核心类库ArrayList、hashMap等

八. 核心类库

1. ArrayList

数组缺点

ArrayList,它常常被用来替代数组

数组的缺点:不能自动扩容,比如已经创建了大小为 5 的数组,再想放入一个元素,就放不下了,需要创建更大的数组,还得把旧数组的元素迁移过去。

自己来做比较麻烦

public class TestArray {
    public static void main(String[] args) {
        String[] arr0 = new String[]{"a", "b", "c", "d", "e"};
        String[] arr1 = new String[6];
        for (int i = 0; i < arr0.length; i++) {
            arr1[i] = arr0[i];
        }
        arr1[5] = "f";
        System.out.println(Arrays.toString(arr0));
        System.out.println(Arrays.toString(arr1));
    }
}
  • 想看数组内所有元素,循环遍历,依次打印是一个办法
  • 用 Arrays.toString 方法是更简单的办法

ArrayList 自动扩容

这时可以使用 ArrayList 来替代 String[],它的内部仍然是数组,只是封装了更多实用的逻辑

ArrayList list = new ArrayList(5); // 指定初始容量为 5, 如果不指定默认是 10
list.add("a");
list.add("b");
list.add("c");
list.add("d");
list.add("e");

// 不用担心容量不够, 它内部封装了扩容的逻辑, 每次按原来容量的 1.5 扩容, 向下取整, 如 5->7->10 
list.add("f");
System.out.println(list);
  • ArrayList 每次扩容后,会预留一些空位,避免了频繁扩容
  • 封装带来的问题是看不到内部的结构,没关系,可以使用 debug 工具来调试

Debug 调试

前面说了,ArrayList 封装了扩容逻辑,这对使用者当然是一件好事,就像我们平时使用家用电器似的,不需要知道这些电器内部如何工作,只需要会按它们对外的几个开关、按钮就足够了。像这个 ArrayList,我们只需要会创建对象,调用它的add方法就够用了,不需要看它内部结构

不过呢,有利必然有弊,比如你想观察验证它的扩容规则是不是真的是如我所说的 1.5 倍,封装就会带来障碍。这里交给大家一招深入对象内部,探究它组成结构的好办法,debug 调试。

debug 的第一步要添加断点,所谓断点就是让代码运行到断点处先停下来,不要向下走了,这样就能方便我们观察对象状态。在 18 行加一个断点,然后记得用调试模式运行代码

核心类库ArrayList、hashMap等_第1张图片

要查看 list 的详情,先按照下图进行选择查看方式

核心类库ArrayList、hashMap等_第2张图片

这样就可以观察 list 的内部结构了

核心类库ArrayList、hashMap等_第3张图片

ArrayList 遍历与泛型

List 的遍历有多种办法,这里只介绍最简单的一种

for (Object e : list) {
    System.out.println(e);
}

// 与之对比, 数组也能类似方式进行遍历
for (String s : arr0) {
    System.out.println(s);
}
  • 这种遍历称之为增强 for 循环

上例中的 list 是把元素当作 Object 加入到它的内部,再取出来也会当作 Object,有时候,就会不方便

  • 例如 list 里放的都是整数,想做个累加

可以用泛型来限制元素的存取类型,例如

  • ArrayList 专门存取字符串类型元素
  • ArrayList 专门存取整数类型元素
    • List 中只能存引用类型,不能直接存基本类型

例如

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>(5);
list.add(1);
list.add(2);
list.add(3);
list.add(4); // 按 Integer 存

int sum = 0;
for (Integer i : list) { // 按 Integer 取
    sum += i;
}

System.out.println(sum);

其中等式右边的 可以简化为 <>

List 接口

«interface»
Collection
«interface»
List
ArrayList
List12
ListN
  • ArrayList 是 List 接口的一个实现类
  • 除它以外,还有 List12 和 ListN 等实现类
    • List.of();(Java 9 中引入的新特性)的特点是一旦 list 中元素确定,就不能再向 list 添加、移除元素
List<Integer> list2 = List.of(1, 2, 3, 4);
System.out.println(list2.getClass()); // class java.util.ImmutableCollections$ListN


List<Integer> list3 = List.of(1, 2);
System.out.println(list3.getClass()); // class java.util.ImmutableCollections$List12
  • of 方法隐藏了内部实现细节,对于使用者不需要关心对象的实际类型。

  • 要是真想知道这个对象的类型是什么可以不?可以用继承自 Object 的 getClass 方法获得对象的真正类型

2. HashMap

String[]ArrayList 都有一个缺点:查找其中某个元素不高效,例如:

public static String find1(String value) {
    String[] array = new String[]{"小明", "小白", "小黑"};
    for (String s : array) {
        if (s.equals(value)) {
            return s;
        }
    }
    return null;
}

public static String find2(String value) {
    List<String> list = List.of("小明", "小白", "小黑");
    for (String s : list) {
        if (s.equals(value)) {
            return s;
        }
    }
    return null;
}

可以想象,如果集合大小为 n,而要查找的元素是最后一个,需要比较 n 次才能找到元素

Map

bright
小明
white
小白
black
小黑

什么是 Map 呢,很简单,它就是一组映射关系。

你看刚才的例子中,是建立了数组索引和数据元素之间的映射关系,根据索引快速找到元素。现在 map 也是一组映射关系,只是把索引变得更有意义而已。用 bright 映射小明,white 映射小白,black 映射小黑,前面的 bright、white、black 称之为 key ,key 需要唯一 , 后面这些称之为 value

代码如下:

public static String find3(String key) {
    Map<String, String> map = Map.of(
        "bright", "小明",
        "white", "小白",
        "black", "小黑"
    );
    return map.get(key);
}

Map 需要掌握的点:

  • 可以用泛型限制 Map 中 key 和 value 的类型
  • Map.of 用来创建不可变的 Map,即初始时确定了有哪些 key 和 value,之后就不能新增或删除了
    • 根据 key 获取 value,用 get(key) 方法
  • 如果想创建可变的 Map,用 new HashMap()
    • 存入新的 key,value,用 put(key, value) 方法
  • 遍历 Map 也有多种方法,这里介绍一种相对好用的:
for (Map.Entry<String, String> e : map.entrySet()) {
    // e.getKey()    获取 key
    // e.getValue()  获取 value
}
  • 其中 Map.Entry 代表一对儿 key,value
  • map.entrySet() 方法来获取所有的 entry
  • 增:put(key,value)
  • 删:remove(key)
  • 改:put(key,value)
  • 查:get(key)
  • e.getKey() 获取 key
  • e.getValue() 获取 value

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