Java集合全解【完整版】
文章目录
- 01 初识集合
-
- > 集合是什么？为什么要用集合？
- > 集合的框架体系
- 02 Collection接口
-
- > Collection接口常用方法
- > Collection接口遍历元素：使用Iterator（迭代器）
- > Collection接口遍历元素：增强 for 循环
- 03 List接口
-
- > List 接口的常用方法
- > List的三种遍历方式
- > List 排序练习
-
- ※ ArrayList 使用注意事项
- ※ ArrayList 底层结构
- ※ Vector 底层结构
- ※ LinkedList 底层结构 （双向链表和增删改查案例）
- > ArrayList 和 LinkedList 比较
- 04 Set接口
-
- > Set 接口和常用方法
- > HashSet
-
- HashSet 底层机制（HashMap）
- > LinkedHashSet
- > TreeSet
- 05 Map接口
-
- > Map 接口实现类的特点
- > Map 接口和常用方法
- > Map 接口遍历方法
- > HashMap 用例 小结
-
- HashMap 底层&扩容机制
- > Hashtable
- > TreeMap
- > Properties
- 06 Collections工具类介绍
-
- > 排序操作
- > 查找、替换
- 开发中如何选择集合实现类
01 初识集合
> 集合是什么？为什么要用集合？
- 保存数据会经常使用到数组，但数组存在以下几个缺陷:
- 长度开始时必须指定，且一旦指定，不能更改；
- 保存的必须为同一类型的元素；
- 使用数组进行增加元素的步骤比较麻烦；
//例如 创建一个 Play 数组
Play[] p = new Play[1]; //大小是1
p[0] = new Play();
//增加新的Play对象
Play[] p2 = new Play[p.length+1];//新建数组
//然后再用循环拷贝p数组的元素到p2中，很繁琐
这个时候就需要用一个比数组要“高级的容器”来解决，这就是集合：
- 可以动态保存任意多个不同类型对象，使用方便；
- 提供了一系列方便的操作对象的方法：add、remove、set、get等；
- 使用集合添加、删除新元素要简单的多；
> 集合的框架体系
Java的集合类有很多，主要分为两大类：
单列集合：
双列集合：
//单列集合
ArrayList arrayList = new ArrayList();
arrayList.add("Jack");
arrayList.add("Tom");
//双列集合
HashMap hashMap = new HashMap();
hashMap.put("No.1","我");
hashMap.put("No.2","你");
02 Collection接口
Collection接口实现类的特点：
public interface Collection<E> extends Iterable<E>
- Collection实现子类可以存放多个元素，每个元素可以是Object
- 有些Collection的实现类，可以存放重复的元素，有些不可以；
- 有些Collection的实现类，有些是有序的（List），有些则不是有序（Set）；
- Collection接口没有直接的实现子类，是通过它的子接口List和Set来实现的；
（----> 这些方法是 List 和 Set 都有的）
> Collection接口常用方法
- add ： 添加单个元素；
- remove ： 删除指定元素；
- contains ： 查找元素是否存在；
- size ： 获取元素个数；
- isEmpty ： 判断是否为空；
- clear ： 清空；
- addAll ： 添加多个元素；
- containaAll ：查找多个元素是否都存在；
- removeAll ： 删除多个元素；
以 ArrayList 实现类来演示：
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class CollectionMethod {
public static void main(String[] args) {
//1.add：添加单个元素
List list = new ArrayList();
list.add("字符串");
list.add(128);//list.add(new Integer(10))
list.add(true);
System.out.println("list="+list);//list=[字符串, 128, true]
//2.remove：删除指定元素
//list.remove(0);//删除第一个元素
//System.out.println("list="+list);//list=[128, true]
list.remove("字符串");//指定删除某个元素
System.out.println("list="+list);//list=[128, true]
//3.contains：查找某个元素是否存在
System.out.println(list.contains(128));//true
//4.size：返回元素个数
System.out.println(list.size());//2
//5.isEmpty：判断是否为空
System.out.println(list.isEmpty());//false
//6.clear：清空
list.clear();
System.out.println("list= "+list);//list= []
//7.addAll：添加多个元素
ArrayList list2 = new ArrayList();
list2.add("开心");
list2.add("每");
list2.add(1);
list2.add("天");
list.addAll(list2);//传入一个集合
System.out.println("新的list："+list);//新的list：[开心, 每, 1, 天]
//8.containsAll：查找多个元素是否存在
System.out.println(list.containsAll(list2));//true
//9.removeAll：删除多个元素
list.removeAll(list2);
System.out.println("list="+list);//list=[]
}
}
> Collection接口遍历元素：使用Iterator（迭代器）
- Iterator对象称为迭代器，主要用于遍历Collection集合中的元素；
- 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，即返回一个迭代器；
- Iterator仅用于遍历集合，Iterator本身并不存放对象；
迭代器执行原理：
Iterator iterator = new coll.iterator(); 得到一个集合迭代器
hasNext() :判断是否还有下一个元素
while(iterator.hasNext()){
next()作用:指针下移，将下移后以后集合位置上的元素返回
System.out.println(iterator.next());
}
每 next() 一次，箭头下移一次：
注意：在调用 iterator.next( ) 方法之前，必须要调用iterator.hasNext( ) 进行检测；若不调用，且下一条记录无效，直接调用 iterator.next( ) 会抛出 NoSuchElementException异常。
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;
public class CollectionIterator {
public static void main(String[] args) {
Collection col = new ArrayList();
col.add(new Book("三国演义","罗贯中",10.1));
col.add(new Book("红楼梦","曹雪芹",34.6));
col.add(new Book("西游记","吴承恩",28.8));
System.out.println("col : "+col);
//col : [Book{name='三国演义', author='罗贯中', price=10.1}, Book{name='红楼梦', author='曹雪芹', price=34.6}, Book{name='西游记', author='吴承恩', price=28.8}]
//遍历 col
//1.先得到col集合对应的迭代器
Iterator iterator = col.iterator();
//2.使用while循环遍历
//快捷键快速生成while循环 输入itit回车即可
//crtl+j 可以查看当前所有快捷键
while(iterator.hasNext()){ //判断是否还有数据
//next()返回下一个元素，类型是Object
Object obj = iterator.next();
System.out.println(obj);
//Book{name='三国演义', author='罗贯中', price=10.1}
//Book{name='红楼梦', author='曹雪芹', price=34.6}
//Book{name='西游记', author='吴承恩', price=28.8}
//3.当退出while循环后，此时iterator迭代器指向最后的元素
//iterator.next(); --> NoSuchElementException
//4.若还要使用迭代器，需要重置迭代器
iterator = col.iterator();
}
}
}
class Book{
private String name;
private String author;
private double price;
public Book(String name, String author, double price) {
this.name = name;
this.author = author;
this.price = price;
}
@Override
public String toString() {
return "Book{" +
"name='" + name + '\'' +
", author='" + author + '\'' +
", price=" + price +
'}';
}
}
> Collection接口遍历元素：增强 for 循环
增强for循环，可以代替 iterator迭代器，特点：增强for循环就是简化版的iterator，本质一样，只能用于遍历集合或数组；
基本语法：
for(元素类型 元素名 : 集合名或数组名){
访问元素
}
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
public class CollectionIterator {
public static void main(String[] args) {
Collection col = new ArrayList();
col.add(new Book("三国演义","罗贯中",10.1));
col.add(new Book("红楼梦","曹雪芹",34.6));
col.add(new Book("西游记","吴承恩",28.8));
//增强for循环 不仅可以用于集合，数组也同样适用
//底层仍然是迭代器iterator 相当于简化版迭代器
//快捷键 输入I后回车
for (Object book:col) {
System.out.println(book);
}
//Book{name='三国演义', author='罗贯中', price=10.1}
//Book{name='红楼梦', author='曹雪芹', price=34.6}
//Book{name='西游记', author='吴承恩', price=28.8}
}
}
class Book{
private String name;
private String author;
private double price;
public Book(String name, String author, double price) {
this.name = name;
this.author = author;
this.price = price;
}
@Override
public String toString() {
return "Book{" +
"name='" + name + '\'' +
", author='" + author + '\'' +
", price=" + price +
'}';
}
}
03 List接口
- List集合类中元素有序（即添加和取出顺序一致），且可重复
- List集合中的每个元素都有其对应的顺序索引，即支持索引；
- List容器中的元素都对应一个整数型的序号记其在容器中的位置，可以根据序号存取容器中的元素
- List常用接口有 ArrayList、LinkedList、Vector
//1.List集合类中元素有序（即添加和取出顺序一致），且可重复
List list = new ArrayList();
list.add("Jack");
list.add("Tom");
list.add("Marry");
list.add("Marry");
System.out.println(list);
//[Jack, Tom, Marry, Marry]取出输出顺序和存放顺序一致,且可重复
//2.List集合中的每个元素都有其对应的顺序索引，即支持索引
System.out.println(list.get(2));//Marry
//3.List容器中的元素都对应一个整数型的序号记其在容器中的位置，可以根据序号存取容器中的元素
> List 接口的常用方法
- 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集合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的位置的元素为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；
更多方法可以自行JDK API在线查询 或 下载中文版JavaAPI帮助文档【免费0积分下载】
//向上转型，用List来接收ArrayList
List list = new ArrayList();
//1. void add (int index,Object ele) ：在index位置插入ele元素；
list.add("开心的你");
list.add(0,"帅气的我");//在0位置插入
System.out.println(list);//[帅气的我, 开心的你]
//2. boolean addAll (int index,Collection eles) ：从index位置开始将eles集合中的所有元素添加进来；
List list1 = new ArrayList();
list1.add("Jack");list1.add("Tom");list1.add("Marry");
list.addAll(1,list1);
System.out.println(list);//[帅气的我, Jack, Tom, Marry, 开心的你]
//3. Object get (int index) ：获取指定index位置的元素；
System.out.println(list.get(0));//帅气的我
//4. int indexOf (Object obj) ：返回obj在集合中首次出现的位置；
System.out.println(list.indexOf("开心的你"));//4
//5. int lastIndexOf (Object obj) ：返回obj在集合中末次出现的位置；
list.add("Jack");
System.out.println(list.lastIndexOf("Jack"));//5
//6. Object remove (int index) ：移除指定index位置的元素，并返回此元素；
System.out.println(list.remove(5));//Jack
System.out.println(list);//[帅气的我, Jack, Tom, Marry, 开心的你]
//7. Object set (int index,Object ele) ：设置指定index的位置的元素为ele，相当于是替换；
list.set(1,"!!!");
System.out.println(list);//[帅气的我, !!!, Tom, Marry, 开心的你]
//8. List subList (int fromIndex,int toIndex) ：返回从fromIndex到toIndex位置的子集合；
//返回的子集合： [fromIndex,toIndex) 左闭右开
System.out.println(list.subList(2,4));//[Tom, Marry]
> List的三种遍历方式
import java.util.*;
public class ListFor {
public static void main(String[] args) {
//List的实现接口子类ArrayList LinkedList Vector
//List list = new ArrayList();
//List list = new LinkedList();
List list = new Vector();
list.add("熊大");
list.add("熊二");
list.add("光头强");
//迭代器iterator遍历
Iterator iterator = list.iterator();
while(iterator.hasNext()){
Object next = iterator.next();
System.out.println(next);
}
//增强for遍历
for (Object o:list) {
System.out.println(o);
}
//普通遍历
for (int i=0;i<list.size();i++){
System.out.println(list.get(i));
}
}
}
> List 排序练习
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
//List list = new ArrayList();
//List list = new LinkedList();
List list = new Vector();
list.add(new Book("红楼梦", 36.4f, "曹雪芹"));
list.add(new Book("水浒传", 19.9f, "施耐庵"));
list.add(new Book("西游记", 28.8f, "吴承恩"));
//遍历
for(Object o:list){
System.out.println(o);
}
//冒泡排序
sort(list);
System.out.println("---- 排序后 ----");
for(Object o:list){
System.out.println(o);
}
}
//静态方法：冒泡排序
//要求价格从小到大
public static void sort(List list){
for (int i=0;i<list.size();i++){
for (int j=0;j<list.size()-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);
}
}
}
}
}
class Book{
private String name;
private float price;
private String author;
@Override
public String toString() {
return "书名： "+name+" 价格： "+price+" 作者： "+author;
}
public Book(String name, float price, String author) {
this.name = name;
this.price = price;
this.author = author;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public void setPrice(float price) {
this.price = price;
}
public void setAuthor(String author) {
this.author = author;
}
public String getName() {
return name;
}
public float getPrice() {
return price;
}
public String getAuthor() {
return author;
}
}
※ ArrayList 使用注意事项
- 允许存放任何元素，包括空元素null
ArrayList list = new ArrayList();
list.add(null);
list.add("OK")；
list.add(null);
System.out.println(list);
//[null,OK,null]
- ArrayList 是由数组来实现数据存储的；
- ArrayList基本等同于 Vector ，除了 ArrayList是线程不安全的，但执行效率高，在多线程的情况下不建议用ArrayList；
※ ArrayList 底层结构
- ArrayList中维护了一个Object类型的数组
transient Object[ ] elementData; //transient 短暂的 表示该属性不会被序列化 - 当创建ArrayList对象时，如果使用的是无参构造器，则初始elementData容量为0 ，第一次添加则扩容elementData为10，如需要再次扩容，则扩容elementData为1.5 倍；
- 如果使用的是指定大小的构造器，则初始扩容elementData容量为指定大小，如果需要再次扩容，则直接扩容为1.5倍；
※ Vector 底层结构
- Vector 底层也是一个对象数组，protected Object[ ] elementData；
- Vector 是线程同步的，即线程安全，Vector类的操作方法带有synchronized
- 在开发中，需要线程同步安全时，考虑使用Vector
※ LinkedList 底层结构 （双向链表和增删改查案例）
- LinkedList 实现了双向链表和双端队列的特点
- 可以添加任意元素（元素可以重复），包括null；
- 线程不安全，没有实现同步
- LinkedList底层维护了一个双向链表；
- LinkedList中维护了两个属性first和last分别指向 首节点 和 尾节点；
- 每个节点（Node对象），里面又维护了prev、next、item三个属性，其中通过prev指向前一个，通过next指向后一个节点，最终完成双向链表；
- 所以 LinkedList的元素的添加和删除不是通过数组完成的，相对来说效率较高；
双向链表的模拟：
public class TestLinkedList01 {
public static void main(String[] args) {
//模拟一个简单的双向链表
Node jack = new Node("Jack");
Node tom = new Node("Tom");
Node marry = new Node("Marry");
//连接三个节点，形成双向链表
//jack -> tom -> marry
jack.next = tom;
tom.next = marry;
//jack <- tom <- marry
marry.pre = tom;
tom.pre = jack;
Node first = jack;//让first引用指向jack，就是双向链表的首节点
Node last = marry;//让last引用指向marry，就是双向链表的尾节点
//演示 从头到尾 遍历
System.out.println("--------- 从头到尾的遍历 --------");
while(true){
if(first == null){
break;
}
//输出first信息
System.out.println(first);
first = first.next;//输出完以后，first指向下一个
/*
Node name = Jack
Node name = Tom
Node name = Marry
进程已结束,退出代码0
*/
}
//从尾到头的遍历
System.out.println("--------- 从尾到头遍历 --------");
while(true){
if(last == null){
break;
}
//输出last信息
System.out.println(last);
last = last.pre;//输出完以后，first指向下一个
/*
Node name = Marry
Node name = Tom
Node name = Jack
*/
}
//演示链表的添加对象/数据
//在tom和marry之间插入一个对象
//1.先创建一个Node节点,name为smith
Node smith = new Node("Smith");
//2.把smith加入双向链表
smith.next = marry;
smith.pre = tom;
marry.pre = smith;
tom.next = smith;
//3.让first再次指向jack
first = jack;
//演示 从头到尾 遍历
System.out.println("--------- 插入smith后 从头到尾的遍历 --------");
while(true){
if(first == null){
break;
}
//输出first信息
System.out.println(first);
first = first.next;//输出完以后，first指向下一个
}/*
Node name = Jack
Node name = Tom
Node name = Smith
Node name = Marry
*/
}
}
//定义一个Node类，Node对象表示双向链表的一个节点
class Node{
public Object item;//真正存放数据的地方
public Node next;//指向下一个节点
public Node pre;//指向前一个节点
public Node(Object name){
this.item = name;
}
public String toString(){
return "Node name = "+item;
}
}
LinkedList的增删改查案例：
import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedList;
public class LinkListCRUD {
public static void main(String[] args) {
LinkedList linkedList = new LinkedList();
//增
linkedList.add(1);//size=0添加一个新节点，首尾指针都指向这个新节点
linkedList.add(2);//last指向新节点，first还是指向第一个节点，next指向新节点
linkedList.add(3);
System.out.println("增后： "+linkedList);
//删
linkedList.remove();//默认删除第一个
System.out.println("删后： "+linkedList);//就是去掉指针
//改
linkedList.set(1,999);
System.out.println("改后： "+linkedList);
//查
//get(1) 得到双向链表的第二个对象
Object o = linkedList.get(1);
System.out.println(o);//999
//因为LinkedList是实现了List接口，所以遍历方式：
Iterator iterator = linkedList.iterator();
while (iterator.hasNext()) { //快捷输入itit
Object next = iterator.next();
System.out.println(next);
}
//还有增强for 和普通for 遍历
}
}
(可以自行debug看一下调用方法的实现)
> ArrayList 和 LinkedList 比较
| 集合 | 底层结构 | 增删的效率 | 改查的效率 |
|---|---|---|---|
| ArrayList | 可变数组 | 较低，数组扩容 | 较高 |
| LinkedList | 双向链表 | 较高，通过链表追加 | 较低 |
如何选择 ArrayList 和 LinkedList :
- 如果改查的操作较多，选择 ArrayList；
- 如果增删的操作较多，选择 LinkedList；
- 一般程序中，80%-90%都是查询，因此大部分会使用ArrayList；
- 在项目中，灵活选择，可以一个模块用LinkedList，一个模块用ArrayList；
多线程的情况还是考虑 Vector ，因为它是线程安全的
04 Set接口
Set 接口介绍：
- 无序（添加和取出的顺序不一致），没有索引；
- 不允许重复元素，所以最多包含一个null；
- JDK API 中Set的常用实现类有：HashSet 和 TreeSet；
> Set 接口和常用方法
Set 接口的常用方法
- 和 List 接口一样，Set 接口也是 Collection 的子接口，所以常用方法和Collection接口一样
Set 接口的遍历方式
- 同 Collection 的遍历一样：
- 迭代器遍历
- 增强 for
- 但 不能用索引 的方式来获取； （因为Set无序）
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;
public class SetMethod {
public static void main(String[] args) {
//以Set接口的实现类 HashSet 来演示
//Set接口的实现类对象(Set接口对象)，不能存放重复元素
//Set接口对象存放和读取数据无序
//取出的顺序虽然不是添加的顺序，但是，是固定有序的
Set set = new HashSet();
set.add("John");
set.add("Lucy");
set.add("Jack");
set.add(null);
set.add(null);
System.out.println(set);//[null, John, Lucy, Jack] 执行多遍都是这个结果
set.remove(null);//等常用方法可以依照Colleciotn常用方法，是一致的
//遍历：迭代器
Iterator iterator = set.iterator();
while(iterator.hasNext()){
Object o = iterator.next();
System.out.println(o);
}
//遍历：增强for （底层还是迭代器）
for(Object o:set){
System.out.println(o);
}
//不能索引遍历，且set接口对象没有get()方法
}
}
> HashSet
- HashSet实现了Set接口；
- HashSet实际上是HashMap，可以从源码看出；
- 可以存放 null 值，但是只能有一个null；
- HashSet 不保证元素是有序的，取决于hash后，再确定索引的结果；
- 不能有重复元素 / 对象；
import java.util.HashSet;
public class HashSet01 {
public static void main(String[] args) {
HashSet hashSet = new HashSet();
//1.在执行add方法后，会返回一个boolean值
//2.如果添加成功，返回true，否则返回false
System.out.println(hashSet.add("john"));//true
System.out.println(hashSet.add("lucy"));//true
System.out.println(hashSet.add("john"));//false
System.out.println(hashSet.add("jack"));//true
System.out.println(hashSet.add("rose"));//true
hashSet.remove("john");//指定删除某对象
System.out.println("hashset = "+hashSet);//hashset = [rose, lucy, jack]
hashSet = new HashSet();
//HashSet不能添加相同的元素、数据
hashSet.add("lucy");//添加成功
hashSet.add("lucy");//加入不了
hashSet.add(new Dog("tom"));//OK
hashSet.add(new Dog("tom"));//也能加入
System.out.println("hashset = "+hashSet);//hashset = [Dog{name='tom'}, lucy, Dog{name='tom'}]
//经典面试题
hashSet.add(new String("ok"));//可以加入
hashSet.add(new String("ok"));//无法加入
System.out.println("hashset = "+hashSet);//hashset = [Dog{name='tom'}, ok, lucy, Dog{name='tom'}]
//看源码 add到底发生了什么 --》底层机制
}
}
class Dog{
private String name;
public Dog(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "Dog{" +
"name='" + name + '\'' +
'}';
}
}
HashSet 底层机制（HashMap）
HashSet 底层其实是HashMap，HashMap底层是（数组+链表+红黑树）
模拟数组+链表结构：
- 定义一个数组
- 数组里面放对象
- 一个对象还能指向下一个对象
public class HashSetStructure {
public static void main(String[] args) {
//模拟一个HashSet的底层（HashMap）
//1.创建一个数组，数组的类型是Node[]
//2.Node[] 也称为一个表
Node[] table = new Node[16];
//3.创建一个节点
Node john = new Node("john", null);
table[2] = john;
Node jack = new Node("jack", null);
john.next = jack;//将节点挂载到john
Node rose = new Node("rose",null);
jack.next = rose;//将rose节点挂载到jack
Node lucy = new Node( "lucy",null);
table[3] = lucy;//把lucy放到table表的索引为3的位置
System.out.println("table = "+table);
}
}
class Node{//节点，存储数据，可以指向下一个节点，从而形成链表
Object item;//存放数据
Node next;//指向下一个节点
public Node(Object item, Node next) {
this.item = item;
this.next = next;
}
}
debug后解读：
HashSet底层机制：
- HashSet 底层其实是 HashMap；
- 添加一个元素时，先得到 hash值-> 转成->索引值 ；
- 找到存储数据表 table ，看这个索引位置是否已经存放的所有元素；
- 如果没有，直接加入；
- 如果有，调用 equals 比较，如果相同，就放弃添加，如果不相同，则添加到最后；
- 在Java8中，如果一条链表的元素个数达到 TREEIFY_THRESHOLD(默认是8)，并且table大小>=MIN_TREEIFY_CAPACITY(默认是64)，就会进行树化（红黑树）；
用例：
定义一个Employee类，该类包含：private成员属性name,age
要求：
1.创建3个Employee对象放入HashSet中；
2.当name和age的值相同时，认为是相同员工，不能添加到HashSet集合中；
import java.util.HashSet;
import java.util.Objects;
public class HashSet_Exercise {
/**
* 定义一个Employee类，该类包含：private成员属性name,age
* 1.创建3个Employee对象放入HashSet中；
* 2.当name和age的值相同时，认为是相同员工，不能添加到HashSet集合中；
*/
public static void main(String[] args) {
HashSet hashSet = new HashSet();
hashSet.add(new Employee("jack",18));
hashSet.add(new Employee("tom",28));
hashSet.add(new Employee("rose",18));
//加入了三个成员
System.out.println(hashSet);//[Employee{name='jack', age=18}, Employee{name='rose', age=18}, Employee{name='tom', age=28}]
}
}
//创建Employee
class Employee{
private String name;
private int age;
public Employee(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 "Employee{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
//如果name和age相同，则返回相同的hash值
@Override
public boolean equals(Object o) {
if (this == o) return true;
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
Employee employee = (Employee) o;
return age == employee.age && Objects.equals(name, employee.name);
}
//name和age相同，hashcode相同
@Override
public int hashCode() {
return Objects.hash(name, age);
}
}
> LinkedHashSet
- LinkedHashSet 是 HashSet 的子类，继承HashSet，实现了Set接口；
- LinkedHashSet 底层是一个 LinkedHashMap，底层维护了一个 数组+双向链表；
- LinkedHashSet 根据元素的 hashCode 值来决定元素的存储位置，同时使用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 不允许添加重复元素；
import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.Set;
public class LinkedHashSetSource {
public static void main(String[] args) {
//LinkedHashSet底层机制
Set set = new LinkedHashSet();
set.add(new String("OK"));
set.add(128);
set.add(128);
set.add(new Customer("靳",1201));
set.add("JinYu");
System.out.println(set);
//[OK, 128, com.study.set_.Customer@677327b6, JinYu]
/*
1.添加元素和取出顺序一致
2.LinkedHashSet底层维护的是一个LinkedHashMap(是HashMap的子类)
3.LinkedHashSet底层结构：数组table+双向链表
4.添加第一次时，直接将数组table扩容到16，存放的结点类型是LinkedHashSetMap$Entry
5.数组是HashMap$Node[] 存放的元素/数据是LinkedHashSetMap$Entry类型
*/
}
}
class Customer{
private String name;
private int id;
public Customer(String name, int id) {
this.name = name;
this.id = id;
}
}
示例：Car类（属性name，price），如果name和price一样，则认为是相同元素，就不能添加
import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.Objects;
import java.util.Set;
public class LinkedHashSetExercise {
public static void main(String[] args) {
Set set = new LinkedHashSet();
set.add(new Car("奥拓",1000));
set.add(new Car("奥迪",300000));
set.add(new Car("法拉利",9000000));
set.add(new Car("奥迪",300000));
set.add(new Car("保时捷",1000));
set.add(new Car("奥迪",300000));
System.out.println(set);
/* 未重写equals和hashCode方法：
[Car{name='奥拓', price=1000.0}
, Car{name='奥迪', price=300000.0}
, Car{name='法拉利', price=9000000.0}
, Car{name='奥迪', price=300000.0}
, Car{name='保时捷', price=1000.0}
, Car{name='奥迪', price=300000.0}
]*/
/* 重写equals和hashCode方法后：
[Car{name='奥拓', price=1000.0}
, Car{name='奥迪', price=300000.0}
, Car{name='法拉利', price=9000000.0}
, Car{name='保时捷', price=1000.0}
]
*/
}
}
class Car{
private String name;
private double price;
public Car(String name, double price) {
this.name = name;
this.price = price;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public double getPrice() {
return price;
}
public void setPrice(double price) {
this.price = price;
}
@Override
public String toString() {
return "Car{" +
"name='" + name + '\'' +
", price=" + price +
'}'+"\n";
}
//重写equals方法和hashCode方法
//当name和price相同时，返回相同的hashCode值
@Override
public boolean equals(Object o) {
if (this == o) return true;
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
Car car = (Car) o;
return Double.compare(car.price, price) == 0 && Objects.equals(name, car.name);
}
@Override
public int hashCode() {
return Objects.hash(name, price);
}
}
> TreeSet
TreeSet的独特之处在于它的构造器可以传入比较器，所以TreeSet常用来排序，
TreeSet 底层是 TreeMap
import java.util.Comparator;
import java.util.TreeSet;
public class TreeSet_ {
public static void main(String[] args) {
TreeSet treeSet = new TreeSet();//无参构造，默认排序
//添加数据
treeSet.add("Jack");
treeSet.add("Tom");
treeSet.add("Ayo");
treeSet.add("Luck");
System.out.println(treeSet);//默认排序：首字母ASCII由小到大
//[Ayo, Jack, Luck, Tom]
//如果我们想按字符串大小排序
//使用TreeSet提供的一个构造器，传入一个比较器（匿名内部类）指定排序规则
treeSet = new TreeSet(new Comparator() {
@Override
public int compare(Object o1, Object o2) {
return ((String)o2).compareTo((String)o1);//利用String类的compareTo方法，由大到小
//如果是按照长度由大到小：return ((String)o1).length()-((String)o2).length();
}//构造器把传入的比较器对象，赋给了TreeSet的底层的TreeMap的属性this.comparator
});
treeSet.add("Jack");
treeSet.add("Tom");
treeSet.add("Ayo");
treeSet.add("Luck");
System.out.println(treeSet);//[Tom, Luck, Jack, Ayo]
}
}
05 Map接口
Map为双列集合，Set集合的底层也是Map，只不过有一列是常量所占，只使用到了一列。
> Map 接口实现类的特点
- 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 可以是任何引用类型的数据，会封装到 HashMap$Node对象中；
- Map中的 Key 不允许重复，原因和 HashSet 一样;
- Map 中的 Value 可以重复；
- Map 的 Key 可以为 null，value 也可以为 null，但 key 为 null 只能有一个；
- 常用 String 类作为 Map 的 key，当然，其他类型也可以，但不常用；
- Key 和 Value 之间存在单向一对一关系，即通过指定的 Key 总能找到对应的 Value；
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class Map_ {
//分析Map接口实现类的特点
public static void main(String[] args){
//1. Map 与 Collection 并列存在，用于保存具有映射关系的数据：Key - Value；
Map map = new HashMap();
map.put("No.1","我");//Key-Value
map.put("No.2","你");// K-V
map.put("No.3","他");// K-V
System.out.println(map);//{No.2=你, No.1=我, No.3=他}
//2. Map 中的 Key 和 Value 可以是任何引用类型的数据，会封装到 HashMap$Node对象中
//3. Map中的 Key 不允许重复，原因和HashSet一样
//4.Map 中的 Value 可以重复
map.put("No.2","X"); //替换机制
map.put("No.4","他");
System.out.println(map);//{No.2=X, No.1=我, No.4=他, No.3=他}
//5. Map 的 Key 可以为 null，value 也可以为 null，但 key 为 null 只能有一个；
map.put("null","1");
map.put("null","2");
map.put("No.2","null");
map.put("No.3","null");
System.out.println(map);//{No.2=null, No.1=我, No.4=他, No.3=null, null=2}
//6. 常用 String 类作为 Map 的 key，当然，其他类型也可以，但不常用；
//7. Key 和 Value 之间存在单向一对一关系，即通过指定的 Key 总能找到对应的 Value；
//通过get方法，传入key，会返回对应的value
System.out.println(map.get("No.1"));//我
}
}
- Map 存放数据的 key - value 示意图，一对 k - v 是放在一个 HashMap$Node 中的，又因为 Node 实现了 Entry 接口，所以也可以说，一对 k - v 就是一个 Entry ；
> Map 接口和常用方法
- put ：添加
- remove ： 根据键删除映射关系
- get ： 根据键获取值
- size ： 获取元素个数
- isEmpty ： 判断个数是否为0
- clear ： 清除
- containsKey ： 查找键是否存在
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
//演示 Map 接口常用方法
public class MapMethod {
public static void main(String[] args) {
Map map = new HashMap();
//put方法：添加元素
map.put("海绵宝宝","章鱼哥");
map.put("海绵宝宝","派大星");
map.put("熊大","熊二");
map.put("大头儿子","小头爸爸");
map.put("黑猫警长",null);
map.put(null,"奥特曼");
System.out.println(map);//{黑猫警长=null, null=奥特曼, 大头儿子=小头爸爸, 熊大=熊二, 海绵宝宝=派大星}
//remove方法：根据键删除映射关系
map.remove(null);
System.out.println(map);//{黑猫警长=null, 大头儿子=小头爸爸, 熊大=熊二, 海绵宝宝=派大星}
//get方法：根据键获取
System.out.println(map.get("海绵宝宝"));//派大星
//size方法：获取元素个数
System.out.println(map.size());//4
//isEmpty方法：判断个数是否为0
System.out.println(map.isEmpty());//false
//containsKey方法：查找键是否存在
System.out.println(map.containsKey("黑猫警长"));//true
//clear方法：清空
map.clear();
System.out.println(map);//{}
}
}
> Map 接口遍历方法
- containsKey ： 查找键是否存在
- keySet ： 获取所有的键
- entrySet ：获取所有关系
- values ： 获取所有的值
import java.util.*;
public class MapFor {
public static void main(String[] args) {
Map map = new HashMap();
map.put("海绵宝宝","派大星");
map.put("熊大","熊二");
map.put("大头儿子","小头爸爸");
map.put("黑猫警长",null);
map.put(null,"奥特曼");
//第一种：先取出所有的Key，通过Key取出对应的value
Set keySet = map.keySet();
//(1)增强for
for(Object key : keySet){
System.out.println(key+" - "+map.get(key));
}
//(2)迭代器
Iterator iterator = keySet.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
Object key = iterator.next();
System.out.println(key+" - "+map.get(key));
}
//第二种：把所有的value取出
Collection values = map.values();
//然后遍历Collection就行
//(1)增强for
for(Object value : values){
System.out.println(value);
}
//(2)迭代器
Iterator iterator1 = values.iterator();
while (iterator1.hasNext()) {
Object value = iterator1.next();
System.out.println(value);
}
//第三种：通过EntrySet来获取
Set entrySet = map.entrySet();
//(1)增强for
for(Object entry : entrySet){
//将entry转成map.Entry
Map.Entry m = (Map.Entry) entry;
System.out.println(m.getKey()+" - "+m.getValue());
}
//(2)迭代器
Iterator iterator2 = entrySet.iterator();
while (iterator2.hasNext()) {
Object next = iterator2.next();
//向下转型 Map.Entry
Map.Entry m = (Map.Entry) next;
System.out.println(m.getKey()+" - "+m.getValue());
}
}
}
> HashMap 用例 小结
使用 HashMap 添加3个员工对象，要求：
键：员工id
值：员工对象
并遍历显示工资 > 18000的员工
（员工类：姓名，工资，员工id）
import java.util.*;
public class MapExercise {
public static void main(String[] args) {
//创建、添加
HashMap hashMap = new HashMap();
hashMap.put(1,new Emp("Jack",30000,1));
hashMap.put(2,new Emp("Tom",20000,2));
hashMap.put(3,new Emp("Milan",12000,3));
//遍历一：使用keySet -> 增强for
Set keySet = hashMap.keySet();
for(Object key : keySet){
//先获取value
Emp emp = (Emp) hashMap.get(key);
//薪水大于18000就打印
if(emp.getSal() > 18000){
System.out.println(emp);
}
}
//遍历二：使用EntrySet -> 迭代器
Set entrySet = hashMap.entrySet();
Iterator iterator = entrySet.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
Map.Entry entry = (Map.Entry)iterator.next();
//通过entry取得key和value
Emp emp = (Emp) entry.getValue();
if(emp.getSal() > 18000){
System.out.println(emp);
}
}
}
}
class Emp{
private String name;
private double sal;
private int id;
public Emp(String name, double sal, int id) {
this.name = name;
this.sal = sal;
this.id = id;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public double getSal() {
return sal;
}
public void setSal(double sal) {
this.sal = sal;
}
public int getId() {
return id;
}
public void setId(int id) {
this.id = id;
}
@Override
public String toString() {
return "Emp{" +
"name='" + name + '\'' +
", sal=" + sal +
", id=" + id +
'}';
}
}
- Map 接口的常用实现类：HashMap、Hashtable、Properties;
- HashMap 是 Map 接口使用频率最高的实现类；
- HashMap 是以 key - value 对的形式来存储的；
- key 不能重复添加，但value可以，都允许使用null；
- 如果添加相同的 key，则会覆盖原来的 key - value，等同于修改；
- 与 HashSet一样，不保证映射的顺序，因为底层是以hashbiao的方式来存储的；
- HashMap 没有实现同步，所以线程不安全；
HashMap 底层&扩容机制
- HashMap 底层维护了 Node 类型的数组 table ，默认为 null；
- 当创建对象时，将加载因子（loadfactor）初始化为0.75；
- 当添加 key-value 时，通过 key 的哈希值得到在 table的索引，然后判断该索引处是否有元素，如果没有元素则直接添加。如果该索引处有元素，继续判断该元素的 key 是否和准备加入的 key 相等，如果相等，则直接替换 value；如果不相等，则需要判断是树结构还是链表结构，做出相应处理。如果添加时发现容量不够，则需要扩容。（扩容机制和HashSet完全一样，因为HashSet底层就是HashMap）
- 第一次添加，会扩容 table 容量为16，临界值（threshold）为12；
- 以后再扩容，会扩容 table 容量为原来的2倍，临界值为原来的2倍，即24，以此类推；
- 在Java8中，如果一条链表的元素个数超过 TREEIFY_THRESHOLD（默认是8），并且 table的大小>= MIN_CAPACITY（默认是64），就会进行树化（红黑树）；
> Hashtable
Hashtable的基本介绍：
- 存放的元素都是键值对，即 key - value；
- Hashtable 的键和值都不能为 null，否则会抛出NullPointerException
- Hashtable 使用方法基本上和 HashMap 一样；
- Hashtable 是线程安全的（synchronized）， HashMap是线程不安全的；
Hashtabel table = new Hashtable();
table.put("John",100);//OK
table.put(null,100);//异常 NullPointerException
table.put("",null);//异常
table.put("John",128);//替换
Hashtable的底层原理：
1.底层有数组 Hashtables$Entry[] 初始化大小为1；
2.临界值 threshold 8 = 11 * 0.75；
3.扩容机制：执行方法 addEntry(hash,key,value,index);添加 K-V，封装到Entry；
4.当 if(count >= threshold) 满足就扩容；
5.按照 int newCapacity = (oldCapacity << 1)+1; 扩容
| 对比 | 线程安全（同步） | 效率 | 允许 null 键 null 值 |
|---|---|---|---|
| HashMap | 不安全 | 高 | 可以 |
| Hashtable | 安全 | 较低 | 不可以 |
> TreeMap
TreeMap 构造器可以传入比较器，所以TreeMap常用来排序，可以自定义存放数据顺序。
import java.util.Comparator;
import java.util.TreeMap;
public class TreeMap_ {
public static void main(String[] args) {
TreeMap treeMap = new TreeMap();//默认构造器，默认比较：自然排序
treeMap.put("Jack","杰克");
treeMap.put("Tom","汤姆");
treeMap.put("Smith","史密斯");
System.out.println(treeMap);//{Jack=杰克, Smith=史密斯, Tom=汤姆}由小到大排序
//如果按照传入的key由大到小排序：
treeMap = new TreeMap(new Comparator() {
@Override
public int compare(Object o1, Object o2) {
return ((String)o2).compareTo((String)o1);
//如果是按照长度由大到小：return ((String)o1).length()-((String)o2).length();
}
});
treeMap.put("Jack","杰克");
treeMap.put("Tom","汤姆");
treeMap.put("Smith","史密斯");
System.out.println(treeMap);//{Tom=汤姆, Smith=史密斯, Jack=杰克} 由大到小排序
}
}
> Properties
- Properties 类继承自 Hashtable 类并且实现了Map接口，也是使用一种键值对的形式来保存数据；
- 使用特点和 Hashtable 相似；
- Properties 还可以用于从 xxx.properties 文件中，加载数据到Properties类对象，并进行读取和修改；
- 说明：xxx.properties 文件通常作为配置文件，这在 IO流 也有讲解
Properties博客介绍
文章目录
- 01 初识集合
-
- > 集合是什么？为什么要用集合？
- > 集合的框架体系
- 02 Collection接口
-
- > Collection接口常用方法
- > Collection接口遍历元素：使用Iterator（迭代器）
- > Collection接口遍历元素：增强 for 循环
- 03 List接口
-
- > List 接口的常用方法
- > List的三种遍历方式
- > List 排序练习
-
- ※ ArrayList 使用注意事项
- ※ ArrayList 底层结构
- ※ Vector 底层结构
- ※ LinkedList 底层结构 （双向链表和增删改查案例）
- > ArrayList 和 LinkedList 比较
- 04 Set接口
-
- > Set 接口和常用方法
- > HashSet
-
- HashSet 底层机制（HashMap）
- > LinkedHashSet
- > TreeSet
- 05 Map接口
-
- > Map 接口实现类的特点
- > Map 接口和常用方法
- > Map 接口遍历方法
- > HashMap 用例 小结
-
- HashMap 底层&扩容机制
- > Hashtable
- > TreeMap
- > Properties
- 06 Collections工具类介绍
-
- > 排序操作
- > 查找、替换
- 开发中如何选择集合实现类
06 Collections工具类介绍
- 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方法对集合元素进行排序、查询和修改操作；
> 排序操作
均为static方法：
- reverse （List）：反转 List 中元素的排序；
- 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的 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；
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;
import java.util.List;
public class Collections_ {
public static void main(String[] args) {
//创建ArrayList集合，用于测试
List list = new ArrayList();
list.add("Jack");
list.add("Tom");
list.add("Smith");
list.add("Rose");
//reverse(List)：反转List集合中的元素顺序
Collections.reverse(list);
System.out.println(list);//[Rose, Smith, Tom, Jack]
//shuffle(List)：对List集合进行随机排序
Collections.shuffle(list);
System.out.println(list);//[Rose, Tom, Smith, Jack]
//sort(List)：根据元素的自然顺序对指定的List集合元素按升序排序
Collections.sort(list);
System.out.println(list);//[Jack, Rose, Smith, Tom]
//sort(List,Comparator)：根据指定的Comparator产生的顺序对List集合元素进行排序；
Collections.sort(list,new Comparator(){
@Override
public int compare (Object o1,Object o2){
//根据字符串长度大小排序
return ((String)o1).length()-((String)o2).length();
}
});
System.out.println(list);//[Tom, Jack, Rose, Smith]
//swap(List,i,j): 将指定List集合中的i处元素和j处元素进行交换
Collections.swap(list,1,2);
System.out.println(list);//[Tom, Rose, Jack, Smith]
}
}
> 查找、替换
- 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；
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;
import java.util.List;
public class Collections__ {
public static void main(String[] args) {
//创建ArrayList集合，用于测试
List list = new ArrayList();
list.add("Jack");
list.add("Tom");
list.add("Smith");
list.add("Rose");
// Object max ( Collection ) ：根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最大元素；
System.out.println("自然顺序最大值 = "+ Collections.max(list));//Tom
// Object max ( Collection , Comparator ) ：根据 Comparator 指定的顺序，返回给定集合中的最大元素；
//返回长度最大的元素：
Collections.max(list, new Comparator() {
@Override
public int compare(Object o1 , Object o2){
return ((String)o1).length()-((String)o2).length();
}
});
// 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；
System.out.println(Collections.frequency(list,"Rose"));//1
list.add("Rose");
System.out.println(Collections.frequency(list,"Rose"));//2
// void copy ( List dest , List src ) ： 将 src 中的内容复制到 dest 中；
//为了完成一个完整拷贝，需要先给dest赋值，大小和list.size()一样
ArrayList dest = new ArrayList();
for(int i=0;i<list.size();i++){
dest.add(null);
}
Collections.copy(dest,list);
System.out.println(dest);//[Jack, Tom, Smith, Rose, Rose]
// boolean replaceAll ( List list , Object oldVal , Object newVal ) ： 使用新值替换List对象的所有旧值；
//如果list中有tom,就替换为汤姆
Collections.replaceAll(list,"Tom","汤姆");
System.out.println(list);//[Jack, 汤姆, Smith, Rose, Rose]
}
}
开发中如何选择集合实现类
在实际开发中，选择什么集合实现类，主要取决于业务操作的特点，然后根据集合实现类特性进行选择：
先判断存储的类型（一组对象或一组键值对）：
- 一组对象 【单列】：Collection 接口
- 允许重复：List
- 增删多：LinkedList （底层维护了一个双向链表）
- 改查多：ArrayList（底层维护 Object类型的可变数组）
- 不允许重复：Set
- 无序：HashSet（底层是HashMap，维护了一个哈希表，即数组+链表+红黑树）
- 排序：TreeSet
- 插入和取出顺序一致：LinkedHashSet（维护数组+双向链表）
- 允许重复：List
- 一组键值对 【双列】：Map
- 键无序：HashMap（底层是哈希表，JDK8:数组+链表+红黑树）
- 键排序：TreeMap
- 键插入和取出顺序一致：LinkedHashMap
- 读取文件：Properties
