Java-集合知识点整理

集合

概念

集合是存储任意数量的具有共同属性的对象的容器，集合存储的是 Java 对象的内存地址 / 引用，不能直接存储 Java 对象或基本数据类型，集合类与集合接口都在 java.util 包下。

分类

Iterator 迭代器

• 方法

  boolean hasNext()：如果下一个元素可以迭代，则返回 true

  Object next()：返回迭代中的下一个元素

  void remove()：删除迭代器指向的当前对象

• 迭代器和 ConcurrentModificationException 并发修改异常

  1. 该异常的触发条件是当前集合状态和迭代器快照（原集合状态）不同

  2. 解决方案：

     在遍历集合的过程中使用迭代器的 remove() 方法，不是集合对象的 remove() 方法删除元素

     获取迭代器后禁止改变集合结构（禁止对集合进行增删改操作）

     集合结构发生改变就必须重新获取迭代器

• remove()

  删除的是迭代器指向的当前元素，同时删除迭代器快照和集合中的元素，删除元素时会自动更新迭代器与集合

Collection 接口

常用方法

boolean add(Object obj)：向集合中添加元素 obj

boolean remove(Object obj)：删除集合中的某个元素 obj，底层调用 equals() 方法进行比对

boolean contain(Object obj)：判断集合中是否存在元素 obj，底层调用 equals() 方法进行比对

boolean isEmpty()：判空

int size()：获取集合中元素个数

void clear()：清空

Object[] toArray()：把集合转换成数组

Iterator iterator()：获取集合的迭代器对象

子接口 List 集合

List 集合存储元素的特点：有序（存储和读取顺序一致）、可重复、有下标

List 集合方法

void add(int index,Object element)：指定位置添加元素

Object get(int index)：获取指定位置元素

Object remove(int index)：删除指定位置元素并返回该元素

Object set(int index,Object element)：设置指定位置为某元素，并将原元素返回

int indexOf(Object obj)：获取指定对象在集合中第一次出现的索引

int lastIndextOf(Object obj)：获取指定对象在集合中最后一次出现的索引

List 集合分类

1. Vector 集合：数组，查询效率高，增删效率低，线程安全（方法都带synchronized）

   创建方法：

   • new Vector()：初始化容量为10，每次扩容为原来的2倍
   • new Vector(int initialCapacity)：指定初始化容量
   • new Vector(int initialCapacity,int capacityIncrement)：指定初始化容量和增量
   • new Vector(Collection coll)：将 Collection 集合转换成 Vector 集合

2. ArrayList 集合：数组，查询效率高，增删效率低，非线程安全

   创建方法：

   • new ArrayList()：初始化容量为10，每次扩容为原来的1.5倍
   • new ArrayList(int initialCapacity)：指定初始化容量
   • new ArrayList(Collection coll)：将 Collection 集合转换成 ArrayList 集合

   注意：数组扩容涉及到数组拷贝，应该尽可能减少扩容操作，要预估进行合适的初始化容量设置。

3. LinkedList 集合：双向链表，查询效率低，增删效率高，非线程安全

   创建方法：

   • new LinkedList()：创建一个空的集合（没有初始化容量和扩容机制）
   • new LinkedList(Collection coll)：将 Collection 集合转换成 LinkedList 集合

   **注意：**LinkedList 增删效率未必高于 ArrayList （头部、中间、尾部）

List 集合遍历

1. 迭代器遍历

   Iterator<String> iterator=list.iterator();
   while(iterator.hasNext()) System.out.println(iterator.next());
   

2. for 循环下标遍历

   for(int i=0;i<list.length;i++) System.out.println(list[i]);
   

3. for-each 循环遍历

   for(String str:list) System.out.println(str);
   

子接口 Set 集合

Set 集合存储元素的特点：无序（存储和读取顺序不一定相同）、不可重复（元素唯一性）、无下标

Set 集合分类

1. HashSet 集合：哈希表，非线程安全、效率高

   创建方法：

   • new HashSet()：初始化容量为16，每次扩容为原来的2倍，扩容因子为0.75
   • new HashSet(int initialCapacity)：指定初始化容量
   • new HashSet(int initialCapacity,float loadFactor)：指定初始化容量和扩容因子
   • new HashSet(Collection coll)：将 Collection 集合转换成 HashSet 集合

   补充：哈希表

   哈希表是一维数组和单链表 / 红黑树的结合体（拉链式）

   • 当哈希表中的单向链表上的结点 > 8，单向链表转换成红黑树
   • 当哈希表中的红黑树上的结点 < 6，红黑树转换成单向链表
   • 结合了数组的高效查询和链表的高效增删（都只发生在某一条链表上）
   • 哈希碰撞

2. TreeSet 集合：二叉树（中序遍历读取数据），非线程安全、效率高，存储元素自动排序（可排序集合）

   创建方法：

   • new TreeSet()：创建一个空的集合
   • new TreeSet(Comparator comp)：创建指定比较规则的集合
   • new TreeSet(Collection coll)：将 Collection 集合转换成 TreeSet 集合

Set 集合遍历

1. 迭代器遍历

   Iterator<String> iterator=set.iterator();
   while(iterator.hasNext()) System.out.println(iterator.next());
   

2. for-each 遍历

   for(String str:set) System.out.println(str);
   

如何选择创建哪种 Collection 集合？

Map 接口

Map 集合以键值对（key-value）的形式存储数据。key 和 value 都是引用数据类型、都是存储对象的内存地址 / 引用，key 起主导作用。

Map 集合存储元素的特点：无序（存储和读取顺序不一定相同）、不可重复（数据元素唯一性）

常用方法

V put(K key,V value)：添加键值对

V get(Object key)：通过 key 获取 value

V remove(Object key)：通过 key 删除键值对

int size()：获取键值对数量

void clear()：清空

boolean isEmpty()：判空

boolean containsKey(Object key)：判断是否包含某个 key

boolean containsValue(Object value)：判断是否包含某个 value

Set keySet()：获取集合中所有的 key，返回一个 Set 集合

Collection values()：获取集合中所有的 value，返回一个 Collection 集合

Set> entrySet()：将 Map 集合转换成 Set 集合，Set 集合中的元素类型是 Map.Entry

Map 集合分类

1. HashMap 集合：哈希表，非线程安全，效率高

   创建方法：

   • new HashMap()：初始容量为16，扩容为原来的2倍，扩容因子为0.75
   • new HashMap(int initialCapacity)：指定初始容量，必须是2的倍数（保证散列分布均匀、提高存取效率）
   • new HashMap(int initialCapacity,float loadFactor)：指定初始容量和扩容因子

   注意：允许 key 为 null，但是只能存在一个。

2. HashTable 集合：哈希表，线程安全（所有方法带 synchronized），效率低

   创建方法：

   • new HashTable()：初始容量为11，扩容为原来的2倍+1，扩容因子为0.75
   • new HashTable(int initialCapacity)：指定初始容量
   • new HashTable(int initialCapacity,float loadFactor)：指定初始容量和扩容因子

   **注意：**不允许 key、value 为 null，否则报空指针异常。

3. TreeMap 集合：红黑树

   创建方法：

   • new TreeMap()：创建一个空的集合，无初始化容量和扩容机制

   注意：TreeMap 集合的 key 部分按大小自动排序（可排序集合）。

小结

数组 VS 集合

1. 数组长度不可变，可以存储基本数据类型和引用数据类型，只能存储同一类型的元素
2. 集合长度可变，只能存储引用数据类型，可以存储不同类型的元素

底层数据结构

实现类	底层数据结构	特点
Vector	数组	有序，可重复，线程安全
ArrayList	数组	有序，可重复，非线程安全
LinkedList	双链表	有序，可重复，非线程安全
HashSet	哈希表	无序，不可重复，非线程安全
TreeSet	二叉树	无序，不可重复，非线程安全，自动排序
HashMap	哈希表	无序，不可重复，非线程安全
HashTable	哈希表	无序，不可重复，线程安全
TreeMap	红黑树	无序，不可重复，非线程安全，自动排序

补充：ConcurrentHashMap

JDK 1.5 中，有了 concurrent 包，ConcurrentHashMap 是线程安全的，但是跟 HashTable 不同，HashTable 是在所有方法上加了 synchronized 实现线程安全，而 ConcurrentHashMap 则是将整个 Map 分为 N 个 Segment （类似 HashTable），因此可以提供相同的线程安全。

泛型机制

本质是参数化类型，即在类、接口、方法的定义上指定元素的数据类型（只能是引用数据类型），作用是在编译阶段（泛型机制只在程序编译阶段起作用）检查元素类型是否匹配，避免程序在运行阶段出现过多错误。

优缺点：

1. 同一集合中的元素类型，不需要进行大量的向下转型
2. 元素类型缺乏多样性

自定义泛型：

List list = new ArrayList<>(); Element

List list = new ArrayList<>(); Type

仅供参考，如有错误，感谢指正！