Java-集合（Collection、Iterator、List、Set、HashSet、LinkedHashSet、Map）——知识笔记
Java-集合
- 一、概述
-
- 1、概念
- 2、数组和集合的区别
- 二、集合框架的API
-
- 1、 Collection接口中的API
- 2、 Iterator迭代器接口
- 3、 Collection子接口之一：List接口
-
- 概述：
- 常用方法
- 4、 Collection子接口之二：Set接口
-
- 概述
- Set接口的框架：
- HashSet 和 LinkedHashSet
- TreeSet（非重点）
- 5、 Map接口
一、概述
1、概念
集合、数组都是对多个数据进行存储操作的结构，简称Java容器。（此时的存储，主要指的是内存层面的存储，不涉及持久化的存储（.txt、.jpg，.avi））
2、数组和集合的区别
- 数组一旦初始化以后，其长度就确定了。集合的长度的可变的。
- 数组一旦定义好后，其元素的类型也就确定了，我们就只能操作指定类型的数据。集合内可以放不同类型的元素。
- 数组中提供的方法非常有限，对于添加、删除、插入数据等操作，非常不方便，效率不高。集合提供了多种数据处理方法。
- 数组存储数据的特点：有序、可重复；对于无序、不可重复的需求不能满足。
- 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。
二、集合框架的API
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。（单列集合，用来存储一个一个的对象）
-
List： 元素有序、可重复的集合（动态数组）。例如：ArrayList、LinkedList、Vector。
-
Set： 元素无序、不可重复的集合。例如：HashSet、LinkedHashSet、TreeSet。
Map接口： 双列数据，保存具有映射关系“Key-value对”的集合。（双列集合，用来存储一对"Key - value"一对的数据）。例如：HashMap、LinkedHashMap、TreeMap、Hashtable、Properties。
1、 Collection接口中的API
import org.junit.Test;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Date;
public class Collect {
@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();
System.out.println(coll.size());//4
//addAll();
Collection coll1 = new ArrayList();
coll1.add(123);
coll1.add("ABC");
coll.addAll(coll1);
System.out.println(coll.size());//6
System.out.println(coll);
//clear(); 清空集合元素
coll.clear();
//.isEmpty(); 判断集合是否为空
System.out.println(coll.isEmpty());
}
}
- contains(Object obj); 判断当前集合中是否包含obj。
- 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。
- remove(Object obj); 从当前集合中移除obj元素。
- removeAll(Collection coll1); 差集：从当前集合中移除coll1中所有的元素。
- 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。
- equals(Object obj);
- hashCode();
- 集合 --> 数组 : toArray(); 拓展： 数组 --> 集合：调用Arrays的静态方法asList();
- iterator(); 返回Iterator接口的实例，用于遍历集合元素。
- remove(); 删除集合中的指定元素。
import org.junit.Test;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collection;
import java.util.List;
public class CollectionTestWays {
@Test
public void test1(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new String("TOM"));
coll.add(false);
Person p = new Person("Jerry",20);
coll.add(p);
//1. contains(Object obj); 判断当前集合中是否包含obj
//在判断时会去调用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(123,456);
System.out.println(coll.containsAll(coll1));//true
}
@Test
public void test2(){
//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 String("TOM"));
coll.add(new Person("Jerry",20));
coll.add(false);
coll.remove(1234);//也会调用equals()比对
System.out.println(coll);
//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(123,4567);
coll.removeAll(coll1);
System.out.println(coll);
}
@Test
public void test3(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new String("TOM"));
coll.add(new Person("Jerry",20));
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);
//6. equals(Object obj);
Collection coll1 = new ArrayList();
coll1.add(123);
coll1.add(456);
coll1.add(new String("TOM"));
coll1.add(new Person("Jerry",20));
coll1.add(false);
System.out.println(coll.equals(coll1));
}
@Test
public void test4(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new String("TOM"));
coll.add(new Person("Jerry",20));
coll.add(false);
//7. hashCode();
System.out.println(coll.hashCode());
//8. 集合 --> 数组 : toArray();
Object[] arr = coll.toArray();
for (int i = 0; i < arr.length ; i++) {
System.out.println(arr[i]);
}
//拓展： 数组 --> 集合：调用Arrays的静态方法asList();
List<String> list = Arrays.asList("AA", "BB", "CC");
System.out.println(list);
List arr1 = Arrays.asList(new int[]{123, 456});
System.out.println(arr1.size());//被识别为一个值，size为1
//包装类对象时可识别为2个数
List arr2 = Arrays.asList(new Integer[]{123, 456});
System.out.println(arr2.size());//size为2
//9. iterator(); 返回Iterator接口的实例，用于遍历集合元素。放在IteratorTest.java中测试
}
@Test
public void test5(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new String("TOM"));
coll.add(new Person("Jerry",20));
coll.add(false);
//删除集合中的"TOM"元素
/*
如果还未调用next()或在上一次调用next方法之后已经调用了remove方法，再调用remove都会报IllegalStateException
*/
Iterator iterator = coll.iterator();
while (iterator.hasNext()){
Object obj = iterator.next();
if (obj.equals("TOM")){
iterator.remove();
}
}
//重新遍历集合
iterator = coll.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
System.out.println(iterator.next());
}
}
}
2、 Iterator迭代器接口
概述： Iterator对象称为迭代器（设计模式的一种），主要用于遍历Collection集合中的元素。是一种既能访问一个容器（container）对象中各个元素，又能不暴露该对象内部细节的方法。
实现方式： Collection接口继承了java.lang.Iterator接口，该接口有一个iterator()方法，那么所有实现了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。
注意事项：Iterator仅用于遍历集合。
- Iterator本身并不提供承装对象的能力。如果需要创建Iterator对象，则必须有一个被迭代的集合。
- 集合对象每次调用iterator()方法都得到一个全新的迭代器对象，默认游标都在集合的第一个元素之前。
import CollectionTest.Person;
import org.junit.Test;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;
/*
* 集合元素的遍历操作，使用Iterator接口
* 内部的方法： hasNext() 和 next()
* */
public class InteratorTestWay {
@Test
public void test1(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new String("TOM"));
coll.add(new Person("Jerry",20));
coll.add(false);
Iterator iterator = coll.iterator();
//方式一：
//next() ①指针下移 ②将下移以后集合位置上的元素返回
// System.out.println(iterator.next());
// System.out.println(iterator.next());
// System.out.println(iterator.next());
// System.out.println(iterator.next());
// System.out.println(iterator.next());
//报异常：NoSuchElementException
// System.out.println(iterator.next());
//方式二：不推荐！！
// for (int i = 0; i < coll.size(); i++) {
// System.out.println(iterator.next());
// }
/*方式三：推荐！！
iterator.hasNext() 判断是否还有下一个元素
*/
while(iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
}
}
Iterator遍历集合的两种错误使用写法：
@Test
public void test(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new String("TOM"));
coll.add(new Person("Jerry",20));
coll.add(false);
//错误方式一：
Iterator iterator = coll.iterator();
while((iterator.next()) != null){
System.out.println(iterator.next());
//造成跳着输出，还会出现NoSuchElemnetException
}
//错误方式二：
//集合对象每次调用iterator()方法都得到一个全新的迭代器对象，默认游标都在集合的第一个元素之前。
while(coll.iterator().hasNext()){
System.out.println(coll.iterator.next());
//无限循环输出集合中的第一个数值
}
}
3、 Collection子接口之一：List接口
概述：
- 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。
- 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。
- 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。
- JDK API中List接口的实现类常用的有：ArrayList、LinkedList和Vector。
- 必须重写equals()方法
常用方法
总结：常用方法：
- 增：add(Object obj)
- 删：remove(index e) / 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
/*
* List：存储有序的、可重复的数据（动态数组）。
* ArrayList：作为List接口的主要实现类；线程不安全的，效率高的。底层使用Object[] elementData存储。
* LinkedList：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。
* Vector：作为List接口的古老实现类；线程安全的，效率低的。底层使用Object[] elementData存储。使用时必须重写equals()方法
*
* 面试题：ArrayList、LinkedList、Vector三者的异同
* 相同点：三个类都是实现了List接口，存储数据的特点相同：存储有序的、可重复的数据。
* 不同点：见上。
*
* List接口方法:
List除了从Collection集合继承的方法外，List 集合里添加了一些根据索引来
操作集合元素的方法。
➢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在当前集合中未次出现的位置
➢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位置的左闭右开区间的子集合
*
* 总结：常用方法：
* 增：add(Object obj)
* 删：remove(index e) / 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
*/
import CollectionTest.Person;
import org.junit.Test;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
public class ListTestWay {
//遍历
@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());
}
System.out.println("*******************************");
//方式二：增强for循环
for (Object obj : list){
System.out.println(obj);
}
//方式三：普通的循环
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
System.out.println(list.get(i));
}
}
@Test
public void test1(){
ArrayList list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add(456);
list.add("AA");
list.add(new Person("TOM",20));
list.add(456);
System.out.println(list);
//void add(int index, Object ele): 在index位置插入ele元素
list.add(1, "BB");
System.out.println(list);
//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);
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(1));//BB
}
@Test
public void test2(){
ArrayList list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add(456);
list.add("AA");
list.add(new Person("TOM",20));
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(456);
System.out.println(index);
//int lastIndexOf(Object obj):返回obj在当前集合中未次出现的位置。如果不存在返回-1。
int index1 = list.lastIndexOf(456);
System.out.println(index1);
//Object remove(int index):移除指定index位置的元素，并返回此元素。
Object obj = list.remove(1);
System.out.println(obj);
System.out.println(list);
//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);
//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);
System.out.println(list);
}
}
4、 Collection子接口之二：Set接口
概述
- Set接口是Collection的子接口，Set接口没有提供额外的方法。
- Set接口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。
- 必须重写equals()、hashCode()方法
Set接口的框架：
-
Collection接口：单例集合，用来存储一个一个的对象 -
-----Set接口：存储无序的、不可重复的数据 -
-----HashSet：作为Set接口的主要实现类；线程不安全的；可以存储null值 -
------LinkedHashSet：作为HashSet的子类；遍历其内部数据时，可以按照添加的顺序遍历 -
-----TreeSet：可以按照添加对象的指定属性，进行排序。 -
注意：Set接口中没有额外定义新的方法，使用的都是Collection中声明的方法。 - 要求1：向Set中添加的数据，其所在的类一定要重写hashCode()和equals()。
- 要求2：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，都应该来计算hashCode值。
HashSet 和 LinkedHashSet
二、添加元素的过程：以HashSet为例
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：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。
总结：七上八下
import CollectionTest.Person;
import org.junit.Test;
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.Set;
/*
* 1.Set接口的框架：
* Collection接口：单例集合，用来存储一个一个的对象
* Set接口：存储无序的、不可重复的数据
* HashSet：作为Set接口的主要实现类；线程不安全的；可以存储null值
* LinkedHashSet：作为HashSet的子类；遍历其内部数据时，可以按照添加的顺序遍历
* TreeSet：可以按照添加对象的指定属性，进行排序。
* 注意：Set接口中没有额外定义新的方法，使用的都是Collection中声明的方法。
* 要求1：向Set中添加的数据，其所在的类一定要重写hashCode()和equals()。
* 要求2：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，都应该来计算hashCode值。
*/
public class SetTestWay {
/*
* 一、Set：存储无序的、不可重复的数据
* 以HashSet为例说明：
* 1.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。
* 2.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。
*
* 二、添加元素的过程：以HashSet为例
* 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：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。
* 总结：七上八下
*/
@Test
public void test1(){
Set set = new HashSet();
set.add(456);
set.add(123);
set.add("AA");
set.add("CC");
set.add(new Person("TOM",20));
set.add(129);
Iterator iterator = set.iterator();
while (iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
}
//LinkedHashSet的使用
//LinkedHashSet作为HashSet的子类，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。
//优点：对于频繁的遍历操作，LinkedHashSet效率高于HashSet。
@Test
public void test2(){
Set set = new LinkedHashSet();
set.add(456);
set.add(123);
set.add("AA");
set.add("CC");
set.add(new Person("TOM",20));
set.add(129);
Iterator iterator = set.iterator();
while (iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
}
}
TreeSet（非重点）
1.向TreeSet中添加的数据，要求是相同类的对象
2.两种排序方式：自然排序（实现Comparable接口） 和 定制排序。
-
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()。
-
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()。
import CollectionTest.Person;
import org.junit.Test;
import java.util.Comparator;
import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;
public class TreeSetWay {
/*
1.向TreeSet中添加的数据，要求是相同类的对象
2.两种排序方式：自然排序（实现Comparable接口） 和 定制排序
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()。
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()。
*/
@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(465);
// set.add("AA");
// set.add(new Person("TOM",18));
//举例一：
// set.add(34);
// set.add(-34);
// set.add(43);
// set.add(11);
// set.add(8);
//举例二：
set.add(new Person("Tom",12));
set.add(new Person("Jerry",39));
set.add(new Person("Lucy",18));
set.add(new Person("Mike",35));
set.add(new Person("Anna",19));
set.add(new Person("Anna",20));
Iterator iterator = set.iterator();
while (iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
}
@Test
public void test2(){
Comparator com = new Comparator() {
//按照年龄从小到大排序
@Override
public int compare(Object o1, Object o2) {
if (o1 instanceof Person && o2 instanceof Person){
Person p1 = (Person) o1;
Person p2 = (Person) o2;
return Integer.compare(p1.getAge(),p2.getAge());
}else {
throw new RuntimeException("输入的数据类型不匹配");
}
}
};
TreeSet set = new TreeSet(com);//括号内放入比较对象
set.add(new Person("Tom",12));
set.add(new Person("Jerry",39));
set.add(new Person("Lucy",18));
set.add(new Person("Mike",35));
set.add(new Person("Anna",19));
set.add(new Person("Anna",20));
Iterator iterator = set.iterator();
while (iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
}
}
5、 Map接口
