集合和泛型的详细讲解

集合

1）可以动态保存任意多个对象，使用比较方便！

2）提供了一系列方便的操作对象的方法：add、remove、set、get等3）使用集合添加，删除新元素的示意代码－简洁了

集合的框架体系

Collection 接口和常用方法

Collection 接口实现类的特点

1）collection实现子类可以存放多个元素，每个元素可以是Object

2）有些Collection的实现类，可以存放重复的元素，有些不可以

3）有些Collection的实现类，有些是有序的（List），有些不是有序（Set）

4）Collection接口没有直接的实现子类，是通过它的子接口Set和 List来实现的

Collection 接口遍历元素方式 1-使用使用 Iterator(迭代器)

基本介绍

1 ）Iterator对象称为迭代器，主要用于遍历 Collection集合中的元素。2）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，即可以返回一个迭代器。

3）Iterator的结构.［看一张图］

4）Iterator 仅用于遍历集合，Iterator本身并不存放对象。

提示：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it.next（）会抛出NoSuchElementException异常。

Collection 接口遍历对象方式 2-for

List 接口和常用方法

List 接口基本介绍

List接口是 Collection接口接口

1）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

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。

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。

JDKAPI中List接口的实现类：

List 接口和常用方法

常用的 ArrayList LinkedList和Vector

List 接口的常用方法

1. boolean addAll(int index, Collection eles):从 index位置开始将 eles 中的所有元素添加
2. Object get(int index):获取指定 index 位置的元素
3. int indexOf(Object obj):返回 obj 在集合中首次出现的位置
4. int lastIndexOf(Object obj):返回 obj 在当前集合中末次出现的位置
5. Object remove(int index):移除指定 index 位置的元素，并返回此元素
6. Object set(int index, Object ele):设置指定 index 位置的元素为 ele , 相当于是替换.
7. 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

List 的三种遍历方式 [ArrayList, LinkedList,Vector]

ArrayList 底层结构和源码分析

ArrayList 的注意事

1） permits all elements， including null ， ArrayList 可以加入null，并且多个

2） ArrayList是由数组来实现数据存储的

3） ArrayList 基本等同于Vector，除了ArrayList是线程不安全（执行效率高）看源码 在多线程情况下，不建议使用ArrayList

ArrayList 的底层操作机制源码分析(重点，难点.)

1）ArrayList中维护了一个Object类型的数组elementData. transient Object［］ elementData； //transient表示瞬间，短暂的，表示该属性不会被序列号

2）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1次添加，则扩容elementData为10，如需要再次扩容，则扩容elementData为1.5倍。

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

示意图:

Vector 底层结构和源码剖析

Vector 的基本介绍

//如果 需要的数组大小 不够用，就扩容 , 扩容的算法

//newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?

// capacityIncrement : oldCapacity);

//就是扩容两倍.

Vector 和 ArrayList的比较

LinkedList 底层结构

LinkedList 的全面说

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（元素可以重复），包括null

3）线程不安全，没有实现同步

LinkedList底层操作机制

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节点

3）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。最终实现双向链表.

4）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。

模拟一个简单的双向链表

LinkedList 的增删改查案例

1. linkedList.remove(); // 这里默认删除的是第一个结点
2. linkedList.set(1, 999); //修改某个结点对象
3. /get(1) 是得到双向链表的第二个对象Object o = linkedList.get(1)
4. //因为 LinkedList 是 实现了 List 接口, 遍历方式

System.out.println(“=LinkeList 遍历迭代器==”);

Iterator iterator = linkedList.iterator();

while (iterator.hasNext()) {

Object next = iterator.next();

System.out.println(“next=” + next);

}

ArrayList 和 LinkedList 比较

Set 接口和常用方法

Set 接口基本介绍

1）无序（添加和取出的顺序不一致），没有索引

2）不允许重复元素，所以最多包含一个null

3)JDK APl中Set接口的实现类有：

Set 接口的常用方法

和List 接口一样, Set 接口也是 Collection的子接口 因此 常用方法和 Collection 接口一样.

Set 接口的遍历方式

1. 可以使用迭代器

2. 增强for

3. 不能使用索引的方式来获取

Set 接口实现类-HashSet

HashSet 的全面说明

1）HashSet实现了Set接口

2）HashSet实际上是HashMap，

3）可以存放null值，但是只能有一个null

4）HashSet不保证元素是有序的，取决于hash后，再确定索引的结果.（即，不保证存放元素的顺序和取出顺序一致）

5）不能有重复元素/对象.在前面Set接口使用已经讲过

HashSet 底层机制说明

分析HashSet底层是HashMap， HashMap底层是（数组+链表+红黑树）

>分析HashSet的添加元素底层是如何实现（hash（）+equals（））

分析HashSet的扩容和转成红黑树机制

Set 接口实现类-LinkedHashSet

LinkedHashSet的全面说明

1）LinkedHashSet是 HashSet的子类

2）LinkedHashSet底层是一个 LinkedHashMap，底层维护了一个数组+双向链表

3）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（图），这使得元素看起来是以插入顺序保存的。

4）LinkedHashSet不许添重复元素

Map 接口和常用方法

Map 接口和常用方法

注意：这里讲的是JDK8的Map接口特点

1）Map与Collection并列存在。用于保存具有映射关系的数据：Key-Value2）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，前面分析过源码

4）Map中的value可以重复

5）Map的key可以为 null， value也可以为null，注意 key 为null只能有一个,value为null，可以多个.

6）常用String类作为Map的 key

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

8）Map存放数据的key-value示意图，一对k-v是放在一个HashMap$Node中的，有因为Node实现了 Entry接口，有些书上也说一对k-v就是一个Entry（如图）

Map 接口常用方法

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 k-v

containsKey:查找键是否存在

Map 接口遍历方法

1. containsKey:查找键是否存在
2. keySet:获取所有的键
3. entrySet:获取所有关系k-v
4. values:获取所有的值

迭代器

System.out.println(“----使用 EntrySet 的 迭代器(第 4 种)----”);

Iterator iterator3 = entrySet.iterator();

while (iterator3.hasNext()) {

​ Object entry = iterator3.next();

//System.out.println(next.getClass());//HashMap$Node实现-> Map.Entry (getKey,getValue)

//向下转型 Map.Entry

​ Map.Entry m = (Map.Entry) entry;

​ System.out.println(m.getKey() + “-” + m.getValue()

Map 接口实现类- HashMap

HashMap 小结

1）Map接口的常用实现类：HashMap、Hashtable和Properties。

2）HashMap是Map接口使用频率最高的实现类。

3） HashMap 是以 key-val 对的方式来存储数据（HashMap$Node类型）

4）key不能重复，但是值可以重复，允许使用null键和null值

5）如果添加相同的key，则会覆盖原来的key-val，等同于修改.（key不会替换，val会替换）6）与HashSet一样，不保证映射的顺序，因为底层是以hash表的方式来存储的.（jdk8的hashMap底层数组+链表+红黑树）

7）HashMap没有实现同步，因此是线程不安全的，方法没有做同步互斥的操作，没有synchronized

HashMap 底层机制及源码剖析

HashMap 底层机制及源码剖

>扩容机制［和HashSet相同］

1） HashMap底层维护了Node类型的数组table，默认为null

2） 当创建对象时，将加载因子（loadfactor）初始化为0.75.

3） 当添加key-val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，如果没有元素直接添加。如果该索引处有元素，继续判断该元素的key和准备加入的key相是否等，如果相等，则直接替换val；如果不相等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。

4） 第1次添加，则需要扩容table容量为16，临界值（threshold）为12（16＊0.75）

5） 以后再扩容，则需要扩容table容量为原来的2倍（32）临界值为原来的2倍，即24，依次类推

6） 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 TREEIFY CAPACITY（默认64），就会进行树化（红黑树）

Map 接口实现类-Hashtable

HashTable 的基本介绍

1） 存放的元素是键值对：即K-V

2） hashtable的键和值都不能为null，否则会抛出NullPointerException3）hashTable使用方法基本上和HashMap一样

4） hashTable 是线程安全的（synchronized）， hashMap 是线程不安全的

Hashtable 和HashMap对比

Map-Properties

基本介绍

1. 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。

2. 他的使用特点和Hashtable类似

3. 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

总结-开发中如何选择集合实现类(记住)

Collections工具类

Collections工具类介绍

1）Collections是一个操作 Set、List和 Map等集合的工具类

2）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14.17.2排序操作：（均为static方法）

2.1）reverse（List）：反转 List中元素的顺序

2.2）shuffle（List）:对 List集合元素进行随机排序

2.3）sort（List）:根据元素的自然顺序对指定 List集合元素按升序排序

2.4）sort（List，Comparator）根据指定的 Comparator产生的顺序对 List集合元素进行排序

2.5）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

排序操作：（均为 static 方法)

查找、替换

泛型

使用传统方法的问题分析

1）不能对加入到集合ArrayList中的数据类型进行约束（不安全）

2）遍历的时候，需要进行类型转换，如果集合中的数据量较大，对效率有影响泛型的理解和好处

1）编译时，检查添加元素的类型，提高了安全性

2）减少了类型转换的次数，提高效率［说明］

3）不再提示编译警告

泛型介绍

理解：泛（广泛）型（类型） => Integer， String，Dog

1）泛型又称参数化类型，是Jdk5.0出现的新特性，解决数据类型的安全性问题

2）在类声明或实例化时只要指定好需要的具体的类型即可。

3）Java泛型可以保证如果程序在编译时没有发出警告，运行时就不会产生ClassCastException异常。同时，代码更加简洁、健壮

4）泛型的作用是：可以在类声明时通过一个标识表示类中某个属性的类型，或者是某个方法的返回值的类型，或者是参数类型

泛型的语法

泛型的声明

interface 接口｛｝和 class类｛｝

比如：List，ArrayList

说明：

1）其中，T，K，V不代表值，而是表示类型。

2）任意字母都可以。常用T表示，是Type的缩写

泛型的实例化

要在类名后面指定类型参数的值（类型）。

如：

1. List strList = new ArrayList（）
2. List strList = new ArrayList< >（）
3. Iterator iterator = customers.iterator（）；

泛型使用的注意事项和细节

1.interface List{}, public class HashSet{).等等

说明：T,E只能是引用类型

看看下面语句是否正确？：

1. List list = new ArrayList(); /OK
2. List list2 = new ArrayList();/错误

2.在给泛型指定具体类型后，可以传入该类型或者其子类类型

3.泛型使用形式

1. List list1 = new ArrayList();
2. List list2 = new ArrayList<>();

3.如果我们这样写 List list3 = new ArrayList();默认给它的泛型是[E就是Object]

自定义泛型类

基本语法

class类名｛/.….表示可以有多个泛型成员}

注意细节

1）普通成员可以使用泛型（属性、方法）

2）使用泛型的数组 不能初始化 因为数组在 new 不能确定 T 的类型就无法在内存开空间

3）静态方法中不能使用类的泛型 因为静态是和类相关的，在类加载时，对象还没有创建所以，如果静态方法和静态属性使用了泛型，JVM 就无法完成初始化

4）泛型类的类型，是在创建对象时确定的（因为创建对象时，需要指定确定类型）

5）如果在创建对象时，没有指定类型，默认为Object

如：

1. Tiger 后面泛型，所以我们把 Tiger 就称为自定义泛型类

2. T, R, M 泛型的标识符, 一般是单个大写字母

3. 泛型标识符可以有多个

自定义泛型接口

基本语法

interface接名｛｝

注意细节

1）接口中，静态成员也不能使用泛型（这个和泛型类规定一样）

2）泛型接口的类型，在继承接口或者实现接口时确定

3）没有指定类型，默认为Object

如：

自定义泛型方法

基本语法

修饰符返回类型方法名（参数列表）

注意细节

1. 泛型方法，可以定义在普通类中，也可以定义在泛型类中

2. 当泛型方法被调用时，类型会确定

3. public void eat（E e） ｛｝，修饰符后没有 eat方法不是泛型方法，而是使用了泛型

泛型的继承和通配符

1）泛型不具备继承性

List list = new ArrayList（）;错误示列

2）<？>:支持任意泛型类型

3）<？extends A>:支持A类以及A类的子类，规定了泛型的上限
4）<？super A>:支持A类以及A类的父类，不限于直接父类，规定了泛型的下限