Java集合框架

暂记(系统的认识集合)

1. Java集合(container)

1.集合、数组都是对多个数据进行存储操作的结构,简称Java容器。

说明:此时的存储,主要指的是内存层面的存储,不涉及到持久化的存储(.txt,.jpg,.avi,数据库中)

2.1 数组在存储多个数据方面的特点:

一旦初始化以后,其长度就确定了。
数组一旦定义好,其元素的类型也就确定了。我们也就只能操作指定类型的数据了。
比如:String[] arr;int[] arr1;Object[] arr2;

2.2 数组在存储多个数据方面的缺点:

一旦初始化以后,其长度就不可修改。
数组中提供的方法非常有限,对于添加、删除、插入数据等操作,非常不便,同时效率不高。
获取数组中实际元素的个数的需求,数组没有现成的属性或方法可用
数组存储数据的特点:有序、可重复。对于无序、不可重复的需求,不能满足。

二、集合框架

 *      |----Collection接口:单列集合,用来存储一个一个的对象
 *          |----List接口:存储有序的、可重复的数据。  -->“动态”数组
 *              |----ArrayList、LinkedList、Vector
 *
 *          |----Set接口:存储无序的、不可重复的数据   -->高中讲的“集合”
 *              |----HashSet、LinkedHashSet、TreeSet
 *
 *      |----Map接口:双列集合,用来存储一对(key - value)一对的数据   -->高中函数:y = f(x)
 *              |----HashMap、LinkedHashMap、TreeMap、Hashtable、Properties
2. Collection接口方法
//向Collection接口的实现类的对象中添加数据obj时,要求obj所在类要重写equals()
Collection coll = new ArrayList();
int size();  //大小
boolean isEmpty();  //是否为空
boolean contains(Object o);  //是否包含 会去调用equals()
boolean containsAll(Collection c);;  //是否包含Collection对象中的数据 会去调用equals()
boolean add(E e);  //添加一个元素
boolean addAll(Object o);  //删除coll1中的所有元素
boolean remove(Object o);  //移除一个元素
boolean removeAll(Object o);  //差集:从当前集合中移除coll2中所有的元素
boolean retainAll(Object o);  //交集:从当前集合中和coll2中的交集,并返回给当前集合

Collection coll1 = Arrays。asList(123,456);
coll.addAll(coll1);  //得到结果为:[123,456]
Collection coll2 = Arrays.asList(123,4567);
coll.removeAll(coll2);  //得到结果为:[456]
coll1.retainAll(coll2);  //得到结果:[123]

//集合转数组  toArray()
Object[] arr = coll1.toArray();
//数组转集合  Arrays类的静态方法asList()
List objects = Arrays.asList(arr);

Iterator iterator();  //用于遍历集合
 
 
3. Iterator迭代器接口
  • Iterator对象称为迭代器(设计模式的一种),用于遍历Collection集合中的元素。
//迭代器模式,就是为容器而生
boolean hasNext();  //判断是否还有下一个元素,有/true  否/false
E next();  //1.指针下移,2.将下一以后集合位置上的元素返回
default void remove();  //删除集合元素(通过迭代器对象)

for(Iterator iterator = c.iterator();iterator.hasNext();) {
    String string = (String) iterator.next();
    System.out.println(string);
}

//  forEac  内部也是调用了迭代器
for (Object obj : coll){
    System.out.println(obj);
}

//ListIterator
ListIterator有hasPrevious()和previous()方法,可以实现逆向(顺序向前)遍历
(记一下)......
4. Collection子接口 :List
 *    |----Collection接口:单列集合,用来存储一个一个的对象
 *          |----List接口:存储有序的、可重复的数据。  -->“动态”数组,替换原有的数组
 *              |----ArrayList:作为List接口的主要实现类;线程不安全的,效率高;底层使用Object[] elementData存储
 *              |----LinkedList:对于频繁的插入、删除操作,使用此类效率比ArrayList高;底层使用双向链表存储
 *              |----Vector:作为List接口的古老实现类;线程安全的,效率低;底层使用Object[] elementData存储
 *
 *
 *   2. ArrayList的源码分析:
 *   2.1 jdk 7情况下
 *      ArrayList list = new ArrayList();//底层创建了长度是10的Object[]数组elementData
 *      list.add(123 );//elementData[0] = new Integer(123);
 *      ...
 *      list.add(11);//如果此次的添加导致底层elementData数组容量不够,则扩容。
 *      默认情况下,扩容为原来的容量的1.5倍,同时需要将原有数组中的数据复制到新的数组中。
 *
 *      结论:建议开发中使用带参的构造器:ArrayList list = new ArrayList(int capacity)
 *
 *   2.2 jdk 8中ArrayList的变化:
 *      ArrayList list = new ArrayList();//底层Object[] elementData初始化为{}.并没有创建长度为10的数组
 *
 *      list.add(123);//第一次调用add()时,底层才创建了长度10的数组,并将数据123添加到elementData[0]
 *      ...
 *      后续的添加和扩容操作与jdk 7 无异。
 *   2.3 小结:jdk7中的ArrayList的对象的创建类似于单例的饿汉式,而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。
 * 
 *  3. LinkedList的源码分析:
 *      LinkedList list = new LinkedList(); 内部声明了Node类型的first和last属性,默认值为null
 *      list.add(123);//将123封装到Node中,创建了Node对象。
 *
 *      其中,Node定义为:体现了LinkedList的双向链表的说法
 *      private static class Node {
             E item;
             Node next;
             Node prev;

             Node(Node prev, E element, Node next) {
             this.item = element;
             this.next = next;
             this.prev = prev;
             }
         }
 *
 *   4. 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。
 *
 *  面试题:ArrayList、LinkedList、Vector三者的异同?
 *  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
 *  不同:见上

//List接口中常用的方法
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

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
5. Collection子接口 :Set

Set接口时Collection的子接口

 * 1. Set接口的框架:
 *
 * |----Collection接口:单列集合,用来存储一个一个的对象
 *          |----Set接口:存储无序的、不可重复的数据   -->高中讲的“集合”
 *              |----HashSet:作为Set接口的主要实现类;线程不安全的;可以存储null值
 *                  |----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
 *                                      对于频繁的遍历操作,LinkedHashSet效率高于HashSet.
 *              |----TreeSet:可以按照添加对象的指定属性,进行排序。
 *
 *
 *  1. 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。
 *
 *  2. 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()
 *     要求: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
 *    重写两个方法的小技巧:对象中用作 equals() 方法比较的 Field,都应该用来计算hashCode 值。
 *
Set set = new HashSet();
基本方法继承Collection 
  
/*
一、Set:存储无序的、不可重复的数据
以HashSet为例说明:
1. 无序性:不等于随机性。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决定的。

2. 不可重复性: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。

二、添加元素的过程:以HashSet为例:
    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,
    此哈希值接着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2

    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

    HashSet底层:数组+链表的结构。
 */

Set set = new LinkHashSet();
基本方法继承Collection 

//LinkedHashSet的使用
    //LinkedHashSet作为HashSet的子类,在添加数据的同时,每个数据还维护了两个引用,记录此数据前一个
    //数据和后一个数据。
    //优点:对于频繁的遍历操作,LinkedHashSet效率高于HashSet
  
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。
- TreeSet底层使用红黑树结构存储数据
-   TreeSet 两种排序方法:自然排序和定制排序。默认情况下,TreeSet 采用自然排序。
/*
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().
 */

6. Map接口

Map接口:双列集合,用来存储一对(key - value)一对的数据 -->高中函数:y = f(x)

/**
 * 一、Map的实现类的结构:
 *  |----Map:双列数据,存储key-value对的数据   ---类似于高中的函数:y = f(x)
 *         |----HashMap:作为Map的主要实现类;线程不安全的,效率高;存储null的key和value
 *              |----LinkedHashMap:保证在遍历map元素时,可以按照添加的顺序实现遍历。
 *                      原因:在原有的HashMap底层结构基础上,添加了一对指针,指向前一个和后一个元素。
 *                      对于频繁的遍历操作,此类执行效率高于HashMap。
 *         |----TreeMap:保证按照添加的key-value对进行排序,实现排序遍历。此时考虑key的自然排序或定制排序
 *                      底层使用红黑树
 *         |----Hashtable:作为古老的实现类;线程安全的,效率低;不能存储null的key和value
 *              |----Properties:常用来处理配置文件。key和value都是String类型
 *
 *
 *      HashMap的底层:数组+链表  (jdk7及之前)
 *                    数组+链表+红黑树 (jdk 8)
 *
 *
 *  面试题:
 *  1. HashMap的底层实现原理?
 *  2. HashMap 和 Hashtable的异同?
 *  3. CurrentHashMap 与 Hashtable的异同?(暂时不讲)
 *  CurrentHashMap是用于多线程操作map中的数据所有的容器     
 * 分段锁  把Map(共享数据)分成多段,可以多个线程分别一起操作  
 *
 *  二、Map结构的理解:
 *    Map中的key:无序的、不可重复的,使用Set存储所有的key  ---> key所在的类要重写equals()和hashCode() (以HashMap为例)
 *    Map中的value:无序的、可重复的,使用Collection存储所有的value --->value所在的类要重写equals()
 *    一个键值对:key-value构成了一个Entry对象。
 *    Map中的entry:无序的、不可重复的,使用Set存储所有的entry
 *
 *  三、HashMap的底层实现原理?以jdk7为例说明:
 *      HashMap map = new HashMap():
 *      在实例化以后,底层创建了长度是16的一维数组Entry[] table。
 *      ...可能已经执行过多次put...
 *      map.put(key1,value1):
 *      首先,调用key1所在类的hashCode()计算key1哈希值,此哈希值经过某种算法计算以后,得到在Entry数组中的存放位置。
 *      如果此位置上的数据为空,此时的key1-value1添加成功。 ----情况1
 *      如果此位置上的数据不为空,(意味着此位置上存在一个或多个数据(以链表形式存在)),比较key1和已经存在的一个或多个数据
 *      的哈希值:
 *              如果key1的哈希值与已经存在的数据的哈希值都不相同,此时key1-value1添加成功。----情况2
 *              如果key1的哈希值和已经存在的某一个数据(key2-value2)的哈希值相同,继续比较:调用key1所在类的equals(key2)方法,比较:
 *                      如果equals()返回false:此时key1-value1添加成功。----情况3
 *                      如果equals()返回true:使用value1替换value2。
 *
 *       补充:关于情况2和情况3:此时key1-value1和原来的数据以链表的方式存储。
 *
 *      在不断的添加过程中,会涉及到扩容问题,当超出临界值(且要存放的位置非空)时,扩容。默认的扩容方式:扩容为原来容量的2倍,并将原有的数据复制过来。
 *
 *      jdk8 相较于jdk7在底层实现方面的不同:
 *      1. new HashMap():底层没有创建一个长度为16的数组
 *      2. jdk 8底层的数组是:Node[],而非Entry[]
 *      3. 首次调用put()方法时,底层创建长度为16的数组
 *      4. jdk7底层结构只有:数组+链表。jdk8中底层结构:数组+链表+红黑树。
 *         4.1 形成链表时,七上八下(jdk7:新的元素指向旧的元素。jdk8:旧的元素指向新的元素)
           4.2 当数组的某一个索引位置上的元素以链表形式存在的数据个数 > 8 且当前数组的长度 > 64时,此时此索引位置上的所数据改为使用红黑树存储。
 *
 *      DEFAULT_INITIAL_CAPACITY : HashMap的默认容量,16
 *      DEFAULT_LOAD_FACTOR:HashMap的默认加载因子:0.75
 *      threshold:扩容的临界值,=容量*填充因子:16 * 0.75 => 12
 *      TREEIFY_THRESHOLD:Bucket中链表长度大于该默认值,转化为红黑树:8
 *      MIN_TREEIFY_CAPACITY:桶中的Node被树化时最小的hash表容量:64
 *
 *  四、LinkedHashMap的底层实现原理(了解)
 *      源码中:
 *      static class Entry extends HashMap.Node {
             Entry before, after;//能够记录添加的元素的先后顺序
             Entry(int hash, K key, V value, Node next) {
                super(hash, key, value, next);
             }
         }
 *
 *
 *   五、Map中定义的方法:
 添加、删除、修改操作:
 Object put(Object key,Object value):将指定key-value添加到(或修改)当前map对象中
 void putAll(Map m):将m中的所有key-value对存放到当前map中
 Object remove(Object key):移除指定key的key-value对,并返回value
 void clear():清空当前map中的所有数据
 元素查询的操作:
 Object get(Object key):获取指定key对应的value
 boolean containsKey(Object key):是否包含指定的key
 boolean containsValue(Object value):是否包含指定的value
 int size():返回map中key-value对的个数
 boolean isEmpty():判断当前map是否为空
 boolean equals(Object obj):判断当前map和参数对象obj是否相等
 元视图操作的方法:
 Set keySet():返回所有key构成的Set集合
 Collection values():返回所有value构成的Collection集合
 Set entrySet():返回所有key-value对构成的Set集合

 *总结:常用方法:
 * 添加:put(Object key,Object value)
 * 删除:remove(Object key)
 * 修改:put(Object key,Object value)
 * 查询:get(Object key)
 * 长度:size()
 * 遍历:keySet() / values() / entrySet()
 *
 */

Properties
properties类是Hashtable的子类,该对象用于处理属性文件
由于属性文件里的key、value都是字符串类型,所有properties里的key和value都是字符串类型
存取数据时,建议使用setProperty(String key,String value)方法和getProperty(String key)方法

//这个地方不是很重要,相应的记一下,异常和关闭流就不贴出来了
Properties pros = new Properties();
FileInputStream fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
pros.load(fis);//加载流对应的文件
String name = pros.getProperty("name");
String password = pros.getProperty("password");
System.out.println("name = " + name + ", password = " + password);

7. Collections工具类

Collections:操作collection、Map的工具类

reverse(List):反转 List 中元素的顺序
shuffle(List):对 List 集合元素进行随机排序
sort(List):根据元素的自然顺序对指定 List 集合元素按升序排序
sort(List,Comparator):根据指定的 Comparator 产生的顺序对 List 集合元素进行排序
swap(List,int, int):将指定 list 集合中的 i 处元素和 j 处元素进行交换

Object max(Collection):根据元素的自然顺序,返回给定集合中的最大元素
Object max(Collection,Comparator):根据 Comparator 指定的顺序,返回给定集合中的最大元素
Object min(Collection)
Object min(Collection,Comparator)
int frequency(Collection,Object):返回指定集合中指定元素的出现次数 
void copy(List dest,List src):将src中的内容复制到dest中
boolean replaceAll(List list,Object oldVal,Object newVal):使用新值替换 List 对象的所有旧值

List list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add(43);
list.add(765);
list.add(-97);
list.add(0);

//报异常:IndexOutOfBoundsException("Source does not fit in dest")
//        List dest = new ArrayList();
//        Collections.copy(dest,list);
//正确的:
List dest = Arrays.asList(new Object[list.size()]);
System.out.println(dest.size());//list.size();
Collections.copy(dest,list);

System.out.println(dest);


/*
Collections 类中提供了多个 synchronizedXxx() 方法,
该方法可使将指定集合包装成线程同步的集合,从而可以解决
多线程并发访问集合时的线程安全问题

 */
//返回的list1即为线程安全的List
List list1 = Collections.synchronizedList(list);

暂记。

  • 时间:2019-12-6 01:53:36

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