i < list.size();i++){
System.out.println(list.get(i));
}
}
2.12、总结：常用方法
增：add(Object obj)
删：remove(int index) / remove(Object obj)
改：set(int index, Object ele)
查：get(int index)
插：add(int index, Object ele)
长度：size()
遍历：① Iterator迭代器方式
② 增强for循环
③ 普通的循环
2.2、ArrayList
@Test
public void test(){
//ArrayList源码分析 jdk1.7下
//底层创建了长度为10的 Object[] elementData
ArrayList<Object> arrayList = new ArrayList<>();
//添加数据
arrayList.add(1);//底层 elementData[0] = new Integer(1);
//...一直添加数据
//添加到第11个数据
arrayList.add(11);//底层 此次添加导致elementData[] 容量不足，触发扩容机制：
// 默认情况下，扩容为原来的1.5倍，同时将原有数组中的数据复制到新的数组中。
//结论：开发中，建议使用带参构造器 new ArrayList<>(int initialCapacity)
// 指定底层数组elementData[]的长度，避免中间使用过程中的扩容，提高效率
//ArrayList源码分析 jdk1.8下的变化
//底层elementData[]初始化为{}，并没有创建长度为10的数组
ArrayList<Object> arrayList1 = new ArrayList<>();
//添加数据
arrayList.add(1);//第一次添加数据，底层才创建了长度为10的elementData[]，并将数据1 添加到数组中
//后续添加和扩容操作，与1.7下相同
//小结：jdk7中的ArrayList的对象的创建类似于单例的饿汉式
// jdk8中的ArrayList的对象的创建类似于单例的懒汉式，延迟了数组的创建，节省内存。
}
2.3、LinkedList
@Test
public void test1(){
//LinkedList底层源码分析
//创建对象，内部声明了Node类型的first（头结点）和last（尾结点）两个属性，默认值为null
LinkedList linkedList = new LinkedList();
//添加数据
linkedList.add(1); //将数据1 封装到Node中，创建了一个Node对象
//Node定义： 双向链表的结点
// private static class Node {
// E item;
// LinkedList.Node next;
// LinkedList.Node prev;
//
// Node(LinkedList.Node prev, E element, LinkedList.Node next) {
// this.item = element;
// this.next = next;
// this.prev = prev;
// }
// }
}
2.4、Vector
线程安全，效率较低 底层使用Object[] elementData存储
Vector的源码分析：jdk7和jdk8中通过Vector()构造器创建对象时，底层都创建了长度为10的数组。
在扩容方面，默认扩容为原来的数组长度的2倍。
2.5、比较ArrayList、LinkedList、Vector实现类的异同（面试）
同：三个类都是实现了List接口，存储数据的特点相同：存储有序的，可重复的数据
异：ArrayList：作为List接口的主要实现类（jdk1.2）线程不安全，效率较高 底层使用Object[] elementData存储
Vector作为List接口的古老实现类，（jdk1.0）线程安全，效率较低 底层使用Object[] elementData存储
LinkedList：作为List接口的次要实现类（jdk1.2）线程不安全，对于频繁的插入、删除操作，效率高于ArrayList，底层使用双向链表存储
3、子接口：Set接口
存储的的数据，无序，不可重复，且Set接口中没有额外定义新的方法，使用的都是Collection中声明过的方法。
无序：存储的数据在底层数组中并非按照数组索引的顺序添加，而是根据数据的哈希值所决定
不可重复：保证添加的元素按照equals()判断时，不能返回true，即相同的元素只能添加一个。
3.1、HashSet
Set接口的主要实现类，线程不安全，可存储null值 底层：数组+链表的结构
-
添加元素的过程（以HashSet为例，LinkedHashSet同样如此）
我们向HashSet中添加元素a,首先调用元素a所在类的hashCode()方法，计算元素a的哈希值，此哈希值通过某种算法计算出在HashSet底层数组中的存放位置（即为：索引位置），判断数组此位置上是否已经有元素：
如果此位置上没有其他元素，则元素a添加成功。 —>情况1
如果此位置上有其他元素b(或以链表形式存在的多个元素），则比较元素a与元素b的hash值：
如果hash值不相同，则元素a添加成功。—>情况2
如果hash值相同，进而需要调用元素a所在类的equals()方法：
equals()返回true,元素a添加失败
equals()返回false,则元素a添加成功。—>情况3对于添加成功的情况2和情况3而言：元素a 与已经存在指定索引位置上数据以链表的方式存储。 jdk 7 :元素a放到数组中，指向原来的元素。 jdk 8 :原来的元素在数组中，指向元素a 总结：七上八下 -
添加元素要求：向Set(主要指：HashSet、LinkedHashSet)中添加的数据，其所在的类一定要重写hashCode()和equals() 且重写的hashCode()和equals()尽可能保持一致性：相等的对象必须具有相等的散列码
3.2、LinkedHashSet
作为HashSet的子类，遍历其内部数据时，可以按照添加的顺序遍历
LinkedHashSet在添加数据的同时，每个数据还维护了两个引用（指针），形成一个双向链表，记录此数据前一个数据和后一个数据。遍历其内部数据时，可以按照添加的顺序遍历。
优点：对于频繁的遍历操作，LinkedHashSet效率高于HashSet
3.3、TreeSet
TreeSet 是 SortedSet 接口的实现类，TreeSet 可以确保集合元素处于排序状态。可以按照添加对象的指定属性，进行排序。底层使用红黑树结构存储数据
package com.zck.listtest;
import org.junit.Test;
import java.util.Comparator;
import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;
/**
* @author zck
* @create 2020-04-07 19:16
*/
public class TreeSetTest {
/*
1.向TreeSet中添加的数据，要求是相同类的对象。
2.两种排序方式：自然排序（实现Comparable接口） 和 定制排序（Comparator）
3.自然排序中，比较两个对象是否相同的标准为：compareTo()返回0.不再是equals().
4.定制排序中，比较两个对象是否相同的标准为：compare()返回0.不再是equals().
*/
@Test
public void test1(){
TreeSet set = new TreeSet();
//失败：不能添加不同类的对象
// set.add(123);
// set.add(456);
// set.add("AA");
// set.add(new User("Tom",12));
//举例一：添加Integer类型数据，默认 从小到大排序 (String类型同样)
// set.add(34);
// set.add(-34);
// set.add(43);
// set.add(11);
// set.add(23);
//举例二：
set.add(new User("Tom",12));
set.add(new User("Jerry",32));
set.add(new User("Jim",2));
set.add(new User("Mike",65));
set.add(new User("Mary",33));
set.add(new User("Jack",33));
set.add(new User("Jack",56));
//使用迭代器 遍历
Iterator iterator = set.iterator();
while(iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
}
@Test
public void test2(){
Comparator com = new Comparator() {
//按照年龄从小到大排列
@Override
public int compare(Object o1, Object o2) {
if(o1 instanceof User && o2 instanceof User){
User u1 = (User)o1;
User u2 = (User)o2;
return Integer.compare(u1.getAge(),u2.getAge());
}else{
throw new RuntimeException("输入的数据类型不匹配");
}
}
};
//自然排序：按照姓名从大到小排列,年龄从小到大排列
TreeSet set = new TreeSet(com);
set.add(new User("Tom",12));
set.add(new User("Jerry",32));
set.add(new User("Jim",2));
set.add(new User("Mike",65));
set.add(new User("Mary",33));
set.add(new User("Jack",33));
set.add(new User("Jack",56));
Iterator iterator = set.iterator();
while(iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
}
}
package com.zck.listtest;
/**
* @author zck
* @create 2020-04-08 19:17
*/
public class User implements Comparable{
private String name;
private int age;
//省略 getter（）、setter（）、构造器、toString（）
@Override
public boolean equals(Object o) {
System.out.println("User equals()....");
if (this == o) return true;
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
User user = (User) o;
if (age != user.age) return false;
return name != null ? name.equals(user.name) : user.name == null;
}
@Override
public int hashCode() { //return name.hashCode() + age;
int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
result = 31 * result + age;
return result;
}
//自然排序：按照姓名从大到小排列,年龄从小到大排列
@Override
public int compareTo(Object o) {
if(o instanceof User){
User user = (User)o;
// return -this.name.compareTo(user.name);
int compare = -this.name.compareTo(user.name);
if(compare != 0){//若姓名相同，返回0
return compare;
}else{
return Integer.compare(this.age,user.age);
}
}else{
throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
}
}
}
注：本文章是根据哔哩哔哩公开课 Java -Java 学习- Java 基础到高级-宋红康-零基础自学Java-尚硅谷 整理所得
大爱康师傅！！！