Java中的集合(List,Set,Map)(知识点详解)(看完这篇就够了)

一、Java集合框架

集合框架前序：

  早在 Java 2 中之前，Java 就提供了特设类。比如：Dictionary, Vector, Stack, 和 Properties 这些类用来存储和操作对象组。虽然这些类都非常有用，但是它们缺少一个核心的，统一的主题。由于这个原因，使用 Vector 类的方式和使用 Properties 类的方式有着很大不同。

集合框架被设计成要满足以下几个目标。

• 该框架必须是高性能的。基本集合（动态数组，链表，树，哈希表）的实现也必须是高效的。

• 该框架允许不同类型的集合，以类似的方式工作，具有高度的互操作性。

• 对一个集合的扩展和适应必须是简单的。

  为此，整个集合框架就围绕一组标准接口而设计。你可以直接使用这些接口的标准实现，诸如： LinkedList, HashSet, 和 TreeSet 等,除此之外你也可以通过这些接口实现自己的集合。

集合框架概述(一)

• 一方面， 面向对象语言对事物的体现都是以对象的形式，为了方便对多个对象的操作，就要对对象进行存储。另一方面，使用Array存储对象方面具有一些弊端，而Java 集合就像一种容器，可以动态地把多个对象的引用放入容器中。
  –>数组在内存存储方面的特点：
     ①数组初始化以后，长度就确定了。
     ②数组声明的类型，就决定了进行元素初始化时的类型。
  –>数组在存储数据方面的弊端：
     ①数组初始化以后，长度就不可变了，不便于扩展。
     ②数组中提供的属性和方法少，不便于进行添加、删除、插入等操
     作，且效率不高。同时无法直接获取存储元素的个数。
     ③数组存储的数据是有序的、可以重复的。–>存储数据的特点单一
• Java 集合类可以用于存储数量不等的多个对象，还可用于保存具有映射关系的关联数组。

集合框架概述(二)(集合的使用场景)

集合框架概述(三)(Collection接口继承树)

集合框架概述(三)(Map接口继承树)

二、Collection接口方法

①Collection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。
• JDK不提供此接口的任何直接实现，而是提供更具体的子接口(如：Set和List)
  实现。
• 在 Java5 之前，Java 集合会丢失容器中所有对象的数据类型，把所有对象都
  当成 Object 类型处理；从 JDK 5.0 增加了泛型以后，Java 集合可以记住容
  器中对象的数据类型。

②Collection接口方法

三、Iterator迭代器接口

①使用 Iterator 接口遍历集合元素

• Iterator对象称为迭代器(设计模式的一种)，主要用于遍历 Collection 集合中的元素。
• GOF给迭代器模式的定义为：提供一种方法访问一个容器(container)对象中各个元素，而又不需暴露该对象的内部细节。迭代器模式，就是为容器而生。类似于“公交车上的售票员”、“火车上的乘务员”、“空姐”。
• Collection接口继承了java.lang.Iterable接口，该接口有一个iterator()方法，那么所有实现了Collection接口的集合类都有一个iterator()方法，用以返回一个实现了Iterator接口的对象。
• Iterator 仅用于遍历集合，Iterator 本身并不提供承装对象的能力。如果需要创建Iterator 对象，则必须有一个被迭代的集合。
• 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。

②Iterator接口的方法

③ Iterator迭代器接口

④使用 foreach 循环遍历集合元素

四、Collection子接口一：List

①List接口概述

• 鉴于Java中数组用来存储数据的局限性，我们通常使用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。
• JDK API中List接口的实现类常用的有：ArrayList、LinkedList和Vector。

②List接口方法

③List实现类之一：ArrayList

④List实现类之二：LinkedList

⑤List实现类之二：LinkedList

⑥List 实现类之三：Vector

⑦面试题

五、Collection子接口二：Set

①Set 接口概述

• Set接口是Collection的子接口，set接口没有提供额外的方法
• 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。
• Set 判断两个对象是否相同不是使用 == 运算符，而是根据 equals() 方法

②Set实现类之一：HashSet

③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 true 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 Field，都应该用来计算 hashCode 值。

以自定义的Customer类为例，何时需要重写equals()？

• 当一个类有自己特有的“逻辑相等”概念,当改写equals()的时候，总是
  要改写hashCode()，根据一个类的equals方法（改写后），两个截然不
  同的实例有可能在逻辑上是相等的，但是，根据Object.hashCode()方法，
  它们仅仅是两个对象。
• 因此，违反了“相等的对象必须具有相等的散列码”。
• 结论：复写equals方法的时候一般都需要同时复写hashCode方法。通
  常参与计算hashCode的对象的属性也应该参与到equals()中进行计算。

④Eclipse/IDEA工具里hashCode()的重写

⑤Set实现类之二：LinkedHashSet

• LinkedHashSet 是 HashSet 的子类
• LinkedHashSet 根据元素的 hashCode 值来决定元素的存储位置，但它同时使用双向链表维护元素的次序，这使得元素看起来是以插入顺序保存的。
• 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 不允许集合元素重复。

⑥Set实现类之三：TreeSet

⑦排 序—自然排序

⑧排 序—定制排序

⑨练习：在List内去除重复数字值，要求尽量简单

六、Map接口

①Map接口继承树

②Map接口概述

③Map接口：常用方法

④Map实现类之一：HashMap

⑤HashMap的存储结构

⑥HashMap源码中的重要常量

⑦HashMap的存储结构：JDK 1.8之前

⑧HashMap的存储结构：JDK 1.8

⑨面试题

  谈谈你对HashMap中put/get方法的认识？如果了解再谈谈HashMap的扩容机制？默认大小是多少？什么是负载因子(或填充比)？什么是吞吐临界值(或阈值、threshold)？
  面试题：负载因子值的大小，对HashMap有什么影响

⑩Map实现类之二：LinkedHashMap

• LinkedHashMap 是 HashMap 的子类
• 在HashMap存储结构的基础上，使用了一对双向链表来记录添加
  元素的顺序
• 与LinkedHashSet类似，LinkedHashMap 可以维护 Map 的迭代
  顺序：迭代顺序与 Key-Value 对的插入顺序一致
  

⑩①Map实现类之三：TreeMap

⑩②Map实现类之四：Hashtable

⑩③Map实现类之五：Properties

七、Collections工具类

①Collection工具类常用方法

②Collections常用方法：同步控制

③补充：Enumeration