【JAVA知识梳理】集合万字总结！

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本文已收录于专栏 ⭐️ 《java 知识梳理》⭐️

集合

集合体系图

单列集合：

Collection 的子接口下的 List 和 Set 的实现子类均为单列集合

包括：

Set： Hash、TreeSet

List： Vector 、 ArrayList、LinkList、

双列集合：

Map的实现子类均为双列集合

包括：

TreeMap

Hashtable： Properties

HashMap： LinkedHashMap

Collection

Collection 接口

1）子类均可以存放多个元素，每个元素可以是Object

2）Collection接口没有直接实现的子类，是通过它的子接口 Set（无序）和 List（有序） 来实现的

3）Collectio的实现类，有些可以存放重复的元素，有些不可以

常用方法

List list = new ArrayList（）；

List list = new ArrayList(); 

// add:添加单个元素 

list.add("jack"); 

list.add(10);//list.add(new Integer(10)) 

list.add(true); 

System.out.println("list=" + list); 

// remove:删除指定元素 

//list.remove(0);//删除第一个元素 

list.remove(true);//指定删除某个元素 

System.out.println("list=" + list); 

// contains:查找元素是否存在 

System.out.println(list.contains("jack"));//T 

// size:获取元素个数 

System.out.println(list.size());//2


// isEmpty:判断是否为空 

System.out.println(list.isEmpty());//F 

// clear:清空 

list.clear(); 

System.out.println("list=" + list); 

// addAll:添加多个元素 

ArrayList list2 = new ArrayList(); 

list2.add("红楼梦"); 

list2.add("三国演义"); 

list.addAll(list2); 

System.out.println("list=" + list); 

// containsAll:查找多个元素是否都存在 

System.out.println(list.containsAll(list2));//T 

//removeAll：删除多个元素 

list.add("聊斋"); 

list.removeAll(list2); 

System.out.println("list=" + list);//[聊斋] 

// 说明：以 ArrayList 实现类来演示. 

集合的遍历

//1. 先得到 col 对应的 迭代器 

Iterator iterator = col.iterator(); 

//2. 使用 while 循环遍历 

 while (iterator.hasNext())//判断是否还有数据 

 {

// 返回下一个元素，类型是 Object 

Object obj = iterator.next(); 

System.out.println("obj=" + obj); 

}

//快速生成 while => itit 

//显示所有的快捷键的的快捷键 ctrl + j 

while (iterator.hasNext()) { 

Object obj = iterator.next(); 

System.out.println("obj=" + obj);

    //3. 当退出 while 循环后 , 这时 iterator 迭代器，指向最后的元素 

iterator.next();//NoSuchElementException 

//4. 如果希望再次遍历，需要重置我们的迭代器 

iterator = col.iterator(); 

System.out.println("===第二次遍历==="); 

while (iterator.hasNext()) { 

Object obj = iterator.next(); 

System.out.println("obj=" + obj);}

增强for循环

for（元素类型 元素名 ：集合或数组）{

}

for (Object dog : list) { 

System.out.println("dog=" + dog); 

}

List

特性

List 集合类中元素有序(即添加顺序和取出顺序一致)、且可重复

List list = new ArrayList(); 

list.add("jack"); 

list.add("tom"); 

list.add("mary"); 

list.add("hsp"); 

List 集合中的每个元素都有其对应的顺序索引，即支持索引

// 索引是从 0 开始的 

System.out.println(list.get(3));//hsp 

常用方法

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 , 相当于是替换.

List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从 fromIndex 到 toIndex 位置的子集合

// 注意返回的子集合 fromIndex <= subList < toIndex

//手写 List 排序
public static void sort(List list) { 

int listSize = list.size(); 

for (int i = 0; i < listSize - 1; i++) { 

for (int j = 0; j < listSize - 1 - i; j++) { 

//取出对象 Book 

Book book1 = (Book) list.get(j); 

Book book2 = (Book) list.get(j + 1); 

if (book1.getPrice() > book2.getPrice()) {//交换 

list.set(j, book2); 

list.set(j + 1, book1); 
 
} 

ArrayList

ArrayList源码剖析

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-fyxxKkS2-1659533159166)(C:\Users\Lenovo\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20220603151001901.png)]

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-JHXlzb69-1659533159167)(C:\Users\Lenovo\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20220603151036828.png)]

注意事项：

ArrayList 基本等同于 Vector ，除了 ArrayList是线程不安全（执行效率高）。

在多线程情况下，不建议使用 ArrayList

源码分析：

1）ArrayList 中维护了一个 Object 类型 的数组 elementData

2）当创建 ArrayList 对象是，如果使用的是无参构造器，则初始 elementDate 容量为 0 ，第1 次添加，则扩容elementDate为10，如需要再次扩容，则扩容elementDate为1.5倍。

3）如果使用的是指定大小的构造器，则初始elementDate容量为指定大小，如果需要扩容，则直接扩容elementDate为1.5倍。

Vector

1）Vector底层也是一个对象数组

protected Object[ ] elementDate

2)Vector 是线程同步的，即线程安全，Vector类的操作方法带有synchronized

3）在开发中，需要线程同步安全时，考虑使用Vector

LinkedList

模拟双向链表

package Link_;

public class Link_{
    public static void main(String args[]) {
        Node jack = new Node("jack");
        Node hh = new Node("hh");
        Node tom = new Node("tom");
        jack.next = tom;
        tom.next = hh;

        hh.pre=tom;
        tom.pre = jack;
        Node first = jack;
        Node last = hh;
        while(true){
            if(first==null){
                break;
            }
            System.out.println(first);
            first = first.next;
        }
    }
}
class Node{
    public Object item;
    public Node next;
    public Node pre;
    public Node(Object name) {
        this.item = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Node name = "+ item ;
    }
}

LinkedList全面说明：

1）LinkedList 底层实现了双向链表和双端队列特点

2）可以添加任意元素，包括null

3）线程不安全，没有实现同步

LinkedList源码分析：

1）LinkedList 底层维护了一个双向链表

2）LinkedList 中维护了两个属性 first 和 last 分别指向 首节点和尾结点

3）每一个节点（Node对象），里面有维护了 pre 、 next、item 三个属性。

pre：指向前一个节点

next：指向后一个节点

item：储存实际的值

4）所以 LinkedList 的元素的添加和删除，效率相对数组来说较高。

ArrayList 和 LinkedList 比较

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-oHT512fV-1659533159168)(C:\Users\Lenovo\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20220603191021886.png)]

ArrayListt 查询效率高的原因：可以使用索引访问，而LinkedList不行。

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？

• ArrayList和 Linkedlist的异同：

  二者都线程不安全，相比线程安全的 Vector，ArrayList执行效率高。 此外，ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，Linkedlist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。

• ArrayList和 Vector的区别：

  Vector和ArrayList几乎是完全相同的，唯一的区别在于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。正常情况下，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.

Set

Set 接口

1. 以 Set 接口的实现类 HashSet 来讲解 Set 接口的方法

2. set 接口的实现类的对象(Set 接口对象), 不能存放重复的元素, 可以添加一个 null

3. set 接口对象存放数据是无序(即添加的顺序和取出的顺序不一致)

4. 注意：取出的顺序的顺序虽然不是添加的顺序，但是他的固定

5. set 接口对象，不能通过索引来获取。

6. 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

HashSet

1.无序性：不等于随机性。存储的数据在底层数组中并非

2.不可重复性：保证添加的元素照equals()判断时，不能返回true.即：相同的元素只能添加一个

源码分析：

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：

  • 如果hash值不相同，则元素a添加成功。—>情况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 7.0 :元素a放到数组中，指向原来的元素。

JDK 8.0 :原来的元素在数组中，指向元素a

总结：七上八下

HashSet底层：数组+链表的结构。（JDK 7.0以前）

常用方法：

Set接口中没额外定义新的方法，使用的都是Collection中声明过的方法。

重写hashCode()的基本方法

• 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 hash Code()，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。

  ​

IDEA工具里hashCode()重写

以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 hash Code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==(<<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）

代码示例：

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

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。

图示：

代码：

@Test
//LinkedHashSet使用
public void test2(){
    Set set = new LinkedHashSet();
    set.add(454);
    set.add(213);
    set.add(111);
    set.add(123);
    set.add(23);
    set.add("AAA");
    set.add("EEE");
    set.add(new User("Tom",34));
    set.add(new User("Jarry",74));

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

}

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。

红黑树图示：

红黑树的特点：有序，查询效率比List快

详细介绍：www.cnblogs.com/LiaHon/p/11…

代码示例：

@Test
public void test1(){
    Set treeSet = new TreeSet();
    treeSet.add(new User("Tom",34));
    treeSet.add(new User("Jarry",23));
    treeSet.add(new User("mars",38));
    treeSet.add(new User("Jane",56));
    treeSet.add(new User("Jane",60));
    treeSet.add(new User("Bruce",58));

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


复制代码

存储对象所在类的要求：

HashSet/LinkedHashSet:

• 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()
• 要求：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。

排序细节

1. 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()
2. 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()

常用的排序方式:

方式一：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fase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 ob) 方法比较应返回0。否则，让人难以理解。

@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());
    }

}


复制代码

方式二：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

@Test
public void test2(){
    Comparator com = new Comparator() {
        //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());
    }
}

Map

• Map与Collection并列存在。用于保存具有映射关系的数据:key-value
• 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

Map实现集合简述

|----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，可以照添加的顺序实现遍历。
		   						 原因：在原的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的自然排序和定制排序
         			  底层使用红黑树实现。
         |----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（JDK 7.0 及之前）
         			   数组+链表+红黑树（JDK 8.0 以后）

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()
• 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.

@Test
public void test1(){
    Map map = new HashMap();
	map.put(null,123);
}

使用方法

遍历

• 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

Map map = new HashMap();
map.put("熊大", "棕色");
map.put("熊二", "黄色");
//key
for(String key : map.keySet()){
    String value = map.get(key);
    System.out.println(key+":"+value);
}
//value
for(String value : map.values()){
    System.out.println(value);
}

@Test
public void test3() {
    Map map = new HashMap();
    map.put("AA", 123);
    map.put("ZZ", 251);
    map.put("CC", 110);
    map.put("RR", 124);
    map.put("FF", 662);
    System.out.println(map);//{AA=123, ZZ=251, CC=110, RR=124, FF=662}
    //遍历所有的key集:Set keySet()：返回所有key构成的Set集合
    Set set = map.keySet();
    Iterator iterator = set.iterator();
    while (iterator.hasNext()) {
        System.out.println(iterator.next());
    }
    System.out.println("--------------");
    //遍历所有的value集：Collection values()：返回所有value构成的Collection集合
    Collection values = map.values();
    for (Object obj :
         values) {
        System.out.println(obj);
    }
    System.out.println("---------------");
    //Set entrySet()：返回所有key-value对构成的Set集合
    Set entrySet = map.entrySet();
    Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
    //方式一：
    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());
    }
    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);
}

}

实现原理

JDK 7.0 及以前的版本：HashMap 是数组+链表结构（地址链表法）

JDK 8.0 之后：HashMap 是数组+链表+红黑树的实现

JDK 7.0 的原理

对象创建和添加过程：

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。

…可能已经执行过多次put…

map.put(key1,value1):

• 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：

  • 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

  • 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。

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，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。

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）* loadFactor（加载因子）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。

JDK 8.0 的原理

HashMap的内部存储结构其实是数组+链表+红黑树的组合。

HashMap添加元素的过程：

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Noe对象可以带个引用变量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Tree node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的扩容机制:

• 当HashMapl中的其中一个链的对象个数没有达到8个和JDK 7.0以前的扩容方式一样。
• 当HashMapl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 Tree Node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。

JDK 8.0与JDK 7.0中HashMap底层的变化：

new HashMap():底层没有创建一个长度为16的数组

JDK 8.0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

JDK 7.0底层结构只有：数组+链表。JDK 8.0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。

HashMap中内部类Node源码：

static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V>{
    final int hash;
    final K key;
    V value;
    Node<K,V> next;
}

LinkedHashMap中内部类Entry源码：

static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
    Entry<K,V> before, after;//能够记录添加的元素的先后顺序
    Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
        super(hash, key, value, next);
    }
}

HashMap底层典型属性的属性的说明：

• DEFAULT_INITIAL_CAPACITY : HashMap的默认容量，16
• DEFAULT_LOAD_FACTOR：HashMap的默认加载因子：0.75
• threshold：扩容的临界值，= 容量*填充因子：16 * 0.75 => 12
• TREEIFY_THRESHOLD：Bucket中链表长度大于该默认值，转化为红黑树:JDK 8.0引入
• MIN_TREEIFY_CAPACITY：桶中的Node被树化时最小的hash表容量:64

LinkedHashMap

• LinkedHashMap底层使用的结构与HashMap相同，因为LinkedHashMap继承于HashMap.
• 区别就在于：LinkedHashMap内部提供了Entry，替换HashMap中的Node.
• 与Linkedhash Set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

代码示例：

@Test
public void test2(){
    Map map = new LinkedHashMap();
    map.put(123,"AA");
    map.put(345,"BB");
    map.put(12,"CC");

    System.out.println(map);
} 


复制代码

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.

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-致.

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

Collections工具类的使用

1.作用：

Collections是一个操作Set、Lit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、査询和修改等操作，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

2.常用方法：

2.1排序操作

• 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

完结散花

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参考文献

https://javaguide.cn
https://www.acwing.com/activity/content/19/