2023最新版JavaSE教程——第12天：集合框架

一、集合框架概述

1.1 生活中的容器

1.2 数组的特点与弊端

一方面，面向对象语言对事物的体现都是以对象的形式，为了方便对多个对象的操作，就要对对象进行存储。另一方面，使用数组存储对象方面具有 一些弊端，而 Java 集合就像一种容器，可以 动态地 把多个对象的引用放入容器中。

• 数组在内存存储方面的 特点：
  • 数组初始化以后，长度就确定了。
  • 数组中的添加的元素是依次紧密排列的，有序的，可以重复的。
  • 数组声明的类型，就决定了进行元素初始化时的类型。不是此类型的变量，就不能添加。
  • 可以存储基本数据类型值，也可以存储引用数据类型的变量
• 数组在存储数据方面的 弊端：
  • 数组初始化以后，长度就不可变了，不便于扩展
  • 数组中提供的属性和方法少，不便于进行添加、删除、插入、获取元素个数等操作，且效率不高。
  • 数组存储数据的特点单一，只能存储有序的、可以重复的数据
• Java 集合框架中的类可以用于存储多个 对象，还可用于保存具有 映射关系 的关联数组。

1.3 Java集合框架体系

Java 集合可分为 Collection 和 Map 两大体系：

• Collection 接口：用于存储一个一个的数据，也称 单列数据集合。
  • List 子接口：用来存储有序的、可以重复的数据(主要用来替换数组，"动态" 数组)
    • 实现类：ArrayList(主要实现类)、LinkedList、Vector
• Set 子接口：用来存储无序的、不可重复的数据(类似于高中讲的 "集合"）
  • 实现类：HashSet(主要实现类)、LinkedHashSet、TreeSet
• Map 接口：用于存储具有映射关系 "key-value" 对的集合，即一对一对的数据，也称 双列数据集合。(类似于高中的函数、映射。(x1,y1),(x2,y2) —> y = f(x) )
  • HashMap(主要实现类)、LinkedHashMap、TreeMap、Hashtable、Properties

JDK 提供的集合 API 位于 java.util 包内，图示：集合框架全图

简图1：Collection接口继承树

简图2：Map接口继承树

1.4 集合的使用场景

二、Collection接口及方法

JDK 不提供此接口的任何直接实现，而是提供更具体的子接口(如：Set 和 List)去实现。Collection 接口是 List 和 Set 接口的父接口，该接口里定义的方法既可用于操作 Set 集合，也可用于操作 List 集合。方法如下：

2.1 添加

add(E obj)：添加元素对象到当前集合中
addAll(Collection other)：添加 other 集合中的所有元素对象到当前集合中，即 this = this ∪ other

注意：add 和 addAll 的区别

package com.atguigu.collection;

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;

public class TestCollectionAdd {
    @Test
    public void testAdd(){
        //ArrayList是Collection的子接口List的实现类之一。
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");
        System.out.println(coll);
    }

    @Test
    public void testAddAll(){
        Collection c1 = new ArrayList();
        c1.add(1);
        c1.add(2);
        System.out.println("c1集合元素的个数：" + c1.size());//2
        System.out.println("c1 = " + c1);

        Collection c2 = new ArrayList();
        c2.add(1);
        c2.add(2);
        System.out.println("c2集合元素的个数：" + c2.size());//2
        System.out.println("c2 = " + c2);

        Collection other = new ArrayList();
        other.add(1);
        other.add(2);
        other.add(3);
        System.out.println("other集合元素的个数：" + other.size());//3
        System.out.println("other = " + other);
        System.out.println();

        c1.addAll(other);
        System.out.println("c1集合元素的个数：" + c1.size());//5
        System.out.println("c1.addAll(other) = " + c1);

        c2.add(other);
        System.out.println("c2集合元素的个数：" + c2.size());//3
        System.out.println("c2.add(other) = " + c2);
    }
}

注意：coll.addAll(other); 与 coll.add(other);

2.2 判断

int size()：获取当前集合中实际存储的元素个数
boolean isEmpty()：判断当前集合是否为空集合
boolean contains(Object obj)：判断当前集合中是否存在一个与 obj 对象 equals 返回 true 的元素
boolean containsAll(Collection coll)：判断 coll 集合中的元素是否在当前集合中都存在。即 coll 集合是否是当前集合的 "子集"
boolean equals(Object obj)：判断当前集合与 obj 是否相等

package com.atguigu.collection;

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collection;

public class TestCollectionContains {
    @Test
    public void test01() {
        Collection coll = new ArrayList();
        System.out.println("coll在添加元素之前，isEmpty = " + coll.isEmpty());
        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");
        coll.add("佛地魔");
        System.out.println("coll的元素个数" + coll.size());

        System.out.println("coll在添加元素之后，isEmpty = " + coll.isEmpty());
    }

    @Test
    public void test02() {
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");
        coll.add("佛地魔");
        System.out.println("coll = " + coll);
        System.out.println("coll是否包含“小李广” = " + coll.contains("小李广"));
        System.out.println("coll是否包含“宋红康” = " + coll.contains("宋红康"));

        Collection other = new ArrayList();
        other.add("小李广");
        other.add("扫地僧");
        other.add("尚硅谷");
        System.out.println("other = " + other);

        System.out.println("coll.containsAll(other) = " + coll.containsAll(other));
    }

    @Test
    public void test03(){
        Collection c1 = new ArrayList();
        c1.add(1);
        c1.add(2);
        System.out.println("c1集合元素的个数：" + c1.size());//2
        System.out.println("c1 = " + c1);

        Collection c2 = new ArrayList();
        c2.add(1);
        c2.add(2);
        System.out.println("c2集合元素的个数：" + c2.size());//2
        System.out.println("c2 = " + c2);

        Collection other = new ArrayList();
        other.add(1);
        other.add(2);
        other.add(3);
        System.out.println("other集合元素的个数：" + other.size());//3
        System.out.println("other = " + other);
        System.out.println();

        c1.addAll(other);
        System.out.println("c1集合元素的个数：" + c1.size());//5
        System.out.println("c1.addAll(other) = " + c1);
        System.out.println("c1.contains(other) = " + c1.contains(other));
        System.out.println("c1.containsAll(other) = " + c1.containsAll(other));
        System.out.println();

        c2.add(other);
        System.out.println("c2集合元素的个数：" + c2.size());
        System.out.println("c2.add(other) = " + c2);
        System.out.println("c2.contains(other) = " + c2.contains(other));
        System.out.println("c2.containsAll(other) = " + c2.containsAll(other));
    }

}

2.3 删除

void clear()：清空集合元素
boolean remove(Object obj) ：从当前集合中删除第一个找到的与 obj 对象 equals 返回 true 的元素。
boolean removeAll(Collection coll)：从当前集合中删除所有与 coll 集合中相同的元素。即 this = this - this ∩ coll
boolean retainAll(Collection coll)：从当前集合中删除两个集合中不同的元素，使得当前集合仅保留与 coll 集合中的元素相同的元素，即当前集合中仅保留两个集合的交集，即 this = this ∩ coll；

注意几种删除方法的区别：

package com.atguigu.collection;

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.function.Predicate;

public class TestCollectionRemove {
    @Test
    public void test01(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");
        coll.add("佛地魔");
        System.out.println("coll = " + coll);

        coll.remove("小李广");
        System.out.println("删除元素\"小李广\"之后coll = " + coll);
        
        coll.clear();
        System.out.println("coll清空之后，coll = " + coll);
    }

    @Test
    public void test02() {
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");
        coll.add("佛地魔");
        System.out.println("coll = " + coll);

        Collection other = new ArrayList();
        other.add("小李广");
        other.add("扫地僧");
        other.add("尚硅谷");
        System.out.println("other = " + other);

        coll.removeAll(other);
        System.out.println("coll.removeAll(other)之后，coll = " + coll);
        System.out.println("coll.removeAll(other)之后，other = " + other);
    }

    @Test
    public void test03() {
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");
        coll.add("佛地魔");
        System.out.println("coll = " + coll);

        Collection other = new ArrayList();
        other.add("小李广");
        other.add("扫地僧");
        other.add("尚硅谷");
        System.out.println("other = " + other);

        coll.retainAll(other);
        System.out.println("coll.retainAll(other)之后，coll = " + coll);
        System.out.println("coll.retainAll(other)之后，other = " + other);
    }
}

2.4 其它

Object[] toArray()：返回包含当前集合中所有元素的数组
hashCode()：获取集合对象的哈希值
iterator()：返回迭代器对象，用于集合遍历

public class TestCollectionContains {
    @Test
    public void test01() {
        Collection coll = new ArrayList();

        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");
        coll.add("佛地魔");
		//集合转换为数组：集合的toArray()方法
        Object[] objects = coll.toArray();
        System.out.println("用数组返回coll中所有元素：" + Arrays.toString(objects));
		
        //对应的，数组转换为集合：调用Arrays的asList(Object ...objs)
        Object[] arr1 = new Object[]{123,"AA","CC"};
        Collection list = Arrays.asList(arr1);
        System.out.println(list);
    }
}

三、Iterator(迭代器)接口

3.1 Iterator接口

在程序开发中，经常需要遍历集合中的所有元素。针对这种需求，JDK 专门提供了一个接口 java.util.Iterator。Iterator 接口也是 Java 集合中的一员，但它与 Collection、Map 接口有所不同。Collection 接口与 Map 接口主要用于 存储 元素，Iterator，被称为迭代器接口，本身并不提供存储对象的能力，主要用于 遍历 Collection 中的元素。Collection 接口继承了 java.lang.Iterable 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。public Iterator iterator(): 获取集合对应的迭代器，用来遍历集合中的元素的。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。Iterator 接口的常用方法如下：

• public E next()：返回迭代的下一个元素。
• public boolean hasNext()：如果仍有元素可以迭代，则返回 true。

注意：在调用 it.next() 方法之前必须要调用 it.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。举例：

package com.atguigu.iterator;

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;

public class TestIterator {
    @Test
    public void test01(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");

        Iterator iterator = coll.iterator();
        System.out.println(iterator.next());
        System.out.println(iterator.next());
        System.out.println(iterator.next());
        System.out.println(iterator.next()); //报NoSuchElementException异常
    }

    @Test
    public void test02(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");

        Iterator iterator = coll.iterator();//获取迭代器对象
        while(iterator.hasNext()) {//判断是否还有元素可迭代
            System.out.println(iterator.next());//取出下一个元素
        }
    }
}

3.2 迭代器的执行原理

Iterator 迭代器对象在遍历集合时，内部采用指针的方式来跟踪集合中的元素，接下来通过一个图例来演示 Iterator 对象迭代元素的过程：

使用 Iterator 迭代器删除元素：java.util.Iterator 迭代器中有一个方法：void remove();

Iterator iter = coll.iterator();//回到起点
while(iter.hasNext()){
    Object obj = iter.next();
    if(obj.equals("Tom")){
        iter.remove();
    }
}

注意：

• Iterator 可以删除集合的元素，但是遍历过程中通过迭代器对象的 remove 方法，不是集合对象的 remove 方法。
• 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。
• Collection 已经有 remove(xx) 方法了，为什么 Iterator 迭代器还要提供删除方法呢？因为迭代器的 remove() 可以按指定的条件进行删除。

例如：要删除以下集合元素中的偶数

package com.atguigu.iterator;

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;

public class TestIteratorRemove {
    @Test
    public void test01(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(1);
        coll.add(2);
        coll.add(3);
        coll.add(4);
        coll.add(5);
        coll.add(6);

        Iterator iterator = coll.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            Integer element = (Integer) iterator.next();
            if(element % 2 == 0){
                iterator.remove();
            }
        }
        System.out.println(coll);
    }
}

在 JDK8.0 时，Collection 接口有了 removeIf 方法，即可以根据条件删除。

package com.atguigu.collection;

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.function.Predicate;

public class TestCollectionRemoveIf {
    @Test
    public void test01(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");
        coll.add("佛地魔");
        System.out.println("coll = " + coll);

        coll.removeIf(new Predicate() {
            @Override
            public boolean test(Object o) {
                String str = (String) o;
                return str.contains("地");
            }
        });
        System.out.println("删除包含\"地\"字的元素之后coll = " + coll);
    }
}

3.3 foreach循环

foreach 循环(也称增强 for 循环)是 JDK5.0 中定义的一个高级 for 循环，专门用来 遍历数组和集合 的。foreach 循环的语法格式：

for(元素的数据类型 局部变量 : Collection集合或数组){ 
  	//操作局部变量的输出操作
}
//这里局部变量就是一个临时变量，自己命名就可以

举例：

package com.atguigu.iterator;

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;

public class TestForeach {
    @Test
    public void test01(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");
		//foreach循环其实就是使用Iterator迭代器来完成元素的遍历的。
        for (Object o : coll) {
            System.out.println(o);
        }
    }
    @Test
    public void test02(){
        int[] nums = {1,2,3,4,5};
        for (int num : nums) {
            System.out.println(num);
        }
        System.out.println("-----------------");
        String[] names = {"张三","李四","王五"};
        for (String name : names) {
            System.out.println(name);
        }
    }
}

对于集合的遍历，增强for的内部原理其实是个 Iterator 迭代器。如下图：

它用于遍历 Collection 和数组。通常只进行遍历元素，不要在遍历的过程中对集合元素进行增删操作。练习：判断输出结果为何？

public class ForTest {
    public static void main(String[] args) {
        String[] str = new String[5];
        for (String myStr : str) {
            myStr = "atguigu";
            System.out.println(myStr);
        }
        for (int i = 0; i < str.length; i++) {
            System.out.println(str[i]);
        }
    }
}

四、Collection子接口1：List

4.1 List接口特点

鉴于 Java 中数组用来存储数据的局限性，我们通常使用 java.util.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。

举例：List 集合存储数据，就像银行门口客服，给每一个来办理业务的客户分配序号：第一个来的是 "张三"，客服给他分配的是0；第二个来的是 "李四"，客服给他分配的1；以此类推，最后一个序号应该是 "总人数-1"。

JDK API 中 List 接口的实现类常用的有：ArrayList、LinkedList 和 Vector。

4.2 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。

• 插入元素
  • 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
• 获取元素
  • Object get(int index)：获取指定 index 位置的元素
  • List subList(int fromIndex, int toIndex)：返回从 fromIndex 到 toIndex 位置的子集合
• 获取元素索引
  • 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
• 删除和替换元素
  • 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

举例：

package com.atguigu.list;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class TestListMethod {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建List集合对象
        List<String> list = new ArrayList<String>();

        // 往 尾部添加 指定元素
        list.add("图图");
        list.add("小美");
        list.add("不高兴");

        System.out.println(list);
        // add(int index,String s) 往指定位置添加
        list.add(1,"没头脑");

        System.out.println(list);
        // String remove(int index) 删除指定位置元素  返回被删除元素
        // 删除索引位置为2的元素
        System.out.println("删除索引位置为2的元素");
        System.out.println(list.remove(2));

        System.out.println(list);

        // String set(int index,String s)
        // 在指定位置 进行 元素替代（改）
        // 修改指定位置元素
        list.set(0, "三毛");
        System.out.println(list);

        // String get(int index)  获取指定位置元素
        // 跟size() 方法一起用  来 遍历的
        for(int i = 0;i<list.size();i++){
            System.out.println(list.get(i));
        }
        //还可以使用增强for
        for (String string : list) {
            System.out.println(string);
        }
    }
}

注意：在 JavaSE 中 List 名称的类型有两个，一个是 java.util.List 集合接口，一个是 java.awt.List 图形界面的组件，别导错包了。

4.3 List接口主要实现类：ArrayList

ArrayList 是 List 接口的 主要实现类。本质上，ArrayList 是对象引用的一个 "变长" 数组，Arrays.asList(…) 方法返回的 List 集合，既不是 ArrayList 实例，也不是 Vector 实例。 Arrays.asList(…) 返回值是一个固定长度的 List 集合

4.4 List的实现类之二：LinkedList

对于频繁的插入或删除元素的操作，建议使用 LinkedList 类，效率较高。这是由底层采用链表(双向链表)结构存储数据决定的。

• 特有方法：
  • void addFirst(Object obj)
  • void addLast(Object obj)
  • Object getFirst()
  • Object getLast()
  • Object removeFirst()
  • Object removeLast()

4.5 List的实现类之三：Vector

Vector 是一个 古老 的集合，JDK1.0 就有了。大多数操作与 ArrayList 相同，区别之处在于 Vector 是 线程安全 的。在各种 List 中，最好把 ArrayList作为默认选择。当插入、删除频繁时，使用 LinkedList；Vector 总是比 ArrayList 慢，所以尽量避免使用。特有方法：

• void addElement(Object obj)
• void insertElementAt(Object obj,int index)
• void setElementAt(Object obj,int index)
• void removeElement(Object obj)
• void removeAllElements()

4.6 练习

面试题：

@Test
public void testListRemove() {
    List list = new ArrayList();
    list.add(1);
    list.add(2);
    list.add(3);
    updateList(list);
    System.out.println(list);//[1,2]
}

private static void updateList(List list) {
    list.remove(2);  
}

练习1： 定义学生类，属性为姓名、年龄，提供必要的 getter、setter 方法，构造器，toString()，equals() 方法。使用 ArrayList 集合，保存录入的多个学生对象。循环录入的方式，1：继续录入，0：结束录入。录入结束后，用 foreach 遍历集合。代码实现，效果如图所示：

package com.atguigu.test01;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Scanner;

public class StudentTest {
    public static void main(String[] args) {

        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        ArrayList stuList = new ArrayList();

        for (;;) {

            System.out.println("选择（录入 1 ；结束 0）");
            int x = scanner.nextInt();//根据x的值，判断是否需要继续循环

            if (x == 1) {
                System.out.println("姓名");
                String name = scanner.next();
                System.out.println("年龄");
                int age = scanner.nextInt();
                Student stu = new Student(age, name);
                stuList.add(stu);

            } else if (x == 0) {
                break;

            } else {

                System.out.println("输入有误，请重新输入");
            }
        }

        for (Object stu : stuList) {
            System.out.println(stu);
        }
    }
}

public class Student {

    private int age;
    private String name;

    public Student() {
    }

    
    public Student(int age, String name) {
		super();
		this.age = age;
		this.name = name;
	}


	public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;

    }

	@Override
	public String toString() {
		return "Student [age=" + age + ", name=" + name + "]";
	}

}

练习2： 请定义方法 public static int listTest(Collection list,String s) 统计集合中指定元素出现的次数，创建集合，集合存放随机生成的30个小写字母，用 listTest 统计，a、b、c、x 元素的出现次数，效果如下：

package com.atguigu.test02;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Random;

public class Test02 {
	public static void main(String[] args) {
		Collection list = new ArrayList();
		Random rand = new Random();
		for (int i = 0; i < 30; i++) {
			list.add((char)(rand.nextInt(26)+97)+"");
		}
		System.out.println(list);
		System.out.println("a:"+listTest(list, "a"));	
		System.out.println("b:"+listTest(list, "b"));	
		System.out.println("c:"+listTest(list, "c"));
		System.out.println("x:"+listTest(list, "x"));	
	}

	public static int listTest(Collection list, String string) {
		int count = 0;
		for (Object object : list) {
			if(string.equals(object)){
				count++;
			}
		}
		return count;
	}
}

五、Collection子接口2：Set

5.1 Set接口概述

Set 接口是 Collection 的子接口，Set 接口相较于 Collection 接口没有提供额外的方法。Set 集合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 集合支持的遍历方式和 Collection 集合一样：foreach 和 Iterator。Set 的常用实现类有：HashSet、TreeSet、LinkedHashSet。

5.2 Set主要实现类：HashSet

5.2.1 HashSet概述

HashSet 是 Set 接口的主要实现类，大多数时候使用 Set 集合时都使用这个实现类。HashSet 按 Hash 算法来存储集合中的元素，因此具有很好的存储、查找、删除性能。HashSet 具有以下 特点：

• 不能保证元素的排列顺序
• HashSet 不是线程安全的
• 集合元素可以是 null

HashSet 集合 判断两个元素相等的标准：两个对象通过 hashCode() 方法得到的哈希值相等，并且两个对象的 equals() 方法返回值为 true。对于存放在 Set 容器中的对象，对应的类一定要重写hashCode()和equals(Object obj)方法，以实现对象相等规则。即：相等的对象必须具有相等的散列码。HashSet 集合中元素的无序性，不等同于随机性。这里的无序性与元素的添加位置有关。具体来说：我们在添加每一个元素到数组中时，具体的存储位置是由元素的 hashCode() 调用后返回的 hash 值决定的。导致在数组中每个元素不是依次紧密存放的，表现出一定的无序性。

5.2.2 HashSet中添加元素的过程：

第1步：当向 HashSet 集合中存入一个元素时，HashSet 会调用该对象的 hashCode() 方法得到该对象的 hashCode值，然后根据 hashCode 值，通过某个散列函数决定该对象在 HashSet 底层数组中的存储位置。

第2步：如果要在数组中存储的位置上没有元素，则直接添加成功。
第3步：如果要在数组中存储的位置上有元素，则继续比较：

• 如果两个元素的 hashCode 值不相等，则添加成功；
• 如果两个元素的 hashCode() 值相等，则会继续调用 equals() 方法：
  • 如果 equals() 方法结果为 false，则添加成功。
  • 如果 equals() 方法结果为 true，则添加失败。

第2步添加成功，元素会保存在底层数组中。第3步两种添加成功的操作，由于该底层数组的位置已经有元素了，则会通过 链表 的方式继续链接，存储。举例：

package com.atguigu.set;

import java.util.Objects;

public class MyDate {
    private int year;
    private int month;
    private int day;

    public MyDate(int year, int month, int day) {
        this.year = year;
        this.month = month;
        this.day = day;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        MyDate myDate = (MyDate) o;
        return year == myDate.year &&
                month == myDate.month &&
                day == myDate.day;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(year, month, day);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "MyDate{" +
                "year=" + year +
                ", month=" + month +
                ", day=" + day +
                '}';
    }
}

package com.atguigu.set;

import org.junit.Test;

import java.util.HashSet;

public class TestHashSet {
    @Test
    public void test01(){
        HashSet set = new HashSet();
        set.add("张三");
        set.add("张三");
        set.add("李四");
        set.add("王五");
        set.add("王五");
        set.add("赵六");

        System.out.println("set = " + set);//不允许重复，无序
    }

    @Test
    public void test02(){
        HashSet set = new HashSet();
        set.add(new MyDate(2021,1,1));
        set.add(new MyDate(2021,1,1));
        set.add(new MyDate(2022,2,4));
        set.add(new MyDate(2022,2,4));


        System.out.println("set = " + set);//不允许重复，无序
    }
}

5.2.3 重写 hashCode() 方法的基本原则

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。注意：如果两个元素的 equals() 方法返回 true，但它们的 hashCode() 返回值不相等，hashSet 将会把它们存储在不同的位置，但依然可以添加成功。

5.2.4 重写equals()方法的基本原则

重写 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。推荐：开发中直接调用 Eclipse/IDEA 里的快捷键自动重写 equals() 和 hashCode() 方法即可。为什么用 Eclipse/IDEA 复写 hashCode 方法，有 31 这个数字？首先，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) 其次，31只占用5bits，相乘造成数据溢出的概率较小。再次，31可以由 i*31== (i<<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) 最后，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)

5.2.5 练习

练习1： 在 List 内去除重复数字值，要求尽量简单

public static List duplicateList(List list) {
      HashSet set = new HashSet();
      set.addAll(list);
      return new ArrayList(set);
}
public static void main(String[] args) {
      List list = new ArrayList();
      list.add(new Integer(1));
      list.add(new Integer(2));
      list.add(new Integer(2));
      list.add(new Integer(4));
      list.add(new Integer(4));
      List list2 = duplicateList(list);
      for (Object integer : list2) {
          System.out.println(integer);
      }
}

练习2： 获取随机数。编写一个程序，获取10个1至20的随机数，要求随机数不能重复。并把最终的随机数输出到控制台。

public class RandomValueTest {
	public static void main(String[] args) {
		HashSet hs = new HashSet(); // 创建集合对象
		Random r = new Random();
		while (hs.size() < 10) {
			int num = r.nextInt(20) + 1; // 生成1到20的随机数
			hs.add(num);
		}

		for (Integer integer : hs) { // 遍历集合
			System.out.println(integer); // 打印每一个元素
		}
	}
}

练习3： 去重。使用 Scanner 从键盘读取一行输入，去掉其中重复字符，打印出不同的那些字符。比如：aaaabbbcccddd

public class DistinctTest {
	public static void main(String[] args) {
		Scanner sc = new Scanner(System.in); // 创建键盘录入对象
		System.out.println("请输入一行字符串:");
		String line = sc.nextLine(); // 将键盘录入的字符串存储在line中
		char[] arr = line.toCharArray(); // 将字符串转换成字符数组
        
		HashSet hs = new HashSet(); // 创建HashSet集合对象

		for (Object c : arr) { // 遍历字符数组
			hs.add(c); // 将字符数组中的字符添加到集合中
		}

		for (Object ch : hs) { // 遍历集合
			System.out.print(ch);
		}
	}
}

练习4： 面试题

HashSet set = new HashSet();
Person p1 = new Person(1001,"AA");
Person p2 = new Person(1002,"BB");

set.add(p1);
set.add(p2);
p1.name = "CC";
set.remove(p1);
System.out.println(set);

set.add(new Person(1001,"CC"));
System.out.println(set);

set.add(new Person(1001,"AA"));
System.out.println(set);
//其中Person类中重写了hashCode()和equal()方法

5.3 Set实现类之二：LinkedHashSet

LinkedHashSet 是 HashSet 的子类，不允许集合元素重复。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 添加顺序 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。

举例：

package com.atguigu.set;
import org.junit.Test;
import java.util.LinkedHashSet;

public class TestLinkedHashSet {
    @Test
    public void test01(){
        LinkedHashSet set = new LinkedHashSet();
        set.add("张三");
        set.add("张三");
        set.add("李四");
        set.add("王五");
        set.add("王五");
        set.add("赵六");

        System.out.println("set = " + set);//不允许重复，体现添加顺序
    }
}

5.4 Set实现类之三：TreeSet

5.4.1 TreeSet概述

TreeSet 是 SortedSet 接口的实现类，TreeSet 可以按照添加的元素的指定的属性的大小顺序进行遍历。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 特点：不允许重复、实现排序（自然排序或定制排序）
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。

• 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。
• 定制排序：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。
• 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) 或compare(Object o1,Object o2) 方法比较返回值。返回值为0，则认为两个对象相等。

5.4.2 举例

举例1：

package com.atguigu.set;
import org.junit.Test;
import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;

public class TreeSetTest {
    /*
    * 自然排序：针对String类的对象
    * */
    @Test
    public void test1(){
        TreeSet set = new TreeSet();

        set.add("MM");
        set.add("CC");
        set.add("AA");
        set.add("DD");
        set.add("ZZ");
        //set.add(123);  //报ClassCastException的异常

        Iterator iterator = set.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
    /*
    * 自然排序：针对User类的对象
    * */
    @Test
    public void test2(){
        TreeSet set = new TreeSet();

        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(new User("Rose",23));
        set.add(new User("Jerry",2));
        set.add(new User("Eric",18));
        set.add(new User("Tommy",44));
        set.add(new User("Jim",23));
        set.add(new User("Maria",18));
        //set.add("Tom");

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

        System.out.println(set.contains(new User("Jack", 23))); //true
    }
}

其中，User类定义如下：

public class User implements Comparable{
    String name;
    int age;
    
	public User() {
    }
    
    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    
    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
    /*
    举例：按照age从小到大的顺序排列，如果age相同，则按照name从大到小的顺序排列
    * */
    public int compareTo(Object o) {
        if(this == o){
            return 0;
        }

        if(o instanceof User){
            User user = (User)o;
            int value = this.age - user.age;
            if(value != 0){
                return value;
            }
            return -this.name.compareTo(user.name);
        }
        throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
    }
}

举例2：

/*
 * 定制排序
 * */
@Test
public void test3(){
    //按照User的姓名的从小到大的顺序排列
    Comparator comparator = new Comparator() {
        @Override
        public int compare(Object o1, Object o2) {
            if(o1 instanceof User && o2 instanceof User){
                User u1 = (User)o1;
                User u2 = (User)o2;

                return u1.name.compareTo(u2.name);
            }
            throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
        }
    };
    TreeSet set = new TreeSet(comparator);

    set.add(new User("Tom",12));
    set.add(new User("Rose",23));
    set.add(new User("Jerry",2));
    set.add(new User("Eric",18));
    set.add(new User("Tommy",44));
    set.add(new User("Jim",23));
    set.add(new User("Maria",18));
    //set.add(new User("Maria",28));

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

5.4.3 练习

练习1： 在一个 List 集合中存储了多个无大小顺序并且有重复的字符串，定义一个方法，让其有序(从小到大排序)，并且不能去除重复元素。提示：考查 ArrayList、TreeSet

public class SortTest {
	public static void main(String[] args) {
		ArrayList list = new ArrayList();
		list.add("ccc");
		list.add("ccc");
		list.add("aaa");
		list.add("aaa");
		list.add("bbb");
		list.add("ddd");
		list.add("ddd");
		sort(list);
		System.out.println(list);
	}

	/*
	 * 对集合中的元素排序,并保留重复
	 */
	public static void sort(List list) {
		TreeSet ts = new TreeSet(new Comparator() { 
			@Override
			public int compare(Object o1, Object o2) { // 重写compare方法
                String s1 = (String)o1;
                String s2 = (String)o2;
				int num = s1.compareTo(s2); // 比较内容
				return num == 0 ? 1 : num; // 如果内容一样返回一个不为0的数字即可
			}
		});

		ts.addAll(list); // 将list集合中的所有元素添加到ts中
		list.clear(); // 清空list
		list.addAll(ts); // 将ts中排序并保留重复的结果在添加到list中
	}
}

练习2： TreeSet 的自然排序和定制排序。定义一个 Employee 类，该类包含：private 成员变量 name,age,birthday，其中 birthday 为 MyDate 类的对象；并为每一个属性定义 getter, setter 方法；并重写 toString 方法输出 name, age, birthday。MyDate 类包含：private 成员变量year,month,day；并为每一个属性定义 getter, setter 方法；创建该类的 5 个对象，并把这些对象放入 TreeSet 集合中，分别按以下两种方式对集合中的元素进行排序，并遍历输出：

1. 使 Employee 实现 Comparable 接口，并按 name 排序
2. 创建 TreeSet 时传入 Comparator 对象，按生日日期的先后排序。

代码实现：

public class MyDate implements Comparable{
    private int year;
    private int month;
    private int day;

    public MyDate() {
    }

    public MyDate(int year, int month, int day) {
        this.year = year;
        this.month = month;
        this.day = day;
    }

    public int getYear() {
        return year;
    }

    public void setYear(int year) {
        this.year = year;
    }

    public int getMonth() {
        return month;
    }

    public void setMonth(int month) {
        this.month = month;
    }

    public int getDay() {
        return day;
    }

    public void setDay(int day) {
        this.day = day;
    }

    @Override
    public String toString() {
//        return "MyDate{" +
//                "year=" + year +
//                ", month=" + month +
//                ", day=" + day +
//                '}';
        return year + "年" + month + "月" + day + "日";
    }

    @Override
    public int compareTo(Object o) {
        if(this == o){
            return 0;
        }
        if(o instanceof MyDate){
            MyDate myDate = (MyDate) o;
            int yearDistance = this.getYear() - myDate.getYear();
            if(yearDistance != 0){
                return yearDistance;
            }
            int monthDistance = this.getMonth() - myDate.getMonth();
            if(monthDistance != 0){
                return monthDistance;
            }

            return this.getDay() - myDate.getDay();
        }
        throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
    }
}

public class Employee implements Comparable{
    private String name;
    private int age;
    private MyDate birthday;


    public Employee() {
    }

    public Employee(String name, int age, MyDate birthday) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.birthday = birthday;
    }

    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;
    }

    public MyDate getBirthday() {
        return birthday;
    }

    public void setBirthday(MyDate birthday) {
        this.birthday = birthday;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Employee{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age='" + age + '\'' +
                ", birthday=" + birthday +
                '}';
    }

    @Override
    public int compareTo(Object o) {
        if(o == this){
            return 0;
        }
        if(o instanceof Employee){
            Employee emp = (Employee) o;
            return this.name.compareTo(emp.name);
        }
        throw new RuntimeException("传入的类型不匹配");
    }
}

public class EmployeeTest {
    /*
    自然排序：
    创建该类的 5 个对象，并把这些对象放入 TreeSet 集合中
    * 需求1：使Employee 实现 Comparable 接口，并按 name 排序
    * */
    @Test
    public void test1(){
        TreeSet set = new TreeSet();

        Employee e1 = new Employee("Tom",23,new MyDate(1999,7,9));
        Employee e2 = new Employee("Rose",43,new MyDate(1999,7,19));
        Employee e3 = new Employee("Jack",54,new MyDate(1998,12,21));
        Employee e4 = new Employee("Jerry",12,new MyDate(2002,4,21));
        Employee e5 = new Employee("Tony",22,new MyDate(2001,9,12));

        set.add(e1);
        set.add(e2);
        set.add(e3);
        set.add(e4);
        set.add(e5);

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

    /*
    * 定制排序：
    * 创建 TreeSet 时传入 Comparator对象，按生日日期的先后排序。
    * */
    @Test
    public void test2(){
        Comparator comparator = new Comparator() {
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                if(o1 instanceof Employee && o2 instanceof Employee){
                    Employee e1 = (Employee) o1;
                    Employee e2 = (Employee) o2;
                    //对比两个employee的生日的大小
                    MyDate birth1 = e1.getBirthday();
                    MyDate birth2 = e2.getBirthday();
                    //方式1：
//                    int yearDistance = birth1.getYear() - birth2.getYear();
//                    if(yearDistance != 0){
//                        return yearDistance;
//                    }
//                    int monthDistance = birth1.getMonth() - birth2.getMonth();
//                    if(monthDistance != 0){
//                        return monthDistance;
//                    }
//
//                    return birth1.getDay() - birth2.getDay();

                    //方式2：
                    return birth1.compareTo(birth2);
                }

                throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");

            }
        };
        TreeSet set = new TreeSet(comparator);

        Employee e1 = new Employee("Tom",23,new MyDate(1999,7,9));
        Employee e2 = new Employee("Rose",43,new MyDate(1999,7,19));
        Employee e3 = new Employee("Jack",54,new MyDate(1998,12,21));
        Employee e4 = new Employee("Jerry",12,new MyDate(2002,4,21));
        Employee e5 = new Employee("Tony",22,new MyDate(2001,9,12));

        set.add(e1);
        set.add(e2);
        set.add(e3);
        set.add(e4);
        set.add(e5);

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

    }
}

六、Map接口

现实生活与开发中，我们常会看到这样的一类集合：用户ID与账户信息、学生姓名与考试成绩、IP地址与主机名等，这种一一对应的关系，就称作映射。Java 提供了专门的集合框架用来存储这种映射关系的对象，即 java.util.Map 接口。

6.1 Map接口概述

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

• Collection 集合称为单列集合，元素是孤立存在的(理解为单身)。
• Map 集合称为双列集合，元素是成对存在的(理解为夫妻)。

Map 中的 key 和 value 都可以是任何引用类型的数据。但常用 String 类作为 Map 的 "键"。 Map 接口的常用实现类：HashMap、LinkedHashMap、TreeMap 和 Properties。其中，HashMap 是 Map 接口使用 频率最高 的实现类。

6.2 Map中key-value特点

这里主要以 HashMap 为例说明。HashMap 中存储的 key、value 的特点如下：

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

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，不同 key 对应的 value可以重复。value 所在的类要重写 equals() 方法。key 和 value 构成一个 entry。所有的 entry 彼此之间是 无序的、不可重复的。

6.2 Map接口的常用方法

• 添加、修改操作：
  • Object put(Object key,Object value)：将指定 key-value 添加到(或修改)当前 map 对象中
  • void putAll(Map m)：将 m 中的所有 key-value 对存放到当前 map 中
• 删除操作：
  • Object remove(Object key)：移除指定 key 的 key-value 对，并返回 value
  • void clear()：清空当前 map 中的所有数据
• 元素查询的操作：
  • Object get(Object key)：获取指定 key 对应的 value
  • boolean containsKey(Object key)：是否包含指定的 key
  • boolean containsValue(Object value)：是否包含指定的 value
  • int size()：返回 map 中 key-value 对的个数
  • boolean isEmpty()：判断当前 map 是否为空
  • boolean equals(Object obj)：判断当前 map 和参数对象 obj 是否相等
• 元视图操作的方法：
  • 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

举例：

package com.atguigu.map;
import java.util.HashMap;

public class TestMapMethod {
    public static void main(String[] args) {
        //创建 map对象
        HashMap map = new HashMap();

        //添加元素到集合
        map.put("黄晓明", "杨颖");
        map.put("李晨", "李小璐");
        map.put("李晨", "范冰冰");
        map.put("邓超", "孙俪");
        System.out.println(map);

        //删除指定的key-value
        System.out.println(map.remove("黄晓明"));
        System.out.println(map);

        //查询指定key对应的value
        System.out.println(map.get("邓超"));
        System.out.println(map.get("黄晓明"));

    }
}

举例：

public static void main(String[] args) {
    HashMap map = new HashMap();
    map.put("许仙", "白娘子");
    map.put("董永", "七仙女");
    map.put("牛郎", "织女");
    map.put("许仙", "小青");

    System.out.println("所有的key:");
    Set keySet = map.keySet();
    for (Object key : keySet) {
        System.out.println(key);
    }

    System.out.println("所有的value:");
    Collection values = map.values();
    for (Object value : values) {
        System.out.println(value);
    }

    System.out.println("所有的映射关系:");
    Set entrySet = map.entrySet();
    for (Object mapping : entrySet) {
        //System.out.println(entry);
        Map.Entry entry = (Map.Entry) mapping;
        System.out.println(entry.getKey() + "->" + entry.getValue());
    }
}

6.3 Map的主要实现类：HashMap

6.3.1 HashMap概述

HashMap 是 Map 接口 使用频率最高 的实现类。
HashMap 是线程不安全的。允许添加 null 键和 null 值。
存储数据采用的哈希表结构，底层使用 一维数组 + 单向链表 + 红黑树 进行 key-value 数据的存储。与 HashSet 一样，元素的存取顺序不能保证一致。HashMap 判断两个key相等的标准 是：两个 key 的 hashCode 值相等，通过 equals() 方法返回 true。HashMap 判断两个value相等的标准 是：两个 value 通过 equals() 方法返回 true。

6.3.2 练习

练习1： 添加你喜欢的歌手以及你喜欢他唱过的歌曲，例如：

public class SingerTest1 {
    public static void main(String[] args) {

        //创建一个HashMap用于保存歌手和其歌曲集

        HashMap singers = new HashMap();
        //声明一组key,value
        String singer1 = "周杰伦";

        ArrayList songs1 = new ArrayList();
        songs1.add("双节棍");
        songs1.add("本草纲目");
        songs1.add("夜曲");
        songs1.add("稻香");
        //添加到map中
        singers.put(singer1,songs1);
        //声明一组key,value
        String singer2 = "陈奕迅";
        List songs2 = Arrays.asList("浮夸", "十年", "红玫瑰", "好久不见", "孤勇者");
        //添加到map中
        singers.put(singer2,songs2);

        //遍历map
        Set entrySet = singers.entrySet();
        for(Object obj : entrySet){
            Map.Entry entry = (Map.Entry)obj;
            String singer = (String) entry.getKey();
            List songs = (List) entry.getValue();

            System.out.println("歌手：" + singer);
            System.out.println("歌曲有：" + songs);
        }

    }
}

//方式2：改为HashSet实现
public class SingerTest2 {
	@Test
	public void test1() {

		Singer singer1 = new Singer("周杰伦");
		Singer singer2 = new Singer("陈奕迅");

		Song song1 = new Song("双节棍");
		Song song2 = new Song("本草纲目");
		Song song3 = new Song("夜曲");
		Song song4 = new Song("浮夸");
		Song song5 = new Song("十年");
		Song song6 = new Song("孤勇者");

		HashSet h1 = new HashSet();// 放歌手一的歌曲
		h1.add(song1);
		h1.add(song2);
		h1.add(song3);

		HashSet h2 = new HashSet();// 放歌手二的歌曲
		h2.add(song4);
		h2.add(song5);
		h2.add(song6);

		HashMap hashMap = new HashMap();// 放歌手和他对应的歌曲
		hashMap.put(singer1, h1);
		hashMap.put(singer2, h2);

		for (Object obj : hashMap.keySet()) {
			System.out.println(obj + "=" + hashMap.get(obj));
		}

	}
}

//歌曲
public class Song implements Comparable{
	private String songName;//歌名

	public Song() {
		super();
	}

	public Song(String songName) {
		super();
		this.songName = songName;
	}

	public String getSongName() {
		return songName;
	}

	public void setSongName(String songName) {
		this.songName = songName;
	}

	@Override
	public String toString() {
		return "《" + songName + "》";
	}

	@Override
	public int compareTo(Object o) {
		if(o == this){
			return 0;
		}
		if(o instanceof Song){
			Song song = (Song)o;
			return songName.compareTo(song.getSongName());
		}
		return 0;
	}
	
	
}
//歌手
public class Singer implements Comparable{
	private String name;
	private Song song;
	
	public Singer() {
		super();
	}

	public Singer(String name) {
		super();
		this.name = name;
		
	}

	public String getName() {
		return name;
	}

	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}

	public Song getSong() {
		return song;
	}

	public void setSong(Song song) {
		this.song = song;
	}

	@Override
	public String toString() {
		return name;
	}

	@Override
	public int compareTo(Object o) {
		if(o == this){
			return 0;
		}
		if(o instanceof Singer){
			Singer singer = (Singer)o;
			return name.compareTo(singer.getName());
		}
		return 0;
	}
}

练习2：二级联动。将省份和城市的名称保存在集合中，当用户选择省份以后，二级联动，显示对应省份的地级市供用户选择。效果演示：

class CityMap{
	
	public static Map model = new HashMap();
	
	static {
		model.put("北京", new String[] {"北京"});
		model.put("上海", new String[] {"上海"});
		model.put("天津", new String[] {"天津"});
		model.put("重庆", new String[] {"重庆"});
		model.put("黑龙江", new String[] {"哈尔滨","齐齐哈尔","牡丹江","大庆","伊春","双鸭山","绥化"});
		model.put("吉林", new String[] {"长春","延边","吉林","白山","白城","四平","松原"});
		model.put("河北", new String[] {"石家庄","张家口","邯郸","邢台","唐山","保定","秦皇岛"});
	}
	
}

public class ProvinceTest {
	public static void main(String[] args) {
		
		Set keySet = CityMap.model.keySet();
		for(Object s : keySet) {
			System.out.print(s + "\t");
		}
		System.out.println();
		System.out.println("请选择你所在的省份：");
		Scanner scan = new Scanner(System.in);
		String province = scan.next();
		
		String[] citys = (String[])CityMap.model.get(province);
		for(String city : citys) {
			System.out.print(city + "\t");
		}
		System.out.println();
		System.out.println("请选择你所在的城市：");
		String city = scan.next();
		
		System.out.println("信息登记完毕");
	}
	
}

6.4 Map实现类之二：LinkedHashMap

LinkedHashMap 是 HashMap 的子类，存储数据采用的哈希表结构+链表结构，在 HashMap 存储结构的基础上，使用了一对 双向链表 来 记录添加元素的先后顺序，可以保证遍历元素时，与添加的顺序一致。通过哈希表结构可以保证键的唯一、不重复，需要键所在类重写 hashCode() 方法、 equals() 方法。

public class TestLinkedHashMap {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedHashMap map = new LinkedHashMap();
        map.put("王五", 13000.0);
        map.put("张三", 10000.0);
        //key相同，新的value会覆盖原来的value
        //因为String重写了hashCode和equals方法
        map.put("张三", 12000.0);
        map.put("李四", 14000.0);
        //HashMap支持key和value为null值
        String name = null;
        Double salary = null;
        map.put(name, salary);

        Set entrySet = map.entrySet();
        for (Object obj : entrySet) {
        	Map.Entry entry = (Map.Entry)obj;
            System.out.println(entry);
        }
    }
}

6.5 Map实现类之三：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，构造器传入一个 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。

public class TestTreeMap {
    /*
    * 自然排序举例
    * */
    @Test
    public void test1(){
        TreeMap map = new TreeMap();

        map.put("CC",45);
        map.put("MM",78);
        map.put("DD",56);
        map.put("GG",89);
        map.put("JJ",99);

        Set entrySet = map.entrySet();
        for(Object entry : entrySet){
            System.out.println(entry);
        }

    }

    /*
    * 定制排序
    *
    * */
    @Test
    public void test2(){
        //按照User的姓名的从小到大的顺序排列

        TreeMap map = new TreeMap(new Comparator() {
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                if(o1 instanceof User && o2 instanceof User){
                    User u1 = (User)o1;
                    User u2 = (User)o2;

                    return u1.name.compareTo(u2.name);
                }
                throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
            }
        });

        map.put(new User("Tom",12),67);
        map.put(new User("Rose",23),"87");
        map.put(new User("Jerry",2),88);
        map.put(new User("Eric",18),45);
        map.put(new User("Tommy",44),77);
        map.put(new User("Jim",23),88);
        map.put(new User("Maria",18),34);

        Set entrySet = map.entrySet();
        for(Object entry : entrySet){
            System.out.println(entry);
        }
    }
}

class User implements Comparable{
    String name;
    int age;

    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public User() {
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
    /*
    举例：按照age从小到大的顺序排列，如果age相同，则按照name从大到小的顺序排列
    * */
    @Override
    public int compareTo(Object o) {
        if(this == o){
            return 0;
        }

        if(o instanceof User){
            User user = (User)o;
            int value = this.age - user.age;
            if(value != 0){
                return value;
            }
            return -this.name.compareTo(user.name);
        }
        throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
    }
}

6.6 Map实现类之四：Hashtable

Hashtable 是 Map 接口的 古老实现类，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(数组+单向链表)，查询速度快。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 一致。与 HashMap 不同，Hashtable 不允许使用 null 作为 key 或 value。

面试题：Hashtable 和 HashMap 的区别

HashMap:底层是一个哈希表（jdk7:数组+链表;jdk8:数组+链表+红黑树）,是一个线程不安全的集合,执行效率高
Hashtable:底层也是一个哈希表（数组+链表）,是一个线程安全的集合,执行效率低
HashMap集合:可以存储null的键、null的值
Hashtable集合,不能存储null的键、null的值
Hashtable和Vector集合一样,在jdk1.2版本之后被更先进的集合(HashMap,ArrayList)取代了。所以HashMap是Map的主要实现类，
Hashtable是Map的古老实现类。
Hashtable的子类Properties（配置文件）依然活跃在历史舞台
Properties集合是一个唯一和IO流相结合的集合

6.7 Map实现类之五：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 中要求 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。

@Test
public void test01() {
    Properties properties = System.getProperties();
    String fileEncoding = properties.getProperty("file.encoding");//当前源文件字符编码
    System.out.println("fileEncoding = " + fileEncoding);
}
@Test
public void test02() {
    Properties properties = new Properties();
    properties.setProperty("user","songhk");
    properties.setProperty("password","123456");
    System.out.println(properties);
}

@Test
public void test03() throws IOException {
    Properties pros = new Properties();
    pros.load(new FileInputStream("jdbc.properties"));
    String user = pros.getProperty("user");
    System.out.println(user);
}

七、Collections工具类

参考操作数组的工具类：Arrays，Collections 是一个操作 Set、List 和 Map 等集合的工具类。

7.1 常用方法

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，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(均为 static 方法)：

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

查找：

• 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)：根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最小元素
• Object min(Collection，Comparator)：根据 Comparator 指定的顺序，返回给定集合中的最小元素
• int binarySearch(List list,T key)：在 List 集合中查找某个元素的下标，但是 List 的元素必须是 T 或 T 的子类对象，而且必须是可比较大小的，即支持自然排序的。而且集合也事先必须是有序的，否则结果不确定。
• int binarySearch(List list,T key,Comparator c)：在 List 集合中查找某个元素的下标，但是 List 的元素必须是 T 或 T 的子类对象，而且集合也事先必须是按照 c 比较器规则进行排序过的，否则结果不确定。
• int frequency(Collection c，Object o)：返回指定集合中指定元素的出现次数

复制、替换：

• 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
• 提供了多个 unmodifiableXxx() 方法，该方法返回指定 Xxx 的不可修改的视图。

添加

• boolean addAll(Collection c,T… elements)：将所有指定元素添加到指定 collection 中。

同步：

• Collections 类中提供了多个 synchronizedXxx() 方法，该方法可使将指定集合包装成线程同步的集合，从而可以解决多线程并发访问集合时的线程安全问题：
  

7.2 举例

package com.atguigu.collections;
import org.junit.Test;

import java.text.Collator;
import java.util.*;

public class TestCollections {
    @Test
    public void test01(){
        /*
        public static  boolean addAll(Collection c,T... elements)
        将所有指定元素添加到指定 collection 中。Collection的集合的元素类型必须>=T类型
        */
        Collection<Object> coll = new ArrayList<>();
        Collections.addAll(coll, "hello","java");
        Collections.addAll(coll, 1,2,3,4);

        Collection<String> coll2 = new ArrayList<>();
        Collections.addAll(coll2, "hello","java");
        //Collections.addAll(coll2, 1,2,3,4);//String和Integer之间没有父子类关系
    }

	@Test
    public void test02(){
/*
 * public static > T max(Collection coll)
 * 在coll集合中找出最大的元素，集合中的对象必须是T或T的子类对象，而且支持自然排序
*  
*  public static  T max(Collection coll,Comparator comp)
*  在coll集合中找出最大的元素，集合中的对象必须是T或T的子类对象，按照比较器comp找出最大者
*
*/
        List<Man> list = new ArrayList<>();
        list.add(new Man("张三",23));
        list.add(new Man("李四",24));
        list.add(new Man("王五",25));

        /*
         * Man max = Collections.max(list);//要求Man实现Comparable接口，或者父类实现
         * System.out.println(max);
         */

        Man max = Collections.max(list, new Comparator<Man>() {
            @Override
            public int compare(Man o1, Man o2) {
                return o2.getAge()-o2.getAge();
            }
        });
        System.out.println(max);
    }

	@Test
    public void test03(){
        /*
         * public static void reverse(List list)
         * 反转指定列表List中元素的顺序。
         */
        List<String> list = new ArrayList<>();
        Collections.addAll(list,"hello","java","world");
        System.out.println(list);

        Collections.reverse(list);
        System.out.println(list);
    }
	@Test
    public void test04(){
        /*
         * public static void shuffle(List list) 
         * List 集合元素进行随机排序，类似洗牌，打乱顺序
         */
        List<String> list = new ArrayList<>();
        Collections.addAll(list,"hello","java","world");

        Collections.shuffle(list);
        System.out.println(list);
    }
	@Test
    public void test05() {
        /*
         * public static > void sort(List list)
         * 根据元素的自然顺序对指定 List 集合元素按升序排序
         *
         * public static  void sort(List list,Comparator c)
         * 根据指定的 Comparator 产生的顺序对 List 集合元素进行排序
         */
        List<Man> list = new ArrayList<>();
        list.add(new Man("张三",23));
        list.add(new Man("李四",24));
        list.add(new Man("王五",25));

        Collections.sort(list);
        System.out.println(list);

        Collections.sort(list, new Comparator<Man>() {
            @Override
            public int compare(Man o1, Man o2) {
                return Collator.getInstance(Locale.CHINA).compare(o1.getName(),o2.getName());
            }
        });
        System.out.println(list);
    }
	@Test
    public void test06(){
        /*
         * public static void swap(List list,int i,int j)
         * 将指定 list 集合中的 i 处元素和 j 处元素进行交换
         */
        List<String> list = new ArrayList<>();
        Collections.addAll(list,"hello","java","world");

        Collections.swap(list,0,2);
        System.out.println(list);
    }
	@Test
    public void test07(){
        /*
         * public static int frequency(Collection c,Object o)
         * 返回指定集合中指定元素的出现次数
         */
        List<String> list = new ArrayList<>();
        Collections.addAll(list,"hello","java","world","hello","hello");
        int count = Collections.frequency(list, "hello");
        System.out.println("count = " + count);
    }
	@Test
    public void test08(){
        /*
         * public static  void copy(List dest,List src)
         * 将src中的内容复制到dest中
         */
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        for(int i=1; i<=5; i++){//1-5
            list.add(i);
        }

        List<Integer> list2 = new ArrayList<>();
        for(int i=11; i<=13; i++){//11-13
            list2.add(i);
        }

        Collections.copy(list, list2);
        System.out.println(list);

        List<Integer> list3 = new ArrayList<>();
        for(int i=11; i<=20; i++){//11-20
            list3.add(i);
        }
		//java.lang.IndexOutOfBoundsException: Source does not fit in dest
        //Collections.copy(list, list3);
        //System.out.println(list);

    }
	
	@Test
    public void test09(){
        /*
         * public static  boolean replaceAll(List list，T oldVal，T newVal)
         * 使用新值替换 List 对象的所有旧值
         */
        List<String> list = new ArrayList<>();
        Collections.addAll(list,"hello","java","world","hello","hello");

        Collections.replaceAll(list, "hello","song");
        System.out.println(list);
    }
}

7.3 练习

练习1： 请从键盘随机输入10个整数保存到 List 中，并按倒序、从大到小的顺序显示出来

练习2： 模拟斗地主洗牌和发牌，牌没有排序，效果演示：

提示：

String[] num = {"A","2","3","4","5","6","7","8","9","10","J","Q","K"};
String[] color = {"方片","梅花","红桃","黑桃"};
ArrayList<String> poker = new ArrayList<>();

代码示例：

public class PokerTest {
	
	public static void main(String[] args) {
		String[] num = {"A","2","3","4","5","6","7","8","9","10","J","Q","K"};
		String[] color = {"方片","梅花","红桃","黑桃"};
		ArrayList poker = new ArrayList();
		//1. 生成54张扑克牌
		for (String s1 : color) {
			for (String s2 : num) {
				poker.add(s1.concat(" " + s2));
			}
		}

		poker.add("小王");
		poker.add("大王");
		//2. 洗牌
		Collections.shuffle(poker);
		//3. 发牌
		ArrayList tomCards = new ArrayList();
        ArrayList jerryCards = new ArrayList();
        ArrayList meCards = new ArrayList();
        ArrayList lastCards = new ArrayList();

        for (int i = 0; i < poker.size(); i++) {

            if(i >= poker.size() - 3){
                lastCards.add(poker.get(i));
            }else if(i % 3 == 0){
                tomCards.add(poker.get(i));
            }else if(i % 3 == 1){
                jerryCards.add(poker.get(i));
            }else {
                meCards.add(poker.get(i));
            }

        }

		//4. 看牌
		System.out.println("Tom:\n" + tomCards);
        System.out.println("Jerry:\n" + jerryCards);
        System.out.println("me:\n" + meCards);
        System.out.println("底牌:\n" + lastCards);
	}
}

练习3： 模拟斗地主洗牌和发牌并对牌进行排序的代码实现。

提示：考查 HashMap、TreeSet、ArrayList、Collections。代码示例：

public class PokerTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        String[] num = {"3", "4", "5", "6", "7", "8", "9", "10", "J", "Q", "K", "A", "2"};
        String[] color = {"方片", "梅花", "红桃", "黑桃"};
        HashMap map = new HashMap(); // 存储索引和扑克牌
        ArrayList list = new ArrayList(); // 存储索引
        int index = 0; // 索引的开始值
        for (String s1 : num) {
            for (String s2 : color) {
                map.put(index, s2.concat(s1)); // 将索引和扑克牌添加到HashMap中
                list.add(index); // 将索引添加到ArrayList集合中
                index++;
            }
        }
        map.put(index, "小王");
        list.add(index);
        index++;
        map.put(index, "大王");
        list.add(index);
        // 洗牌
        Collections.shuffle(list);
        // 发牌
        TreeSet Tom = new TreeSet();
        TreeSet Jerry = new TreeSet();
        TreeSet me = new TreeSet();
        TreeSet lastCards = new TreeSet();

        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            if (i >= list.size() - 3) {
                lastCards.add(list.get(i)); // 将list集合中的索引添加到TreeSet集合中会自动排序
            } else if (i % 3 == 0) {
                Tom.add(list.get(i));
            } else if (i % 3 == 1) {
                Jerry.add(list.get(i));
            } else {
                me.add(list.get(i));
            }
        }

        // 看牌
        lookPoker("Tom", Tom, map);
        lookPoker("Jerry", Jerry, map);
        lookPoker("康师傅", me, map);
        lookPoker("底牌", lastCards, map);

    }

    public static void lookPoker(String name, TreeSet ts, HashMap map) {
        System.out.println(name + "的牌是:");
        for (Object index : ts) {
            System.out.print(map.get(index) + " ");
        }

        System.out.println();
    }
}

至此今天的学习就到此结束了，笔者在这里声明，笔者写文章只是为了学习交流，以及让更多学习Java语言的读者少走一些弯路，节省时间，并不用做其他用途，如有侵权，联系博主删除即可。感谢您阅读本篇博文，希望本文能成为您编程路上的领航者。祝您阅读愉快！

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