Java集合深入剖析【韩顺平老师版】

Java集合知识体系【思维导图】

1、集合体系

1.1、为什么使用集合？

1、数组的不足

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• 长度固定，不能更改
• 存储的必须是同一类型的元素（基本类型或引用类型）
• 增加、删除元素比较麻烦

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2、集合的优势

• 长度可变，可以动态保存任意多个对象
• 可以存不同类型的元素(必须是引用类型，不能是基本类型：int、long…(基本类型数据会自动装箱成对象))
• 操作对象方便：add、remove、set、get等

3、区别

比较	数组	集合
长度	长度固定，不能更改	长度可变，可以动态保存任意多个对象
存储元素	同一类型(基本类型或引用类型)	可以存不同类型(引用类型)，但一般为相同类型
操作方法	增加、删除比较麻烦	增删查改比较方便

1.2、集合的框架体系

• 集合框架体系（Collection、Map等）位于java.util包下

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1.3、hashCode() 与 equals() 基本原则

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2、Collection

2.1、介绍

public interface Collection<E> extends Iterable<E> {}

• Collection实现子类可以存放多个元素，每个元素可以是Object
• Collection有些实现子类可以存放重复元素(List)，有些不可以(Set)
• Collection接口没有直接的实现子类，是通过它的子接口List和Set来实现的

2.2、Collection方法

• add(Object obj)

  添加一个元素。参数Object，所以可以是不同类型。如：String、int、boolean(基本类型时会自动装箱)

• add(Collection coll)

  添加多个元素。参数Collection

• int size()

  获取有效元素的个数

• void clear()

  清空集合

• boolean isEmpty()

  判断是否为空

• boolean contains(Object obj)

  是否包含某个元素。通过元素的equals()方法比较

• boolean containsAll(Collection c)

  是否包含多个元素。通过元素的equals()方法比较。两个集合逐个比较

• boolean remove(Object obj)

  删除某个元素。通过元素的equals()方法比较。只删除找到的第一个元素。

• boolean removeAll(Collection c)

  删除多个元素。从当前集合中删除c集合，留下的是差集。

• boolean retainAll(Collection c)

  retain：保持; 持有; 保留; 继续拥有

  交集。把当前集合与c集合的交集存在当前集合中。不影响c

• boolean equals(Object obj)

  集合是否相等

• Object[] toArray()

  转成对象数组

• int hashCode()

  获取集合对象的哈希值

• Iterator[E] iterator()

  遍历。返回迭代器对象。

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2.3、Iterator迭代器接口

1、介绍

• Java Iterator（迭代器）不是一个集合，它是一种用于访问集合的方法，可用于迭代Collection集合。

• 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”。

  GOF:《Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software》（即后述《设计模式》一书），由 Erich Gamma、Richard Helm、Ralph Johnson 和 John Vlissides 合著（Addison-Wesley，1995）。这几位作者常被称为"四人组（Gang of Four）"。

• 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本身并不承装(存储)对象。如果要创建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。

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2、Iterable 与 Iterator

区别	Iterable	Iterator
类型	接口	接口
包	java.lang	java.util
方法	iterator() forEach() spliterator()	forEachRemaining() hasNext() next() remove()
与Collection关系	Collection实现Iterable接口	Collection的iterator()方法返回Iterator对象

为什么Collection一定要去实现Iterable这个接口呢？为什么不直接实现Iterator接口呢？

因为Iterator接口的核心方法next()或者hasNext() 是依赖于迭代器的当前迭代位置的，是有状态的。 当集合在不同方法间被传递时，由于当前迭代位置不可预知，那么next()方法的结果会变成不可预知。 而Iterable则不然，每次调用都会返回一个从头开始计数的迭代器。 多个迭代器是互不干扰的。

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3、Iterator方法

• E next()

  返回下一个元素。作用：

  1、游标下移

  2、返回下一个元素

• boolean hasNext()

  判断是否还有下一个元素

  调用next()之前，必须先调用hasNext()进行检测，否则有可能抛出NoSuchElementException异常

• void remove()

  删除当前游标位置的元素。返回void

  不同于集合本身的remove()删除方法 (返回boolean)

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4、迭代器的执行原理

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5、三种遍历方式

Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new Person("Jerry", 20));
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);

• 方式一：普通for循环（不推荐）

  方式一不适用于Set集合

  因为Set集合有些是无序的，没有索引index

  Set集合的实现类也有一些是有序的，如LinkedHashSet、TreeSet

for (int i =0;i< coll.size;i++){
    System.out.println(coll[i]);
}

• 方式二：增强for循环（推荐）

  增强for循环底层实现也是迭代器，就是简化版本的迭代器

  Debug测试时，用 步入(F7) 或 强制步入(Alt + Shift + F7) 可以查看

for (String c : coll){
    System.out.println(c);
}

• 方式三：迭代器（推荐）

  IDEA快捷键：Ctrl + J，显示提示窗口，里面为快速输出提示

  输入 itit ：可以显示

  while (iterator.hasNext()) {
  Object next = iterator.next();
  }

Iterator iterator = coll.iterator();
while (iterator.hasNext()){
    System.out.println(iterator.next());
}
//退出while后，迭代器的游标指向最后一个元素

2.4、子接口

2.4.1、List

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1、介绍

• List集合中元素有序、且可重复，集合中的每个元素都有其对应的顺序。存取顺序一致。
• List容器中的元素都对应一个整数型的序号(索引index)记录位置。从0开始。
• 常用的实现类有：ArrayList、LinkedList 和 Vector

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2、List新增方法

List除了从Collection集合继承的方法外，List集合里添加了一些根据索引来操作元素的方法。如果操作的索引index不存在，将抛出异常。

• void add(int index,Object)

  在index位置插入ele元素。index后面的元素后移。

• boolean addAll(int index,Collection eles)

  从index位置把eles中的所有元素添加进来。返回boolean

• Object get(int index)

  获取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在集合中末次出现的位置

• Object remove(int index)

  删除index位置的元素，并返回该元素

• Object set(int index,Object ele)

  把index位置的元素设为ele

• List subList(int fromIndex, int toIndex)

  返回从fromIndex 到 toIndex位置的子集合，不包括toIndex

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3、子类

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a、ArrayList

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1、特性

• ArrayList是List接口的典型实现类，也是主要实现类

• 线程不安全，效率高

• 可以存null值，并且可以存多个

• ArrayList本质上是一个可变长数组，数组元素为Object。

  • transient Object[] elementData

    transient：表示瞬间的、短暂的。该属性不会被序列化。

• ArrayList在JDK1.8前后是有区别的

  • JDK1.7：像饿汉式，直接创建一个初始容量为10的数组
  • JDK1.8：像懒汉式，一开始创建一个长度为0的数组；当添加第一个元素时再创建一个初始容量为10的数组。运行效率更高。

• Arrays.asList(…)方法返回的是List集合，既不是ArrayList实例，也不是Vector实例。是一个固定长度的List集合。

2、扩容机制

• 初始值：

  • 用无参构造方法 ArrayList()

    JDK1.7初始值为：10

    JDK1.8初始值为：0。当添加第一个元素时再创建一个容量为10的数组

  • 用有参构造方法 ArrayList(int)

    初始值就是 int

• 扩容

  • 每次都扩大至现有容量的==1.5==倍

    容量全部用完后才开始扩容

    如：初始为10，扩容后为15；15再扩容为15+15/2=22…

    底层用Arrays.copyOf()

韩顺平老师扩容机制源码分析

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b、Vector

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1、特性

• Vector是一个古老集合，JDK1.0就有了。
• 与ArrayList基本相同，区别是Vector是线程安全的，但效率比较低。
• Vector扩容机制：

  • 默认构造方法，长度为10，默认扩容至现有容量的2倍

    饿汉式：只要声明了vector，就马上创建容量为10的数组

  • 指定大小时，每次扩容至现有容量的2倍

  • 全部用完后才扩容

2、新增方法

• void addElement(Object obj)

  添加元素

• void insertElementAt(Object obj,int index)

  在index位置插入元素

• void setElementAt(Object obj,int index)

  设置index位置的元素

• void removeElementAt(Object obj)

  删除某个元素

• void removeAllElementAts()

  删除所有元素

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c、LinkedList

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1、特性

• 当插 入、删除频繁时选择LinkedList。添加、删除效率高。
• 线程不安全，效率较高
• 双向链表。内部没有声明数组，而是定义了Node类型的first和last，用于记录首末元素。同时，定义内部类Node，作为LinkedList中保存数据的基本结构，其中还定义了两个变量：
  • prev：记录前一个元素的位置
  • next：记录后一个元素的位置

2、新增方法

• void addFirst(Object obj)

  向链表开头添加一个元素

• void addLast(Object obj)

  向链表结尾添加一个元素

• Object getFirst()

  获取链表开头的元素

• Object getLast()

  获取链表结尾的元素

• Object removeFirst()

  删除链表开头的元素

• Object removeLast()

  删除链表结尾的元素

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d、区别

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• 如何选择？

  把ArrayList作为默认选择

  当插 入、删除频繁时选择LinkedList

  当多个线程需要同时操作某个集合时，选择Vector，线程安全

  由于Vector是线程安全的，很多方法有synchronized限制，效率低，尽量避免使用

• 相同点

比较	ArrayList、Vector、LinkedList相同点
包	java.util
实现接口	list
元素是否有序	有序，存取一致
元素是否可以重复	可以重复，可以存多个null

• 不同点

比较	ArrayList	Vector	LinkedList
底层实现	可变数组	可变数组	双向链表
版本	JDK1.2	JDK1.0	-
初始容量	0，第一次添加时创建10个	10	-
加载因子	1 (用完才扩容)	1 (用完才扩容)	-
长度	可变长，1.5倍扩容	可变长，2倍扩容	-
线程安全	线程不安全	线程安全	线程不安全
执行效率	高 (查询快)	低	中（添加、删除快）
适用场景	查询 (单线程操作)	多线程操作	添加、删除频繁时 (单线程操作)

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2.4.2、Set

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1、介绍

• Set接口是Collection接口的子接口

• Set有些是无序的，有些是有序的(存取顺序一致，内部数组中仍是散列分布，无序的)

  • HashSet

    是无序的，存入和取出的顺序不保证一致，不能通过索引index来获取元素；但内部也是有计算逻辑的，所以取出顺序是固定的，多次取出顺序一致

  • LinkedHashSet 有双向链表，存取顺序一致，内部数组中仍是散列分布，无序的

  • TreeSet 也是有序的

• Set集合不允许包含相同的元素，可以存null，但只能有一个。存入相同元素会失败，不报错。

• Set集合判断两个对象是否相同，用==equals()方法，不用运算符

• Set接口的主要实现类有：TreeSet、HashSet

• Set集合遍历

  具体实现见迭代器小节

  普通for循环不适用。因为Set是无序的，没有索引index

  • 增强for循环
  • 迭代器

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2、子类

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1、HashSet

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a、介绍

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• HashSet底层是HashMap

  public HashSet() {
      map = new HashMap<>();
  }
  

• HashMap底层是：数组 + 链表 + 红黑树 (JDK1.8)；

  JDK1.7及之前：数组 + 链表

由于HashSet底层是HashMap，HashMap底层有数组，所以HashSet也是有索引的，但外部不能通过索引来获取元素，这个索引值是由元素的haspCode值计算来的，是散列分布在数组中的，无序的

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b、扩容机制

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只要size达到临界值就扩容

size是数组、链表、红黑树中元素的总和。即便数组中的元素数量没有达到临界值，也一样扩容。

如：数组为16，临界值为12，size为13，但13个元素全部在一个链表中，只占用一个数组位，数组中还有15个空位，此时仍然扩容

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c、添加不同类型元素

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boolean add(Object obj)

不能添加相同的元素

new出来的类对象是不同的 (hashCode值不同)，既便表面上名字相同

其它类型（基本类型、null、String），只要值相同 ，就可以作为相同对象，就不能重复添加

HashSet hashSet = new HashSet();

• 基本数据类型

  如：int、long等

  先对类型进行装箱，值相等时添加失败

  hashSet.add(200);//true
  hashSet.add(200);//false
  

• null类型

  hashSet.add(null);//true
  hashSet.add(null);//false
  

• 字符串

  不管是引用字符串，还是直接new的字符串，只要字符串内容相同，后面的就会添加失败

  String对象是通过 equals() 来比较的

  String对象的 hashCode() 也是通过字符串值计算出来的

  hashSet.add("abc");//true
  hashSet.add("abc");//false
  
  hashSet.add(new String("xyz"));//true
  hashSet.add(new String("xyz"));//false
  

• 类对象

  自定义类，可以重写 hashCode() 和 equals()，即使某些参数相等，hashCode() 和 equals() 也可能不同

  如：Ｄｏｇ类的 hashCode() 和 equals()不是仅靠name计算的，name相同，hashCode() 和 equals()值也不同，所以可以添加

  引用的类对象是相同的

  //new：不同的，可以添加
  hashSet.add(new Dog("小黄"));//true
  hashSet.add(new Dog("小黄"));//true
  //引用：相同的，添加失败
  Dog dog = new Dog("小黑");
  hashSet.add(dog);//true
  hashSet.add(dog);//false
  

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d、添加原理剖析

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实现步骤：

• 先计算元素的哈希值，进而得到索引
• 通过索引，找到数组中的位置 (即数据表table的位置)
• 索引位置没有元素时，直接加入
• 索引位置有元素，调用equals()比较。如果相同，放弃添加；如果不同，以链表的形式添加到后面。

韩顺平老师视频讲解

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e、size()

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HashSet的size()值为数组、链表以及红黑树中所有元素的总和。

只要向HashSet里面加一个元素，size就增加1。不管这个元素最后落在哪里（数组、链表 或者 红黑树）

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f、练习（仔细体会）

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import org.junit.Test;

import java.util.HashSet;
import java.util.Objects;

public class HomeWork4Test {
    @Test
    public void test1(){
        HashSet set = new HashSet();
        Person p1 = new Person(1001,"AA");
        Person p2 = new Person(1002,"BB");

        set.add(p1);
        set.add(p2);
        System.out.println(set);//[Person{id=1002, name='BB'}, Person{id=1001, name='AA'}]

        p1.setName("CC");//修改后在哈希表中的位置没有变，还是以(1001,"AA")计算得到的哈希值
        System.out.println(set);//[Person{id=1002, name='BB'}, Person{id=1001, name='CC'}]

        set.remove(p1);//此时删除失败。因为此时p1为(1001,"CC")，删除时会计算(1001,"CC")哈希值,此时哈希表中这个位置没有值，所以删除失败。
        System.out.println(set);//[Person{id=1002, name='BB'}, Person{id=1001, name='CC'}]

        set.add(new Person(1001,"CC"));//添加成功。因为(1001,"CC")的哈希值对应位置为空。虽然集合中已有(1001,"CC")，但集合中的(1001,"CC")哈希值对应位置还是(1001,"AA")计算得来的，"CC"只是由"AA"修改得来的
        System.out.println(set);//[Person{id=1002, name='BB'}, Person{id=1001, name='CC'}, Person{id=1001, name='CC'}]

        set.add(new Person(1001,"AA"));//添加成功。因为此时集合中没有(1001,"AA"),虽然集合中第一个(1001,"CC")的哈希值对应位置和(1001,"AA")一致，但equals()不同。(1001,"AA")会挂在(1001,"CC")链表的的后面
        System.out.println(set);//[Person{id=1002, name='BB'}, Person{id=1001, name='CC'}, Person{id=1001, name='CC'}, Person{id=1001, name='AA'}]
    }
}

class Person{
    private int id;
    private String name;

    public Person(int id, String name) {
        this.id = id;
        this.name = name;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Person person = (Person) o;
        return id == person.id && Objects.equals(name, person.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(id, name);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "id=" + id +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}

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2、LinkedHashSet

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• LinkedHashSet 是 HashSet的子类
• LinkedHashSet 底层是 LinkedHashMap (HashMap的子类)
• LinkedHashSet 有双向链表，存入和取出顺序是一致的，所以表面上看是有序的，但在内部数组中仍然是散列分布，无序的
• LinkedHashSet 插入性能略低于 HashSet，但有很好的查询性能
• LinkedHashSet 不能插入重复元素（Set接口的特性）

• 扩容机制和 HashSet 一样

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3、TreeSet

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• TreeSet 实现了 SortedSet 接口，SortedSet 是 Set 的子接口。TreeSet 可以确保集合元素处于排序状态

• TreeSet 底层是 TreeMap。使用红黑树结构存储数据。

• 有两种排序方法：

  • 自然排序 （默认）

    • TreeMap 的所有 key 必须实现 Comparator 接口，而且所有的 key 应该是同一个类的对象，否则将会抛出 ClassCastException

      TreeSet  set = new TreeSet();//未传入Comparator对象，按默认自然排序
      set.add(new Person("absent",12));//Person 需实现 Comparator 接口，否则抛异常
      set.add("hello");//String 对象实现了 Comparator 接口
      
      class Person implements Comparator{// key类需要实现 Comparator 接口
          private String name;
          private int age;
      }
      

  • 定制排序

    • 创建 TreeSet 时，传入一个 Comparator 对象，该对象实现了 compare() 方法，用该方法对 key 进行排序。此时不需要 key 对象实现 Comparator 接口

      Comparator comparator = new Comparator() {
          @Override
          public int compare(Object o1, Object o2) {
      
              if (o1 instanceof  Person && o2 instanceof Person){
                  Person p1 = (Person)o1 ;
                  Person p2 = (Person)o2 ;
                  return  Integer.compare(p1.getAge(),p2.getAge());
              }else {
                  throw  new RuntimeException("输入的数据类型不匹配");
              }
          }
      };
      
      TreeSet  set = new TreeSet(comparator);//传入一个 Comparator 对象
      set.add(new Person("absent",12));
      
      class Person{// 有 Comparator 对象时，key类不需要实现 Comparator 接口
          private String name;
          private int age;
      }
      

• 有序，查询速度比 List 快

红黑树讲解

会抛出ClassCastException

TreeSet 在创建时未传入 Comparator 对象，默认自然排序。此时 key 对象类需实现 Comparator 接口

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4、区别

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比较	HashSet	LinkedHashSet	TreeSet
包	java.util	java.util	java.util
父接口/父类	Set	Set / 父类HashSet	Set
底层实现	HashMap	LinkedHashMap (双向链接)	TreeMap
元素惟一性	不可重复	不可重复	不可重复
元素顺序	存取不一致	存取一致	可排序
效率	增删快、查询慢	增删稍慢、查询快	增删慢、查询快

• HashSet 和 TreeSet 的去重机制

  适用于 HashMap 和 TreeMap

  HashSet 底层为 HashMap

  TreeSet 底层为 TreeMap

  • HashSet去重机制
    • hashCode() + equals() 。底层先通过存入对象，进行运算得到一个hash值，通过hash值得到对应的索引，如果发现哈希表table索引所在的位置没有数据，就直接存放；如果有数据，就进行equals()比较（遍历）；比较后，不相同，就加入（挂在链表后面或红黑树上），相同就不加入。
  • TreeSet去重机制
    • 如果传入了一个Comparator匿名对象，就使用实现的==compare()去重，方法返回0，就认为是相同的元素(或对象)，就不添加；如是没有传入一个Comparator匿名对象，那么添加的对象必须实现Comparator接口，该接口有compareTo()==方法，就利用该方法去重。

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3、Map

3.1、介绍

接口/类	主要特点
Map(接口)	双列数据，key-value键值对
HaspMap	Map主要实现类，线程不安全，效率高
LinkedHashMap	继承自HashMap。有双向链表，存取顺序一致。遍历效率比HashMap高
TreeMap	保证按照添加的key-value对进行排序，实现排序遍历。底层使用红黑树
HashtabLe	古老的Map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。keyFialue都是String类型

• Map 与 Collection 并列存在，用于保存具有映射关系的数据：key - value (键值对，双列数据)
• key 和 value 可以是任何引用类型的数据，会封装到 HashMap$Node 对象中
• key 不能重复；如果添加相同的key，后面的value会替换前面的value（key不会替换）
• key 值常用 String 类型
• key 和 value 之间存在单向一对一关系，通过 key 总能找到对应的 value

3.2、方法

• 添加、删除、修改

方法	返回类型	说明
put(Object key , Object value)	Object	添加（或替换，key相同时）指定的key-value
putAll(Map m)	void	把m中的所有key-value添加到当前map中
remove(Object key)	Object	移除指定key的key-value
clear()	void	清空所有

• 元素查询

方法	返回类型	说明
get(Object key)	Object	获取指定key对应的value
containsKey(Object key)	boolean	是否包含指定的key
containsValue(Object value)	boolean	是否包含指定的value
size()	int	key-value对的个数
isEmpty()	boolean	是否为空
equals(Object obj)	boolean	判断当前map和参数ojb是否相等

• 元视图操作

方法	返回类型	说明
keySet()	Set	返回所有key构成的Set集合
values()	Collection	返回所有value构成的Collection集合
entrySet()	Set	返回所有key-value对构成的Set集合 集合中的元素（Map.Entry）可以调用：getKey()、getValue()

3.3、三组（六种）遍历方式

Map map = new HashMap();
map.put("1","a1");
map.put("2","a2");
map.put("3","a3");
map.put("4","a4");
map.put("5","a5");

• 1、keySet()

  • 增强for循环

    Set set = map.keySet();
    for (Object key : set) {
        System.out.println(key+" - "+map.get(key));
    }
    

  • 迭代器

    Iterator iterator = set.iterator();
    while (iterator.hasNext()) {
        Object key =  iterator.next();
        System.out.println(key +" - "+map.get(key));
    }
    

• 2、values()

  只能取得value，不能取得key

  • 增强for循环

    Collection values = map.values();
    for (Object value : values) {
        System.out.println(value);
    }
    

  • 迭代器

    Iterator iterator1 = values.iterator();
    while (iterator1.hasNext()) {
        Object value =  iterator1.next();
        System.out.println(value);
    
    }
    

• 3、entrySet()

  entrySet集合中是key-value键值对（HashMap$Node）

  HashMap$Node 实现了 Map.Entry 接口

  Map.Entry 接口中有 getKey() 和 getValue()

  遍历时需要进行类型强制转换为 Map.Entry

  • 增强for循环

    Set entrySet = map.entrySet();
    for (Object entry : entrySet) {
        Map.Entry e = (Map.Entry) entry;
        System.out.println(e.getKey()+" - "+e.getValue());
    }
    

  • 迭代器

    Iterator iterator2 = entrySet.iterator();
    while (iterator2.hasNext()) {
        Object entry =  iterator2.next();
        Map.Entry e = (Map.Entry)entry;
        System.out.println(e.getKey()+ " - "+e.getValue());
    }
    

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3.4、子类

1、HashMap

HaspMap知识点可以参考HashSet、Map介绍和方法

HashSet底层也是HashMap

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1.1、介绍

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• HaspMap是Map接口使用频率最高的实现类

• 以key-value键值对存放数据；key 和 value 可以是任何引用类型的数据，会封装到 HashMap$Node 对象中（Map接口的特性）

  //HashMap$Node 实现了 Map.Entry 接口
  static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {}
  

• key 可以是为null，但只能有一个(不能重复)；value可以为null，可以有多个

• 如果添加相同的key，后面的会替换前面的key-value（key不会替换，value会替换）

• 存取顺序不一致。底部有哈希表，会以散列的形式分布于哈希表中。

  • keySet：所有key构成的集合 (Set)
    • 无序的，不可重复。key所在的类要重写：equals() 和 hashCode()
  • values：所有value构成的集合 (Collection)
    • 无序的，可以重复。value所在的类要重写：equals()
  • entrySet：所有entry构成的集合
    • 无序的，不可重复

• HashMap 判断两个 key 相等的标准：

  • key 的hashCode值相等 (必须满足)
  • key 值相等 或者 key的equals()为true (必须满足其一)

  p.hash == hash //key 的hashCode值相等
      
      && //前后同时满足
      
  (
      (k = p.key) == key //key 值相等
      
      || //子条件满足其一
      
      (key != null && key.equals(k))//equals()为true
  )
  

  所以 key 所在的类要重写：equals() 和 hashCode()

• HashMap 判断两个 value 相等的标准：两个 value 的 equals() 比较结果为 true

  所以 value 所在的类要重写：equals()

• 线程不安全。没有实现同步，没有synchronized

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1.2、扩容机制

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和HashSet一样

HashSet 底部也是 HashMap

• new HashMap()：底层创建数组，但为 null
• 首次调用 put() 方法时，数组扩容为 16
• 负载因子为：0.75，每次按2倍扩容。即32 – 64
• （jdk8中底层结构:数组+链表+红黑树）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有数据改为使用红黑树存储

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1.3、底层原理 JDK1.8

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1.4、JDK1.8新特性

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1.5、重要属性

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名称	类型	默认值	说明
DEFAULT_INITIAL_CAPACITY	int	16 (1 << 4)	HashMap默认容量
MAXIMUM_CAPACITY	int	2^30 (1 << 30)	HashMap最大支持容量
DEFAULT_LOAD_FACTOR	float	0.75f	默认加载因子（填充因子）
TREEIFY_THRESHOLD	int	8	链表长度大于该默认值时转红黑树 只是转红黑树的两个条件之一
UNTREEIFY_THRESHOLD	int	6	红黑树中数量小于该默认值时转链表
MIN_TREEIFY_CAPACITY	int	64	被树化时的哈希表最小容量 只是转红黑树的两个条件之一
table	Node[]	-	存储元素的数组，2的n次幂
entrySet	Set>	-	存储元素的集合 存储的只是引用地址，为了方便遍历
size	int	-	HaspMap中key-value的数量
modCount	int	-	HaspMap扩容和结构改变的次数
threshold	int	-	扩容的临界值 (=容量X填充因子)
loadFactor	float	-	自定义加载因子（填充因子）

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1.6、面试常见问题

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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)？

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2、TreeMap

参考TreeSet，有详细介绍

TreeSet 底层是 TreeMap

• TreeMap 存储 key-value 对时，需要根据 key-value 对进行排序，使 key-value 处于有序状态
• TreeMap 底层使用红黑树结构存储数据
• 有两种排序方法：
  • 自然排序 （默认）
  • 定制排序
• TreeMap 判断key相等的标准：两个 key 通过 compareTo() 方法或者 compare() 方法返回0

TreeMap map = new TreeMap(new Comparator() {
    @Override
    public int compare(Object o1, Object o2) {
        if (o1 instanceof  Person && o2 instanceof  Person){
            Person p1 =(Person) o1;
            Person p2 =(Person) o2;
            return Integer.compare(p1.getAge(),p2.getAge());
        }
        throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
    }
});
Person p1 = new Person("jack",22);
Person p2 = new Person("Tom",21);
Person p3 = new Person("DYQ",20);
map.put(p1,90);
map.put(p2,87);
map.put(p3,88);

• HashMap 和 TreeMap 的去重机制

  和HashSet 、reeSet 的去重机制一样

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3、Hashtable

比较	Hashtable	HashMap
版本	JDK1.0开始	JDK1.2开始
key、value 是否可以为null	不可以 key、value都不能为null	可以 key最多有一个null value可以有多个null
key-value 是否可以重复	不可以	不可以
key、value 判断相等标准	一样 key (hashCode()、equals()) value (equals())	一样 key (hashCode()、equals()) value (equals())
存取顺序	不一致	不一致
加载因子	0.75	0.75
默认初始大小	11	初始为null，首次put为16
扩容机制	2倍加1 (* 2 + 1) 即 11 * 2 + 1 = 23	2倍 (* 2) 即16 - 32 - 64
线程安全性	安全	不安全
效率	较低	高

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4、Properties

• Properties 类是 Hashtable 的子类，用于处理配置文件
• key、value 都是字符串类型
• 存取数据时，建议用 setProperty(String key,String value) 方法和 getProperty(String key) 方法

读取资源配置文件

• db.properties

username = ajun
ps = 123456

@Test
public void test1() throws IOException {
    Properties properties = new Properties();
    //方式一
    //FileInputStream inputStream = new FileInputStream("src/main/resources/db.properties");

    //方式二
    ClassPathResource classPathResource = new ClassPathResource("db.properties");
    InputStream inputStream = classPathResource.getInputStream();

    properties.load(inputStream);
    String username = properties.getProperty("username");
    String ps = properties.getProperty("ps");

    System.out.println("username = " + username);
    System.out.println("ps = " + ps);
}

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5、LinkedHashMap

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参考LinkedHashSet

LinkedHashSet 底层为 LinkedHashMap

• LinkedHashMap 是 HashMap 的子类
• 有双向链表，存入和取出顺序是一致的，表面上看是有序的，但在内部哈希数组中仍然是散列分布，无序的

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6、IdentifyHashMap

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• IdentityhashMap 中key是对象的引用

• 通过判断引用是否相同，来判断key是否相同，放入的对象值可以相同，只要两个对象的引用不相同就行了， 如果作为key的引用相同，新放入的值会覆盖原有的值 ，并把旧的值（value）,返回

• 比如对于要保存的key，k1和k2，当且仅当 k1== k2 的时候，IdentityHashMap才会相等，而对于HashMap来说，相等的条件则是：对比两个key的hashCode相等，并且key值相等或equals()相等

• IdentityHashMap不是Map的通用实现，它有意违反了Map的常规协定。并且IdentityHashMap允许key和value都为null。

• 同HashMap，IdentityHashMap也是无序的，并且该类不是线程安全的，如果要使之线程安全，可以调用Collections.synchronizedMap(new IdentityHashMap(…))方法来实现。

• IdentityHashMap重写了equals和hashcode方法，不过需要注意的是hashCode方法并不是借助Object的hashCode来实现的，而是通过System.identityHashCode方法来实现的。hashCode的生成是与key和value都有关系的，这就间接保证了key和value这对数据具备了唯一的hash值。同时通过重写equals方法，判定只有key值全等情况下才会判断key值相等。这就是IdentityHashMap与普通HashMap不同的关键所在。

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4、集合的比较

比较	初始容量	扩容机制	加载因子	说明
ArrayList	0 （添加第一个时 10）	1.5 倍	1 (全部用完才扩容)
LinkedList	-	-	-	底层双向链表，无需扩容
Vector	10	2 倍	1 (全部用完才扩容)
HashSet	0 （添加第一个时 16）	2 倍	0.75	底层为 HashMap
LinkedHashSet	0 （添加第一个时 16）	2 倍	0.75	继承自 HashSet
TreeSet	-	-	-	底层 TreeMap
HashMap	0 （添加第一个时 16）	2 倍	0.75	树化(链表>8、数组>64)
LinkedHashMap	0 （添加第一个时 16）	2 倍	0.75	继承自 HashMap
TreeMap	-	-	-	底层红黑树，无需扩容
Hashtable	11	2 倍 + 1	0.75	11 - 23 - 47

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5、集合的选择

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6、工具类

1）Arrays

（1）概述

（2）常用方法（静态）

• void Arrays.sort(Object[] array)

  对数组按照升序排序

• List Arrays.asList(数组)

  返回由指定数组支持的一个固定大小的列表

2) Collections

• Collections 是一个操作 Set、List、Map 等集合的工具类
• Collections 中提供了一系列静态的方法对集合元素进行排序、查询、修改等操作

（1）排序

操作对象为List集合，是有序的

静态方法，返回void

方法	返回	属性	说明
reverse(List list)	void	static	反转List集合中元素的顺序
shuffle(List list)	void	static	随机排序（可用于抽奖）
sort(List list)	void	static	升序排序（自然顺序）
sort(List list, Comparator c)	void	static	按比较器c的规则排序
swap(List list, int i, int j)	void	static	把List中i、j位置的元素交换顺序

（2）查找、替换

方法	返回	属性	说明
max(Collection coll)	Object	static	最大元素（按自然顺序）
max(Collection coll, Comparator comp)	Object	static	最大元素（按比较器comp指定规则的顺序）
min(Collection coll)	Object	static	最小元素（按自然顺序）
min(Collection coll, Comparator comp)	Object	static	最小元素（按比较器comp指定规则的顺序）
frequency(Collection c, Object o)	int	static	元素o在集合c中出现的次数
copy(List dest, List src)	void	static	将List集合src中的内容复制到dest
replaceAll(List list, T oldVal, T newVal)	boolean	static	用新值newVal替换list中的所有旧值 oldVal

（3）同步控制

• Collections 类中提供了多个 synchronizedXxx() 方法，可把指定的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
• 都是 static 方法