集合框架<二>
Set接口
Set接口中的方法和Collection中方法一致的。Set接口取出方式只有一种,迭代器。
|--HashSet:底层数据结构是哈希表,线程是不同步的。无序,高效;
HashSet集合保证元素唯一性:通过元素的hashCode方法,和equals方法完成的。
当元素的hashCode值相同时,才继续判断元素的equals是否为true。
如果为true,那么视为相同元素,不存。如果为false,那么存储。
如果hashCode值不同,那么不判断equals,从而提高对象比较的速度
|--LinkedHashSet:有序,hashset的子类。
|--TreeSet:对Set集合中的元素的进行指定顺序的排序。不同步。TreeSet底层的数据结构就是二叉树。
哈希表原理:
1,对对象元素中的关键字(对象中的特有数据),进行哈希算法的运算,并得出一个具体的算法值,这个值 称为哈希值。
2,哈希值就是这个元素的位置。
3,如果哈希值出现冲突,再次判断这个关键字对应的对象是否相同。如果对象相同,就不存储,因为元素重复。如果对象不同,就存储,在原来对象的哈希值基础 +1顺延。
4,存储哈希值的结构,我们称为哈希表。
5,既然哈希表是根据哈希值存储的,为了提高效率,最好保证对象的关键字是唯一的。
这样可以尽量少的判断关键字对应的对象是否相同,提高了哈希表的操作效率。
判断是否存在区别:
对于ArrayList集合,判断元素是否存在,或者删元素底层依据都是equals方法。
对于HashSet集合,判断元素是否存在,或者删除元素,底层依据的是hashCode方法和equals方法。
TreeSet:
用于对Set集合进行元素的指定顺序排序,排序需要依据元素自身具备的比较性。
如果元素不具备比较性,在运行时会发生ClassCastException异常。
所以需要元素实现Comparable接口,强制让元素具备比较性,复写compareTo方法。
依据compareTo方法的返回值,确定元素在TreeSet数据结构中的位置。
TreeSet方法保证元素唯一性的方式:就是参考比较方法的结果是否为0,如果return 0,视为两个对象重复,不存
TreeSet集合排序有两种方式, Comparable和Comparator区别:
1:让元素自身具备比较性,需要元素对象实现Comparable接口,覆盖compareTo方法。
2:让集合自身具备比较性,需要定义一个实现了Comparator接口的比较器,并覆盖compare方法,并将该类对象作为实际参数传递给TreeSet集合的构造函数。
第二种方式较为灵活。
Map
|--Hashtable:底层是哈希表数据结构,是线程同步的。不可以存储null键,null值。
|--HashMap:底层是哈希表数据结构,是线程不同步的。可以存储null键,null值。替代了Hashtable.
|--TreeMap:底层是二叉树结构,可以对map集合中的键进行指定顺序的排序。
Map集合存储和Collection有着很大不同:
Collection一次存一个元素;Map一次存一对元素。
Collection是单列集合;Map是双列集合。
Map中的存储的一对元素:一个是键,一个是值,键与值之间有对应(映射)关系。
特点:要保证map集合中键的唯一性。
主要方法浏览
- 添加。
put(key,value):当存储的键相同时,新的值会替换老的值,并将老值返回。如果键没有重复,返回null。
void putAll(Map);
- 删除。
void clear():清空
value remove(key) :删除指定键。 - 判断。
boolean isEmpty():
boolean containsKey(key):是否包含key
boolean containsValue(value) :是否包含value - 取出。
int size():返回长度
value get(key) :通过指定键获取对应的值。如果返回null,可以判断该键不存在。当然有特殊情况,就是在hashmap集合中,是可以存储null键null值的。
Collection values():获取map集合中的所有的值。
遍历map中所有的元素:
Set keySet();
Set entrySet();//取的是键和值的映射关系。
Entry就是Map接口中的内部接口;
为什么要定义在map内部呢?entry是访问键值关系的入口,是map的入口,访问的是map中的键值对。
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取出map集合中所有元素的方式一:keySet()方法。
可以将map集合中的键都取出存放到set集合中。对set集合进行迭代。迭代完成,再通过get方法对获取到的键进行值的获取。
Set keySet = map.keySet();
Iterator it = keySet.iterator();
while(it.hasNext()) {
Object key = it.next();
Object value = map.get(key);
System.out.println(key+":"+value);
}
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取出map集合中所有元素的方式二:entrySet()方法。
Set entrySet = map.entrySet();
Iterator it = entrySet.iterator();
while(it.hasNext()) {
Map.Entry me = (Map.Entry)it.next();
System.out.println(me.getKey()+"::::"+me.getValue());
}
集合使用技巧
- 看到Array就是数组结构,有角标,查询速度很快。
- 看到link就是链表结构:增删速度快,而且有特有方法。addFirst; addLast; removeFirst(); removeLast(); getFirst();getLast();
- 看到hash就是哈希表,就要想要哈希值,就要想到唯一性,就要想到存入到该结构的中的元素必须覆盖hashCode,equals方法。
- 看到tree就是二叉树,就要想到排序,就想要用到比较
- 比较的两种方式:
一个是Comparable:覆盖compareTo方法;
一个是Comparator:覆盖compare方法。
- 比较的两种方式:
- LinkedHashSet,LinkedHashMap:这两个集合可以保证哈希表有存入顺序和取出顺序一致,保证哈希表有序。
集合什么时候用?
当存储的是一个元素时,就用Collection。当存储对象之间存在着映射关系时,就使用Map集合,保证唯一,就用Set。不保证唯一,就用List。
Collections
它是一个工具类,它的出现给集合操作提供了更多的功能。这个类不需要创建对象,内部提供的都是静态方法。
Collections.sort(list);//list集合进行元素的自然顺序排序。
Collections.sort(list,new ComparatorByLen());//按指定的比较器方法排序。
class ComparatorByLen implements Comparator<String>{
public int compare(String s1,String s2){
int temp = s1.length()-s2.length();
return temp==0?s1.compareTo(s2):temp;
}
}
Collections.max(list); //返回list中字典顺序最大的元素。
int index = Collections.binarySearch(list,"zz");//二分查找,返回角标。
Collections.reverseOrder();//逆向反转排序。
Collections.shuffle(list);//随机对list中的元素进行位置的置换。
- 将非同步集合转成同步集合的方法:
Collections中的 XXX synchronizedXXX(XXX);
List synchronizedList(list);
Map synchronizedMap(map);
原理:定义一个类,将集合所有的方法加同一把锁后返回。
3. Collection和Collections的区别:
Collections是个java.util下的类,是针对集合类的一个工具类,提供一系列静态方法,实现对集合的查找、排序、替换、线程安全化(将非同步的集合转换成同步的)等操作。
Collection是个java.util下的接口,它是各种集合结构的父接口,继承于它的接口主要有Set和List,提供了关于集合的一些操作,如插入、删除、判断一个元素是否其成员、遍历等。
Arrays:
用于操作数组对象的工具类,里面都是静态方法。
- asList方法:将数组转换成list集合。
String[] arr = {"abc","kk","qq"};
Listlist = Arrays.asList(arr);//将arr数组转成list集合。 - 将数组转换成集合,有什么好处呢?用aslist方法,将数组变成集合;
可以通过list集合中的方法来操作数组中的元素:isEmpty()、contains、indexOf、set; - 注意(局限性):数组是固定长度,不可以使用集合对象增加或者删除等,会改变数组长度的功能方法。比如add、remove、clear。(会报不支持操作异常UnsupportedOperationException);
集合变数组:
用的是Collection接口中的方法:toArray();
如果给toArray传递的指定类型的数据长度小于了集合的size,那么toArray方法,会自定再创建一个该类型的数据,长度为集合的size。
如果传递的指定的类型的数组的长度大于了集合的size,那么toArray方法,就不会创建新数组,直接使用该数组即可,并将集合中的元素存储到数组中,其他为存储元素的位置默认值null。
所以,在传递指定类型数组时,最好的方式就是指定的长度和size相等的数组。
将集合变成数组后有什么好处?限定了对集合中的元素进行增删操作,只要获取这些元素即可。
Collection在jdk1.5以后,有了一个父接口Iterable,这个接口的出现的将iterator方法进行抽取,提高了扩展性
增强for循环:foreach语句,foreach简化了迭代器。
格式:// 增强for循环括号里写两个参数,第一个是声明一个变量,第二个就是需要迭代的容器
for( 元素类型 变量名 : Collection集合 & 数组 ) {
…
}
- 高级for循环和传统for循环的区别:
高级for循环在使用时,必须要明确被遍历的目标。这个目标,可以是Collection集合或者数组,如果遍历Collection集合,在遍历过程中还需要对元素进行操作,比如删除,需要使用迭代器。
如果遍历数组,还需要对数组元素进行操作,建议用传统for循环因为可以定义角标通过角标操作元素。如果只为遍历获取,可以简化成高级for循环,它的出现为了简化书写。
高级for循环可以遍历map集合吗?不可以。但是可以将map转成set后再使用foreach语句。
关于使用:
1)、作用:对存储对象的容器进行迭代: 数组 collection map
2)、增强for循环迭代数组:
String [] arr = {"a", "b", "c"};//数组的静态定义方式,只试用于数组首次定义的时候
for(String s : arr) {
System.out.println(s);
}
3)、单列集合 Collection:
List list = new ArrayList();
list.add("aaa");
// 增强for循环, 没有使用泛型的集合能不能使用增强for循环迭代?能
for(Object obj : list) {
String s = (String) obj;
System.out.println(s);
}
4)、双列集合 Map:
Map map = new HashMap();
map.put("a", "aaa");
常用hashmap因为应用场景常常作为局部变量使用,所以用考虑线程安全不安全的问题。
// 传统方式:必须掌握这种方式
Set entrys = map.entrySet(); // 1.获得所有的键值对Entry对象
iter = entrys.iterator(); // 2.迭代出所有的entry
while(iter.hasNext()) {
Map.Entry entry = (Entry) iter.next();
String key = (String) entry.getKey(); // 分别获得key和value
String value = (String) entry.getValue();
System.out.println(key + "=" + value);
}
// 增强for循环迭代:原则上map集合是无法使用增强for循环来迭代的,因为增强for循环只能针对实现了Iterable接口的集合进行迭代;Iterable是jdk5中新定义的接口,就一个方法iterator方法,只有实现了Iterable接口的类,才能保证一定有iterator方法,java有这样的限定是因为增强for循环内部还是用迭代器实现的,而实际上,我们可以通过某种方式来使用增强for循环。
for(Object obj : map.entrySet()) {
Map.Entry entry = (Entry) obj; // obj 依次表示Entry
System.out.println(entry.getKey() + "=" + entry.getValue());
}
5)、集合迭代注意问题:在迭代集合的过程中,不能对集合进行增删操作(会报并发访问异常);可以用迭代器的方法进行操作(子类listIterator:有增删的方法)。
6)、增强for循环注意问题:在使用增强for循环时,不能对元素进行赋值;
int[] arr = {1,2,3};
for(int num : arr) {
num = 0; //不能改变数组的值
}
System.out.println(arr[1]); //
可变参数(...):
用到函数的参数上,当要操作的同一个类型元素个数不确定的时候,可是用这个方式,这个参数可以接受任意个数的同一类型的数据。
和以前接收数组不一样的是:
以前定义数组类型,需要先创建一个数组对象,再将这个数组对象作为参数传递给函数。现在,直接将数组中的元素作为参数传递即可。底层其实是将这些元素进行数组的封装,而这个封装动作,是在底层完成的,被隐藏了。所以简化了用户的书写,少了调用者定义数组的动作。
如果在参数列表中使用了可变参数,可变参数必须定义在参数列表结尾(也就是必须是最后一个参数,否则编译会失败。)。
如果要获取多个int数的和呢?可以使用将多个int数封装到数组中,直接对数组求和即可。
静态导入:导入了类中的所有静态成员,简化静态成员的书写。
import static java.util.Collections.*; //导入了Collections类中的所有静态成员
枚举enum:
1)、在setGrade方法中做判断,不符合格式要求就抛出异常;
2)、直接限定用户的选择,通过自定义类模拟枚举的方式来限定用户的输入,写一个Grade类,私有构造函数,对外提供5个静态的常量表示类的实例;
3)、jdk5中新定义了枚举类型,专门用于解决此类问题;
4)、枚举就是一个特殊的java类,可以定义属性、方法、构造函数、实现接口、继承类;
自动拆箱:
java中数据类型分为两种 : 基本数据类型 引用数据类型(对象)
在 java程序中所有的数据都需要当做对象来处理,针对8种基本数据类型提供了包装类,如下:
int --> Integer
byte --> Byte
short --> Short
long --> Long
char --> Character
double --> Double
float --> Float
boolean --> Boolean
jdk5以前基本数据类型和包装类之间需要互转:
基本---引用 Integer x = new Integer(x);
引用---基本 int num = x.intValue();
1)、Integer x = 1; x = x + 1; 经历了什么过程?装箱 > 拆箱 > 装箱;
hashTable 和ConcurrentHashMap
- HashTable是一个多线程,安全,低效的容器, 低效的原因是因为HashTable的线程都必须竞争同一把锁。
- ConcurrentHashMap是采用segment进行充当锁,每个线程都有自己的segment也就是自己的锁也就不会竞争那么激烈,效率也提高了。
ConcurrentHashMap是由Segment数组结构和HashEntry数组结构组成。
Segment是一种可重入锁ReentrantLock,在ConcurrentHashMap里扮演锁的角色,HashEntry则用于存储键值对数据。一个ConcurrentHashMap里包含一个Segment数组,Segment的结构和HashMap类似,是一种数组和链表结构, 一个Segment里包含一个HashEntry数组,每个HashEntry是一个链表结构的元素, 每个Segment守护者一个HashEntry数组里的元素,当对HashEntry数组的数据进行修改时,必须首先获得它对应的Segment锁。