java编程思想－持有对象
java之容器
先来一张容器的API框架图：
容器API：
1、Collection接口------定义了存储一组对象的方法，其子接口Set和List分别定义了存储的方式。
①、Set中的数据对象没有顺序且不可以重复。
②、List中的数据对象有顺序且可以重复。
2、Map接口定义了存储“键（key）---值（value）映射对”的方法。
Collection接口
Collection结构可持有各自独立的对象。在J2SE中，Collection包括了List与Set，List是实现java.util.List接口的相关类，可依对象被放置至容器中的顺序来排列对象。Set是实现java.util.Set接口的相关类，不接受重复的对象，并可拥有一套排序规则。
1. List接口
(1) List接口是java.util.Colleciton接口的子接口，而Collection接口则是java.lang.Iterable的子接口。Iterable接口要求实现一个iterator()方法。
(2) Iterable接口要求实现它的类返回一个实现java.util.Iterator接口的对象，事实上在J2SE的API中找不到任何实现Iterator的类，因为Iterator会根据实际的容器数据结构来迭代元素，而容器的数据结构实现方式对外界是隐藏的，使用者不用知道这个结构，只需要知道Iterator的实现方法，就可以取出元素。
Collection接口继承了Iterator接口，定义了加入元素、删除元素、元素长度等方法。
package java.util;
public interface Collection<E> extends Iterable<E> {
int size();
boolean isEmpty();
boolean contains(Object o);
Iterator<E> iterator();
Object[] toArray();
<T> T[] toArray(T[] a);
boolean add(E e);
boolean remove(Object o);
boolean containsAll(Collection<?> c);
boolean addAll(Collection<? extends E> c);
boolean removeAll(Collection<?> c);
boolean retainAll(Collection<?> c);
void clear();
boolean equals(Object o);
int hashCode();
}
Collection在删除元素及取得元素上的定义比较通用，List接口则又增加了根据索引取得对象的方法，这说明了List数据结构的特性，每个加入List中的元素是循序加入的，并可指定索引来存取元素。
(3)ArrayList： ArrayList实现了List接口，使用数组结构实现List数据结构。数组的特性是可以利用索引来快速指定对象的位置，所以对于快速的随机取得对象来说，使用ArrayList可以得到较好的效率。但由于使用数组实现，若要从中间作删除或插入对象的动作，会需要移动后段的数组元素以重新调整索引顺序，所以速度上会慢得多。
(4) LinkedList：List默认是以对象加入(Add)容器的顺序来排列它们，List上的add()方法也可以指定位置插入对象。如果对象加入之后是为了取出，而不会常作删除或插入的动作，则用ArrayList效率会比较好。如果经常从容器中作插入或删除的动作，则用java.util.LinkedList会获得较好的效率。由于使用LinkedList使用链表，在进行插入或删除动作时有较好的效果，适合用来实现堆栈(Stack)与队列(Queue)。下面是利用LinkedList实现的一个先进先出的队列实例，当然也可以利用LinkedList来实现一个先进后出的堆栈类。
package onlyfun.caterpillar;
import java.util.*;
public class StringQueue
{
private LinkedList<String> linkedList;
public StringQueue()
{
linkedList = new LinkedList<String>();
}
public void put(String name)
{
linkedList.addFirst(name);
}
public String get()
{
return linkedList.removeLast();
}
public boolean isEmpty()
{
return linkedList.isEmpty();
}
}
2. HashSet：java.util.HashSet实现了java.util.Set接口，Set接口一样继承了Collection接口。List容器中的对象允许重复，但Set容器中的对象不许重复，都是唯一的。加入Set容器中的对象都必须重新定义equals()方法，用作Set中对象的唯一识别。Set容器有自己的一套排序规则。
HashSet的排序规则是利用哈希法(Hash)，所以加入HashSet容器的对象还必须重新定义hashCode()方法。HashSet根据哈希码来确定对象在容器中存储的位置，也可以根据哈希码来快速地找到容器中的对象。在定义类时最好总是重新定义equals()与hashCode()方法，以符合Java的设计规范。下面程序片段展示了如何使用HashSet。
package ysu.hxy;
import java.util.*;
public class HashSetDemo
{
public static void main(String[] args)
{
Set<String> set = new HashSet<String>();
set.add("sssssssss");
set.add("ttttttt");
set.add("gggggggg");
//故意加入重复的对象
set.add("gggggggg");
//使用Iterator显示对象
Iterator iterator = set.iterator();
while(iterator.hasNext())
System.out.print(iterator.next()+ " ");
System.out.println();
set.remove("gggggggg");
for(String name:set)
{
System.out.print(name+" ");
}
System.out.println();
}
}
3.TreeSet:TreeSet实现Set接口与java.util.SortedSet接口，SortedSet提供相关的方法让您有序地取出对应位置的对象，像first()、last()等方法。TreeSet是J2SE中唯一实现SortedSet接口的类，它使用红黑树结构来对加入的对象进行排序。
package ysu.hxy;
import java.util.*;
public class TreeSetDemo
{
public static void main(String[] args)
{
Set<String> set = new TreeSet<String>();
set.add("justin");
set.add("caterpillar");
set.add("momor");
for(String name: set)
System.out.print(name+ " ");
System.out.println();
}
}
输出结果是：caterpillar justin momor。TreeSet默认的排序是依字典顺序来进行的。如果对对象有自己的一套排列顺序，要定义一个实现java.util.Comparator接口的对象，要实现接口中的compare()方法， compare()方法必须返回整数值。如果对象顺序相同则返回0，返回正整数表示compare()方法中传入的第一个对象大于第二个对象，反之则返回负整数。举个实际例子，假设想要改变TreeSet依字典顺序排列加入的对象为相反的顺序，可以如下自定义一个实现Comparator接口的类。
package ysu.hxy;
import java.util.Comparator;
public class CustomComparator<T> implements Comparator<T>
{
public int compare(T o1,T o2)
{
if(((T)o1).equals(o2))
return 0;
return ((Comparable<T>)o1).compareTo((T)o2)*-1;
}
}
在此自定义的Comparator中，两个对象顺序相同会返回0，而为了便于比较，Comparator传入的对象必须实现Comparable接口(例如String对象就有实现Comparable接口)。乘以-1表示以字典顺序反序进行排列。用以下代码来使用自定义的排序方式，在建构TreeSet实例时一并指定自定义的Comparator。
package ysu.hxy;
import java.util.*;
public class TreeSetDemo2
{
public static void main(String[] args)
{
//自定义Comparator
Comparator<String> comparator = new CustomComparator<String>();
Set<String> set = new TreeSet<String>(comparator);
set.add("justin");
set.add("caterpillar");
set.add("momor");
for(String name:set)
System.out.print(name + " ");
System.out.println();
}
}
输出结果与上面的输出结果正好相反：momor justin caterpillar。
二 Map类：
实现java.util.Map接口的对象会将键(Key)映射至值(Value)，值指的是存入Map容器的对象。在将对象存入Map对象时，需要同时给定一个键，要取回对象时可以指定键，这样就可以取得与键对应的对象值。Map中的每一个键都是唯一的，不能有重复的键，Map拥有自己的排序机制。
1. HashMap
HashMap是基于哈希表的Map接口的非同步实现（Hashtable跟HashMap很像，唯一的区别是Hashtalbe中的方法是线程安全的，也就是同步的）。此实现提供所有可选的映射操作，并允许使用null值和null键。此类不保证映射的顺序，特别是它不保证该顺序恒久不变。
从上图中可以看出，HashMap底层就是一个数组结构，数组中的每一项又是一个链表。当新建一个HashMap的时候，就会初始化一个数组。
可以看出，Entry就是数组中的元素，每个 Map.Entry 其实就是一个key-value对，它持有一个指向下一个元素的引用，这就构成了链表。
从上面的源代码中可以看出：当我们往HashMap中put元素的时候，先根据key的hashCode重新计算hash值，根据hash值得到这个元素在数组中的位置（即下标），如果数组该位置上已经存放有其他元素了，那么在这个位置上的元素将以链表的形式存放，新加入的放在链头，最先加入的放在链尾。如果数组该位置上没有元素，就直接将该元素放到此数组中的该位置上。
addEntry(hash, key, value, i)方法根据计算出的hash值，将key-value对放在数组table的 i 索引处。addEntry 是HashMap 提供的一个包访问权限的方法
当系统决定存储HashMap中的key-value对时，完全没有考虑Entry中的value，仅仅只是根据key来计算并决定每个Entry的存储位置。我们完全可以把 Map 集合中的 value 当成 key 的附属，当系统决定了 key 的存储位置之后，value 随之保存在那里即可。
对于任意给定的对象，只要它的 hashCode() 返回值相同，那么程序调用 hash(int h) 方法所计算得到的 hash 码值总是相同的。我们首先想到的就是把hash值对数组长度取模运算，这样一来，元素的分布相对来说是比较均匀的。但是，“模”运算的消耗还是比较大的，在HashMap中是这样做的：调用 indexFor(int h, int length) 方法来计算该对象应该保存在 table 数组的哪个索引处。
static int indexFor(int h, int length) {
return h & (length-1);
}
当length总是 2 的n次方时，h& (length-1)运算等价于对length取模，也就是h%length，但是&比%具有更高的效率。
从HashMap中get元素时，首先计算key的hashCode，找到数组中对应位置的某一元素，然后通过key的equals方法在对应位置的链表中找到需要的元素。
归纳起来简单地说，HashMap 在底层将 key-value 当成一个整体进行处理，这个整体就是一个 Entry 对象。HashMap 底层采用一个 Entry[] 数组来保存所有的 key-value 对，当需要存储一个 Entry 对象时，会根据hash算法来决定其在数组中的存储位置，在根据equals方法决定其在该数组位置上的链表中的存储位置；当需要取出一个Entry时，也会根据hash算法找到其在数组中的存储位置，再根据equals方法从该位置上的链表中取出该Entry。
