JavaSE---集合

集合框架

为什么要用它？

• 以前用数组存储数据，因为创建数组的时候就要初始化数组的长度，由于这个长度是不可变的，这就导致两个问题：定义数组长度值太大，实际用不了那么多，就会造成内存的浪费，那定义的太小了，不够用了又得扩容，这就得不偿失了，所以这个时候，集合横空出世，相当于一个没有上限的盒子，数据直接丢进去。

它有什么好处？

• 集合包括了各种常用的数据结构：List表，Set集合，Map映射等等。
• 封装成了一个工具类，使用者不必了解底层实现，方便使用。
• 从JavaSE5.0，使用了泛型，这样集合中对象的数据类型就可以被记住，使用者不用担心，把对象丢进集合中，就丢失了他的数据类型。

特点在哪里？

• java集合框架采用接口与实现相分离（就是面向接口编程的理念）。图中最底层的都是实现类，其他的都是接口，实现了接口中的方法，可以直接拿来用
• java的集合中只能存储对象，而不能存储基本数据类型。
• 根据Colletion和Map框架，可以将集合分为三大类：

list集合	有序集合	元素可以重复
set集合	无序集合	元素不可以重复
Map集合	键值对集合	key是无序集合Set，value是有序集合List

Collection集合

• 通过分析源码，可以看到collection集合继承了Iterable接口，这里注意是Iterable而不是Iterator。
  

迭代器iterator

• Iterator iterator()方法是Collection从Iterable(可迭代的)接口继承下来，用于返回一个Iterator对象，Iterator也是接口，而且是集合框架的成员，他的作用不是用来存放对象，而是遍历集合中的元素，所以称之为迭代器。

• 使用迭代器的好处：
  迭代模式是访问集合类的通用方法，只要集合类实现了Iterator接口，就可以用迭代的方式来访问集合类内部的数据，Iterator访问方式把对不同集合类的访问逻辑抽象出来，使得不用暴露集合内部的结构而达到循环遍历集合的效果。 Iterator接口屏蔽了迭代的底层实现，向用户提供了遍历Collection的统一接口。

• 为什么会有迭代器？
  如果没有使用Iterator，遍历一个数组的方法是使用索引，这种方法的缺点就是事先必须知道集合的数据结构，而且当我换了一种集合的话代码不可重用，要修改，比如我用set，就不能通过索引来遍历了。访问代码和集合是紧耦合，无法将访问逻辑从集合类和客户端代码中剥离出来，每一种集合类对应一种访问方式，代码不可重用。

• 为解决以上问题，Iterator模式总是用同一种逻辑来遍历集合， 每一种集合类返回的Iterator具体类型可能不同，Array可能返回ArrayIterator，Set可能返回SetIterator，Tree 可能返回TreeIterator，但是它们都实现了Iterator接口，因此，客户端不关心到底是哪种Iterator，它只需要获得这个 Iterator接口即可，这就是面向对象的威力。 针对抽象编程的原则：对具体类的依赖性最小。

• 查看Iterable接口源码：可以看到有iterator这个方法，还有一个forEach（）方法，也就是我们所说的增强for循环，这也是javaSE5.0以后，for循环一种优雅的写法。

• 如上面所看到的，iterable接口里面，还有一个Iterator接口，点进去是这样的：这里面的方法就是日常所用到的：hasNext()，next()，remove()方法。

• iterator迭代器怎么用？
  说到底，迭代器的最大作用就是遍历集合。但是他可以在遍历的时候删除元素。注意使用的remove()方法是Iterator的，而不是Collection的。有remove()必有next()在前。

Collection c = new ArrayList();
//向ArrayList中添加元素
c.add("DAQ");
c.add("LOVE");
c.add("WT");
//获取到迭代器
Iterator it = c.iterator();
//遍历集合
while(it.hasNext()){
     
	String element=(String)it.next();
	System.Out.Println(element);
}

List集合

• List是线性表结构，包括顺序表Arraylist和链表LinkedList两种实现方式

Arraylist

• 底层数据结构是数组，线程不安全可以存放null值。因为它有扩容这一概念，可以实现动态增长，就不像原本的数组那样，长度固定不变了。

• ArrayList是基于动态数组实现的，在增删的时候，需要数组的拷贝复制。
• ArrayList的默认容量是10，每次扩容的时候，变为原来的1.5倍，也就是15
• 删除元素的时候，容量不会减少，需要减少容量的时候，要调用trimToSize（）方法。
• 缺点：

1. 从空间分配来看，除非预知数据的确切量或者近似值，否则频繁的扩容，或者大的容量初始值都会导致时间空间的浪费。
2. 从运算时间来看，插入和删除的效率非常低。

LinkedList

• 底层数据结构是双向链表，采用**“按需分配”**的原则为每个对象分配独立的存储空间，但是线程不安全。

• LinkedList还实现了Deque接口，我们就可以像操作栈和队列一样操作LinkedList了。
• 只要有了头结点，其他的数据都可以轻松获取。

总结： 增删多用LinkedList，查询多用ArrayList。

Set集合

• 相比list集合而言，Set看起来清爽多了。
  

• Set实现类依赖添加对象的equals（）方法检查对象的唯一性，只要两个对象使用equals比较结果为true，set就会拒绝加入此对象（哪怕他们是不同的对象），只要两个对象使用equals比较结果为false，set就会接受加入此对象（哪怕他们是相同的对象），所以在使用set时，重点就要重写equals（）方法，制定正规的比较规则。

HsahSet

• 可以看出HashSet就是封装了HashMap，操作HashSet实际上就是在操作HashMap
  

• 总结下来就是：

1. 实现了Set接口，底层实际是一个HashMap实例
2. 不保证迭代顺序，允许元素为null
3. 非同步
4. 初始容量影响迭代性能

TreeSet

• 总结：

1. 实现了NavigableSet接口，底层实际是一个TreeMap实例
2. 可以实现排序功能
3. 非同步

LinkedHashSet

• 归纳：

1. 迭代是有序的
2. 允许为null
3. 底层实际上是一个HashMap+双链表实例
4. 非同步
5. 与hashset相比，性能稍微差一点，因为要维护双链表
6. 初始容量与迭代无关，LinkedHashSet迭代的是双链表

Vector集合

• 底层是数组，线程安全
• 从源码中看出，他给每个方法都加上了synchronized锁，这样很消耗性能。
• 而且Vector初始长度是10，超过这个长度的时候，翻倍增长。这就比ArrayList更加消耗内存。

Map集合

• 为什么需要map？
  map在java模型中称为映射，只要知道键值，就可以获取数据值。将键映射到值的对象，一个映射不能包含重复的键，每个键只能映射到一个值。
• Map与Collection的区别：

1. Map集合存储元素是成对出现的，Map的键是唯一的，值是可以重复的。
2. Collection集合存储元素是单独出现的，set是唯一，list是可重复的。
3. Map数据结构针对键有效，跟值无关
4. Collection数据结构针对元素有效

• Map的功能

• 散列表工作原理

1. 散列表根据每个对象计算出一个整数，称之为散列码。根据计算出来的散列码，保存在对应的位置上。
2. 在java中，散列表用链表数组实现，每个链表称为桶。
3. 很可能有很多元素算出来的hash值（散列码）相同，这就会存储在同一个位置上，这种情况就叫做哈希冲突（散列冲突）。
4. 但也不可能无限制装下去，在JDK1.8中，桶满时，链表会变成平衡二叉树，也就是所说的红黑树。

HashMap

• 在另一篇文章中我有单独将HashMap拿出来分析，并且分为了JDK1.7和JDK1.8时的HashMap的结构，HashMap源码分析

TreeMap

• 根据源码前的注释可以得出总结:

1. TreeMap实现了NavigableMap接口，而NavigableMap接口继承SortedMap接口，这就导致TreeMap是有序的。
2. TreeMap底层是红黑树，时间复杂度是log(n)
3. 非同步的
4. 使用Comparator和Comparable来比较Key是否相等，与排序的问题。