[JavaSE] 第十章 Java集合

10.1 Java 集合框架概述

集合、数组都是多个数据进行存储操作的结构，简称 Java 容器，此时的存储，主要指的时内存层面的存储，不涉及到持久化的存储

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
- 数据一旦定义好，其元素的类型也就确定了，我们也就只能操作指定数据类型。比如：String[] arr; int[] arr1;
数组在存储多个数据方面的缺点：
- 一旦初始化以后，其长度就不可修改
- 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，非常不便，同时效率不高
- 获取数据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
- 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

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
- List 接口：存储有序的、可重复的数据
  - ArrayList、LinkedList、Vector
- Set 接口：存储无序的，不可重复的数据
  - HashSet、LinkedHashSet、TreeSet
Map接口：双列集合，用来存储一对（key-value）数据
- HashMap、LinkedHashMap、TreeMap、Hashtable、Properties

Java集合框架图

10.2 Collection 接口

Collection 接口是 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
在 JDK5 之前，Java 集合会丢失容器中所有对象的数据类型，把所有对象都当成 Object 类型处理；从 JDK5 增加了泛型以后，Java 集合可以记住容器中对象的数据类型。

10.2.1 Collection 接口常见方法

add(Object e)：将元素 e 添加到集合中
size()：获取集合中元素的个数
addAll(Collection col)：将 col 集合中的元素添加到当前的集合中
clear()：清空集合元素
isEmpty()：判断当前集合是否为空
contains(Object obj)：判断当前集合中是否包含 obj
containsAll(Collection clo)：判断形参 clo 中的所有元素是否都包含在当前集合中
remove(Object obj)：从当前集合中移除 obj 元素
removeAll(Collection col)：从当前集合中移除 col 中的所有元素
retainAll(Collection col)：交集，获取当前集合和col集合的交集，并返回给当前集合
equals(Object obj)：判断当前集合和形参集合的元素是否相同
hashCode()：返回当前对象的哈希值
toArray()：集合 --> 数组

	@Test
    public void test1() {
        Collection list = new ArrayList();

        //add(Object e)：将元素 e 添加到集合中
        list.add("AA");
        list.add("BB");
        list.add(123);//自动装箱
        list.add(new Date());

        //size()：获取集合中元素的个数
        System.out.println(list.size());

        //addAll(Collection col)：将 col 集合中的元素添加到当前的集合中
        Collection list2 = new ArrayList();
        list2.add("BBB");
        list2.add("EEE");
        list.addAll(list2);

        System.out.println(list);

        //clear()：清空集合元素
        list2.clear();

        //isEmpty()：判断当前集合是否为空
        System.out.println(list2.isEmpty());
    }

	@Test
    public void test1() {
        Collection<Object> list = new ArrayList<>();
        list.add(123);
        list.add(324);
        list.add(new String("Tom"));
        list.add(false);
        list.add(new Person("Jerry", 20));
        Person anna = new Person("Anna", 23);
        list.add(anna);

        //1.contains(Object obj)：判断当前集合中是否包含 obj
        System.out.println(list.contains(123));//true
        System.out.println(list.contains("Tom"));//true
        System.out.println(list.contains(new Person("Jerry", 20)));//true
        System.out.println(list.contains(new Person("Anna", 23)));//true

        //2.containsAll(Collection clo)：判断形参 clo 中的所有元素是否都包含在当前集合中
        List<Integer> list1 = Arrays.asList(123, 3241);
        System.out.println(list.containsAll(list1));//false
    }

    @Test
    public void test2() {
        //3.remove(Object obj)：从当前集合中移除 obj 元素
        Collection<Object> list = new ArrayList<>();
        list.add(123);
        list.add(324);
        list.add(new String("Tom"));
        list.add(false);
        list.add(new Person("Jerry", 20));
        Person anna = new Person("Anna", 23);
        list.add(anna);
        System.out.println(list);

        list.remove(123);
        System.out.println(list);

        list.remove(new Person("Jerry", 20));
        System.out.println(list);

        //4.removeAll(Collection col)：从当前集合中移除 col 中的所有元素
        Collection<Integer> col = Arrays.asList(123, 324);
        list.removeAll(col);
        System.out.println(list);
    }

    @Test
    public void test3() {
        Collection<Object> col = new ArrayList<>();
        col.add(123);
        col.add(456);
        col.add(new Person("Jerry", 20));
        col.add(new String("Tom"));
        col.add(false);

        //5.retainAll(Collection col)：交集，获取当前集合和col集合的交集，并返回给当前集合
        Collection<Object> col1 = Arrays.asList(123, 456, 789);
        System.out.println(col);//[123, 456, Person(name=Jerry, age=20), Tom, false]
        //col.retainAll(col1);
        System.out.println(col);//[123, 456]

        //6.equals(Object obj)：判断当前集合和形参集合的元素是否相同
        Collection<Object> col2 = new ArrayList<>();
        col2.add(123);
        col2.add(456);
        col2.add(new String("Tom"));
        col2.add(new Person("Jerry", 20));
        col2.add(false);
        //ArrayList有序，所以不相等
        System.out.println(col.equals(col2));//false
    }

    @Test
    public void test4() {
        Collection<Object> col2 = new ArrayList<>();
        col2.add(123);
        col2.add(456);
        col2.add(new String("Tom"));
        col2.add(new Person("Jerry", 20));
        col2.add(false);

        //7.hashCode()：返回当前对象的哈希值
        System.out.println(col2.hashCode());

        //8.集合 --> 数组：toArray()
        Object[] objects = col2.toArray();
        System.out.println(Arrays.toString(objects));

        //9.数组 --> 集合：Arrays.asList()
        List<Object> objects1 = Arrays.asList(objects);
        System.out.println(objects1);

        List<int[]> ints = Arrays.asList(new int[]{123, 456});
        System.out.println(ints);//[[I@50134894]

        List<Integer> list = Arrays.asList(new Integer[]{123, 456});
        System.out.println(list);//[123, 456]

    }

10.3 Iterator 迭代器接口

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。
Collection 接口实现了 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。
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
内部的方法：hasNext() 和 next()
内部定义了 remove()，可用在遍历的时候，删除集合中的元素。此方法不同于集合直接调用 remove()

public class IteratorTest {
    Collection<Object> list = new ArrayList<>();
     {
        list.add(123);
        list.add(324);
        list.add(new String("Tom"));
        list.add(false);
        list.add(new Person("Jerry", 20));
        Person anna = new Person("Anna", 23);
        list.add(anna);
    }

    @Test
    public void test1() {

        Iterator<Object> iterator = list.iterator();
        //hasNext()：判断是否还有下一个元素
        for (;iterator.hasNext();) {
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }


    //测试 Iterator 中的 remove()
    @Test
    public void test2() {
        Iterator<Object> iterator = list.iterator();

        //hasNext()：判断是否还有下一个元素
        for (;iterator.hasNext();) {
            Object next = iterator.next();
            if ("Tom".equals(next)) {
                iterator.remove();
            }
        }

        iterator = list.iterator();
        for (;iterator.hasNext();) {
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
}

10.4 Collection 子接口一：List

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
JDK API 中 List 接口的实现类常用的有：
- ArrayList：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 接口古老实现类；线程安全的，效率低；底层使用 Object[] elementData 存储

10.4.1 ArrayList 的使用

ArrayList 的源码分析：
- JDK7 情况下：
  - ArrayList list = new ArrayList(); 底层创建了长度是 10 的 Object[] 数组 elementData 如果添加导致底层 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
- JDK8 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
  - 小结：JDK7 中的 ArrayList 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。
常用方法：
- 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 位置的子集合

public class ListTest {

    ArrayList<Object> list = new ArrayList<>();
    {
        list.add(123);
        list.add(456);
        list.add("AA");
        list.add(new Person("Tom", 12));
        list.add(456);
    }
    @Test
    public void test1() {
        
        System.out.println(list);//[123, 456, AA, Person(name=Tom, age=12), 456]

        //void add(int index, Object ele):在index位置插入ele元素
        list.add(1, "BB");//[123, BB, 456, AA, Person(name=Tom, age=12), 456]
        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<Object> list1 = Arrays.asList(1, 2, 3);
        list.addAll(list1);
        System.out.println(list);
        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(0));
    }

    @Test
    public void test2() {
        System.out.println(list);//[123, 456, AA, Person(name=Tom, age=12), 456]

        //int indexOf(Object obj):返回obj在集合中首次出现的位置
        System.out.println(list.indexOf("BB"));//-1
        System.out.println(list.indexOf("AA"));//2

        //int lastIndexOf(Object obj):返回obj在当前集合中末次出现的位置
        System.out.println(list.lastIndexOf(456));

        //Object remove(int index):移除指定index位置的元素，并返回此元素
        Object remove = list.remove(0);
        System.out.println(remove);//123
        System.out.println(list);//[456, AA, Person(name=Tom, age=12), 456]

        //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);//[456, CC, Person(name=Tom, age=12), 456]

        //List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从fromIndex到toIndex位置的子集合
        List<Object> objects = list.subList(1, 4);
        System.out.println(objects);//[CC, Person(name=Tom, age=12), 456]
    }
}

10.4.2 LinkedList 的使用

LinkedList 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 的定义，体现了 LinkedList 的双向链表的说法：
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
新增方法：
- void addFirst(Object obj)：在集合的首位添加元素
- void addLast(Object obj)：在集合末尾添加元素
- Object getFirst()：获取集合首位的元素
- Object getLast()：获取集合末位的元素
- Object removeFirst()：删除集合中首位的元素
- Object removeLast()：删除集合中末尾的元素

    @Test
    public void test4() {
        LinkedList<Object> list = new LinkedList<>();
        list.add(123);
        list.add(456);
        list.add("AA");
        list.add(new Person("Tom", 12));
        list.add(456);

        System.out.println(list);//[123, 456, AA, Person(name=Tom, age=12), 456]

        //void addFirst(Object obj)：在集合的首位添加元素
        list.addFirst(12);
        System.out.println(list);//[12, 123, 456, AA, Person(name=Tom, age=12), 456]

        //void addLast(Object obj)：在集合末尾添加元素
        list.addLast("ABC");
        System.out.println(list);//[12, 123, 456, AA, Person(name=Tom, age=12), 456, ABC]

        //Object getFirst()：获取集合首位的元素
        Object first = list.getFirst();
        System.out.println(first);//12

        //Object getLast()：获取集合末位的元素
        Object last = list.getLast();
        System.out.println(last);//ABC

        //Object removeFirst()：删除集合中首位的元素
        list.removeFirst();
        System.out.println(list);//[123, 456, AA, Person(name=Tom, age=12), 456, ABC]

        //Object removeLast()：删除集合中末尾的元素
        list.removeLast();
        System.out.println(list);//[123, 456, AA, Person(name=Tom, age=12), 456]
    }

10.4.3 Vector 的使用

Vector的源码分析：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
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

10.5 Collection 子接口二：Set

Set 接口中没有额外定义新的方法，使用的都是 Collection 中声明过的方法
向 Set 中添加的数据，其所在的类一定要重写 hashCode() 和 equals()
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 Filed，都应该用来计算 hashCode 值
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：HashSet 的子类；遍历其内部数据时，可以按照添加的顺序遍历，对于比较频繁的遍历操作，LinkedHashSet 效率高于 HashSet
- TreeSet：可以按照添加对象的指定属性进行排序
- 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
- 不可重复性：保证添加的元素按照 equals() 判断时，不能返回 true。即：相同的元素只有一个

10.5.1 添加元素的过程

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()，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经有元素：
  - 如果此位置上没有其他元素，则元素 a 添加成功 情况一
  - 如果此位置上有其他元素 b（或以链表形式存储的多个元素），则比较元素 a 与元素 b 的hash值：
    - 如果 hash 不相同，则元素 a 添加成功 情况二
    - 如果 hash 值相同，进而需要调用元素 a 所在类的 equals()：
      - equals() 返回 true，元素 a 添加失败
      - equals() 返回 false，则元素 a 添加成功 情况三
- 对于添加成功的情况二和情况三而言：元素 a 与已经存在指定索引位置上的数据以链表的方式存储
- JDK7：元素 a 放到数组中，指向原来的元素
- JDK8：原来的元素放在数组中，指向元素 a
- HashSet 底层：数组 + 链表的结构

10.5.2 HashSet 的使用

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() 方法比较相等，并且两个对象的 equals() 方法返回值也相等。
对于存放在Set容器中的对象，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
底层也是数组，初始容量为16，当如果使用率超过0.75，（16*0.75=12）就会扩大容量为原来的 2倍

@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
@ToString
@Data
@EqualsAndHashCode
public class User {
    private String name;
    private int age;
}

	@Test
    public void test1() {
        Set<Object> set = new HashSet<>();
        set.add(456);
        set.add(123);
        set.add("AA");
        set.add("CC");
        set.add(new User("Tom", 12));
        set.add(new User("Tom", 12));
        set.add(129);
        set.add(123);

        System.out.println(set);//[AA, CC, User(name=Tom, age=12), 129, 456, 123]
    }

@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
@ToString
@EqualsAndHashCode
public class Person {
    int id;
    String name;
}

	@Test
    public void test3() {
        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";//将 Person(id=1001, name=AA) 变成 Person(id=1001, name=CC)
        set.remove(p1);//按照 Person(id=1001, name=CC) 的哈希值进行删除
        System.out.println(set);//[Person(id=1002, name=BB), Person(id=1001, name=CC)]
        set.add(new Person(1001,"CC"));//按 Person(id=1001, name=CC) 的哈希值进行添加，若此位置没有元素，测添加成功
        System.out.println(set);//[Person(id=1002, name=BB), Person(id=1001, name=CC), Person(id=1001, name=CC)]
        set.add(new Person(1001,"AA"));//按 Person(id=1001, name=AA) 的哈希值进行添加，此位置有值，比较hash值是否相同，相同则再比较equals()，不相等则添加成功
        System.out.println(set);//[Person(id=1002, name=BB), Person(id=1001, name=CC), Person(id=1001, name=CC), Person(id=1001, name=AA)]
    }

10.5.3 LinkedHashSet 的使用

LinkedHashSet 作为 HashSet 的子类，在添加的数据的同时，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
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插入顺序保存的
LinkedHashSet 插入性能略低于 HashSet，但在遍历 Set 中的全部元素时有很好的性能

	@Test
    public void test2() {
        Set<Object> set = new LinkedHashSet<>();
        set.add(456);
        set.add(123);
        set.add("AA");
        set.add("CC");
        set.add(new User("Tom", 12));
        set.add(new User("Tom", 12));
        set.add(129);

        System.out.println(set);

        for (Object obj: set) {
            System.out.println(obj);
        }
    }

10.5.4 TreeSet 的使用

TreeSet 是 SortedSet 接口的实现类，TreeSet 可以确保集合元素处于排序状态
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 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。
特点：有序，查询速度比 List 快

自然排序

向 TreeSet 中添加元素时，只有第一个元素无须比较 compareTo() 方法，后面添加的所有元素都会调用 compareTo() 方法进行比较
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) 方法比较返回值
当需要把一个对象放入 TreeSet 中，重写该对象对应的 equals() 方法时，应保证该方法与 compareTo(Object obj) 方法有一致的结果：如果两个对象通过 equals() 方法比较返回 true，则通过 compareTo(Object obj) 方法比较应返回 0。否则，让人难以理解

//按照姓名从小到大排列，如果出现姓名相同的值，则按照年龄从小到大排列
@Override
public int compareTo(User o) {
    if (o.name.equals(name)) {
        return age - o.age;
    }
    return -o.name.compareTo(name);
}

	@Test
    public void test1() {
        TreeSet<Object> set = new TreeSet<>();

        set.add(new User("Tom", 12));
        set.add(new User("Jerry", 19));
        set.add(new User("Anna", 11));
        set.add(new User("Marry", 16));
        set.add(new User("Tomas", 11));
        set.add(new User("Tomas", 14));

        for (Object obj: set) {
            System.out.println(obj);
        }
    }

定制排序

TreeSet 的自然排序要求元素所属的类实现Comparable接口，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。
此时，仍然只能向 TreeSet 中添加类型相同的对象。否则发生 ClassCastException 异常。
使用定制排序判断两个元素相等的标准是：通过 Comparator 比较两个元素返回了 0

	@Test
    public void test2() {
        Comparator<User> comparator = new Comparator<User>() {
            //按照年龄从小到大排列
            @Override
            public int compare(User o1, User o2) {
                return o1.getAge() - o2.getAge();
            }
        };
        TreeSet<User> set = new TreeSet<User>(comparator);

        set.add(new User("Tom", 12));
        set.add(new User("Jerry", 19));
        set.add(new User("Anna", 11));
        set.add(new User("Marry", 16));
        set.add(new User("Tomas", 11));
        set.add(new User("Tomas", 14));

        for (User user: set) {
            System.out.println(user);
        }
    }

10.6 Map 接口

Map 接口：双列集合，用来存储一对（key-value）数据
- HashMap：作为 Map 的主要实现类；线程不安全的，效率高；存储 null 的 key 和 value
  - LinkedHashMap：保证在遍历 map 元素时，可以按照添加的顺序实现遍历
    - 原因：在原来的 HashMap 底层结构基础上，添加了一对指针，指向前一个和后一个元素。对于频繁的遍历操作，此类执行效率高于 HashMap
- TreeMap：保证按照添加的 key-value 对进行排序，实现排序遍历。此时考虑 key 的自然排序或定制排序。底层使用红黑树结构存储
- Hashtable：作为古老的实现类；线程安全的，效率低；不能存储 null 的 key 和 value
  - Properties：常用来处理配置文件。key 和 value 都是 String 类型
HashMap 的底层：
- 数组 + 链表（JDK8前）
- 数组 + 链表 + 红黑树（JDK8）
Map结构的理解：
- Map 中的 key：无序的、不可重复的、使用 Set 存储所有的 Key ---> key 所在的类要重写 equals() 和 hashCode()
- Map 的中的 value：无序的，可重复的，使用 Collection 存储所有的 value ---> value 所在的类要重写 equals()
- 一个键值对：key-value 构成了一个 Entry 对象
- Map 中的 entry：无序的，不可重复的，使用 Set 存储所有的 entry

10.6.1 Map 接口常用方法

添加、删除、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
- 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

public class MapMethodTest {
    HashMap<Object, Object> map = new HashMap<>();
    {
        //添加
        map.put("AA", 123);
        map.put(45, 123);
        map.put("BB", 123);
    }
    @Test
    public void test1() {

        //修改
        map.put("AA", 223);

        System.out.println(map);//{AA=223, BB=123, 45=123}

        //Object remove(Object key)：移除指定key的key-value对，并返回value
        map.remove("AA");
        System.out.println(map);//{BB=123, 45=123}

        map.clear();
        System.out.println(map);//{}
        System.out.println(map.size());//0
    }

    @Test
    public void test2() {
        System.out.println(map);

        //Object get(Object key)：获取指定key对应的value
        System.out.println(map.get("AA"));//123

        //boolean containsKey(Object key)：是否包含指定的key
        System.out.println(map.containsKey("AA"));//true

        //boolean containsValue(Object value)：是否包含指定的value
        System.out.println(map.containsValue(123));

        map.clear();
        System.out.println(map.isEmpty());//true
    }

    @Test
    public void test3() {

        //Set keySet()：返回所有key构成的Set集合
        Set<Object> objects = map.keySet();
        objects.forEach(System.out::println);

        //Collection values()：返回所有value构成的Collection集合
        Collection<Object> values = map.values();
        Iterator<Object> iterator = values.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next());
        }

        //Set entrySet()：返回所有key-value对构成的Set集合
        Set<Map.Entry<Object, Object>> entries = map.entrySet();
        for (Map.Entry<Object, Object> entrie: entries) {
            System.out.println(entrie);
            System.out.print(entrie.getKey());
            System.out.print(": ");
            System.out.println(entrie.getValue());
        }
    }
}

10.6.2 HashMap 的使用

HashMap 的底层实现原理
- 以 JDK7 为例说明：
  - HashMap map = new HashMap();，在实例化以后，底层创建了长度是 16 的一维数组 Entry[] table
  - map.put(key1, value1);，首先，调用 key1 所在类的 hashCode() 计算 key1 哈希值，此哈希值经过某种算法计算以后，得到在 Entry 数组中的存放位置
  - 如果此位置上的数据为空，此时的 key1-value1 添加成功 情况一
  - 如果此位置上的数据不为空，（意味着此位置上存在一个或多个数据（以链表形式存在）），比较 key1 和已经存在的一个或多个数据的哈希值：
    - 如果 key1 的哈希值与已经存在的数据的哈希值都不相同，此时 key1-value1 添加成功 情况二
    - 如果 key1 的哈希值与已经存在的数据的哈希值相同，调用 key1 所在类的 equals()，比较：
      - 如果 equals() 返回 false：此时 key1-value1 添加成功 情况三
      - 如果 equals() 返回 true：使用 value1 替换相同 key 的 value 值
- 关于情况二和情况三：此时的 key1-value1 和原来的数据以链表的方式存储
- 在不断的添加过程中，会涉及到扩容问题，当超出临界值（且要存放的位置非空）时，扩容。默认的扩容方式：扩容为原来容量的两倍，并将原有的数据复制过来
- JKD8 相较于 JDK7 在底层实现方面的不同：
  - new HashMap()：底层没有创建一个长度为 16 的 Entry 数组
  - JDK8 底层的数组是 Node[]，而非 Entry[]
  - 首次调用 put() 时，底层创建长度为 16 的数组
  - JDK7 底层结构：数组+链表。JDK8 底层结构：数组+链表+红黑树
  - 形成链表时，七上八下（JDK7：新的元素指向旧的元素。JDK8：旧的元素指向新的元素）
  - 当数组的某一个索引位置上的元素以链表的形式存在的数据个数 > 8 且当前数组的长度 > 64时，此时此索引位置上的数据改为使用红黑树存储
DEFAULT_INITIAL_CAPACITY: HashMap的默认容量，16
MAXIMUM_CAPACITY： HashMap的最大支持容量，2^30
DEFAULT_LOAD_FACTOR：HashMap的默认加载因子 0.75
threshold：扩容的临界值=容量*填充因子：16 * 0.75 = 12
TREEIFY_THRESHOLD：Bucket中链表长度大于该默认值，转化为红黑树
MIN_TREEIFY_CAPACITY：桶中的 Node 被树化时最小的 hash 表容量：64

    @Test
    public void test1() {
        HashMap<Object, Object> map = new HashMap<>();
        map.put(null, 12);
        System.out.println(map);

        Hashtable<Object, Object> hashtable = new Hashtable<>();
        hashtable.put(null, 12);
        System.out.println(hashtable);//NullPointerException
    }

    @Test
    public void test2() {
        HashMap<Object, Object> map = new HashMap<>();
        map = new LinkedHashMap<>();
        map.put(123, "AA");
        map.put(345, "BB");
        map.put(12, "CC");

        System.out.println(map);
    }

10.6.3 LinkedHashMap 的使用

LinkedHashMap 底层使用的结构与 HashMap 相同，因为 LinkedHashMap 继承于 HashMap，区别就在于：LinkedHashMap 内部提供了 Entry，替换 HashMap 中的 Node

HashMap 中的内部类：Node

LinkedHashMap 中的内部类：Entry

10.6.4 TreeMap 的使用

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，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

@Test
public void test1() {
    TreeMap<User, Object> treeMap = new TreeMap<>();

    User u1 = new User("Tom", 23);
    User u2 = new User("Jerry", 13);
    User u3 = new User("Jack", 26);
    User u4 = new User("Rose", 15);

    treeMap.put(u1, 90);
    treeMap.put(u2, 70);
    treeMap.put(u3, 20);
    treeMap.put(u4, 40);

    Set<Map.Entry<User, Object>> entries = treeMap.entrySet();
    for (Map.Entry<User, Object> en: entries) {
        System.out.println(en);
    }
}

//定制排序
@Test
public void test2() {
    TreeMap<User, Integer> treeMap = new TreeMap<>(new Comparator<Object>() {
        @Override
        public int compare(Object o1, Object o2) {
            if (o1 instanceof User && o2 instanceof User) {
                User u1 = (User) o1;
                User u2 = (User) o2;
                return Integer.compare(u1.getAge(), u2.getAge());
            }
            throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
        }
    });

    User u1 = new User("Tom", 23);
    User u2 = new User("Jerry", 13);
    User u3 = new User("Jack", 26);
    User u4 = new User("Rose", 15);

    treeMap.put(u1, 90);
    treeMap.put(u2, 70);
    treeMap.put(u3, 20);
    treeMap.put(u4, 40);

    Set<Map.Entry<User, Integer>> entries = treeMap.entrySet();
    for (Map.Entry<User, Integer> en: entries) {
        System.out.println(en);
    }
}

10.6.5 Properties 的使用

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 里的 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

public class PropertiesTest {

    public static void main(String[] args) {

        Properties properties = new Properties();
        FileInputStream stream = null;
        try {
            stream = new FileInputStream("jdbc.properties");
            properties.load(stream);//加载流对应的文件

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        String name = properties.getProperty("user");
        String password = properties.getProperty("password");
        System.out.println(name + ": " + password);

        //关闭流
        try {
            assert stream != null;
            stream.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

10.7 Collections 工具类

Collections 是一个操作 Set、List 和 Map 等集合的工具类
排序操作（均为 stati 方法）：
- 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
- 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)
- Object min(Collection，Comparator)
- int frequency(Collection，Object)：返回指定集合中指定元素的出现次数
- 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
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

public class CollectionsTest {

    ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();

    {
        list.add(123);
        list.add(456);
        list.add(456);
        list.add(-23);
        list.add(78);
        list.add(78);
        list.add(78);
        list.add(93);
    }

    @Test
    public void test1() {
        System.out.println(list);

        //reverse(List)：反转 List 中元素的顺序
        Collections.reverse(list);
        System.out.println(list);

        //shuffle(List)：对 List 集合元素进行随机排序
        Collections.shuffle(list);
        System.out.println(list);

        //sort(List)：根据元素的自然顺序对指定 List 集合元素按升序排序
        Collections.sort(list);
        System.out.println(list);

        //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
        Collections.swap(list, 0, 1);
        System.out.println(list);

        //int frequency(Collection，Object)：返回指定集合中指定元素的出现次数
        int frequency = Collections.frequency(list, 78);
        System.out.println(frequency);
    }

    @Test
    public void test2() {

        //void copy(List dest,List src)：将src中的内容复制到dest中
        List<Object> list1 = Arrays.asList(new Object[list.size()]);
        Collections.copy(list1, list);
        System.out.println(list1);

        //boolean replaceAll(List list，Object oldVal，Object newVal)：使用新值替换 List 对象的所有旧值
        Collections.replaceAll(list1, 78, 18);
        System.out.println(list1);
    }

    @Test
    public void test3() {
        Collections.synchronizedList(list);
        System.out.println(list);
    }
}
);

        //sort(List)：根据元素的自然顺序对指定 List 集合元素按升序排序
        Collections.sort(list);
        System.out.println(list);

        //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
        Collections.swap(list, 0, 1);
        System.out.println(list);

        //int frequency(Collection，Object)：返回指定集合中指定元素的出现次数
        int frequency = Collections.frequency(list, 78);
        System.out.println(frequency);
    }

    @Test
    public void test2() {

        //void copy(List dest,List src)：将src中的内容复制到dest中
        List<Object> list1 = Arrays.asList(new Object[list.size()]);
        Collections.copy(list1, list);
        System.out.println(list1);

        //boolean replaceAll(List list，Object oldVal，Object newVal)：使用新值替换 List 对象的所有旧值
        Collections.replaceAll(list1, 78, 18);
        System.out.println(list1);
    }

    @Test
    public void test3() {
        Collections.synchronizedList(list);
        System.out.println(list);
    }
}

posted @ 2022-01-20 22:33 Aunean 阅读(29) 评论(0) 编辑收藏举报

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