Java SE基础——Java集合

Java SE基础——Java集合

Java集合框架概述

Java容器:集合与数组

(1) 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。 集合,数组都是对多个数据进行存储操作的结构

  • 说明:此时的存储,主要指的是内存的存储,不涉及到持久化的存储( .txt, .jpg, .avi, 数据库中)

(2) 数组在存储多个数据方面的特点:

  • 一旦初始化以后,其长度就确定了。
  • 数组一旦定义好,其元素的类型也就确定了。只能操作指定类型的数据。比如:String[] arr;等,但是对于Object[] arr,可以利用多态性,存放Object类的子类。

(3)数组在存储多个数据方面的缺点:

  • 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、插入等操作,且效率不高。
  • 获取数组中实际元素的个数的需求,数组中没有现成的属性或方法可用
  • 数组存储的数据是有序的、可以重复的。---->存储数据的特点单一

集合的使用

Java SE基础——Java集合_第1张图片

Java集合两种体系:Collection和Map(这两者是接口)

  • Collection接口(该接口没有提供具体实现类):单列数据,定义了存取一组对象的方法的集合。

    • List:元素有序、可重复的集合
    • Set:元素无序、不可重复的集合
  • Collection接口继承树:(实线:代表继承关系 , 虚线:代表实现关系 )
    Java SE基础——Java集合_第2张图片

  • Map 接口:双列数据,保存具有映射关系“key-value对”的集合

  • Map接口继承树 :

Java SE基础——Java集合_第3张图片

Collection接口 方法

Collection接口:

  • 向Collection接口的实现类的对象中添加数据obj时,要求obj所在类要重写equals( )

  • 单列集合,用来存储一个一个的对象**(如果输入的是int,double等基本类型数据,则存储的是对应转换的包装类)**,是 List、Set 和 Queue 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 和 Queue 集合。

List接口(重心)
  • 单列数据,也可以看作键值对(key-value)特点,不过这里的key对应的是索引(index)
    从0开始,key自动通过索引方式去维护
  • 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,”“动态”数组。
  • 存储有序的,可重复的数据,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。
List接口方法
  • 使用的是equals( )
  • 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,如果找不到,就返回-1。
  • int lastIndexOf(Object obj): 返回obj 在当前集合中末次出现的位置
  • 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, 这里只是将返回值赋给变量,不会修改原来的值
总结:常用的方法
  • 增:add(Object obj)往末尾添加
  • 删:remove(int index) / remove(Object obj)
  • 改: set(int index, Object ele)
  • 查: get(int index)
  • 插; add(int index, Object obj)
  • 长度: size( ) 返回的不是底层数组的长度,是元素的个数
  • 遍历: (1) Interator迭代器方式 (2) 增强for循环 (3) 普通的循环
//用来测试遍历
@Test
public void test3(){
   
ArrayList list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add(456);
list.add("AA");
System.out.println(list)  //输出[123, 456, AA]
    
//方式一:Iterator迭代器方式
Iterator iterator = list.iterator();
while(iterator.hasNext()){
   
System.out.println(iterator.next());
}

//方式二:增强for循环
for(Object obj : list){
   
    System.out.println(obj);
}

//方式三:普通for循环
for(int i =0;i < list.size(); i++){
   
    System.out.println(list.get(i));
}
}

public class ListTest{
   

@Test
public void test1(){
   
ArrayList list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add(456);
list.add("AA");
list.add(new Person("TOM",12));
list.add(456);

System.out.println(list);

//void add(int index, Object ele):在index位置插入ele元素
List list1 = Arrays.asList(1,2,3);
list.addAll(list1);
//list.add(list1);//这里如果用add,相当于是把1,2,3当作一个整体。
System.out.println(list.size());
} 
}
面试题
  • 区分List中remove(int index) 和remove(Object obj )
@Test
public void testListRemove() {
   
List list = new ArrayList();
list.add(1);
list.add(2);
list.add(3);//add( )方法中,没有重载,没有选择,因为形参是Object,所以自动装箱。
updateList(list);
System.out.println(list);
}
private static void updateList(List list) {
   
list.remove(2);  //这里输出的结果是[1,2].这里remove()方法有选择,装箱麻烦,可以直接用index,所以这里remove中的2是代表索引
list.remove(new Integer(2));//这里就是删除2这个元素,结果为[1,3].
}
JDK API中List接口的实现类常用的有:
ArrayList
  • ArrayList 是 List 接口的典型实现类、主要实现类
  • 作为List接口的主要实现类 ;线程不安全的,效率高;底层使用Object[] elementData存储.
  • 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
ArrayList的源码分析
  • jdk 7情况下:
    • ArrayList list = new ArrayList();底层创建了长度是10的Object[]数组elementData,
      list.add(123);elementData[0] = new Integer(123);… 如果此次添导致底层elementData数组容量不够,则扩容。默认情况下。扩容为原来的容量的1.5倍,同时需要将原有数组中的数据复制到新的数组中。
      结论:建议开发中使用带参的构造器:ArrayList list = new ArrayList(int capacity)
  • jdk 8情况下:
    • ArrayList list = new ArrayList();底层Object[ ] elementData初始化为{ },并没有创建长度为10的数组
    • List.add(123);第一次调用add( )时,底层才创建了长度10的数组,并将数组123添加到 elementData[0]中,后续的添加和扩容操作与jdk 7 无异。
  • 小结:jdk7中的ArrayList的对象的创建类似于单例的饿汉式,而jdk8中的ArrayList的对象的创建类似于单例的懒汉式,延迟了数组的创建,节省内存。
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
  • 没有角标的说法,双向链表,内部没有声明数组,而是定义了Node类型的first和last,
    用于记录首末元素。同时,定义内部类Node:数据存储的基本单位,作为LinkedList中保存数据的基本结构。Node除了保存数据,还定义了两个变量:(1) prev变量记录前一个元素的位置,(2) next变量记录下一个元素的位置
LinkedList的源码分析
  • LinkedList list = new LinkedList( );内部声明了Node类型的first和last属性,默认值为null
  • list.add(123); 将123封装到Node中,创建了Node对象
  • 其中,Node定义为:体现了LinkedList的双向链表的说法
    Java SE基础——Java集合_第4张图片
Vector(不重要,不常用)
  • 作为List接口的古老实现类;线程安全的,效率低
Vector的源码分析:
  • jdk7和jdk8中通过Vector( )构造器创建对象时,底层都创建了长度为10的数组,在扩容方面,默认扩容为原来的数组长度的2倍。
面试题:ArrayList,LinkedList,Vector三者的异同?

(1)同: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
(2)异:ArrayList: 作为List接口的主要实现类 ;线程不安全的,效率高;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
,底层是数组

面试题:请问ArrayList/LinkedList/Vector的异同?谈谈你的理解?ArrayList底层是什么?扩容机制?Vector和ArrayList的最大区别?
  • ArrayList和LinkedList的异同

    • 二者都线程不安全,相对线程安全的Vector,执行效率高。此外,ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构,LinkedList基于链表的数据结构。对于随机访问get和set,ArrayList觉得优于LinkedList,因为LinkedList要移动指针。对于新增和删除操作add(特指插入)和remove,LinkedList比较占优势,因为ArrayList要移动数据。
  • ArrayList和Vector的区别

    • Vector和ArrayList几乎是完全相同的,唯一的区别在于Vector是同步类synchronized,属于强同步类。因此开销就比ArrayList要大,访问要慢。正常情况下,大多数的Java程序员使用ArrayList而不是Vector,因为同步完全可以由程序员自己来控制。Vector每次扩容请求其大小的2倍空间,而ArrayList是1.5倍。Vector还有一个子类Stack。
Set接口:
  • 存储无序的(即:无索引),这里无序性: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来添加,而是根据数据的哈希值决定的。
  • 不可重复的数据: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。
  • Set接口是Collection的子接口,set接口没有提供额外的方法,使用的都是Collection中声明过的方法
  • 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 判断两个对象是否相同不是使用 == 运算符,而是根据 equals() 方法
HashSet
  • 作为Set接口的主要实现类;线程不安全的;可以存储null值,不能保证元素的排列顺序

  • 底层:数组+链表的结构(前提:jdk7)

  • 对于存放在Set容器(主要指:HashSet , LinkedHashSet)中的对象, 对应的类一定要重写equals() 和hashCode(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(即:哈希值)” 。

  • HashSet 集合判断两个元素相等的标准:两个对象通过 hashCode() 方法比较相等,并且两个对象的 equals() 方法返回值也相等。

  • 添加元素过程

      1. 向HashSet中添加元素a,首先调用元素a所在类的hashCo

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