CHH3213
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【尚硅谷_java基础】十二、Java集合

文章目录

  • 返回总目录
  • 参考资料
  • 1. Java集合框架概述
    • 1.1 集合的使用场景
    • 1.2 Java集合体系
      • 1.2.1 Collection接口继承树
      • 1.2.2 Map接口继承树
  • 2. Collection接口方法
    • 2.1 Collection接口常用方法
  • 3. Iterator迭代器接口
    • 3.1 迭代器的执行原理
    • 3.2 Iterator遍历集合的两种错误写法
    • 3.3 Iterator接口remove()方法
    • 3.4 使用 foreach 循环遍历集合元素
  • 4. Collection子接口一：List
    • 4.1 List接口常用实现类的对比
    • 4.2 List接口方法
    • 4.3 List实现类之一：ArrayList
    • 4.4 List实现类之二：LinkedList
    • 4.5 List 实现类之三：Vector
    • 4.6 面试题
  • 5. Collection子接口二：Set
    • 5.1 Set实现类之一：HashSet
      • 5.1.1 向HashSet中添加元素的过程
      • 5.1.2 重写 hashCode() 方法的基本原则
      • 5.1.3 重写equals() 方法的基本原则
      • 5.1.4 Eclipse/IDEA工具里hashCode()的重写
    • 5.2 Set实现类之二：LinkedHashSet
    • 5.3 Set实现类之三：TreeSet
      • 5.3.1 自然排序
      • 5.3.2 定制排序
    • 5.4 练习
  • 6. Map接口
    • 6.1 Map接口概述
    • 6.2 Map实现类之一：HashMap
      • 6.2.1 HashMap的存储结构
      • 6.2.2 HashMap源码中的重要常量
      • 6.2.3 HashMap在JDK1.8之前的底层实现原理
      • 6.2.4 HashMap在JDK8中的底层实现原理
    • 6.3 Map实现类之二：LinkedHashMap（了解）
    • 6.4 Map实现类之三：TreeMap
    • 6.5 Map实现类之四：Hashtable
    • 6.6 Map实现类之五：Properties
    • 6.7 练习
  • 7. Collections工具类
    • 7.1 Collections常用方法
    • 7.2 Collections常用方法：同步控制
    • 7.3 补充：Enumeration(了解)
  • 8. 练习
    • 简答题
      • 1. Collection 和 Collections的区别
      • 2. Set里的元素是不能重复的，那么用什么方法来区分重复与否呢? 是用==还是equals()? 它们有何区别
      • 3. 说出ArrayList,Vector, LinkedList的存储性能和特性
      • 4. HashMap和Hashtable的区别
      • 5. ArrayList和Vector的区别
      • 6. 你所知道的集合类都有哪些？主要方法？
    • 编程题

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参考资料

  1. https://www.runoob.com/java/java-collections.html
  2. 真正搞懂hashCode和hash算法
  3. 必须掌握的hashcode()方法

1. Java集合框架概述

  • 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。

  • 集合框架是一个用来代表和操纵集合的统一架构。所有的集合框架都包含如下内容：

    1. 接口：是代表集合的抽象数据类型。例如 Collection、List、Set、Map 等。之所以定义多个接口，是为了以不同的方式操作集合对象

    2. 实现（类）：是集合接口的具体实现。从本质上讲，它们是可重复使用的数据结构，例如：ArrayList、LinkedList、HashSet、HashMap。

    3. 算法：是实现集合接口的对象里的方法执行的一些有用的计算，例如：搜索和排序。这些算法被称为多态，那是因为相同的方法可以在相似的接口上有着不同的实现。

      【尚硅谷_java基础】十二、Java集合_第1张图片

1.1 集合的使用场景

【尚硅谷_java基础】十二、Java集合_第2张图片

1.2 Java集合体系

Java 集合可分为 Collection 和 Map 两种体系

  • Collection接口：单列数据，定义了存取一组对象的方法的集合
    • List：元素有序、可重复的集合
    • Set：元素无序、不可重复的集合
  • Map接口：双列数据，保存具有映射关系key-value对的集合

【尚硅谷_java基础】十二、Java集合_第3张图片

1.2.1 Collection接口继承树

【尚硅谷_java基础】十二、Java集合_第4张图片

  • JDK提供的集合API位于java.util包内

1.2.2 Map接口继承树

【尚硅谷_java基础】十二、Java集合_第5张图片

2. Collection接口方法

  • 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。

2.1 Collection接口常用方法

  • 添加

    add(Objec tobj)
addAll(Collection coll)

  • 获取有效元素的个数

      int size()

  • 清空集合

     void clear()

  • 是否是空集合

    boolean isEmpty()

  • 是否包含某个元素

    boolean contains(Object obj)：是通过元素的equals方法来判断是否是同一个对象
boolean containsAll(Collection c)：也是调用元素的equals方法来比较的。拿两个集合的元素挨个比较。

  • 删除

    boolean remove(Object obj) ：通过元素的equals方法判断是否是要删除的那个元素。只会删除找到的第一个元素
boolean removeAll(Collection coll)：取当前集合的差集

  • 取两个集合的交集

    boolean retainAll(Collection c)：把交集的结果存在当前集合中，不影响c

  • 集合是否相等

    boolean equals(Object obj)

  • 转成对象数组

    Object[] toArray()

  • 获取集合对象的哈希值

      hashCode()

  • 遍历

     iterator()：返回迭代器对象，用于集合遍历

  • 简单示例

    package pers.chh3213.commom.method;

import org.junit.Test;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Date;
/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 *
 * @version : 1.0
 * @Project : Collection_Map
 * @Package : pers.chh3213.commom.method
 * @FileName : CollectionTest.java
 * @createTime : 2022/1/10 下午9:24
 * @Email :
 * @Description :Collection接口中的方法的使用
 */

public class CollectionTest {

    @Test
    public void test1(){
        Collection coll = new ArrayList();

        //add(Object e):将元素e添加到集合coll中
        coll.add("AA");
        coll.add("BB");
        coll.add(123);  //自动装箱
        coll.add(new Date());

        //size():获取添加的元素的个数
        System.out.println(coll.size());    //4

        //addAll(Collection coll1):将coll1集合中的元素添加到当前的集合中
        Collection coll1 = new ArrayList();
        coll1.add(456);
        coll1.add("CC");
        coll.addAll(coll1);

        System.out.println(coll.size());    //6
        System.out.println(coll);

        //clear():清空集合元素
        coll.clear();

        //isEmpty():判断当前集合是否为空
        System.out.println(coll.isEmpty());//true
    }
}

3. Iterator迭代器接口

  • 一般遍历数组都是采用for循环或者增强for，这两个方法也可以用在集合框架，但是还有一种方法是采用迭代器遍历集合框架，它是一个对象，实现了Iterator接口或ListIterator接口。

  • 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。
    【尚硅谷_java基础】十二、Java集合_第6张图片

  • Iterator接口的方法
    【尚硅谷_java基础】十二、Java集合_第7张图片

    在调用it.next()方法之前必须要调用it.hasNext()进行检测。若不调用，且 下一条记录无效，直接调用it.next()会抛出NoSuchElementException异常。

  • 示例

    package pers.chh3213.iteration;

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;


/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 *
 * @version : 1.0
 * @Project : Collection_Map
 * @Package : pers.chh3213.iteration
 * @FileName : IteratorTest.java
 * @createTime : 2022/1/10 下午10:03
 * @Email :
 * @Description :
 *  集合元素的遍历操作，使用迭代器Iterator接口
 *  内部的方法：hasNext()和 next()
 */

public class IteratorTest {

    @Test
    public void test(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        Iterator iterator = coll.iterator();

        //方式一：
//        System.out.println(iterator.next());
//        System.out.println(iterator.next());
//        System.out.println(iterator.next());
//        System.out.println(iterator.next());
//        System.out.println(iterator.next());
//        //报异常：NoSuchElementException
//        //因为：在调用it.next()方法之前必须要调用it.hasNext()进行检测。若不调用，且下一条记录无效，直接调用it.next()会抛出NoSuchElementException异常。
//        System.out.println(iterator.next());

//        方式二：不推荐
//        for(int i = 0;i < coll.size();i++){
//            System.out.println(iterator.next());
//        }

//        //方式三：推荐
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
}

3.1 迭代器的执行原理

【尚硅谷_java基础】十二、Java集合_第8张图片

3.2 Iterator遍历集合的两种错误写法

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;

/**
 * 集合元素的遍历操作，使用迭代器Iterator接口
 * 1.内部的方法：hasNext()和 next()
 * 2.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。
 */
public class IteratorTest {

    @Test
    public void test2(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        //错误方式一：
//        Iterator iterator = coll.iterator();
//        while(iterator.next() != null){
//            System.out.println(iterator.next());
//        }

        //错误方式二：
        //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。
        while(coll.iterator().hasNext()){
            System.out.println(coll.iterator().next());
        }
    }
}

3.3 Iterator接口remove()方法

@Test
    public void removeTest(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        Iterator iter = coll.iterator();//回到起点
        while(iter.hasNext()){
            Object obj = iter.next();
            if(obj.equals("Tom")){
                iter.remove();
            }
        }
         iter = coll.iterator();//回到起点
        while (iter.hasNext()){
            System.out.println(iter.next());
        }
    }
  • 注意：
    • Iterator可以删除集合的元素，但是是遍历过程中通过迭代器对象的remove方法，不是集合对象的remove方法。
    • 如果还未调用next()或在上一次调用next方法之后已经调用了remove 方法，再调用remove都会报IllegalStateException

3.4 使用 foreach 循环遍历集合元素

  • Java 5.0 提供了foreach循环迭代访问Collection和数组。
  • 遍历操作不需获取Collection或数组的长度，无需使用索引访问元素。
  • 遍历集合的底层调用Iterator完成操作。
  • foreach还可以用来遍历数组。

【尚硅谷_java基础】十二、Java集合_第9张图片

  • 示例

    public class ForTest {
    public static void main(String[] args) {
        String[] str = new String[5];
        for (String myStr : str) {
            myStr = "atguigu";
            System.out.println(myStr);
        }
        for (int i = 0; i < str.length; i++) {
            System.out.println(str[i]);
        }
    }
}

    输出为：

    atguigu
atguigu
atguigu
atguigu
atguigu
null
null
null
null
null

4. Collection子接口一：List

  • 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。

4.1 List接口常用实现类的对比

* 1. List接口框架
*
*    |----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,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
*
  • 面试题：比较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

4.2 List接口方法

  • 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集合元素的方法。
    • 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

4.3 List实现类之一：ArrayList

  • ArrayList是对象引用的一个”变长”数组，它是一个可以动态修改的数组，与普通数组的区别就是它是没有固定大小的限制，我们可以添加或删除元素。

  • 语法格式如下：

    import java.util.ArrayList; // 引入 ArrayList 类

ArrayList<E> objectName =new ArrayList<>();　 // 初始化

    E: 泛型数据类型，用于设置objectName的数据类型，只能为引用数据类型。
    objectName: 对象名。

  • ArrayList 中的元素实际上是对象。

  • ArrayList的JDK1.8之前与之后的实现区别？

    • JDK1.7： ArrayList像饿汉式，直接创建一个初始容量为10的数组

      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)

    • JDK1.8：ArrayList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始容量为10的数组,延迟了数组的创建，节省内存。

      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。

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

  • 示例

    package pers.chh3213.list;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import org.junit.Test;

public class ArrTest {
    @Test
    public void testListRemove() {
        List list = new ArrayList();
        list.add(1);
        list.add(2);
        list.add(3);
        updateList(list);
        System.out.println(list);//
    }
    private static void updateList(List list) {
        list.remove(0);
    }
}

    输出为：

    [2, 3]

4.4 List实现类之二：LinkedList

  • 链表（Linked list）是一种常见的基础数据结构，是一种线性表，但是并不会按线性的顺序存储数据，而是在每一个节点里存到下一个节点的地址。

  • 对于频繁的插入或删除元素的操作，建议使用LinkedList类，效率较高

  • LinkedList：双向链表，内部没有声明数组，而是定义了Node类型的first和last（默认值为null），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。

  • Node除了保存数据，还定义了两个变量：

    • prev变量记录前一个元素的位置
    • next变量记录下一个元素的位置
      【尚硅谷_java基础】十二、Java集合_第10张图片

  • Node源码结构

    private static class Node<E> {
    E item;
    Node<E> next;
    Node<E> prev;
    Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
        this.item = element;
        this.next = next;
        this.prev = prev;
    }
}

  • 语法格式

    // 引入 LinkedList 类
import java.util.LinkedList; 

LinkedList<E> list = new LinkedList<E>();   // 普通创建方法
或者
LinkedList<E> list = new LinkedList(Collection<? extends E> c); // 使用集合创建链表

  • 新增方法

    void addFirst(Object obj)
void addLast(Object obj)
Object getFirst()
Object getLast()
Object removeFirst()
Object removeLast()

4.5 List 实现类之三：Vector

  • Vector 是一个古老的集合，JDK1.0就有了。大多数操作与ArrayList相同，区别之处在于Vector是线程安全的。

  • 在各种list中，最好把ArrayList作为缺省选择。当插入、删除频繁时，使用LinkedList；Vector总是比ArrayList慢，所以尽量避免使用。

  • 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。

  • Vector 类支持 4 种构造方法。

    1. 第一种构造方法创建一个默认的向量，默认大小为 10：Vector()
    2. 第二种构造方法创建指定大小的向量:Vector(int size)
    3. 第三种构造方法创建指定大小的向量，并且增量用 incr 指定。增量表示向量每次增加的元素数目:Vector(int size,int incr)
    4. 第四种构造方法创建一个包含集合 c 元素的向量： Vector(Collection c)

  • 常用新增方法
    void add(intindex, 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

    简单示例：

    package pers.chh3213.vector;

import org.junit.Test;
import java.util.Vector;
public class VectorTest {
    @Test
    public void test1(){
        Vector vector = new Vector();
        vector.add(123);
        vector.add(456);
        vector.add("AA");
        vector.add(456);
        System.out.println(vector);
        vector.add(1,"i love you");
        System.out.println(vector);
        vector.setElementAt('c',4);
        System.out.println(vector);
        vector.insertElementAt('b',5);
        System.out.println(vector);
        vector.removeElement(123);
        System.out.println(vector);
        for (Object v:vector
             ) {
            System.out.println(v);
        }
    }
}

4.6 面试题

请问ArrayList/LinkedList/Vector的异同？谈谈你的理解？ArrayList底层是什么？扩容机制？Vector和ArrayList的最大区别?

  1. ArrayList和LinkedList的异同

    • 二者都线程不安全，相对线程安全的Vector，执行效率高。
    • 此外，ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，LinkedList实现了基于链表的数据结构。
    • 对于随机访问get和set，ArrayList觉得优于LinkedList，因为LinkedList要移动指针。
    • 对于新增和删除操作add(特指插入)和remove，LinkedList比较占优势，因为ArrayList要移动数据。

  2. ArrayList和Vector的区别

    • Vector和ArrayList几乎是完全相同的, 区别之处在于Vector是线程安全的，在于Vector是同步类(synchronized)，属于强同步类。因此开销就比ArrayList要大，访问要慢。
    • 大多数的Java程序员使用ArrayList而不是Vector,因为同步完全可以由程序员自己来控制。
    • Vector每次扩容请求其大小的2倍空间， 而ArrayList是1.5倍。
    • Vector还有一个子类Stack。

5. Collection子接口二：Set

  • 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

     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。

  • Set的无序性与不可重复性的测试

    • 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。
package pers.chh3213.Set;

import org.junit.Test;

import java.util.Collection;
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

public class SetTest {
    @Test
    public void test1(){
        Collection set = new HashSet();
        set.add(1);
        set.add(2);
        set.add(3);
        set.add(4);
        set.add(5);
        set.add('4');
        set.add("4");
//        Iterator iterator =set.iterator();
//        while (iterator.hasNext()){
//            System.out.println(iterator.next());
//        }
        System.out.println(set);
    }
}

5.1 Set实现类之一：HashSet

  • HashSet是Set 接口的典型实现，大多数时候使用Set 集合时都使用这个实现类。

  • HashSet 中的元素实际上是对象，一些常见的基本类型可以使用它的包装类。

  • HashSet按Hash 算法来存储集合中的元素，因此具有很好的存取、查找、删除性能。

  • HashSet具有以下特点：

    1. HashSet是无序的，即不会记录插入的顺序。
    2. HashSet不是线程安全的
    3. 集合元素可以是null

  • HashSet 不是线程安全的， 如果多个线程尝试同时修改 HashSet，则最终结果是不确定的。 因此必须在多线程访问时显式同步对 HashSet的并发访问。

  • HashSet 集合判断两个元素相等的标准：两个对象通过hashCode()方法比较相等，并且两个对象的equals()方法返回值也相等。

  • 对于存放在Set容器中的对象，对应的类一定要重写equals()和hashCode(Object obj)方法，以实现对象相等规则。即：“相等的对象必须具有相等的散列码”。

  • 底层也是数组，初始容量为16，当如果使用率超过0.75，（16*0.75=12）就会扩大容量为原来的2倍。（16扩容为32，依次为64,128…等）

对于hashcode的理解可以参考这篇博客的解释。

5.1.1 向HashSet中添加元素的过程

  • 当向HashSet 集合中存入一个元素时，HashSet 会调用该对象的 hashCode() 方法来得到该对象的 hashCode 值，然后根据 hashCode 值，通过某种散列函数决定该对象在 HashSet底层数组中的存储位置。（这个散列函数会与底层数组的长度相计算得到在数组中的下标，并且这种散列函数计算还尽可能保证能均匀存储元素，越是散列分布，该散列函数设计的越好）

  • 若存储位置已经存在其他元素，如果两个元素的hashCode()值相等，会再继续调用元素所在类的equals()方法，如果equals方法结果为true，添加失败；如果为false，那么会保存该元素，但是该数组的位置已经有元素了，那么会通过链表的方式继续链接。

  • 如果两个元素的 equals()方法返回 true，但它们的hashCode()返回值不相等，hashSet 将会把它们存储在不同的位置，依然可以添加成功。

    注意：
    1、如果两个对象equals相等，那么理论上这两个对象的HashCode一定也相同。而equals相等，HashCode不一样的情况存在于：比如：有个A类重写了equals方法，但是没有重写hashCode方法，看输出结果，对象a1和对象a2使用equals方法相等，按照上面博客所说的hashcode的用法，那么他们两个的hashcode肯定相等，但是这里由于没重写hashcode方法，他们两个hashcode并不一样，所以，在重写了equals方法后，尽量也重写了hashcode方法，通过一定的算法，使他们在equals相等时，也会有相同的hashcode值。

    2、如果两个对象的HashCode相同，不代表两个对象就相同，只能说明这两个对象在散列存储结构中，存放于同一个位置

    HashSet底层：数组+链表的结构。
    【尚硅谷_java基础】十二、Java集合_第11张图片

5.1.2 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。

5.1.3 重写equals() 方法的基本原则

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。

5.1.4 Eclipse/IDEA工具里hashCode()的重写

以Eclipse/IDEA为例，在自定义类中可以调用工具自动重写equals和hashCode。
问题：为什么用Eclipse/IDEA复写hashCode方法，有31这个数字？

  • 选择系数的时候要选择尽量大的系数。因为如果计算出来的hash地址越大，所谓的“冲突”就越少，查找起来效率也会提高。（减少冲突）
  • 并且31只占用5bits,相乘造成数据溢出的概率较小。
  • 31可以由i*31== (i<<5)-1来表示,现在很多虚拟机里面都有做相关优化。（提高算法效率）
  • 31是一个素数，素数作用就是如果我用一个数字来乘以这个素数，那么最终出来的结果只能被素数本身和被乘数还有1来整除！(减少冲突)

5.2 Set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。
    【尚硅谷_java基础】十二、Java集合_第12张图片

  • 示例

    package pers.chh3213.Set;

import org.junit.Test;

import java.util.*;

public class SetTest {
    /**
     * 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
     */
    @Test
    public void test2(){
        Set set = new LinkedHashSet();
        set.add(456);
        set.add(123);
        set.add(123);
        set.add("AA");
        set.add("CC");
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(129);

        Iterator iterator = set.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
}

class User{
    private String name;
    private int age;

    public User() {
    }

    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

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

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        System.out.println("User equals()....");
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;

        User user = (User) o;

        if (age != user.age) return false;
        return name != null ? name.equals(user.name) : user.name == null;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
        result = 31 * result + age;
        return result;
    }
}

5.3 Set实现类之三：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
    新增的方法如下：(了解)

    Comparator comparator()
Object first()
Object last()
Object lower(Object e)
Object higher(Object e)
SortedSet subSet(fromElement, toElement)
SortedSet headSet(toElement)
SortedSet tailSet(fromElement)

  • 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。

  • TreeSet和后面要讲的TreeMap采用红黑树的存储结构

  • 特点：有序，查询速度比List快

5.3.1 自然排序

  • 自然排序：TreeSet会调用集合元素的compareTo(Object obj)方法来比较元素之间的大小关系，然后将集合元素按**升序(默认情况)**排列。

  • 如果试图把一个对象添加到 TreeSet时，则该对象的类必须实现 Comparable接口。

    • 实现Comparable 的类必须实现compareTo(Object obj)方法，两个对象即通过compareTo(Object obj)方法的返回值来比较大小。

  • Comparable 的典型实现：
    BigDecimal、BigInteger以及所有的数值型对应的包装类：按它们对应的数值大小进行比较
    Character：按字符的unicode值来进行比较
    Boolean：true 对应的包装类实例大于false 对应的包装类实例
    String：按字符串中字符的unicode 值进行比较
    Date、Time：后边的时间、日期比前面的时间、日期大

  • 向TreeSet中添加元素时，只有第一个元素无须比较compareTo()方法，后面添加的所有元素都会调用compareTo()方法进行比较。

  • 因为只有相同类的两个实例才会比较大小，所以向TreeSet中添加的应该是同一个类的对象。

  • 对于TreeSet集合而言，它判断两个对象是否相等的唯一标准是：两个对象通过compareTo(Object obj)方法比较返回值。

  • 当需要把一个对象放入TreeSet中，重写该对象对应的equals()方法时，应保证该方法与compareTo(Object obj) 方法有一致的结果：如果两个对象通过equals()方法比较返回true，则通过compareTo(Object obj)方法比较应返回0。否则，让人难以理解。

  • 示例

    1. Test类

      package pers.chh3213.Set;

import org.junit.Test;

import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;

public class TreeSetTest {

    @Test
    public void test() {
        TreeSet set = new TreeSet();

        //失败：不能添加不同类的对象
//        set.add(123);
//        set.add(456);
//        set.add("AA");
//        set.add(new User("Tom",12));

        //举例一：
//        set.add(34);
//        set.add(-34);
//        set.add(43);
//        set.add(11);
//        set.add(8);

        //举例二：
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(new User("Jerry",32));
        set.add(new User("Jim",2));
        set.add(new User("Mike",65));
        set.add(new User("Jack",33));
        set.add(new User("Jack",56));

        Iterator iterator = set.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
}

    2. User类

      package pers.chh3213.Set;

public class User implements Comparable{
    private String name;
    private int age;

    public User() {
    }

    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

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

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        System.out.println("User equals()....");
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;

        User user = (User) o;

        if (age != user.age) return false;
        return name != null ? name.equals(user.name) : user.name == null;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
        result = 31 * result + age;
        return result;
    }
    //按照姓名从大到小排列,年龄从小到大排列
    @Override
    public int compareTo(Object o) {
        if (o instanceof User) {
            User user = (User) o;
//            return this.name.compareTo(user.name);  //按照姓名从小到大排列
//            return -this.name.compareTo(user.name);  //按照姓名从大到小排列
            int compare = -this.name.compareTo(user.name);  //按照姓名从大到小排列
            if(compare != 0){   //年龄从小到大排列
                return compare;
            }else{
                return Integer.compare(this.age,user.age);
            }
        } else {
            throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
        }
    }
}

5.3.2 定制排序

  • TreeSet的自然排序要求元素所属的类实现Comparable接口，如果元素所属的类没有实现Comparable接口，或不希望按照升序(默认情况)的方式排列元素或希望按照其它属性大小进行排序，则考虑使用定制排序。定制排序，通过Comparator接口来实现。需要重写compare(T o1,T o2)方法。

  • 利用int compare(T o1,T o2)方法，比较o1和o2的大小：如果方法返回正整数，则表示o1大于o2；如果返回0，表示相等；返回负整数，表示o1小于o2。

  • 要实现定制排序，需要将实现Comparator接口的实例作为形参传递给TreeSet的构造器。

  • 此时，仍然只能向TreeSet中添加类型相同的对象。否则发生ClassCastException异常。

  • 使用定制排序判断两个元素相等的标准是：通过Comparator比较两个元素返回了0。

  • 示例

    1. Test类

      package pers.chh3213.Set;

import org.junit.Test;

import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;

public class TreeSetTest {

	@Test
    public void tets2(){
        Comparator com = new Comparator() {
            //按照年龄从小到大排列
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                if(o1 instanceof User && o2 instanceof User){
                    User u1 = (User)o1;
                    User u2 = (User)o2;
                    return Integer.compare(u1.getAge(),u2.getAge());
                }else{
                    throw new RuntimeException("输入的数据类型不匹配");
                }
            }
        };

        TreeSet set = new TreeSet(com);
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(new User("Jerry",32));
        set.add(new User("Jim",2));
        set.add(new User("Mike",65));
        set.add(new User("Mary",33));
        set.add(new User("Jack",33));
        set.add(new User("Jack",56));


        Iterator iterator = set.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
}

    2. User类

      package pers.chh3213.Set;

public class User{
    private String name;
    private int age;

    public User() {
    }

    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

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

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        System.out.println("User equals()....");
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;

        User user = (User) o;

        if (age != user.age) return false;
        return name != null ? name.equals(user.name) : user.name == null;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
        result = 31 * result + age;
        return result;
    }
}

5.4 练习

  • 实验：TreeSet的自然排序与定制排序

    1. 定义一个 Employee 类。
      该类包含：private 成员变量 name,age,birthday，其中 birthday 为 MyDate 类的对象；
      并为每一个属性定义 getter, setter 方法； 并重写 toString 方法输出 name, age, birthday
    2. MyDate 类包含: private 成员变量 year,month,day；并为每一个属性定义 getter, setter 方法；
    3. 创建Employee类的 5 个对象，并把这些对象放入 TreeSet 集合中（下一章： TreeSet 需使用泛型来定义）, 分别按以下两种方式对集合中的元素进行排序，并遍历输出：
      1). 使 Employee 实现 Comparable 接口，并按 name 排序
      2). 创建 TreeSet 时传入 Comparator 对象，按生日日期的先后排序。

    1. Test类入口

      package pers.chh3213.Set.exercise;


import org.junit.Test;

import java.util.Comparator;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 *
 * @author : chh3213
 * @version : 1.0
 * @Project : Collection_Map
 * @Package : pers.chh3213.Set.exercise
 * @FileName : TreeSetOrderTest.java
 * @createTime : 2022/1/11 下午11:39
 * @Email :
 * @Description :
 */
public class TreeSetOrderTest {
    /**
     * 使 Employee 实现 Comparable 接口，并按 name 排序
     */
    @Test
    public void test01() {
        Employee[] employees = new Employee[5];
        employees[0] = new Employee("b", 25, new MyDate(1997, 5, 20));
        employees[1] = new Employee("f", 21, new MyDate(1989, 1, 10));
        employees[2] = new Employee("c", 22, new MyDate(1999, 2, 28));
        employees[3] = new Employee("g", 18, new MyDate(2000, 4, 26));
        employees[4] = new Employee("e", 16, new MyDate(1995, 8, 25));
        Set set = new TreeSet();
        set.add(employees[0]);
        set.add(employees[1]);
        set.add(employees[2]);
        set.add(employees[3]);
        set.add(employees[4]);
        Iterator iterator = set.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }

    /**
     * 创建 TreeSet 时传入 Comparator 对象，按生日日期的先后排序。
     */
    @Test
    public  void test02() {

        Comparator comparator = new Comparator() {
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                if(o1 instanceof Employee && o2 instanceof Employee){
                    Employee e1 = (Employee) o1;
                    Employee e2 = (Employee) o2;
                    if(Integer.compare(e1.getBirthday().getYear(),e2.getBirthday().getYear())!=0){//比较年
                        return Integer.compare(e1.getBirthday().getYear(),e2.getBirthday().getYear());
                    }else if(Integer.compare(e1.getBirthday().getMonth(),e2.getBirthday().getMonth())!=0){//比较月
                        return Integer.compare(e1.getBirthday().getMonth(),e2.getBirthday().getMonth());
                    }
                    else{//比较天
                        return Integer.compare(e1.getBirthday().getDay(),e2.getBirthday().getDay());
                    }
                }              
             	throw new RuntimeException("传入的数据类型不一致！");

            }
        };
        Employee[] employees = new Employee[5];
        employees[0] = new Employee("b", 25, new MyDate(1997, 5, 20));
        employees[1] = new Employee("f", 21, new MyDate(1999, 1, 10));
        employees[2] = new Employee("c", 22, new MyDate(1997, 2, 28));
        employees[3] = new Employee("g", 18, new MyDate(2000, 4, 26));
        employees[4] = new Employee("e", 16, new MyDate(1995, 8, 25));
        Set set = new TreeSet(comparator);
        set.add(employees[0]);
        set.add(employees[1]);
        set.add(employees[2]);
        set.add(employees[3]);
        set.add(employees[4]);
        Iterator iterator = set.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
}

    2. Employee类

      package pers.chh3213.Set.exercise;



/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 *
 * @author : chh3213
 * @version : 1.0
 * @Project : Collection_Map
 * @Package : pers.chh3213.Set.exercise
 * @FileName : Employee.java
 * @createTime : 2022/1/11 下午11:34
 * @Email :
 * @Description :
 */
public class Employee implements Comparable{
    private String name;
    private  int age;
    private MyDate birthday;

    public Employee(String name, int age, MyDate birthday) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.birthday = birthday;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public MyDate getBirthday() {
        return birthday;
    }

    public void setBirthday(MyDate birthday) {
        this.birthday = birthday;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Employee{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", birthday=" + birthday +
                '}';
    }

    @Override
    public int compareTo(Object o) {
        if (o instanceof Employee) {
            Employee user = (Employee) o;
            int compare = this.name.compareTo(user.name);  //按照姓名从大到小排列
                return compare;
        } else {
            throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
        }
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;

        Employee employee = (Employee) o;

        if (age != employee.age) return false;
        if (!name.equals(employee.name)) return false;
        return birthday != null ? birthday.equals(employee.birthday) : employee.birthday == null;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        int result = name.hashCode();
        result = 31 * result + age;
        result = 31 * result + (birthday != null ? birthday.hashCode() : 0);
        return result;
    }
}

    3. MyDate类

      package pers.chh3213.Set.exercise;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 *
 * @author : chh3213
 * @version : 1.0
 * @Project : Collection_Map
 * @Package : pers.chh3213.Set.exercise
 * @FileName : MyDate.java
 * @createTime : 2022/1/11 下午11:34
 * @Email :
 * @Description :
 */
public class MyDate {
    private int year;
    private int month;
    private int day;

    public MyDate(int year, int month, int day) {
        this.year = year;
        this.month = month;
        this.day = day;
    }

    public int getYear() {
        return year;
    }

    public void setYear(int year) {
        this.year = year;
    }

    public int getMonth() {
        return month;
    }

    public void setMonth(int month) {
        this.month = month;
    }

    public int getDay() {
        return day;
    }

    public void setDay(int day) {
        this.day = day;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "MyDate{" +
                "year=" + year +
                ", month=" + month +
                ", day=" + day +
                '}';
    }
}

    • 面试题：补充Person类，其中Person类中重写了hashCode()和equal()方法

      package pers.chh3213.Set.exercise;

import org.junit.Test;

import java.util.HashSet;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 *
 * @author : chh3213
 * @version : 1.0
 * @Project : Collection_Map
 * @Package : pers.chh3213.Set.exercise
 * @FileName : InterviewTest.java
 * @createTime : 2022/1/11 下午11:06
 * @Email :
 * @Description :其中Person类中重写了hashCode()和equal()方法
 */
public class InterviewTest {
    @Test
    public void test01(){
        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(p1);
        p1.name = "CC";
//        System.out.println(p1);
        set.remove(p1);
        System.out.println("first: "+set);
        set.add(new Person(1001,"CC"));
        System.out.println("second: " + set);
        set.add(new Person(1001,"AA"));
        System.out.println("last: " + set);
    }
}

class Person{
    public int id;
    public String name;

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

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;

        Person person = (Person) o;

        if (id != person.id) return false;
        return name != null ? name.equals(person.name) : person.name == null;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        int result = id;
        result = 31 * result + (name != null ? name.hashCode() : 0);
        return result;
    }

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

  • 在List内去除重复数字值，要求尽量简单

    package pers.chh3213.Set.exercise;

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashSet;
import java.util.List;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 *
 * @author : chh3213
 * @version : 1.0
 * @Project : Collection_Map
 * @Package : pers.chh3213.Set.exercise
 * @FileName : RmDuplicateList.java
 * @createTime : 2022/1/11 下午11:16
 * @Email :
 * @Description :练习：在List内去除重复数字值，要求尽量简单
 */
public class RmDuplicateList {
    public static List duplicateList(List list) {
        HashSet set = new HashSet();
        set.addAll(list);
        return new ArrayList(set);
    }
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList();
        list.add(new Integer(1));
        list.add(new Integer(2));
        list.add(new Integer(2));
        list.add(new Integer(4));
        list.add(new Integer(4));
        List list2 = duplicateList(list);
        for (Object integer : list2) {
            System.out.println(integer);
        }
    }
}

6. Map接口

6.1 Map接口概述

  • Map接口继承树
    【尚硅谷_java基础】十二、Java集合_第13张图片

  • Map接口概述

    • Map与Collection并列存在。用于保存具有映射关系的数据:key-value。（类似高中时候的函数：y=f(x)；类似python中的字典）

    • Map 中的 key 和 value 都可以是任何引用类型的数据

    • Map 中的 key 用Set来存放，不允许重复，即同一个 Map 对象所对应的类，须重写hashCode()和equals()方法

    • 常用String类作为Map的“键”

    • key 和 value 之间存在单向一对一关系，即通过指定的 key 总能找到唯一的、确定的 value

    • Map接口的常用实现类：HashMap、TreeMap、LinkedHashMap和Properties。其中，HashMap是 Map 接口使用频率最高的实现类

      /**
 * 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）
 *
 */

       /**
   *  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
   *
   */

  • 常用方法
    【尚硅谷_java基础】十二、Java集合_第14张图片

  • 示例

    package pers.chh3213.map;

import org.junit.Test;

import java.util.*;

public class MapTest {
    @Test
    public void test(){
        Map map = new HashMap();
        map.put("1",1);
        map.put("2",2);
        map.put("3",4);
        System.out.println("map的所有key:");
        Set keys = map.keySet();// HashSet
        for (Object key : keys) {
            System.out.println(key + "->" + map.get(key));
        }
        System.out.println("map的所有的value：");
        Collection values = map.values();
        Iterator iter = values.iterator();
        while (iter.hasNext()) {
            System.out.println(iter.next());
        }
        System.out.println("map所有的映射关系：");
        // 映射关系的类型是Map.Entry类型，它是Map接口的内部接口
        Set mappings = map.entrySet();
        for (Object mapping : mappings) {
            Map.Entry entry = (Map.Entry) mapping;
            System.out.println("key是：" + entry.getKey() + "，value是：" + entry.getValue());
        }
    }
}

6.2 Map实现类之一：HashMap

  • HashMap是Map接口使用频率最高的实现类。
  • 允许使用null键和null值，与HashSet一样，不保证映射的顺序。
  • 所有的key构成的集合是Set:无序的、不可重复的。所以，key所在的类要重写：equals()和hashCode()
  • 所有的value构成的集合是Collection:无序的、可以重复的。所以，value所在的类要重写：equals()
  • 映射关系的类型是Map.Entry类型，它是Map接口的内部接口。一个key-value构成一个entry类型
  • 所有的entry构成的集合是Set:无序的、不可重复的
  • HashMap判断两个key相等的标准是：两个key通过equals()方法返回true，hashCode值也相等。
  • HashMap判断两个value相等的标准是：两个value 通过equals()方法返回true。

6.2.1 HashMap的存储结构

JDK 7及以前版本：HashMap是数组+链表结构(即为链地址法)

JDK 8版本发布以后：HashMap是数组+链表+红黑树实现。

【尚硅谷_java基础】十二、Java集合_第15张图片
【尚硅谷_java基础】十二、Java集合_第16张图片

6.2.2 HashMap源码中的重要常量

  • DEFAULT_INITIAL_CAPACITY : HashMap的默认容量，16
  • MAXIMUM_CAPACITY ： HashMap的最大支持容量，2^30
  • DEFAULT_LOAD_FACTOR：HashMap的默认加载因子:0.75
  • TREEIFY_THRESHOLD：Bucket中链表长度大于该默认值，转化为红黑树
  • UNTREEIFY_THRESHOLD：Bucket中红黑树存储的Node小于该默认值，转化为链表
  • MIN_TREEIFY_CAPACITY：桶中的Node被树化时最小的hash表容量。（当桶中Node的数量大到需要变红黑树时，若hash表容量小于MIN_TREEIFY_CAPACITY时，此时应执行resize扩容操作这个MIN_TREEIFY_CAPACITY的值至少是TREEIFY_THRESHOLD的4倍。）
  • table：存储元素的数组，总是2的n次幂
  • entrySet：存储具体元素的集
  • size：HashMap中存储的键值对的数量
  • modCount：HashMap扩容和结构改变的次数。
  • threshold：扩容的临界值，=容量*填充因子：16 * 0.75 => 12
  • loadFactor：填充因子

6.2.3 HashMap在JDK1.8之前的底层实现原理

  • HashMap的内部存储结构其实是数组和链表的结合。当实例化一个HashMap时，系统会创建一个长度为Capacity的Entry数组，这个长度在哈希表中被称为容量(Capacity)，在这个数组中可以存放元素的位置我们称之为“桶”(bucket)，每个bucket都有自己的索引，系统可以根据索引快速的查找bucket中的元素。

  • 每个bucket中存储一个元素，即一个Entry对象，但每一个Entry对象可以带一个引用变量，用于指向下一个元素，因此，在一个桶中，就有可能生成一个Entry链。而且新添加的元素作为链表的head。

  • 添加元素的过程：

    1. 向HashMap中添加entry1(key，value)，需要首先计算entry1中key的哈希值(根据key所在类的hashCode()计算得到)，此哈希值经过处理以后，得到在底层Entry[]数组中要存储的位置i。
    2. 如果位置i上没有元素，则entry1直接添加成功。
    3. 如果位置i上已经存在entry2(或还有链表存在的entry3，entry4)，则需要通过循环的方法，依次比较entry1中key的hash值和其他的entry的hash值。
    4. 如果彼此hash值不同，则直接添加成功。
    5. 如果hash值相同，继续比较二者是否equals。如果返回值为true，则使用entry1的value去替换equals为true的entry的value。
    6. 如果遍历一遍以后，发现所有的equals返回都为false,则entry1仍可添加成功。entry1指向原有的entry元素。

  • HashMap的扩容

    • 当HashMap中的元素越来越多的时候，hash冲突的几率也就越来越高，因为数组的长度是固定的。所以为了提高查询的效率，就要对HashMap的数组进行扩容，而在HashMap数组扩容之后，最消耗性能的点就出现了：原数组中的数据必须重新计算其在新数组中的位置，并放进去，这就是resize。

  • HashMap什么时候进行扩容呢？

    • 当 HashMap中 的 元 素 个 数 超 过数 组 大 小 ( 数 组 总 大 小 length, 不 是 数 组 中 个 数size)*loadFactor时 ， 就 会 进 行 数 组 扩 容 ， loadFactor的 默 认 值(DEFAULT_LOAD_FACTOR)为0.75，这是一个折中的取值。也就是说，默认情况下，数组大小(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)为16，那么当HashMap中元素个数超过16*0.75=12（这个值就是代码中的threshold值，也叫做临界值）的时候，就把数组的大小扩展为 2*16=32，即扩大一倍，然后重新计算每个元素在数组中的位置，而这是一个非常消耗性能的操作，所以如果我们已经预知HashMap中元素的个数，那么预设元素的个数能够有效的提高HashMap的性能。

6.2.4 HashMap在JDK8中的底层实现原理

  • HashMap的内部存储结构其实是数组+链表+红黑树的结合。当实例化一个HashMap时，会初始化initialCapacity和loadFactor，在put第一对映射关系时，系统会创建一个长度为initialCapacity的Node数组，这个长度在哈希表中被称为容量(Capacity)，在这个数组中可以存放元素的位置我们称之为**“桶”(bucket)**，每个bucket都有自己的索引，系统可以根据索引快速的查找bucket中的元素

  • 每个bucket中存储一个元素，即一个Node对象，但每一个Node对象可以带一个引用变量next，用于指向下一个元素，因此，在一个桶中，就有可能生成一个Node链。也可能是一个一个TreeNode对象，每一个TreeNode对象可以有两个叶子结点left和right，因此，在一个桶中，就有可能生成一个TreeNode树。而新添加的元素作为链表的last，或树的叶子结点。

  • HashMap什么时候进行扩容和树形化呢？

    • 当HashMap中的元素个数超过数组大小(数组总大小length,不是数组中个数size)*loadFactor时，就会进行数组扩容，loadFactor的默认值(DEFAULT_LOAD_FACTOR)为0.75，这是一个折中的取值。也就是说，默认情况下，数组大小(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)为16，那么当HashMap中元素个数超过160.75=12（这个值就是代码中的threshold值，也叫做临界值）的时候，就把数组的大小扩展为216=32，即扩大一倍，然后重新计算每个元素在数组中的位置，而这是一个非常消耗性能的操作，所以如果我们已经预知HashMap中元素的个数，那么预设元素的个数能够有效的提高HashMap的性能。
    • 当HashMap中的其中一个链的对象个数如果达到了8个，此时如果capacity没有达到64，那么HashMap会先扩容解决，如果已经达到了64，那么这个链会变成红黑树，结点类型由Node变成TreeNode类型。当然，如果当映射关系被移除后，下次resize方法时判断树的结点个数低于6个，也会把红黑树再转为链表。

  • 关于映射关系的key是否可以修改？

    • answer：不要修改
    • 映射关系存储到HashMap中会存储key的hash值，这样就不用在每次查找时重新计算每一个Entry或Node（TreeNode）的hash值了，因此如果已经put到Map中的映射关系，再修改key的属性，而这个属性又参与hashcode值的计算，那么会导致匹配不上。

  • 总结：JDK1.8相较于之前的变化：

    1. HashMap map = new HashMap();//默认情况下，先不创建长度为16的数组
    2. 当首次调用map.put()时，再创建长度为16的数组
    3. 数组为Node类型，在jdk7中称为Entry类型
    4. 形成链表结构时，新添加的key-value对在链表的尾部（七上八下）
    5. 当数组指定索引位置的链表长度>8时，且map中的数组的长度> 64时，此索引位置上的所有key-value对使用红黑树进行存储。

  • 示例

    按要求完成下列任务
    1.使用HashMap类实例化一个Map类型的对象m1，键（String类型）和值（int型）分别用于存储员工的姓名和工资，存入数据如下： 张三——800元；李四——1500元；王五——3000元；
    2.将张三的工资更改为2600元
    3.为所有员工工资加薪100元；
    4.遍历集合中所有的员工
    5.遍历集合中所有的工资

    package pers.chh3213.exercise;

import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.Set;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 *
 * @author : chh3213
 * @version : 1.0
 * @Project : Generics
 * @Package : pers.chh3213.exercise
 * @FileName : HashMapTest.java
 * @createTime : 2022/1/14 下午9:57
 * @Email :
 * @Description :代码有涉及到下一章节的泛型知识点
 */
public class HashMapTest {

     public static void main(String[] args) {

         HashMap<String, Integer> hashMap = new HashMap<>();

         hashMap.put("张三", 800);
         hashMap.put("李四", 1500);
         hashMap.put("王五", 3000);

         //将张三的工资更改为2600元
         hashMap.replace("张三", 2500);

         //为所有员工工资加薪100元
         //遍历集合中所有的员工
         //遍历集合中所有的工资
         Set<Map.Entry<String, Integer>> entries = hashMap.entrySet();
         Iterator<Map.Entry<String, Integer>> iterator = entries.iterator();
         while(iterator.hasNext()) {
             Map.Entry<String, Integer> entry = iterator.next();
             String key = entry.getKey();
             Integer val = entry.getValue()+100;
             hashMap.put(key,val);
             System.out.println(entry.getKey());
             System.out.println(entry.getValue());

         }
     }
 }

6.3 Map实现类之二：LinkedHashMap（了解）

  • 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

  • HashMap中的内部类：Node
    【尚硅谷_java基础】十二、Java集合_第17张图片

  • LinkedHashMap中的内部类：Entry
    【尚硅谷_java基础】十二、Java集合_第18张图片

6.4 Map实现类之三：TreeMap

  • TreeMap存储Key-Value 对时，需要根据 key-value对进行排序。
    TreeMap可以保证所有的 Key-Value 对处于有序状态。

  • TreeSet底层使用红黑树结构存储数据

  • TreeMap的Key的排序：

    • 自然排序：TreeMap 的所有的 Key 必须实现 Comparable 接口，而且所有的Key 应该是同一个类的对象，否则将会抛出 ClasssCastException
    • 定制排序：创建 TreeMap 时，传入一个 Comparator 对象，该对象负责对TreeMap 中的所有 key 进行排序。此时不需要Map的 Key 实现

  • Comparable 接口

    • TreeMap判断两个key相等的标准：两个key通过compareTo()方法或者compare()方法返回0。

  • 示例

    • user类

    • Test类

      package pers.chh3213.map;

import org.junit.Test;
import sun.reflect.generics.tree.Tree;

import java.util.*;

/**
 * 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().
 */
public class TreeMapTest {

    @Test
    public void test() {
        TreeMap map = new TreeMap();

        // 自然排序
        map.put(new User("Tom",12),10);
        map.put(new User("Jerry",32),11);
        map.put(new User("Jim",2),12);
        map.put(new User("Mike",65),14);
        map.put(new User("Jack",33),8);
        map.put(new User("Jack",56),5);

        Set entry = map.entrySet();
        Iterator iterator = entry.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            Object o = iterator.next();
            Map.Entry entry1 = (Map.Entry) o;
            System.out.println(((Map.Entry<?, ?>) o).getKey()+"-->"+((Map.Entry<?, ?>) o).getValue());
        }
    }
    @Test
    public void tets2(){
        //定制排序
        Comparator com = new Comparator() {
            //按照年龄从小到大排列
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                if(o1 instanceof User && o2 instanceof User){
                    User u1 = (User)o1;
                    User u2 = (User)o2;
                    return Integer.compare(u1.getAge(),u2.getAge());
                }else{
                    throw new RuntimeException("输入的数据类型不匹配");
                }
            }
        };

        TreeMap map = new TreeMap(com);
        map.put(new User("Tom",12),10);
        map.put(new User("Jerry",32),11);
        map.put(new User("Jim",2),12);
        map.put(new User("Mike",65),14);
        map.put(new User("Jack",33),8);
        map.put(new User("Jack",56),5);


        Set entry = map.entrySet();
        Iterator iterator = entry.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            Object o = iterator.next();
            Map.Entry entry1 = (Map.Entry) o;
            System.out.println(((Map.Entry<?, ?>) o).getKey()+"-->"+((Map.Entry<?, ?>) o).getValue());
        }
    }
}

6.5 Map实现类之四：Hashtable

  • Hashtable是个古老的Map 实现类，JDK1.0就提供了。不同于HashMap，Hashtable是线程安全的。
  • Hashtable实现原理和HashMap相同，功能相同。底层都使用哈希表结构，查询速度快，很多情况下可以互用。
  • 与HashMap不同，Hashtable不允许使用null 作为key和value
  • 与HashMap一样，Hashtable也不能保证其中Key-Value 对的顺序
  • Hashtable判断两个key相等、两个value相等的标准，与HashMap一致。

6.6 Map实现类之五：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，所以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

  • 示例

    1. 新建jdbc.properties文件:在项目名处右键（注意是项目名，不是模块名），选择new，选择Resource Bundle；

    2. 输入文件名后点击ok
      【尚硅谷_java基础】十二、Java集合_第19张图片【尚硅谷_java基础】十二、Java集合_第20张图片

    3. 编写源代码

      import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.util.Properties;

public class PropertiesTest {
    //Properties:常用来处理配置文件。key和value都是String类型
    public static void main(String[] args){
        //快捷键：ALT+Shift+Z
        FileInputStream fis = null;
        try {
            Properties pros = new Properties();
            fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
            pros.load(fis); //加载流对应文件

            String name = pros.getProperty("name");
            String password = pros.getProperty("password");

            System.out.println("name = " + name + ",password = " + password);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(fis != null){
                try {
                    fis.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

    4. 如果jdbc.properties文件中写入为中文；防止jdbc.properties出现中文乱码，可根据如下解决：
      【尚硅谷_java基础】十二、Java集合_第21张图片

      然后重新按照之前步骤新建文件即可。

6.7 练习

  • 面试题：负载因子值的大小，对HashMap有什么影响

    • 负载因子的大小决定了HashMap的数据密度。
    • 负载因子越大密度越大，发生碰撞的几率越高，数组中的链表越容易长,造成查询或插入时的比较次数增多，性能会下降。
    • 负载因子越小，就越容易触发扩容，数据密度也越小，意味着发生碰撞的几率越小，数组中的链表也就越短，查询和插入时比较的次数也越小，性能会更高。但是会浪费一定的内容空间。而且经常扩容也会影响性能，建议初始化预设大一点的空间。
    • 按照其他语言的参考及研究经验，会考虑将负载因子设置为0.7~0.75，此时平均检索长度接近于常数。

  • HashMap 和Hashtable的异同？

    1. HashMap与Hashtable都实现了Map接口。由于HashMap的非线程安全性，效率上可能高于Hashtable。Hashtable的方法是Synchronize的，而HashMap不是，在多个线程访问Hashtable时，不需要自己为它的方法实现同步，而HashMap 就必须为之提供外同步。
    2. HashMap允许将null作为一个entry的key或者value，而Hashtable不允许。
    3. HashMap把Hashtable的contains方法去掉了，改成containsvalue和containsKey。因为contains方法容易让人引起误解。
    4. Hashtable继承自Dictionary类，而HashMap是Java1.2引进的Map interface的一个实现。
    5. Hashtable和HashMap采用的hash/rehash算法都大概一样，所以性能不会有很大的差异。

7. Collections工具类

  • 操作数组的工具类：Arrays

  • Collections是一个操作Set、List和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、查询和修改等操作，还提供了对集合对象设置不可变、对集合对象实现同步控制等方法

  • 排序操作：（均为static方法）

    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

7.1 Collections常用方法

  • 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

  • 示例：

    package pers.chh3213.collections;

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 *
 * @author : chh3213
 * @version : 1.0
 * @Project : Collection_Map
 * @Package : pers.chh3213.collections
 * @FileName : CollectionsTest.java
 * @createTime : 2022/1/12 下午11:17
 * @Email :
 * @Description :Collections常用方法测试
 */
public class CollectionsTest {
    @Test
    public void test01(){
        List list = new ArrayList();
        list.add(12);
        list.add(102);
        list.add(112);
        list.add(122);
        list.add(142);
        list.add(127);
        System.out.println("原数据： "+ list);
        Collections.reverse(list);//converse
        System.out.println("反转： "+list);
        Collections.sort(list);
        System.out.println("排序： "+ list);
        Collections.swap(list,0,5);
        System.out.println("交换："+list);
        // 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("复制： "+ dest);

    }

}

7.2 Collections常用方法：同步控制

  • 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
    【尚硅谷_java基础】十二、Java集合_第22张图片

  • 面试题：Collection 和 Collections的区别？

    Collection是集合类的上级接口，继承于他的接口主要有Set 和List.
    Collections是针对集合类的一个帮助(工具)类，他提供一系列静态方法实现对各种集合的搜索、排序、线程安全化等操作.

7.3 补充：Enumeration(了解)

  • Enumeration 接口是Iterator迭代器的“古老版本”
    在这里插入图片描述
Enumeration stringEnum = new StringTokenizer("a-b*c-d-e-g", "-");
    while(stringEnum.hasMoreElements()){
        Object obj= stringEnum.nextElement();System.out.println(obj); 
    }

8. 练习

简答题

其他一些练习题可参考：https://blog.csdn.net/a331685690/article/details/79994032

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)？

1. Collection 和 Collections的区别

答：Collection是集合类的上级接口，继承于他的接口主要有Set 和List.
Collections是针对集合类的一个帮助类，他提供一系列静态方法实现对各种集合的搜索、排序、线程安全化等操作

2. Set里的元素是不能重复的，那么用什么方法来区分重复与否呢? 是用==还是equals()? 它们有何区别

答：Set里的元素是不能重复的，用equals()方法判读两个Set是否相等
==是用来判断两者是否是同一对象（同一事物），而equals()是用来判断是否引用同一个对象。再看一下Set里面存的是对象，还是对象的引用。根据java的存储机制可知，set里面存放的是对象的引用，所以当两个元素只要满足了equals()时就已经指向同一个对象，也就出现了重复元素。所以应该用equals()来判断。
来自博客

3. 说出ArrayList,Vector, LinkedList的存储性能和特性

答：ArrayList和Vector都是使用数组方式存储数据，此数组元素数大于实际存储的数据以便增加和插入元素，它们都允许直接按序号索引元素，但是插入元素要涉及数组元素移动等内存操作，所以索引数据快而插入数据慢，Vector由于使用了synchronized方法（线程安全），通常性能上较ArrayList差，而LinkedList使用双向链表实现存储，按序号索引数据需要进行前向或后向遍历，但是插入数据时只需要记录本项的前后项即可，所以插入速度较快。

4. HashMap和Hashtable的区别

答：
1.HashMap与Hashtable都实现了Map接口。由于HashMap的非线程安全性，效率上可能高于Hashtable。Hashtable的方法是Synchronize的，而HashMap不是，在多个线程访问Hashtable时，不需要自己为它的方法实现同步，而HashMap
就必须为之提供外同步。
2. HashMap允许将null作为一个entry的key或者value，而Hashtable不允许。
3.HashMap把Hashtable的contains方法去掉了，改成containsvalue和containsKey。因为contains方法容易让人引起误解。

4.Hashtable继承自Dictionary类，而HashMap是Java1.2引进的Map interface的一个实现。

5. ArrayList和Vector的区别

答：就ArrayList与Vector主要从二方面来说.
一.同步性:Vector是线程安全的，也就是说是同步的，而ArrayList是线程序不安全的，不是同步的
二.数据增长:当需要增长时,Vector默认增长为原来一培，而ArrayList却是原来的一半

6. 你所知道的集合类都有哪些？主要方法？

答：最常用的集合类是 List 和 Map。 List 的具体实现包括 ArrayList 和 Vector，它们是可变大小的列表，比较适合构建、存储和操作任何类型对象的元素列表。 List 适用于按数值索引访问元素的情形。
Map 提供了一个更通用的元素存储方法。 Map 集合类用于存储元素对（称作"键"和"值"），其中每个键映射到一个值。

编程题

请从键盘随机输入10个整数保存到List中，并按倒序、从大到小的顺序显示出来

package pers.chh3213.exercise;

import org.junit.Test;

import java.util.*;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 *
 * @author : chh3213
 * @version : 1.0
 * @Project : Collection_Map
 * @Package : pers.chh3213.exercise
 * @FileName : ListTest.java
 * @createTime : 2022/1/13 上午8:46
 * @Email :
 * @Description :
 */
public class ListTest {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        List list = new ArrayList();
        System.out.println("input:");
        while (true){
//            System.out.println("input your number: ");
            int i = scanner.nextInt();
            list.add(i);
            if(list.size()>10){
                break;
            }
        }
        //倒叙
        Collections.reverse(list);
        Iterator iterator = list.iterator();
        System.out.println("倒叙");
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.print(iterator.next()+" ");
        }
        Collections.sort(list);//从小到大
         iterator = list.iterator();
        System.out.println();
        System.out.println("从小到大");
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.print(iterator.next()+" ");
        }


    }

}

请把学生名与考试分数录入到集合中，并按分数显示前三名成绩学员的名字。

  1. Student类

    package pers.chh3213.exercise1;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 *
 * @author : chh3213
 * @version : 1.0
 * @Project : Collection_Map
 * @Package : pers.chh3213.exercise1
 * @FileName : Student.java
 * @createTime : 2022/1/13 上午8:59
 * @Email :
 * @Description :
 */
public class Student implements Comparable{
    private String name;
    private int score;
    private int id;

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

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public int getScore() {
        return score;
    }

    public void setScore(int score) {
        this.score = score;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

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

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

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;

        Student student = (Student) o;

        if (score != student.score) return false;
        if (id != student.id) return false;
        return name != null ? name.equals(student.name) : student.name == null;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
        result = 31 * result + score;
        result = 31 * result + id;
        return result;
    }

    @Override
    public int compareTo(Object o) {
        if(o instanceof Student){
            Student student = (Student) o;
            return -Integer.compare(this.score,student.getScore());
        }else{
            throw new RuntimeException("类型不一致");
        }
    }
}

  2. Test类

    package pers.chh3213.exercise1;

import org.junit.Test;

import java.util.Comparator;
import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 *
 * @author : chh3213
 * @version : 1.0
 * @Project : Collection_Map
 * @Package : pers.chh3213.exercise1
 * @FileName : StudentTest.java
 * @createTime : 2022/1/13 上午9:02
 * @Email :
 * @Description :
 */
public class StudentTest {
    @Test
    public void test(){
        /**
         * 定制排序
         */
        Comparator comparator = new Comparator() {
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                if(o1 instanceof Student && o2 instanceof Student){
                    Student s1 = (Student) o1;
                    Student s2 = (Student) o2;
                    return -Integer.compare(s1.getScore(),s2.getScore());
                }
                else {
                    throw new RuntimeException("类型不一致");
                }
            }
        };
        TreeSet treeSet = new TreeSet(comparator);
        treeSet.add(new Student("jack",98,1));
        treeSet.add(new Student("rose",99,2));
        treeSet.add(new Student("rock",88,4));
        treeSet.add(new Student("fuzz",65,3));
        treeSet.add(new Student("87",77,6));
        treeSet.add(new Student("hah",100,5));
        Iterator iterator = treeSet.iterator();
        int count=0;
        while(iterator.hasNext()&&count<3){
            System.out.println(iterator.next());
            count++;

        }
    }
    @Test
    public void test02(){
        /**
         * 自然排序
         */
        TreeSet treeSet = new TreeSet();
        treeSet.add(new Student("jack",98,1));
        treeSet.add(new Student("rose",99,2));
        treeSet.add(new Student("rock",88,4));
        treeSet.add(new Student("fuzz",65,3));
        treeSet.add(new Student("87",77,6));
        treeSet.add(new Student("hah",100,5));
        Iterator iterator = treeSet.iterator();
        int count=0;
        while(iterator.hasNext()&&count<3){
            System.out.println(iterator.next());
            count++;

        }
    }

}

姓氏统计：

一个文本文件中存储着北京所有高校在校生的姓名，格式如下每行一个名字，姓与名以空格分隔。

张 三

李 四

王 小五

统计所有姓氏在文件中出现的次数，请描述下你的解决方案。

package pers.chh3213.exercise1;

import org.junit.Test;

import java.util.*;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 *
 * @author : chh3213
 * @version : 1.0
 * @Project : Collection_Map
 * @Package : pers.chh3213.exercise1
 * @FileName : LastNameCountTest.java
 * @createTime : 2022/1/13 上午10:22
 * @Email :
 * @Description :
 */
public class LastNameCountTest {
    @Test
    public void test(){
        Set set = new HashSet();
        // 姓名以空格隔开
        set.add("张 三");
        set.add("罗 翔");
        set.add("罗 翔1");
        set.add("罗翔 1");
        set.add("上官 云祥");
        set.add("李 四");
        set.add("王 五");
        set.add("王5 4");
        Iterator iterator = set.iterator();
        List list = new ArrayList();
        while (iterator.hasNext()) {
            Object name = iterator.next();
            String str = name.toString();
            if(str.indexOf(" ")!=-1){//存在空格
               String s = str.substring(0,str.indexOf(" "));
                list.add(s);
            }
        }
        HashMap<Object, Integer> map = new HashMap<>();
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            Object obj = list.get(i);
            if (!map.containsKey(obj)) {//如果姓氏没有开始统计，不在map中
                map.put(obj, 1);
            } else {//如果姓氏已经在map中
                map.put(obj, map.get(obj) + 1);
            }
        }
        Iterator iterator1 = map.entrySet().iterator();
        while (iterator1.hasNext()){
            System.out.println(iterator1.next());
        }
    }
}

对一个Java源文件中的关键字进行计数。
提示：Java源文件中的每一个单词，需要确定该单词是否是一个关键字。为了高效处理这个问题，将所有的关键字保存在一个HashSet中。用contains() 来测试。

可参考：https://blog.csdn.net/xHibiki/article/details/82937137

按要求完成如下操作
1.生成10个随机数，值在100到200之间；
2.将这十个数存入HashSet集合中（有可能集合的长度小于10）。
3.将这个HashSet集合转换成ArrayList集合
4.重新为ArrayList集合排序，按照从小到大的顺序；
5.使用foreach遍历集合；

package pers.chh3213.exercise1;

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.HashSet;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 *
 * @author : chh3213
 * @version : 1.0
 * @Project : Collection_Map
 * @Package : pers.chh3213.exercise1
 * @FileName : Hash2ArrayTest.java
 * @createTime : 2022/1/13 上午11:33
 * @Email :
 * @Description :
 */
public class Hash2ArrayTest {
    @Test
    public void test(){
        HashSet hashSet = new HashSet();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
           int x =  (int)(Math.random()*100)+101;//1.生成10个随机数，值在100到200之间；
            hashSet.add(x);//2.将这十个数存入HashSet集合中（有可能集合的长度小于10）。
        }
        System.out.println("hashSet: "+hashSet);//3.将这个HashSet集合转换成ArrayList集合
        ArrayList arrayList = new ArrayList<>(hashSet);
        Collections.sort(arrayList);//4.重新为ArrayList集合排序，按照从小到大的顺序；
        for (Object i:arrayList
             ) {
            System.out.print(i+" ");//5.使用foreach遍历集合；
        }
    }
}

要求创建一个合适的Map集合对象m1，它的键和值都只能是字符串，并且值可以是null，像map集合中添加三组字符串，其中一个只有键，值是空，遍历这个集合对象的键，并打印键。
4）想办法将m1中所有值为null都替换成一个字符串”这里是空值” 5）遍历m1的所有值。

package pers.chh3213.exercise1;

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 *
 * @author : chh3213
 * @version : 1.0
 * @Project : Collection_Map
 * @Package : pers.chh3213.exercise1
 * @FileName : MapTest.java
 * @createTime : 2022/1/13 上午11:44
 * @Email :
 * @Description :
 */
public class MapTest {
    @Test
    public void test01(){
        Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
        map.put("1",null);
        map.put("2","a");
        map.put("3","b");
        map.put(null,"c");
        map.put("5",null);
        Iterator iterator = map.keySet().iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.print(iterator.next()+" ");
        }
        System.out.println();
        for (String key:map.keySet()) {
            if(map.get(key)==null){
                map.put(key,"这里是空值");
            }
        }
        Iterator iterator1 = map.entrySet().iterator();
        while (iterator1.hasNext()){
            System.out.print(iterator1.next()+" ");
        }
    }

}

以下代码的运行结果？

	public static void main(String[] args) {
		Integer[] datas = {1,2,3,4,5};
		List<Integer> list = Arrays.asList(datas);
		list.add(5);
		System.out.println(list.size());
	}

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