当 Java 程序中需要存放数据的时候,通常会定义变量来实现数据的存储,但是,当需要存储大量数据的时候该怎么办呢?这时首先想到的是数组,但是!数组只能存放同一类型的数据,而且其长度是固定的,那怎么办了?集合便应运而生了。
Java 集合类存放在 java.util 包中,是一个用来存放对象的容器。
集合的特点:
通过上面的图可以发现:
下面就围绕这些接口、抽象类和实现类来讲解。
总结:除了 Map 系列的集合,我们都能通过迭代器来对集合中的元素进行遍历。
示例代码
Iterator it = hashSet.iterator();
while(it.hasNext()){
int i = (int)it.next();
}
Collection 的作用就是规定了一个集合有哪些基本的操作。
int size() 获取元素个数
boolean isEmpty() 是否个数为零
boolean contains(Object element) 是否包含指定元素
boolean add(E element) 添加元素,成功时返回 true
boolean remove(Object element) 删除元素,成功时返回 true
Iterator
Object[] toArray() 返回一个包含集合中所有元素的数组
Java 的 List 是非常常用的数据类型。List 是有序的 Collection。Java 的 List 有三个常用的实现类:分别是 ArrayList、Vector 和 LinkedList。
public class Test {
public static void main(String[] args) {
LinkedList list = new LinkedList<>();
list.add(new Student(3,"king"));
list.add(new Student(1,"david"));
list.add(new Student(2,"tom"));
list.add(new Student(3,"king"));
for (Student student : list) {
System.out.println(student);
}
list.sort(new StudentComp());
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
System.out.println(list.get(i));
}
}
}
ArrayList 是最常用的 List 实现类,内部是通过数组实现的,它允许对元素进行快速随机访问。数组的缺点是每个元素之间不能有间隔,当数组大小不满足时需要增加存储能力,就要将已经有数组的数据复制到新的存储空间中。当从 ArrayList 的中间位置插入或者删除元素时,需要对数组进行复制、移动代价比较高。因此,它适合随机查找和遍历,不适合插入和删除。
Vector 与 ArrayList 一样,也是通过数组实现的,不同的是它支持线程的同步,即某一时刻只有一个线程能够写 Vector,避免多线程同时写而引起的不一致性,但实现同步需要很高的花费,因此访问它比访问 ArrayList 慢。
LinkedList 是用链表结构存储数据的,很适合数据的动态插入和删除,随机访问和遍历速度比较慢。另外,他还提供了 List 接口中没有定义的方法,专门用于操作表头和表尾元素,可以当作堆栈、队列和双向队列使用。
新添加的方法:
Set 注重独一无二的性质,该体系集合用于存储无序 (存入和取出的顺序不一定相同) 元素,值不能重复。对象相等的本质是由对象 hashCode 值(java 是依据对象的内存地址计算出的此序号)判断得出的,如果想要让两个不同的对象视为相等的,就必须覆盖 Object 的 hashCode 方法和 equals 方法。
哈希表里存放的是哈希值。HashSet 存储元素的顺序并不是按照存入时的顺序(和 List 显然不同) 而是按照哈希值来存的,所以取数据也是按照哈希值获取。
元素的哈希值是通过元素的 hashcode 方法来获取的,HashSet 首先判断两个元素的哈希值,如果哈希值一样,接着会比较 equals 方法,如果 equals 结果为 true ,HashSet 就视为同一个元素;如果 equals 为 false 就不是同一个元素。
哈希值相同 equals 为 false 的元素是怎么存储呢?就是在同样的哈希值下顺延(可以认为哈希值相同的元素放在一个哈希桶中),也就是哈希值一样的存一列。
如图 1 表示 hashCode 值不相同的情况,图 2 则表示 hashCode 值相同,但 equals 不相同的情况。
HashSet 通过 hashCode 值来确定元素在内存中的位置。一个 hashCode 位置上可以存放多个元素。
TreeSet() 是使用二叉树的原理对新 add() 的对象按照指定的顺序排序(升序、降序),每增加一个对象都会进行排序,将对象插入的二叉树指定的位置。
Integer 和 String 对象都可以进行默认的 TreeSet 排序,而自定义类的对象是不可以的,自定义的类必须实现 Comparable 接口。
比较器
在覆写 compareTo() 函数时,要返回相应的值才能使 TreeSet 按照一定的规则来排序比较此对象与指定对象的顺序。如果该对象小于、等于或大于指定对象,则分别返回负整数、零或正整数。
基本类型(不要比较器
Set set = new TreeSet();
set.add(6);
set.add(3);
set.add(5);
set.add(7);
set.add(2);
set.add(9);
for (Object obj : set) {
System.out.println((int)obj);
}
注意:基本类型和 String 不需要比较器是因为封装类和 String 类都实现了 Comparable 接口。
自定义类型(需要比较器)
Student 类
public class Student implements Comparable{
private int stuNo;
private String stuName;
public Student(final int stuNo, final String stuName) {
this.stuNo = stuNo;
this.stuName = stuName;
}
@Override
public int compareTo(Student student) {
return student.stuName.compareTo(this.stuName) ;
}
@Override
public String toString() {
return "Student [stuName=" + stuName + ", stuNo=" + stuNo + "]";
}
public int getStuNo() {
return stuNo;
}
public void setStuNo(int stuNo) {
this.stuNo = stuNo;
}
public String getStuName() {
return stuName;
}
public void setStuName(String stuName) {
this.stuName = stuName;
}
}
测试类
public static void main(String[] args) {
Set set = new TreeSet();// 声明集合时需要定义比较器
set.add(new Student(3,"david"));
set.add(new Student(1,"tom"));
set.add(new Student(2,"king"));
for (Object obj : set) {
System.out.println((Student)obj);
}
}
对于 LinkedHashSet 而言,它继承于 HashSet、又基于 LinkedHashMap 来实现的。
LinkedHashSet 底层使用 LinkedHashMap 来保存所有元素,它继承于 HashSet,其所有的方法操作上与 HashSet 相同,因此 LinkedHashSet 的实现上非常简单,只提供了四个构造方法,并通过传递一个标识参数,调用父类的构造器。
Map 是一种特殊的集合,它使用键 - 值对的方式存储数据,通常是通过键来获得值。
HashMap 根据键的 hashCode 值存储数据,大多数情况下可以直接定位到它的值,因而具有很快的访问速度,但遍历顺序却是不确定的。 HashMap 最多只允许一条记录的键为 null,允许多条记录的值为 null。HashMap 非线程安全,即任一时刻可以有多个线程同时写 HashMap,可能会导致数据的不一致。
Hashtable 是遗留类,很多映射的常用功能与 HashMap 类似,不同的是它承自 Dictionary 类,并且是线程安全的,任一时间只有一个线程能写 Hashtable,并发性不如 ConcurrentHashMap,因为 ConcurrentHashMap 引入了分段锁。Hashtable 不建议在新代码中使用,不需要线程安全的场合可以用 HashMap 替换,需要线程安全的场合可以用 ConcurrentHashMap 替换。
TreeMap 实现 SortedMap 接口,能够把它保存的记录根据键排序,默认是按键值的升序排序,也可以指定排序的比较器,当用 Iterator 遍历 TreeMap 时,得到的记录是排过序的。如果使用排序的映射,建议使用 TreeMap。在使用 TreeMap 时,key 必须实现 Comparable 接口或者在构造 TreeMap 传入自定义的 Comparator,否则会在运行时抛出 java.lang.ClassCastException 类型的异常。
LinkedHashMap 是 HashMap 的一个子类,保存了记录的插入顺序,在用 Iterator 遍历 LinkedHashMap 时,先得到的记录肯定是先插入的,也可以在构造时带参数,按照访问次序排序。
Java 泛型(generics)是 Java 5 中引入的一个新特性,泛型提供了编译时类型安全监测机制,该机制允许程序员在编译时监测非法的类型。
众所周知,集合对象中存储的都是 Object 类型的对象,存储元素时,元素类型可以自动转换为 Object。当需要读取元素时则需要强制将 Object 类型转换成对应的子类型,这种操作是不安全的行为。使用泛型可以约束存入数据类型,提高数据的安全性。
泛型的本质是参数化类型,也就是所操作的数据类型被指定为一个参数。
泛型概念
集合中使用泛型:
//使用了泛型后,集合中的数据只能存入泛型定义的类型。并且在操作的时候不需要类型转换。
ArrayList stuNameList = new ArrayList<>();
stuNameList.add("david");
stuNameList.add("tom");
stuNameList.add("king");
for (String stuName: stuNameList){
System.out.println(stuName);
}
注意:泛型仅在编译中进行类型约束,在编译后的代码中没有泛型,底层还是类型转换的,也就是泛型擦除。
泛型除了在集合中使用外,还有三种常用的使用方式:泛型类,泛型接口和泛型方法。
/*
1: 把泛型定义在类上
2: 类型变量定义在类上, 方法中也可以使用
*/
public class ObjectTool {
private T obj;
public T getObj() {
return obj;
}
public void setObj(T obj) {
this.obj = obj;
}
//同泛型类类似
public interface Man{
public T getMan();
}
// 定义泛型方法..
public void show(T t) {
System.out.println(t);
}