JAVA集合框架学习记录

JAVA集合框架

什么是集合

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。
此时的存储是指内存层面的存储，不涉及持久化存储

和数组的区别

1. 数组长度固定，集合长度不固定
2. 数组可以存储基本类型和引用类型，集合只能存储引用类型

位置

java.util.*;

一.Collection体系

单列集合，用来存储一个一个对象。

特点：代表一组任意类型的对象，无序、无下标、不能重复。

创建集合 Collection collection = new ArrayList();

常用方法

1. 添加元素 collection.add();
   添加的对象重写equals方法
2. 删除元素

区分list中remove(index)和remove(Object obj)
collection.remove();

collection.clear();

4. 遍历元素（重点）

   1. 使用增强for（因为无下标）

      for(Object object : collection){ }

   2. 使用迭代器

      迭代器只能使用 迭代器的remove方法，不能使用collection.remove()方法

      //haNext(); 有没有下一个元素
      //next(); 获取下一个元素
      //remove(); 删除当前元素
      Iterator it = collection.iterator();
      while(it.hasNext()){
               
        String object = (String)it.next(); //强转
          //System.out.println(object);
        // 可以使用it.remove(); 进行移除元素
        // collection.remove(); 不能用collection其他方法 会报并发修改异常
      }
      

5. 判断 collection.contains(); collection.isEmpty();
   判断时会调用obj对象equals（）方法，重写equals方法

1.List 子接口("动态"数组)

特点：有序、有下标、元素可重复

创建集合对象 List list = new ArrayList<>( );

常用方法

1. 添加元素 list.add( ); 会对基本类型进行自动装箱

   例：list.add(20); 自动将数字20转成包装类

2. 删除元素 可以用索引 list.remove(0)

   当删除数字与索引矛盾时 对数字强转

   list.remove((Object) 10) 或 list.remove(new Integer(10))

3. 遍历

   1. 使用for遍历

      for(int i = 0; i < lise.size(); i++){
               
        sout(list.get(i)); 
      }
      

   2. 使用增强for

      for(Object list: collection){ }

   3. 使用迭代器

      Iterator it = collection.iterator();
      while(it.hasNext()){
               
        String object = (String)it.next(); //强转
        // 可以使用it.remove(); 进行移除元素
        // collection.remove(); 不能用collection其他方法 会报并发修改异常
      }
      

   4. 使用列表迭代器 （注意和迭代器区别）

      ListIterator li = list.listIterator();
      while(li.hasNext()){
               
        System.out.println(li.nextIndex() + ":" + li.next()); //从前往后遍历
      }
      
      while(li.hasPrevious()){
               
        System.out.println(li.previousIndex() + ":" + li.previous()); //从后往前遍历
      }
      

4. 获取 list.indexOf( );

5. 返回子集合 sublist(x, y); 左闭右开

   List subList = list.subList(1, 3); 返回索引 1、2

List实现类

• ArrayList 【重点】
• 作为list的主要实现类
  • 数组结构实现，必须要连续空间，查询快、增删慢
  • jdk1.2版本，运行效率块、线程不安全
  • 底层使用object[] elementdata存储
• Vector
• 作为Listd的 古老实现类
  • 数组结构实现，查询快、增删慢
    • jdk1.0版本，运行效率慢，线程安全。
    • 底层使用object[] elementdata存储
• LinkedList
  • 底层使用双向链表结构存储，无需连续空间，增删快，查询慢
  • jdk1.2版本

ArrayList主要实现类

创建集合 ArrayList arrayList = new ArrayList<>();

1. 添加元素 arrayList.add(s1);

2. 删除元素

   通过下标删除：arrayList.remove(0);

   通过元素删除：arrayList.remove(s1);

   想通过 arrayList.remove(new Student("name", 10));删除对象

   这里重写了 equals(this == obj) 方法

   public boolean equals(Object obj){
          
     //1 判断是不是同一个对象
     if(this == obj){
          
       return true;
     }
     //2 判断是否为空
     if(obj == null){
          
       return false;
     }
     //3 判断是否是Student类型
     if(obj instanceof Student){
          
       Student == (Student)obj;
       //4 比较属性
       if(this.name.equals(s.getName()) && this.age == s.getAge()){
          
         return true;
       }
     }
     //5 不满足条件返回false
     return false;
   }
   

3. 遍历元素【重点】

   1. 使用迭代器

      Iterator it = arrayList.iterator();
      while(it.hasNext()){
               
        Student s = (Student)it.next(); //强转
      }
      

   2. 列表迭代器

      ListIterator li = arrayList.listIterator();
      while(li.hasNext()){
               
        Student s = (Student)li.next(); //从前往后遍历
      }
      
      while(li.hasPrevious()){
               
        Student s = (Student)li.previous();//从后往前遍历
      }
      

4. 判断

   arrayList.contains(); 和 arrayList.isEmpty();

5. 查找

   arrayList.indexof();

源码分析

DEFAULT_CAPACITY = 10; //默认容量
//注意：如果没有向集合中添加任何元素时，容量0，添加一个后，容量为10
//每次扩容是原来的1.5倍
elementData存放元素的数组
size 实际元素个数

Vector实现类

创建集合 Vector vector = new Vector<>();

增加、删除、判断同上

遍历中枚举器遍历

Enumeration en = vector.elements();
while(en.hasMoreElements()){
     
  String o = (String)en.nextElement();
  sout(o);
}

LinkedList实现类

创建链表集合LinkedList li = new LinkedList<>();

常用方法与List一致

2.Set 子接口(数据不可重复)

要求：向Set中添加的元素所在类为保证不可重复性，必须重写equals和hashcode方法,以实现对象相等规则。既：“相等的对象必须具备相同的哈希值”
没有额外定义新方法，继承父类Collection中所有方法

特点：无序、无下标、元素不可重复

方法：全部继承自Collection中的方法

增、删、遍历、判断与collection一致

重写hashCode()方法的基本原则：

• 在程序运行时，同一个对象多次调用hashCode()方法应该返回相同的值。
• 当两个对象的equals()方法比较返回ture时，这两个对象的hashCode()方法的返回值也应相等。
• 对象中用作equals()方法比较的属性。都应该用来计算hashCode值。

HashSet主要实现类

线程不安全，可以存储Null值
无序性和不可重复性都是因为底层数据结构的特性所决定的。
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。根据hashcode()计算出的哈希值添加.
不可重复性：相同的元素只能添加一个,存储过程决定了不可重复性
存储结构：哈希表（数组+链表+红黑树）

存储过程（重复依据）

1. 向HashSet中添加元素a，调用元素a所在类中hashCode()方法，再根据哈希函数计算保存的位置，如果位置为空，直接保存，若不为空，进行第二步
2. 先判断冲突哈希值是否完全相同，如果不同，形成链表存储，如果相同，进行第三步
3. 调用元素a所在类equals方法，如果equals为true，则认为是重复，添加失败，否则添加成功，形成链表。

特点

• 基于HashCode计算元素存放位置
  • 利用31这个质数，减少散列冲突
    • 31提高执行效率 31 * i = (i << 5) - i 转为移位操作
  • 当存入元素的哈希码相同时，会调用equals进行确认，如果结果为true，则拒绝后者存入

新建集合 HashSet hashSet = new HashSet();

添加元素 hashSet.add( );

删除元素 hashSet.remove( );

遍历操作

1. 增强for for( type type : hashSet)

2. 迭代器 Iterator it = hashSet.iterator( );

判断 hashSet.contains( ); hashSet.isEmpty();

LinkedHashSet实现类

作为HashSet的子类，遍历内部数据时可以按照添加时的顺序遍历
在添加数据的同时，每个数据同时维护了两个引用，记录了前一个数据和后一个数据，数据形成链表.
对于频繁的遍历操作，LinkedHashSet效率高于HashSet

TreeSet实现类

特点

• 基于排列顺序实现元素不重复
• 实现SortedSet接口，对集合元素自动排序
• 元素对象的类型必须实现Comparable接口，重写compareTo方法，指定排序规则
• 通过CompareTo方法确定是否为重复元素

存储结构：红黑树
两种排序方式： 自然排序(实现Comparable接口)，定制排序(Comparator接口)

• 自然排序：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().
• 定制排序：Comparator重写compare方法,TreeSet使用有参构造，定制排序中比较两个对象相同的标准为compare()返回0，不再是equals().

Comparator comparator=new Comparator(){
     
// 重写compare
@override
public int compare(Person o1, Person o2){
     
  int n1 = o1.getAge()-o2.getAge();
  int n2 = o1.getName().compareTo(o2.getName());
  return n1 == 0 ? n2 : n1;
	}
};
 TreeSet=new TreeSet(comparator);

集合使用
创建集合 TreeSet treeSet = new TreeSet<>()

添加元素 treeSet.add();

删除元素 treeSet.remove();

遍历 1. 增强for 2. 迭代器

判断 treeSet.contains();

泛型

• 本质是参数化类型，把类型作为参数传递
• 常见形式有泛型类、泛型接口、泛型方法
• 语法 T成为类型占位符，表示一种引用类型，可以写多个逗号隔开
• 好处
  1. 提高代码重用性 2. 防止类型转换异常，提高代码安全性

泛型类

// 写一个泛型类
public class MyGeneric<T>{
     
  //使用泛型T
  //1 创建变量
  T t;
  //2 泛型作为方法的参数
  public void show(T t){
     
    System.out.println(t);
  }
  //3 泛型作为方法的返回值
  public T getT(){
     
    return t;
  }
}

// 使用泛型类
public class TestGeneric{
     
  public static void main(String[] args){
     
    //使用泛型类创建对象
    // 注意： 1. 泛型只能使用引用类型
    //			 2. 不用泛型类型对象之间不能相互赋值
    MyGeneric<String> myGeneric = new MyGeneric<String>();
    myGeneric.t = "hello";
    myGeneric.show("hello world!");
    String string = myGeneric.getT();
    
    MyGeneric<Integer> myGeneric2 = new MyGeneric<Integer>();
    myGeneric2.t = 100;
    myGeneric2.show(200);
    Integer integer = myGeneric2.getT();
    
  }
}

泛型接口

语法：接口名

注意：不能泛型静态常量

泛型方法

语法： 返回值类型

public class MyGenericMethod{
     
  //泛型方法
  public <T> T show(T t){
     
    sout("泛型方法" + t);
    return t;
  }
}

//调用
MyGenericMethod myGenericMethod = new MyGenericMethod();
myGenericMethod.show("字符串");// 自动类型为字符串
myGenericMethod.show(200);// integer类型
myGenericMethod.show(3.14);// double类型

泛型集合

概念：参数化类型、类型安全的集合，强制集合元素的类型必须一致

特点：

• 编译时即可检查，而非运行时抛出异常
• 访问时，不必类型转换（拆箱）
• 不同泛型之间应用不能相互赋值，泛型不存在多态

二.Map体系

双列集合，用来存储一对（key,value）一对的数据

Map接口的特点

1. 用于存储任意键值对（key - value）
2. 键：无序、无下标、不允许重复（唯一）–>key所在类重写equals()方法和hashcode()方法（以HashMap为例）
3. 值：无序、无下标、允许重复–>重写equals()方法
4. 一个键值对（key - value）构成了一个entry对象

方法：

5. V put(K key, V value) 将对象存到集合中，关联键值
6. Object get(Object key) 根据键获得对应的值
7. keySet<K> 返回所有的Key
8. Collection<V> values() 返回包含所有值的Collection集合
9. Set<Map.Entry<K, V>> 键值匹配的Set集合

Map接口的使用

//创建Map集合
Map<String, String> map = new HashMap<>();
// 1. 添加元素
map.put("cn", "中国");
map.put("uk", "英国");
map.put("cn", "zhongguo"); // 会替换第一个 
// 2. 删除
map.remove("uk");
// 3. 遍历
// 3.1 使用KeySet()
//Set keyset = map.keySet(); // 所有Key的set集合
for(String key : map.keyset){
     
  sout(key + "---" + map.get(key));
}
// 3.2 使用entrySet()
//Set> entries = map.entrySet();
for(Map.Entry<String, String> entry : map.entries){
     
  sout(entry.getKey() + "---" + entry.getValue();
}

HashMap(Map的主要实现类)

线程不安全，效率高
可以存储null的key和value
存储结构：

• （jdk7）哈希表（数组+链表）
• （jdk8）哈希表（数组+链表+红黑树）

使用key可使hashcode和equals作为重复

源码分析总结：

1. HashMap刚创建时，table是null，节省空间，当添加第一个元素时，table容量调整为16
2. 当元素个数大于阈值（16*0.75 = 12）时，会进行扩容，扩容后的大小为原来的两倍，目的是减少调整元素的个数
3. jdk8底层的数组不是Entry[]而是Node[],实现的Map里的Entry接口
4. jdk1.8 当每个链表长度 >8 ，并且数组元素个数 ≥64时，会调整成红黑树，目的是提高效率
5. jdk1.8 当链表长度 <6 时 调整成链表
6. jdk1.8 以前，链表时头插入，之后为尾插入

LinkedHashMap

HashMap的子类,在原有的HashMap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

Hashtable(古老实现类)

线程安全，运行效率慢；不允许null作为key或是value

TreeMap

底层使用红黑树
实现了SortedMap接口（是map的子接口），可以对key自动排序
考虑key的自然排序和定制排序，和TreeSet类似

Properties

hashtable的子类，要求key和value都是string，通常用于配置文件的读取

Collections工具类

概念：集合工具类，定义了除了存取以外的集合常用方法

直接二分查找int i = Collections.binarySearch(list, x); 成功返回索引

其他方法 ： copy复制、reverse反转、shuffle打乱、sort排序（元素类型必须实现Comparable）

补充：

// list转成数组
Integer[] arr = list.toArray(new Integer[10]);
sout(arr.length);
sout(Array.toString(arr));

// 数组转成集合
// 此时为受限集合，不能 添加和删除！
String[] name = {
     "张三","李四","王五"};
List<String> list2 = Arrays.asList(names);

// 把基本类型数组转为集合时，需要修改为包装类
Integer[] nums = {
     100, 200, 300, 400, 500};
List<Integer> list3 = Arrays.asList(nums);

集合总结

• 集合的概念：

  对象的容器，和数组类似，定义了对多个对象进行操作的常用方法。

• List集合：
  有序，有下标，元素可以重复。(ArrayList,LinkedList,Vector)

• Set集合:
  无序，无下标，元素不可重复。(HashSet,LinkedListHashSet,TreeSet)

• Map集合:
  存储一对数据，无序，键不可重复，值可重复 。(HashMap,HashTable,TreeMap)

• Collections:
  集合工具类，定义了除了存取以外的集合常用方法。