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(1) 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。
(2)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:
- 数组初始化以后,长度就确定了。
- 数组声明的类型,就决定了进行元素初始化时的类型。
比如:String[] arr;int[] arr1;Object[] arr2;
⭕ 数组在存储数据方面的弊端:
- 数组初始化以后,长度就不可变了,不便于扩展。
- 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。
- 获取数组中实际元素的个数的需求,数组没有现成的属性或方法可用。
- 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
(1)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。
(2)体系分布:
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。
(实线表示“继承”,虚线表示“实现”)
●List
:元素有序、可重复的集合。–>“动态”数组
ArrayList
LinkedList
Vector
●
Set
:元素无序、不可重复的集合
HashSet
LinkedHashSet
TreeSet
⭕
Map
接口:双列数据,保存具有映射关系“key-value对
”的集合
(实线表示“继承”,虚线表示“实现”)
●HashMap
●LinkedHashMap
●TreeMap
●Hashtable
●Properties
(1)
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。
(2)
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。
(3)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。
方法一 | 方法二 |
---|---|
add(Object obj) |
addAll(Collection coll) |
方法 |
---|
int size() |
方法 |
---|
void clear() |
方法 |
---|
boolean isEmpty() |
方法一 | 方法二 |
---|---|
boolean contains(Object obj) |
boolean containsAll(Collection c) |
通过调用元素的equals方法来(挨个)比较判断是否是同一个对象
方法一 | 方法二 |
---|---|
boolean remove(Object obj) |
boolean removeAll(Collection coll) |
通过调用元素的
equals
方法来判断是否是要删除的某个元素,只会删除找到的第一个元素/删除当前集合里的指定某个子集合,即取当前集合的差集
方法 |
---|
boolean retainAll(Collection c) |
把交集的结果存在当前集合中
方法 |
---|
boolean equals(Object obj) |
方法 |
---|
Object[] toArray() |
方法 |
---|
hashCode() |
方法 |
---|
iterator() |
返回迭代器对象,用于集合遍历
@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);//[AA, BB, 123, Tue Apr 19 22:51:41 CST 2022, 456, CC]
//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
}
@Test
public void test2(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
// Person p = new Person("Jerry",20);
// coll.add(p);
coll.add(new Person("Jerry",20));
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
//1.contains(Object obj):判断当前集合中是否包含obj
//我们在判断时会调用obj对象所在类的equals()。
boolean contains = coll.contains(123);
System.out.println(contains);//true
System.out.println(coll.contains(new String("Tom")));//true
// System.out.println(coll.contains(p));//true
System.out.println(coll.contains(new Person("Jerry",20)));//false
//2.containsAll(Collection coll1):判断形参coll1中的所有元素是否都存在于当前集合中。
Collection coll1 = Arrays.asList(123,4567);
System.out.println(coll.containsAll(coll1));//false
}
@Test
public void test3(){
//3.remove(Object obj):从当前集合中移除obj元素。
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new Person("Jerry",20));
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
coll.remove(1234);
System.out.println(coll);//[123, 456, Person@621be5d1, Tom, false]
coll.remove(new Person("Jerry",20));
System.out.println(coll);//[123, 456, Person@621be5d1, Tom, false]
//4. removeAll(Collection coll1):差集:从当前集合中移除coll1中所有的元素。
Collection coll1 = Arrays.asList(123,456);
coll.removeAll(coll1);
System.out.println(coll);//[Person@621be5d1, Tom, false]
}
@Test
public void test4(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new Person("Jerry",20));
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
//5.retainAll(Collection coll1):交集:获取当前集合和coll1集合的交集,并返回给当前集合
Collection coll1 = Arrays.asList(123,456,789);
coll.retainAll(coll1);
System.out.println(coll);//[123, 456]
//6.equals(Object obj):要想返回true,需要当前集合和形参集合的元素都相同。
Collection coll2 = new ArrayList();
coll2.add(456);
coll2.add(123);
coll2.add(new Person("Jerry",20));
coll2.add(new String("Tom"));
coll2.add(false);
System.out.println(coll.equals(coll2));//false
}
@Test
public void test5() {
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new Person("Jerry", 20));
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
//7.hashCode():返回当前对象的哈希值
System.out.println(coll.hashCode());//1412105286
//8.集合 --->数组:toArray()
Object[] arr = coll.toArray();
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.println(arr[i]);
}
//123
//456
//Person@621be5d1
//Tom
//false
//拓展:数组 --->集合:调用Arrays类的静态方法asList()
List<String> list = Arrays.asList(new String[]{"AA", "BB", "CC"});
System.out.println(list);//[AA, BB, CC]
List arr1 = Arrays.asList(new int[]{123, 456});
System.out.println(arr1.size());//1
List arr2 = Arrays.asList(new Integer[]{123, 456});
System.out.println(arr2.size());//2
}
}
(1)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。
(2)
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,即“动态”数组,替换原有的数组。
(3)
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。
(4)
JDK API
中List
接口的实现类常用的有:ArrayList
、LinkedList
和Vector
。
List
除了从Collection
集合继承的方法外,List
集合里还添加了一些根据索引来操作集合元素的方法。
方法 | 描述 |
---|---|
void add(int index, Object ele) |
在index 位置插入ele 元素 |
boolean addAll(int index, Collection eles) |
从index 位置开始将集合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 |
常用方法总结:
作用 | 方法 |
---|---|
增 | add(Object obj) |
删 | remove(int index) / remove(Object obj) |
改 | set(int index, Object ele) |
查 | get(int index) |
插 | add(int index, Object ele) |
长度 | size() |
遍历 | ①Iterator 迭代器方式 ② 增强for 循环 ③ 普通的循环 |
@Test
public void test1(){
ArrayList list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add(456);
list.add("AA");
list.add(new Person("Tom",12));
list.add(456);
System.out.println(list);//[123, 456, AA, Person@621be5d1, 456]
//void add(int index, Object ele):在index位置插入ele元素
list.add(1,"BB");
System.out.println(list);//[123, BB, 456, AA, Person@621be5d1, 456]
//boolean addAll(int index, Collection eles):从index位置开始将eles中的所有元素添加进来
List list1 = Arrays.asList(1, 2, 3);
list.addAll(list1);
// list.add(list1);
System.out.println(list.size());//9
//Object get(int index):获取指定index位置的元素
System.out.println(list.get(0));//123
}
@Test
public void test2(){
ArrayList list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add(456);
list.add("AA");
list.add(new Person("Tom",12));
list.add(456);
//int indexOf(Object obj):返回obj在集合中首次出现的位置。如果不存在,返回-1.
int index = list.indexOf(4567);
System.out.println(index);//-1
//int lastIndexOf(Object obj):返回obj在当前集合中末次出现的位置。如果不存在,返回-1.
System.out.println(list.lastIndexOf(456));//4
//Object remove(int index):移除指定index位置的元素,并返回此元素
Object obj = list.remove(0);
System.out.println(obj);//123
System.out.println(list);//[456, AA, Person@621be5d1, 456]
//Object set(int index, Object ele):设置指定index位置的元素为ele
list.set(1,"CC");
System.out.println(list);//[456, CC, Person@621be5d1, 456]
//List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从fromIndex到toIndex位置的左闭右开区间的子集合
List subList = list.subList(2, 4);
System.out.println(subList);//[Person@621be5d1, 456]
System.out.println(list);//[456, CC, Person@621be5d1, 456]
}
@Test
public void test3(){
ArrayList list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add(456);
list.add("AA");
//方式一:Iterator迭代器方式
Iterator iterator = list.iterator();
while(iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
//123
//456
//AA
//方式二:增强for循环
for(Object obj : list){
System.out.println(obj);
}
//123
//456
//AA
//方式三:普通for循环
for(int i = 0;i < list.size();i++){
System.out.println(list.get(i));
}
//123
//456
//AA
}
⭕ 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。
⭕ jdk 7:
空参的构造器中,底层默认创建了长度是10的
Object[]
数组elementData
。
ArrayList list = new ArrayList();
list.add(123);//elementData[0] = new Integer(123);
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。
建议开发中使用带参的构造器:默认创建指定长度的数组 。
ArrayList list = new ArrayList(int capacity)//默认创建指定长度的数组
⭕ jdk 8:
底层
Object[] elementData
初始化为{},并没有创建长度为10的数组
ArrayList list = new ArrayList();
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elementData[0]
list.add(123);
后续的添加和扩容操作与
jdk7
相同。
结论:jdk7中的ArrayList
的对象的创建类似于单例的饿汉式,而jdk8中的ArrayList
的对象的创建类似于单例的懒汉式,延迟了数组的创建,节省内存。
⭕ 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。
⭕
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
,
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
LinkedList list = new LinkedList(); //内部声明了Node类型的first和last属性,默认值为null
list.add(123);//将123封装到Node中,创建了Node对象。
//Node定义为:(体现了LinkedList的双向链表的说法)
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;
}
}
⭕ 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。
⭕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。
⭕新增方法:
方法 |
---|
void addElement(Object obj) |
void insertElementAt(Object obj,int index) |
void setElementAt(Object obj,int index) |
void removeElement(Object obj) |
void removeAllElements() |
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。
⭕ 同:
① 三个类都是实现了List
接口。
② 存储数据的特点相同:存储有序的、可重复的数据。
⭕ 不同:见上
⭕
Set
接口是Collection
的子接口,set
接口没有提供额外的方法。
⭕ 存储无序的、不可重复的数据。
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
。
⭕ 要求:
向Set
(主要指:HashSet
、LinkedHashSet
)中添加的数据,其所在的类一定要重写hashCode()
和equals()
,且重写的hashCode()
和equals()
尽可能保持一致性:相等的对象必须具有相等的散列码。
重写两个方法的小技巧:对象中用作equals()
方法比较的Field
,都应该用来计算hashCode
值。
⭕ 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。
⭕ 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:重写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。
存储无序的、不可重复的数据。
- 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。
- 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。
我们向
HashSet
中添加元素a
,首先调用元素a
所在类的hashCode()
方法,计算元素a
的哈希值,此哈希值接着通过某种算法计算出在HashSet
底层数组中的存放位置(即为:索引位置),判断数组此位置上是否已经有元素:
- 如果此位置上没有其他元素,则元素a添加成功。 —>情况1
- 如果此位置上有其他元素b(或以链表形式存在的多个元素),则比较元素
a
与元素b
的hash
值:
2.1 如果hash
值不相同,则元素a
添加成功。—>情况2
2.2 如果hash
值相同,进而需要调用元素a
所在类的equals()
方法:
equals()
返回true
,元素a
添加失败
equals()
返回false
,则元素a
添加成功。—>情况3对于添加成功的情况2和情况3而言:元素
a
与已经存在指定索引位置上数据以链表的方式存储。
jdk 7
:元素a放到数组中,指向原来的元素。
jdk 8
:原来的元素在数组中,指向元素a
口诀:七上八下
@Test
public void test(){
Set set = new HashSet();
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());
}
//AA
//CC
//129
//456
//User@621be5d1
//User@573fd745
//123
}
⭕
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。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。
⭕
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。对于频繁的遍历操作,LinkedHashSet
效率高于HashSet
。
⭕
LinkedHashSet
不允许集合元素重复。
@Test
public void test(){
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());
}
//456
//123
//AA
//CC
//User@621be5d1
//User@573fd745
//129
//
//Process finished with exit code 0
}
⭕
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。
⭕ 向
TreeSet
中添加的数据,要求是相同类的对象。
⭕
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。
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)排列定制排序
比较两个对象是否相同的标准为:compare()
返回0,不再是equals().
特点:有序,查询速度比List快
⭕ 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
的接口的类必须实现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。
⭕ 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。
⭕
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。
@Test
public void test(){
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());
}
//User@621be5d1
//User@573fd745
//User@15327b79
//User@4f2410ac
//User@722c41f4
//User@5b80350b
}
@Test
public void test1(){
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());
}
}
⭕
Map
接口与Collection
接口并列存在。用于保存具有映射关系的数据:key-value
—类似于高中的函数:y = f(x)。
⭕
Map
中的key
和value
都可以是任何引用类型的数据。
⭕
Map
中的key
:无序的、不可重复的,使用Set
存储所有的key
,常用String
类作为Map
的“键” —>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
⭕
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。
⭕ 添加、删除、修改操作:
方法 | 描述 |
---|---|
Object put(Object key,Object value) |
将指定key-value 添加到(或修改)当前map 对象中 |
void putAll(Map m) |
将m 中的所有key-value 对存放到当前map 中 |
Object remove(Object key) |
移除指定key 的key-value 对,并返回value |
void clear() |
清空当前map 中的所有数据 |
⭕ 元素查询的操作:
方法 | 描述 |
---|---|
Object get(Object key) |
获取指定key 对应的value |
boolean containsKey(Object key) |
是否包含指定的key |
boolean containsValue(Object value) |
是否包含指定的value |
int size() |
返回map 中key-value 对的个数 |
boolean isEmpty() |
判断当前map 是否为空 |
boolean equals(Object obj) |
判断当前map 和参数对象obj 是否相等 |
⭕ 元视图操作的方法:
方法 | 描述 |
---|---|
Set keySet() |
返回所有key 构成的Set 集合 |
Collection values() |
返回所有value 构成的Collection 集合 |
Set entrySet() |
返回所有key-value 对构成的Set 集合 |
⭕ 总结:常用方法:
作用 | 方法 |
---|---|
添加 | put(Object key,Object value) |
删除 | remove(Object key) |
修改 | put(Object key,Object value) |
查询 | get(Object key) |
长度 | size() |
遍历 | keySet() / values() / entrySet() |
@Test
public void test1(){
Map map = new HashMap();
// map = new Hashtable();
map.put(null,123);
}
@Test
public void test2(){
Map map = new HashMap();
map = new LinkedHashMap();
map.put(123,"AA");
map.put(345,"BB");
map.put(12,"CC");
System.out.println(map);//{123=AA, 345=BB, 12=CC}
}
/*
添加、删除、修改操作:
Object put(Object key,Object value):将指定key-value添加到(或修改)当前map对象中
void putAll(Map m):将m中的所有key-value对存放到当前map中
Object remove(Object key):移除指定key的key-value对,并返回value
void clear():清空当前map中的所有数据
*/
@Test
public void test3(){
Map map = new HashMap();
//添加
map.put("AA",123);
map.put(45,123);
map.put("BB",56);
//修改
map.put("AA",87);
System.out.println(map);//{AA=87, BB=56, 45=123}
Map map1 = new HashMap();
map1.put("CC",123);
map1.put("DD",123);
map.putAll(map1);
System.out.println(map);//{AA=87, BB=56, CC=123, DD=123, 45=123}
//remove(Object key)
Object value = map.remove("CC");
System.out.println(value);//123
System.out.println(map);//{AA=87, BB=56, DD=123, 45=123}
//clear()
map.clear();//与map = null操作不同
System.out.println(map.size());//0
System.out.println(map);//{}
}
/*
元素查询的操作:
Object get(Object key):获取指定key对应的value
boolean containsKey(Object key):是否包含指定的key
boolean containsValue(Object value):是否包含指定的value
int size():返回map中key-value对的个数
boolean isEmpty():判断当前map是否为空
boolean equals(Object obj):判断当前map和参数对象obj是否相等
*/
@Test
public void test4(){
Map map = new HashMap();
map.put("AA",123);
map.put(45,123);
map.put("BB",56);
// Object get(Object key)
System.out.println(map.get(45));//123
//containsKey(Object key)
boolean isExist = map.containsKey("BB");
System.out.println(isExist);//true
isExist = map.containsValue(123);
System.out.println(isExist);//true
map.clear();
System.out.println(map.isEmpty());//true
}
/*
元视图操作的方法:
Set keySet():返回所有key构成的Set集合
Collection values():返回所有value构成的Collection集合
Set entrySet():返回所有key-value对构成的Set集合
*/
@Test
public void test5(){
Map map = new HashMap();
map.put("AA",123);
map.put(45,1234);
map.put("BB",56);
//遍历所有的key集:keySet()
Set set = map.keySet();
Iterator iterator = set.iterator();
while(iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
//AA
//BB
//45
System.out.println();
//遍历所有的value集:values()
Collection values = map.values();
for(Object obj : values){
System.out.println(obj);
}
//123
//56
//1234
System.out.println();
//遍历所有的key-value
//方式一:entrySet()
Set entrySet = map.entrySet();
Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
while (iterator1.hasNext()){
Object obj = iterator1.next();
//entrySet集合中的元素都是entry
Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());
}
//AA---->123
//BB---->56
//45---->1234
System.out.println();
//方式二:
Set keySet = map.keySet();
Iterator iterator2 = keySet.iterator();
while(iterator2.hasNext()){
Object key = iterator2.next();
Object value = map.get(key);
System.out.println(key + "=====" + value);
}
//AA=====123
//BB=====56
//45=====1234
}
⭕
HashMap
作为Map
的主要实现类,线程不安全的,效率高,可存储null
的key
和value
⭕
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()
⭕ 一个
key-value
构成一个entry
,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
。
⭕
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)
JDK8
版本发布以后:HashMap
是数组+链表+红黑树实现。
⭕ jdk7:
HashMap map = new HashMap()
:在实例化以后,底层创建了长度是16的一维数组Entry[] table
。map.put(key1,value1):…可能已经执行过多次put…
首先,调用
key1
所在类的hashCode()
计算key1哈希值,此哈希值经过某种算法计算以
后,得到在Entry
数组中的存放位置。
- 如果此位置上的数据为空,此时的
key1-value1
添加成功。 ----情况1- 如果此位置上的数据不为空,(意味着此位置上存在一个或多个数据(以链表形式存在)),比较
key1
和已经存在的一个或多个数据的哈希值:
2.1
如果key1
的哈希值与已经存在的数据的哈希值都不相同,此时key1-value1
添加成功。-—情况2
2.2
如果key1
的哈希值和已经存在的某一个数据key2-value2
的哈希值相同,继续比较:调用key1
所在类的equals(key2)
方法,比较:
如果equals()
返回false
:此时key1-value1
添加成功。----情况3
如果equals()
返回true
:使用value1
替换value2
。补充:关于情况2和情况3:此时
key1-value1
和原来的数据以链表的方式存储。
在不断的添加过程中,会涉及到扩容问题,当超出临界值(且要存放的位置非空)时,扩容。默认的扩容方式:扩容为原来容量的2倍,并将原有的数据复制过来。
⭕ jdk8
相较于jdk7
在底层实现方面的不同:
new HashMap()
:底层没有创建一个长度为16的数组。
jdk 8
底层的数组是:Node[]
,而非Entry[]
。
首次调用put()
方法时,底层创建长度为16的数组。
jdk7
底层结构只有:数组+链表。jdk8
中底层结构:数组+链表+红黑树。
形成链表时,七上八下(jdk7:新的元素指向旧的元素。jdk8:旧的元素指向新的元素)
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数据改为使用红黑树存储。
常量 | 描述 |
---|---|
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 |
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 的数量达到需要变红黑树时,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 |
loadFactor |
填充因子 |
⭕
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:
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。如果位置i上没有元素,则entry1
直接添加成功。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
和其他的entry
。如果彼此hash
值不同,则直接添加成功。如果
hash
值不同,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
。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
。
⭕ 那么
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
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。
⭕
HashMap
的内部存储结构其实是数组+链表+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。
⭕ 那么
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
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。
⭕ 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:
HashMap map = new HashMap()
;//默认情况下,先不创建长度为16的数组
当首次调用map.put()
时,再创建长度为16的数组
数组为Node
类型,在jdk7
中称为Entry
类型
形成链表结构时,新添加的key-value
对在链表的尾部(七上八下)
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。
⭕ 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。
⭕
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,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
。
⭕
HashMap
中的内部类:Node
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final int hash;
final K key;
V value;
Node<K,V> next; }
⭕
LinkedHashMap
中的内部类:Entry
static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
Entry<K,V> before, after;
Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
super(hash, key, value, next);
}
}
⭕
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。
⭕ 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: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。
public class TreeMapTest {
//向TreeMap中添加key-value,要求key必须是由同一个类创建的对象
//因为要按照key进行排序:自然排序 、定制排序
//自然排序
@Test
public void test1(){
TreeMap map = new TreeMap();
User u1 = new User("Tom",23);
User u2 = new User("Jerry",32);
User u3 = new User("Jack",20);
User u4 = new User("Rose",18);
map.put(u1,98);
map.put(u2,89);
map.put(u3,76);
map.put(u4,100);
Set entrySet = map.entrySet();
Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
while (iterator1.hasNext()){
Object obj = iterator1.next();
Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());
}
}
//定制排序
@Test
public void test2(){
TreeMap map = new TreeMap(new Comparator() {
@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());
}
throw new RuntimeException("输入的类型不匹配!");
}
});
User u1 = new User("Tom",23);
User u2 = new User("Jerry",32);
User u3 = new User("Jack",20);
User u4 = new User("Rose",18);
map.put(u1,98);
map.put(u2,89);
map.put(u3,76);
map.put(u4,100);
Set entrySet = map.entrySet();
Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
while (iterator1.hasNext()){
Object obj = iterator1.next();
Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());
}
}
}
⭕
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,但效率低;不能存储null
的key
和value
。
⭕
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
的比较
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。
⭕
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String
类型,所以Properties
里的 key 和value
都是字符串String
类型。
⭕
Properties
:常用来处理配置文件。
⭕ 存取数据时,建议使用
setProperty(String key,String value)
方法和getProperty(String key)
方法 。
Properties pros = new Properties();
pros.load(new FileInputStream("jdbc.properties"));
String user =pros.getProperty("user");
System.out.println(user);
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) {
FileInputStream fis = null;
try {
Properties pros = new Properties();
fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
pros.load(fis);//加载流对应的文件
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();
}
}
}
}
}
⭕ Collections工具类是一个操作数组的工具类: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)
方法 | 描述 |
---|---|
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 |
⭕查找、替换操作:
方法 | 描述 |
---|---|
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) |
根据元素的自然顺序,返回给定集合中的最小元素 |
Object min(Collection,Comparator) |
根据 Comparator 指定的顺序,返回给定集合中的最小元素 |
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 |
⭕同步控制操作:
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
@Test
public void test1(){
List list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add(43);
list.add(765);
list.add(-97);
list.add(0);
//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(); 5
Collections.copy(dest,list);
System.out.println(dest);//[123, 43, 765, -97, 0]
/*
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
*/
//返回的list1即为线程安全的List
List list1 = Collections.synchronizedList(list);
}
@Test
public void test2(){
List list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add(43);
list.add(765);
list.add(765);
list.add(765);
list.add(-97);
list.add(0);
System.out.println(list);//[123, 43, 765, 765, 765, -97, 0]
// Collections.reverse(list);
// Collections.shuffle(list);
// Collections.sort(list);
// Collections.swap(list,1,2);
int frequency = Collections.frequency(list, 123);
System.out.println(list);//[123, 43, 765, 765, 765, -97, 0]
System.out.println(frequency);//1
}