Java讲义第八章学习笔记

chapter 8 Java集合

8.1 类的加载、连接和初始化

　　集合类主要负责保存、盛装其他数据，因此集合类也称为容器类。所有的集合类都位于java.util包下，后来为了处理多线程环境下的并发安全问题，Java 5还在java.util.concurrent包下提供了一些多线程支持的集合类。

　　Java的集合类主要由两个接口派生而出：Collection和Map，Collection和Map是Java集合框架的根接口，这两个接口又包含了一些子接口或实现类。

8.2 Java 11增强的Collection和Iterator接口

　　Collection接口里定义了如下操作集合元素的方法。

　　　　➢ boolean add(Object o)：该方法用于向集合里添加一个元素。

　　　　➢ boolean addAll(Collection c)：该方法把集合c里的所有元素添加到指定集合里。

　　　　➢ void clear()：清除集合里的所有元素，将集合长度变为0。

　　　　➢ boolean contains(Object o)：返回集合里是否包含指定元素。

　　　　➢ boolean containsAll(Collection c)：返回集合里是否包含集合c里的所有元素。

　　　　➢ boolean isEmpty()：返回集合是否为空。当集合长度为0时返回true，否则返回false。

　　　　➢ Iterator iterator()：返回一个Iterator对象，用于遍历集合里的元素。

　　　　➢ boolean remove(Object o)：删除集合中的指定元素o，当集合中包含了一个或多个元素o时，该方法只删除第一个符合条件的元素，该方法将返回true。

　　　　➢ boolean removeAll(Collection c)：从集合中删除集合c里包含的所有元素（相当于用调用该方法的集合减集合c），如果删除了一个或一个以上的元素，则该方法返回true。

　　　　➢ boolean retainAll(Collection c)：从集合中删除集合c里不包含的元素（相当于把调用该方法的集合变成该集合和集合c的交集），如果该操作改变了调用该方法的集合，则该方法返回true。

　　　　➢ int size()：该方法返回集合里元素的个数

　　Java 11为Collection新增了一个toArray(IntFunction)方法，使用该方法的主要目的就是利用泛型。对于传统的toArray()方法而言，不管Collection本身是否使用泛型，toArray()的返回值总是Object[]；但新增的toArray(IntFunction)方法不同，当Collection使用泛型时，toArray(IntFunction)可以返回特定类型的数组。

public class CollectionTest {
    public static void main(String[] args) {
        Collection c = new ArrayList();
        //添加元素
        c.add("孙悟空");
        //虽然集合里不能放基本类型的值，但Java支持自动装箱
        c.add(6);
        System.out.println("c集合的元素个数为：" + c.size());  //2
        //删除指定元素
        c.remove(6);
        System.out.println("c集合的元素个数为：" + c.size());  //1
        //判断是否包含字符串
        System.out.println("c集合是否包含\"孙悟空\"字符串：" +c.contains("孙悟空")); //true
        c.add("轻量级java ee企业应用实战");
        System.out.println("c集合的元素：" + c);
        Collection books = new HashSet();
        books.add("轻量级java ee企业应用实战");
        books.add("疯狂Java讲义");
        System.out.println("c集合是否包含books集合？" + c.containsAll(books));//false
        //用c集合减去books集合里的元素
        c.removeAll(books);
        System.out.println("c集合的元素：" + c);
        //删除c集合里的素有元素
        c.clear();
        System.out.println("c集合里的元素：" + c);
        //控制books集合里只剩下c集合里也包含的元素
        books.retainAll(c);
        System.out.println("books 集合的元素:" + books);

    }
}

输出结果：

c集合的元素个数为：2
c集合的元素个数为：1
c集合是否包含"孙悟空"字符串：true
c集合的元素：[孙悟空, 轻量级java ee企业应用实战]
c集合是否包含books集合？false
c集合的元素：[孙悟空]
c集合里的元素：[]
books 集合的元素:[]

--8.2.1 使用Lambda表达式遍历集合

　　Java 8为Iterable接口新增了一个forEach(Consumer action)默认方法，该方法所需参数的类型是一个函数式接口。正因为Consumer是函数式接口，因此可以使用Lambda表达式来遍历集合元素。

public class CollectionEach {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个集合
        Collection books = new HashSet();
        books.add("轻量级java ee企业应用实战");
        books.add("疯狂Java讲义");
        books.add("疯狂Android讲义");
        //调用forEach()方法遍历集合
        books.forEach(obj -> System.out.println("迭代集合元素：" + obj));
    }
}

运行结果：

迭代集合元素：疯狂Android讲义
迭代集合元素：轻量级java ee企业应用实战
迭代集合元素：疯狂Java讲义

--8.2.2 使用Iterator遍历集合元素

　　Iterator则主要用于遍历（即迭代访问）Collection集合中的元素，Iterator对象也被称为迭代器。

　　Iterator接口里定义了如下4个方法。

　　　　➢ boolean hasNext()：如果被迭代的集合元素还没有被遍历完，则返回true。

　　　　➢ Object next()：返回集合里的下一个元素。

　　　　➢ void remove()：删除集合里上一次next方法返回的元素。

　　　　➢ void forEachRemaining(Consumer action)，这是Java 8为Iterator新增的默认方法，该方法可使用Lambda表达式来遍历集合元素。

　　Iterator迭代器采用的是快速失败（fail-fast）机制，一旦在迭代过程中检测到该集合已经被修改（通常是程序中的其他线程修改），程序立即引发ConcurrentModificationException异常，而不是显示修改后的结果，这样可以避免共享资源而引发的潜在问题。

遍历：

public class IteratorTest {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合、添加元素的代码与钱一个程序相同
        Collection books = new HashSet();
        books.add("轻量级java ee企业应用实战");
        books.add("疯狂Java讲义");
        books.add("疯狂Android讲义");

        Iterator it = books.iterator();
        while (it.hasNext()){
            //it.next()方法返回的数据类型是Object类型，因此需要强制类型转换
            String book = (String)it.next();
            System.out.println(book);
            if(book.equals("疯狂Java讲义")){
                //从集合中删除上一次next()方法返回的元素
                it.remove();
            }
            //对book 变量赋值，不会改变集合元素本身
            book = "测试字符串";  //1
        }
        System.out.println(books);
    }
}

结果：

疯狂Android讲义
轻量级java ee企业应用实战
疯狂Java讲义
[疯狂Android讲义, 轻量级java ee企业应用实战]

　　从上面代码可以看出，Iterator 仅用于遍历集合，Iterator本身并不提供盛装对象的能力，如果需要创建Iterator对象，则必须有一个被迭代的集合。没有集合的Iterator仿佛无本之木，没有存在价值。

　　当使用Iterator对集合元素进行迭代时，Iterator并不是把集合元素本身传递给了迭代变量，而是把集合元素的值传递给了迭代变量。

　　当使用Iterator 迭代访问 Collection 集合元素时，Collection 集合里的元素不能被改变，只能通过Iterator 的 remove()方法删除上一次 next()方法返回的集合元素才可以；否则将会引发java.util.ConcurrentModificationException异常。

public class IteratorErrorTest {
    public static void main(String[] args) {
        Collection books = new HashSet();
        books.add("轻量级java ee企业应用实战");
        books.add("疯狂Java讲义");
        books.add("疯狂Android讲义");

        Iterator it = books.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            //it.next()方法返回的数据类型是Object类型，因此需要强制类型转换
            String book = (String) it.next();
            System.out.println(book);
            if (book.equals("疯狂Android讲义")) {
                //使用 Iterator 迭代过程中，不可修改集合元素，下面代码引发异常
                books.remove(book);
            }
        }
    }
}

运行结果：

疯狂Android讲义
Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException
    at java.util.HashMap$HashIterator.nextNode(HashMap.java:1445)
    at java.util.HashMap$KeyIterator.next(HashMap.java:1469)
    at IteratorErrorTest.main(IteratorErrorTest.java:15)

--8.2.3 使用Lambda表达式遍历Iterator

　　Java 8为Iterator新增了一个forEachRemaining(Consumer action)方法，该方法所需的Consumer参数同样也是函数式接口。当程序调用Iterator的forEachRemaining(Consumeraction)遍历集合元素时，程序会依次将集合元素传给Consumer的accept(T t)方法（该接口中唯一的抽象方法）。

public class IteratorEach {
    public static void main(String[] args) {
        Collection books = new HashSet();
        books.add("轻量级java ee企业应用实战");
        books.add("疯狂Java讲义");
        books.add("疯狂Android讲义");

        Iterator it = books.iterator();
        //使用Lambda表达式
        it.forEachRemaining(obj -> System.out.println("迭代集合元素：" + obj));
    }
}

结果：

迭代集合元素：疯狂Android讲义
迭代集合元素：轻量级java ee企业应用实战
迭代集合元素：疯狂Java讲义

--8.2.4 使用foreach循环遍历集合元素

　　Java 5提供的foreach循环迭代访问集合元素更加便捷。

public class ForeachTest {
    public static void main(String[] args) {
        Collection books = new HashSet();
        books.add("轻量级java ee企业应用实战");
        books.add("疯狂Java讲义");
        books.add("疯狂Android讲义");

        for (Object obj : books){
            //此处的book变量也不是集合元素本身
            String book = (String)obj;
            System.out.println(book);
            if(book.equals("疯狂Android讲义")){
                //下面代码会引发ConcurrentModificationException异常
                books.remove(book);
            }
        }
    }
}

--8.2.5 使用Predicate操作集合

　　Java 8为Collection集合新增了一个removeIf(Predicate filter)方法，该方法将会批量删除符合filter条件的所有元素。该方法需要一个Predicate（谓词）对象作为参数，Predicate也是函数式接口，因此可使用Lambda表达式作为参数。

--8.2.6 使用Stream操作集合

　　Java 8还新增了Stream、IntStream、LongStream、DoubleStream等流式API，这些API代表多个支持串行和并行聚集操作的元素。

　　Java 8还为上面每个流式API提供了对应的Builder，例如Stream.Builder、IntStream.Builder、LongStream.Builder、DoubleStream.Builder，开发者可以通过这些Builder来创建对应的流。

　　独立使用Stream的步骤如下：

　　　　①使用Stream或XxxStream的builder()类方法创建该Stream对应的Builder。

　　　　②重复调用Builder的add()方法向该流中添加多个元素。

　　　　③调用Builder的build()方法获取对应的Stream。

　　　　④调用Stream的聚集方法。

　　在上面4个步骤中，第4步可以根据具体需求来调用不同的方法，Stream提供了大量的聚集方法供用户调用，具体可参考Stream或XxxStream的API文档。对于大部分聚集方法而言，每个Stream只能执行一次。

public class InputStreamTest {
    public static void main(String[] args){
        IntStream is = IntStream.builder()
                .add(20)
                .add(13)
                .add(-2)
                .add(18)
                .build();
        //下面调用聚集方法的代码每次只能执行一行  //其他需要注释掉
        System.out.println("is所有元素的最大值：" + is.max().getAsInt());
        System.out.println("is所有元素的最小值：" + is.min().getAsInt());
        System.out.println("is所有元素的总和：" + is.sum());
        System.out.println("is所有元素的总数：" + is.count());
        System.out.println("is所有元素的平均值：" + is.average());
        System.out.println("is所有元素的平方是否都大于20："+is.allMatch(ele -> ele * ele > 20));
        System.out.println("is 是否包含任何元素的平方大于20："
        + is.anyMatch(ele -> ele * ele > 20));
        //将is 映射成一个新Stream,新Stream的每个元素是原Stream元素的2倍+1
        IntStream newIs = is.map(ele ->ele * 2 + 1);
        //使用方法引用的方式来遍历集合元素
        newIs.forEach(System.out::println);
    }
}

　　Stream提供了大量的方法进行聚集操作，这些方法既可以是“中间的”（intermediate），也可以是“末端的”（terminal）。

　　　　➢ 中间方法：中间操作允许流保持打开状态，并允许直接调用后续方法。

　　　　➢ 末端方法：末端方法是对流的最终操作。

　　除此之外，关于流的方法还有如下两个特征。

　　　　➢ 有状态的方法：这种方法会给流增加一些新的属性，比如元素的唯一性、元素的最大数量、保证元素以排序的方式被处理等。有状态的方法往往需要更大的性能开销。

　　　　➢ 短路方法：短路方法可以尽早结束对流的操作，不必检查所有的元素。

　　下面简单介绍一下Stream常用的中间方法。

　　　➢ filter(Predicate predicate)：过滤Stream中所有不符合predicate的元素。

　　　➢ mapToXxx(ToXxxFunction mapper)：使用ToXxxFunction对流中的元素执行一对一的转换，该方法返回的新流中包含了ToXxxFunction转换生成的所有元素。

　　　➢ peek(Consumer action)：依次对每个元素执行一些操作，该方法返回的流与原有流包含相同的元素。该方法用于调试。

　　　➢ distinct()：该方法用于排序流中所有重复元素（判断元素重复的标准是使用equals()比较返回true),这是一个有状态的方法。

　　　➢ sorted()：该方法用于保证流中的元素在后续的访问中处于有序状态。这是一个有状态的方法。

　　　➢ limit(long maxSize)：该方法用于保证对该流的后续访问中最大允许访问的元素个数。这是一个有状态的、短路方法。

　　下面简单介绍一下Stream常用的末端方法。

　　　➢ forEach(Consumer action)：遍历流中所有元素，对每个元素执行action。

　　　➢ toArray()：将流中所有元素转换为一个数组

　　　➢ reduce()：该方法有三个重载的版本，都用于通过某种操作来合并流中的元素。

　　　➢ min()：返回流中所有元素的最小值。

　　　➢ max()：返回流中所有元素的最大值。

　　　➢ count()：返回流中所有元素的数量。

　　　➢ anyMatch(Predicate predicate)：判断流中是否至少包含一个元素符合Predicate条件。

　　除此之外，Java8允许使用流式API来操作集合。

public class CollectionStream {
    public static void main(String[] args) {
        //创建 books集合
        Collection books = new HashSet();
        books.add(new String("轻量级Java EE企业应用实战"));
        books.add(new String("疯狂Java讲义"));
        books.add(new String("疯狂IOS讲义"));
        books.add(new String("疯狂Ajax讲义"));
        books.add(new String("疯狂Android讲义"));
        //统计书名包含”疯狂“字串的图书数量
        System.out.println(books.stream().filter(ele -> ((String)ele).contains("疯狂"))
        .count());  //4
        //统计书名包含"Java"字串的图书数量
        System.out.println(books.stream().filter(ele -> ((String)ele).contains("Java"))
                .count());  //2
        //统计书名字符长度大于10的图书数量
        System.out.println(books.stream().filter(ele -> ((String)ele).length() > 10)
        .count());  //输出2
        //先调用Collection对象的stream()方法将集合转换为Stream
        //再调用Stream的mapToInt()方法获取原有的Stream对应的IntStream
        books.stream().mapToInt(ele -> ((String)ele).length()).forEach(System.out::print);  //Lambda表达式，方法引用
    }
}

输出结果：

8.3 Set集合

　　Set集合不允许包含相同的元素，如果试图把两个相同的元素加入同一个Set集合中，则添加操作失败，add()方法返回false，且新元素不会被加入。

--8.3.1 HashSet类

　　HashSet是Set接口的典型实现，大多数时候使用Set集合时就是使用这个实现类。HashSet按Hash算法来存储集合中的元素，因此具有很好的存取和查找性能。

HashSet具有以下特点。

　　➢ 不能保证元素的排列顺序，顺序可能与添加顺序不同，顺序也有可能发生变化。

　　➢ HashSet不是同步的，如果多个线程同时访问一个HashSet，假设有两个或者两个以上线程同时修改了HashSet集合时，则必须通过代码来保证其同步。

　　➢ 集合元素值可以是null。

　　当向 HashSet 集合中存入一个元素时，HashSet 会调用该对象 hashCode()方法来得到该对象的hashCode值，然后根据该hashCode值决定该对象在HashSet中的存储位置。如果有两个元素通过equals()方法比较返回true,但他们的hashCode()方法返回值不行等，HashSet将会把他们存储在不同的位置，依然可以添加成功。　

//类A的equals()方法总是返回true,但没有重写其hashCode()方法
    class A
    {
        public boolean equals(Object obj){
            return true;
        }
    }
    //类 B的hashCode()方法总是返回1，但没有重写其equals()方法
    class B
    {
        public int hashCode(){
            return 1;
        }
    }
    //类c 的hashCode()方法总是返回2，其重写equals()方法总是返回true
    class C{
        public int hashCode(){
            return 2;
        }
        public boolean equals(Object obj){
            return true;
        }
    }
    public class HashSetTest{
        public static void main(String[] args) {
            HashSet books = new HashSet();
            //分别向books集合中添加两个A对象、两个B对象、两个C对象
            books.add(new A());
            books.add(new A());
            books.add(new B());
            books.add(new B());
            books.add(new C());
            books.add(new C());
            System.out.println(books);
        }
    }

存储结果：

[B@1, B@1, C@2, A@7f31245a, A@14ae5a5]

　　上述结果看出 A 类存储两个， B类存储两个，C类只存储一个。

　　HashSet集合判断两个元素相等的标准是两个对象通过equals()方法比较相等，且两个对象的hashCode()值也相等。

　　如果向HashSet中添加一个可变对象后，后面程序修改了该可变对象的实例变量，则可能导致他与集合中其他元素相同（即两个对象通过equals()方法比较返回true,两个对象的hashCode 值也相等），这就有可能导致HashSet中包含两个相同的对象。

class R{
    int count;
    public R(int count){
        this.count = count;
    }
    public String toString(){
        return "R[count:" + count + "]";
    }
    public boolean equals(Object obj){
        if(this == obj)
            return true;
        if (obj != null && obj.getClass() == R.class) {
            R r = (R)obj;
            return this.count == r.count;
        }
        return false;
    }
    public int hashCode(){
        return this.count;
    }
}
public class HashSetTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet hs = new HashSet();
        hs.add(new R(5));
        hs.add(new R(-3));
        hs.add(new R(9));
        hs.add(new R(-2));
        //打印HashSet集合，集合元素没有重复
        System.out.println(hs);
        //取出第一个元素
        Iterator it = hs.iterator();
        R first = (R)it.next();
        //为第一个元素的count实例变量赋值
        first.count = -3;  //1
        //再次输出HashSet集合，集合元素有重复元素
        System.out.println(hs);
        //删除count为-3的R对象
        hs.remove((new R(-3)));  //2
        //可以看到删除了一个R元素
        System.out.println(hs);
        System.out.println("hs是否包含count 为-3的R对象？" + hs.contains(new R(-3)));  //输出false
        System.out.println("hs是否包含count 为-2的R对象？" + hs.contains(new R(-2)));  //输出false
    }
}

运行结果：

[R[count:-2], R[count:-3], R[count:5], R[count:9]]
[R[count:-3], R[count:-3], R[count:5], R[count:9]]
[R[count:-3], R[count:5], R[count:9]]
hs是否包含count 为-3的R对象？false
hs是否包含count 为-2的R对象？false

　　上面程序提供了R类，R类重写了equals(Object obj)方法和hashCode()方法，这两个方法都是根据R对象的count 实例变量来判断的。上面程序 //1 处改变了Set集合中第一个R对象的count实例变量的值，这将导致该R对象与集合中的其他对象相同。

　　如运行结果，HashSet集合中第一个元素和第二个元素完全相同，这表明两个元素已经重复。此时HashSet会比较混乱：当试图删除count为 -3 的R对象时，HashSet会计算出该对象的HashCode值，从而找出该对象在集合中的保存位置，然后把此处的对象与count为-3的R对象通过equals()方法进行比较，如果相等则删除该对象 ——HashSet 只有第2个元素才满足该条件（第一个元素实际上保存在count = -2的R对象对应的位置），所以第二个元素被删除。至于第一个count为-3的R对象，他保存在count为-2的R对象对应的位置，但使用equals()方法拿他和count()为-2的R对象比较时有返回false —— 这将导致HashSet 不可能准确访问该元素。

--8.3.2 LinkedHashSet类

　　HashSet还有一个子类LinkedHashSet，LinkedHashSet集合也是根据元素的hashCode值来决定元素的存储位置，但它同时使用链表维护元素的次序，这样使得元素看起来是以插入的顺序保存的。也就是说，当遍历LinkedHashSet集合里的元素时，LinkedHashSet将会按元素的添加顺序来访问集合里的元素。LinkedHashSet需要维护元素的插入顺序，因此性能略低于HashSet的性能，但在迭代访问Set里的全部元素时将有很好的性能，因为它以链表来维护内部顺序。

public class LinkedHashSetTest {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedHashSet books = new LinkedHashSet();
        books.add("疯狂Java讲义");
        books.add("轻量级java ee企业应用实战");
        System.out.println(books);
        //删除 疯狂Java讲义
        books.remove("疯狂Java讲义");
        //重新添加 疯狂Java讲义
        books.add("疯狂Java讲义");
        System.out.println(books);
    }
}

输出结果：

[疯狂Java讲义, 轻量级java ee企业应用实战]
[轻量级java ee企业应用实战, 疯狂Java讲义]

　　输出LinkedHashSet集合的元素时，元素的顺序总是与添加顺序一致。

--8.3.3 TreeSet类

　　TreeSet是SortedSet接口的实现类，正如SortedSet名字所暗示的，TreeSet可以确保集合元素处于排序状态。

　　与HashSet集合相比，TreeSet还提供了如下几个额外的方法。

　　　　➢ Comparator comparator()：如果TreeSet采用了定制排序，则该方法返回定制排序所使用的Comparator；如果TreeSet采用了自然排序，则返回null。

　　　　➢ Object first()：返回集合中的第一个元素。

　　　　➢ Object last()：返回集合中的最后一个元素。

　　　　➢ Object lower(Object e)：返回集合中位于指定元素之前的元素（即小于指定元素的最大元素，参考元素不需要是TreeSet集合里的元素）。

　　　　➢ Object higher(Object e)：返回集合中位于指定元素之后的元素（即大于指定元素的最小元素，参考元素不需要是TreeSet集合里的元素）。

　　　　➢ SortedSet subSet(Object fromElement, Object toElement)：返回此Set的子集合，范围从fromElement（包含）到toElement（不包含）。

　　　　➢ SortedSet headSet(Object toElement)：返回此Set的子集，由小于toElement的元素组成。

　　　　➢ SortedSet tailSet(Object fromElement)：返回此Set的子集，由大于或等于fromElement的元素组成。

public class TreeSetTest {
    public static void main(String[] args) {
        TreeSet nums = new TreeSet();
        //向 TreeSet 中添加四个 Integer 对象
        nums.add(5);
        nums.add(2);
        nums.add(10);
        nums.add(-9);
        //输出集合元素，看到集合元素已经处于排序状态
        System.out.println(nums);
        //输出集合里第一个元素
        System.out.println(nums.first());  //-9
        //输出集合里的最后一个元素
        System.out.println(nums.last());  //10
        //返回小于4的子集，不包含4
        System.out.println(nums.headSet(4));  //输出[-9,2]
        //返回大于5的子集，如果Set中包含5，子集中还包含5
        System.out.println(nums.tailSet(5)); //[5,10]
        //返回大于等于-3,小于4的子集
        System.out.println(nums.subSet(-3,4));  //[2]
    }
}

　　与HashSet集合采用hash算法来决定元素的存储位置不同，TreeSet采用红黑树的数据结构来存储集合元素。TreeSet支持两种排序方法：自然排序和定制排序。在默认情况下，TreeSet采用自然排序。

　　1.自然排序

　　TreeSet会调用集合元素的compareTo(Object obj）方法来比较元素之间的大小关系，然后将集合元素按升序排列，这种方式就是自然排序。

　　Java提供了一个Comparable 接口，该接口里定义了一个compareTo(Object obj)方法，该方法返回一个整数值，实现该接口的类必须实现该方法，实现了该接口的类的对象就可以比较大小。当一个对象调用该方法与另一个对象进行比较时，例如obj1.compareTo(obj2),如果该方法返回0，则表明这两个对象相等；如果该方法返回一个负整数，则表明obj1 小于 obj2。

　　如果试图把一个对象添加到TreeSet时，则该对象的类必须实现Comparable接口，否则程序将会抛出异常。

public class Err {
    public static void main(String[] args) {
        TreeSet ts = new TreeSet();
        //向TreeSet集合中添加两个Err对象
        ts.add(new Err());
        ts.add(new Err());
    }
}

　　上面程序试图向TreeSet集合中添加两个Err对象，添加第一个对象时，TreeSet里没有任何元素，所以不会出现任何问题；当添加第二个Err对象时，TreeSet就会调用该对象的compareTo(Object obj)方法与集合中的其他元素进行比较——如果其对应的类没有实现Comparable接口，则会引发ClassCastException异常。

　　还有一点：大部分类在实现compareTo（Object obj)方法时，都需要将被比较对象obj强制类型转换成相同类型，因为只有相同类的两个实例才会比较大小。

　　如果向TreeSet中添加一个可变对象后，并且后面程序修改了该可变对象的实例变量，这将导致它与其他对象的大小顺序发生了改变，但TreeSet不会再次调整他们的顺序，甚至可能导致TreeSet 中保存的这两个对象通过compareTo（Object obj)方法比较返回0。

class R1 implements Comparable{
    int count;
    public R1(int count){
        this.count = count;
    }
    public String toString(){
        return "R[count:" + count + "]";
    }
    //重写equals()方法，根据count来判断是否相等
    public boolean equals(Object obj){
        if(this == obj){
            return true;
        }
        if(obj != null && obj.getClass() == R1.class){
            R1 r = (R1)obj;
            return r.count == this.count;
        }
        return false;
    }

    public int compareTo(Object obj) {
        R1 r = (R1)obj;
        return count > r.count ? 1 : count < r.count ? -1 : 0;
    }
}
public class TreeSetTest3{
    public static void main(String[] args) {
        TreeSet ts = new TreeSet();
        ts.add(new R1(5));
        ts.add(new R1(-3));
        ts.add(new R1(9));
        ts.add(new R1(-2));
        //打印TreeSet 集合，集合元素是有序排列的
        System.out.println(ts);  //1
        //取出第一个元素
        R1 first = (R1)ts.first();
        //对第一个元素的count赋值，与第二个元素的count相同
        first.count = 20;
        //取出最后一个元素
        R1 last = (R1)ts.last();
        //对最后一个元素的count赋值，与第二个元素的count相同
        last.count = -2;
        //再次输出将看到TreeSet里的元素处于无序状态，且有重复元素
        System.out.println(ts); //2
        //删除实例变量被改变的元素，删除失败
        System.out.println(ts.remove(new R1(-2))); //3
        System.out.println(ts);
        //删除实例变量没有被改动的元素，删除成功
        System.out.println(ts.remove(new R1(5)));  //4
        System.out.println(ts);
    }
}

运行结果：

[R[count:-3], R[count:-2], R[count:5], R[count:9]]
[R[count:20], R[count:-2], R[count:5], R[count:-2]]
false
[R[count:20], R[count:-2], R[count:5], R[count:-2]]
true
[R[count:20], R[count:-2], R[count:-2]]

　　通过上面程序得知，尽量不要修改TreeSet,HashSet中的实例变量。

　　2.定制排序

　　TreeSet 的自然排序是根据集合元素的大小，TreeSet将他们以升序排序。如果需要实现定制排序，例如以降序排序，则可以通过Comparator接口的帮助。该接口里包含一个 int compare(T o1,T o2)方法，该方法用于比较o1和o2的大小：如果该方法返回正整数，则表明o1等于o2;如果该方法返回负整数，则表明o1小于o2。

　　如果需要实现定制排序，则需要在创建TreeSet 集表达式来代替Comparator对象。

class M{
    int age;
    public M(int age){
        this.age = age;
    }
    public String toString(){
        return "M[age:" + age + "]";
    }
}
public class TreeSetTest4 {
    public static void main(String[] args) {
        //此处Lambda表达式的目标类型是Comparator
        TreeSet ts = new TreeSet((o1,o2) ->
        {
            M m1 = (M)o1;
            M m2 = (M)o2;
            //根据M对象的age属性来决定大小，age越大，M对象反而越小
            return m1.age > m2.age ? -1 : m1.age < m2.age ? 1 : 0;
        });
        ts.add(new M(5));
        ts.add(new M(-3));
        ts.add(new M(9));
        System.out.println(ts);
    }

}

运行结果：

[M[age:9], M[age:5], M[age:-3]]

--8.3.4 EnumSet类

　　EnumSet是一个专为枚举类设计的集合类，EnumSet中的所有元素都必须是指定枚举类型的枚举值，该枚举类型在创建EnumSet时显式或隐式地指定。EnumSet的集合元素也是有序的，EnumSet以枚举值在Enum类内的定义顺序来决定集合元素的顺序。

　　EnumSet在内部以位向量的形式存储，这种存储形式非常紧凑、高效，因此EnumSet对象占用内存很小，而且运行效率很好。尤其是进行批量操作（如调用containsAll() 和retainAll()方法）时，如果其参数也是EnumSet集合，则该批量操作的执行速度也非常快。

　　EnumSet集合不允许加入null元素，如果试图插入null元素，EnumSet将抛出NullPointerException异常。如果只是想判断EnumSet是否包含null元素或试图删除null元素都不会抛出异常，只是删除操作将返回false，因为没有任何null元素被删除。

　　EnumSet类没有暴露任何构造器来创建该类的实例，程序应该通过它提供的类方法来创建EnumSet对象。

　　EnumSet类它提供了如下常用的类方法来创建EnumSet对象。

　　　　➢ EnumSet allOf(Class elementType)：创建一个包含指定枚举类里所有枚举值的EnumSet集合。

　　　　➢ EnumSet complementOf(EnumSet s)：创建一个其元素类型与指定EnumSet里元素类型相同的EnumSet集合，新EnumSet集合包含原EnumSet集合所不包含的、此枚举类剩下的枚举值（即新EnumSet集合和原EnumSet集合的集合元素加起来就是该枚举类的所有枚举值）。

　　　　➢ EnumSet copyOf(Collection c)：使用一个普通集合来创建EnumSet集合。

　　　　➢ EnumSet copyOf(EnumSet s)：创建一个与指定EnumSet具有相同元素类型、相同集合元素的EnumSet集合。

　　　　➢ EnumSet noneOf(Class elementType)：创建一个元素类型为指定枚举类型的空EnumSet。

　　　　➢ EnumSet of(E first, E...rest)：创建一个包含一个或多个枚举值的EnumSet集合，传入的多个枚举值必须属于同一个枚举类。

　　　　➢ EnumSet range(E from, E to)：创建一个包含从from枚举值到to枚举值范围内所有枚举值的EnumSet集合。

常规用法：

enum Season
{
    SPRING,SUMMER,FALL,WINTER
}
public class EnumSetTest {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个EnumSet集合，集合元素就是Season枚举类的全部枚举值
        EnumSet es1 = EnumSet.allOf(Season.class);
        System.out.println(es1); //输出[SPRING，SUMMER,FALL，WINTER]
        //创建一个 EnumSet 空集合，指定其集合元素是Season类的枚举值
        EnumSet es2 = EnumSet.noneOf(Season.class);
        System.out.println(es2);  //输出[]
        //手动添加两个元素
        es2.add(Season.WINTER);
        es2.add(Season.SPRING);
        System.out.println(es2);  //输出[SPRING,WINTER]
        //以指定枚举值创建EnumSet集合
        EnumSet es3 = EnumSet.of(Season.SUMMER,Season.WINTER);
        System.out.println(es3); //输出[SUMMER,WINTER]
        EnumSet es4 = EnumSet.range(Season.SUMMER,Season.WINTER);
        System.out.println(es4); //输出[SUMMER,FALL,WINTER]
        //新创建的 EnumSet 集合元素和 es4 集合元素有相同的类型
        //es5 集合元素 + es4 集合元素 = Season枚举类的全部枚举值  公有
        EnumSet es5 = EnumSet.complementOf(es4);
        System.out.println(es5);  //输出[SPRING]
    }
}

复制：

public class EnumSetTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        Collection c = new HashSet();
        c.clear();
        c.add(Season.FALL);
        c.add(Season.SPRING);
        //复制Collection集合中的所有元素来创建EnumSet集合
        EnumSet enumSet = EnumSet.copyOf(c);  //1
        System.out.println(enumSet);  //输出[SPRING,FALL]
        c.add("疯狂Java讲义");
        c.add("轻量级 JAVA EE 企业应用实战");
        //下面代码出现异常：因为c集合里的元素不是全部都为枚举值
        enumSet = EnumSet.copyOf(c);  //2
    }
}

运行结果：

[SPRING, FALL]
Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: java.lang.String cannot be cast to java.lang.Enum
    at java.util.RegularEnumSet.add(RegularEnumSet.java:36)
    at java.util.EnumSet.copyOf(EnumSet.java:179)
    at EnumSetTest2.main(EnumSetTest2.java:17)

--8.3.5 各Set实现类的性能分析

　　HashSet的性能总是比TreeSet好（特别是最常用的添加、查询元素等操作），因为TreeSet需要额外的红黑树算法来维护集合元素的次序。只有当需要一个保持排序的Set时，才应该使用TreeSet，否则都应该使用HashSet。

　　HashSet还有一个子类：LinkedHashSet，对于普通的插入、删除操作，LinkedHashSet比HashSet要略微慢一点，这是由维护链表所带来的额外开销造成的，但由于有了链表，遍历LinkedHashSet会更快。

　　EnumSet是所有Set实现类中性能最好的，但它只能保存同一个枚举类的枚举值作为集合元素。

　　必须指出的是，Set的三个实现类HashSet、TreeSet和EnumSet都是线程不安全的。

　　如果有多个线程同时访问一个Set集合，并且有超过一个线程修改了该Set集合，则必须手动保证该Set集合的同步性。通常可以通过Collections工具类的synchronizedSortedSet方法来“包装”该Set集合。

8.4 List集合

　　List集合代表一个元素有序、可重复的集合，集合中每个元素都有其对应的顺序索引。List集合允许使用重复元素，可以通过索引来访问指定位置的集合元素。

--8.4.1 改进的List接口和ListIterator接口

　　List作为Collection接口的子接口，当然可以使用Collection接口里的全部方法。而且由于List是有序集合，因此List集合里增加了一些根据索引来操作集合元素的方法。

　　➢ void add(int index, Object element)：将元素element插入到List集合的index处。

　　➢ boolean addAll(int index, Collection c)：将集合c所包含的所有元素都插入到List集合的index处。

　　➢ Object get(int index)：返回集合index索引处的元素。

　　➢ int indexOf(Object o)：返回对象o在List集合中第一次出现的位置索引。

　　➢ int lastIndexOf(Object o)：返回对象o在List集合中最后一次出现的位置索引。

　　➢ Object remove(int index)：删除并返回index索引处的元素。

　　➢ Object set(int index, Object element)：将index索引处的元素替换成element对象，返回被替换的旧元素。

　　➢ List subList(int fromIndex, int toIndex)：返回从索引fromIndex（包含）到索引toIndex（不包含）处所有集合元素组成的子集合。所有的List实现类都可以调用这些方法来操作集合元素。与Set集合相比，List增加了根据索引来插入、替换和删除集合元素的方法。除此之外，Java 8还为List接口添加了如下两个默认方法。

　　➢ void replaceAll(UnaryOperator operator)：根据operator指定的计算规则重新设置List集合的所有元素。➢ void sort(Comparator c)：根据Comparator参数对List集合的元素排序。

public class ListTest {
    public static void main(String[] args) {
        List books = new ArrayList();
        //向books集合中添加三个元素
        books.add(new String("轻量级Java EE企业应用实战"));
        books.add(new String("疯狂Java讲义"));
        books.add(new String("疯狂Android讲义"));
        System.out.println(books);
        //将新字符串对象插入在第二个位置
        books.add(1,new String("疯狂 Ajax 讲义"));
        for (int i = 0; i < books.size(); i++) {
            System.out.println(books.get(i));
        }
        //删除第三个元素
        books.remove(2);
        System.out.println(books);
        //判断指定元素在List集合中的位置：输出1，表明位于第二位
        System.out.println(books.indexOf(new String("疯狂Ajax讲义")));  //1
        //将第二个元素替换成新的字符串对象
        books.set(1,new String("疯狂Java讲义"));
        System.out.println(books);
        //将books集合的第二个元素（包括）
        //到第三个元素（不包括）截取成子集合
        System.out.println(books.subList(1,2));
    }
}

运行结果：

[轻量级Java EE企业应用实战, 疯狂Java讲义, 疯狂Android讲义]
轻量级Java EE企业应用实战
疯狂Ajax讲义
疯狂Java讲义
疯狂Android讲义
[轻量级Java EE企业应用实战, 疯狂Ajax讲义, 疯狂Android讲义]
1
[轻量级Java EE企业应用实战, 疯狂Java讲义, 疯狂Android讲义]
[疯狂Java讲义]

　　Java 8为List集合增加了sort()和replaceAll()两个常用的默认方法，其中sort()方法需要一个Comparator对象来控制元素排序，程序可使用Lambda表达式来作为参数；而replaceAll()方法则需要一个UnaryOperator来替换所有集合元素，UnaryOperator也是一个函数式接口，因此程序也可使用Lambda表达式作为参数。

public class ListTest3 {
    public static void main(String[] args) {
        List books = new ArrayList();
        //向books 集合中添加4个元素
        books.add(new String("轻量级Java EE企业应用实战"));
        books.add(new String("疯狂Java讲义"));
        books.add(new String("疯狂Android讲义"));
        books.add(new String("疯狂IOS讲义"));
        //使用目标类型为Comparator的Lambda表达式对List集合排序
        books.sort((o1,o2)->((String)o1).length() - ((String)o2).length());
        System.out.println(books);
        //使用目标类型为UnaryOperator的Lambda表达式来替换集合中所有元素
        //该Lambda表达式 控制使用每个字符串的长度作为新的集合元素
        books.replaceAll(ele ->((String)ele).length());
        System.out.println(books);  //输出[7，8，11，16]
    }
}

　　与Set只提供了一个iterator()方法不同，List还额外提供了一个listIterator()方法，该方法返回一个ListIterator对象，ListIterator接口继承了Iterator接口，提供了专门操作List的方法。

　　ListIterator接口在Iterator接口基础上增加了如下方法。

　　　　➢ boolean hasPrevious()：返回该迭代器关联的集合是否还有上一个元素。

　　　　➢ Object previous()：返回该迭代器的上一个元素。 //对比 Iterator新增

　　　　➢ void add(Object o)：在指定位置插入一个元素。

public class ListIteratorTest {
    public static void main(String[] args) {
        String[] books = {
                "疯狂Java讲义","疯狂IOS讲义",
                "轻量级Java EE企业应用实战"
        };
        List bookList = new ArrayList();
        for(int i = 0; i < books.length;i++){
            bookList.add(books[i]);
        }
        ListIterator lit = bookList.listIterator();
        while (lit.hasNext()){
            System.out.println(lit.next());
            lit.add("-------分隔符--------");
        }
        System.out.println("======下面开始反向迭代=======");
        while(lit.hasPrevious()){
            System.out.println(lit.previous());
        }
    }
}

运行结果：

疯狂Java讲义
疯狂IOS讲义
轻量级Java EE企业应用实战
======下面开始反向迭代=======
-------分隔符--------
轻量级Java EE企业应用实战
-------分隔符--------
疯狂IOS讲义
-------分隔符--------
疯狂Java讲义

--8.4.2 ArrayList和Vector实现类

　　ArrayList和Vector作为List类的两个典型实现，完全支持前面介绍的List接口的全部功能。

　　ArrayList和Vector类都是基于数组实现的List类，所以ArrayList和Vector类封装了一个动态的、允许再分配的Object[]数组。ArrayList或Vector对象使用initialCapacity参数来设置该数组的长度，当向ArrayList或Vector中添加元素超出了该数组的长度时，它们的initialCapacity会自动增加。对于通常的编程场景，程序员无须关心ArrayList或Vector的initialCapacity。但如果向ArrayList或Vector集合中添加大量元素时，可使用ensureCapacity（int minCapacity）方法一次性地增加initialCapacity。这可以减少重分配的次数，从而提高性能。如果开始就知道ArrayList或Vector集合需要保存多少个元素，则可以在创建它们时就指定initialCapacity大小。如果创建空的ArrayList或Vector集合时不指定initialCapacity参数，则Object[]数组的长度默认为10。

　　除此之外，ArrayList和Vector还提供了如下两个方法来重新分配Object[]数组。

　　　　➢ void ensureCapacity(int minCapacity)：将ArrayList或Vector集合的Object[]数组长度增加大于或等于minCapacity值。

　　　　➢ void trimToSize()：调整ArrayList或Vector集合的Object[]数组长度为当前元素的个数。调用该方法可减少ArrayList或Vector集合对象占用的存储空间。

　　ArrayList和Vector在用法上几乎完全相同，ArrayList和Vector的显著区别是：

　　ArrayList是线程不安全的，当多个线程访问同一个ArrayList集合时，如果有超过一个线程修改了ArrayList集合，则程序必须手动保证该集合的同步性；但Vector集合则是线程安全的，无须程序保证该集合的同步性。因为Vector是线程安全的，所以Vector的性能比ArrayList的性能要低。实际上，即使需要保证List集合线程安全，也同样不推荐使用Vector实现类。后面会介绍一个Collections工具类，它可以将一个ArrayList变成线程安全的。

　　Vector还提供了一个Stack子类，它用于模拟“栈”这种数据结构，“栈”通常是指“后进先出”（LIFO）的容器。最后“push”进栈的元素，将最先被“pop”出栈。

　　Stack类里提供了如下几个方法。

　　　　➢ Object peek()：返回“栈”的第一个元素，但并不将该元素“pop”出栈。

　　　　➢ Object pop()：返回“栈”的第一个元素，并将该元素“pop”出栈。

　　　　➢ void push(Object item)：将一个元素“push”进栈，最后一个进“栈”的元素总是位于“栈”顶。需要指出的是，由于Stack继承了Vector，因此它也是一个非常古老的Java集合类，它同样是线程安全的、性能较差的，因此应该尽量少用Stack类。如果程序需要使用“栈”这种数据结构，建议使用后面将要介绍的ArrayDeque代替它。

--8.4.3 固定长度的List

　　前面讲数组时介绍了一个操作数组的工具类：Arrays，该工具类里提供了asList（Object...a）方法，该方法可以把一个数组或指定个数的对象转换成一个List集合，这个List集合既不是ArrayList实现类的实例，也不是Vector实现类的实例，而是Arrays的内部类ArrayList的实例。Arrays.ArrayList是一个固定长度的List集合，程序只能遍历访问该集合里的元素，不可增加、删除该集合里的元素。

public class FixedSizeList {
    public static void main(String[] args) {
        List fixedList = Arrays.asList("疯狂Java讲义","轻量级Java EE企业应用实战");
        //获取 fixedList 的实现类，将输出Arrays$ArrayList
        System.out.println(fixedList.getClass());
        //使用方法引用遍历集合元素
        fixedList.forEach(System.out::println);
        //试图增加、删除元素都会引发UnsupportedOperationException异常
        fixedList.add("疯狂Android讲义");
        fixedList.remove("疯狂Java讲义");
    }
}

8.5 Queue集合

　　Queue用于模拟队列这种数据结构，队列通常是指“先进先出”（FIFO）的容器。

　　队列的头部保存在队列中存放时间最长的元素，队列的尾部保存在队列中存放时间最短的元素。新元素插入（offer）到队列的尾部，访问元素（poll）操作会返回队列头部的元素。通常，队列不允许随机访问队列中的元素。

　　Queue接口中定义了如下几个方法。

　　　　➢ void add(Object e)：将指定元素加入此队列的尾部。

　　　　➢ Object element()：获取队列头部的元素，但是不删除该元素。

　　　　➢ boolean offer(Object e)：将指定元素加入此队列的尾部。当使用有容量限制的队列时，此方法通常比add（Object e）方法更好。

　　　　➢ Object peek()：获取队列头部的元素，但是不删除该元素。如果此队列为空，则返回null。

　　　　➢ Object poll()：获取队列头部的元素，并删除该元素。如果此队列为空，则返回null。

　　　　➢ Object remove()：获取队列头部的元素，并删除该元素。

　　Queue接口有一个PriorityQueue实现类。除此之外，Queue还有一个Deque接口，Deque代表一个“双端队列”，双端队列可以同时从两端来添加、删除元素，因此Deque的实现类既可当成队列使用，也可当成栈使用。Java为Deque提供了ArrayDeque和LinkedList两个实现类。

--8.5.1 PriorityQueue实现类

　　PriorityQueue是一个比较标准的队列实现类。PriorityQueue保存队列元素的顺序并不是按加入队列的顺序，而是按队列元素的大小进行重新排序。因此当调用peek()方法或者poll()方法取出队列中的元素时，并不是取出最先进入队列的元素，而是取出队列中最小的元素。从这个意义上来看，PriorityQueue已经违反了队列的最基本规则：先进先出（FIFO）。

public class PriorityQueueTest {
    public static void main(String[] args) {
        PriorityQueue pq = new PriorityQueue();
        //下面代码依次向pq中加入四个元素
        pq.offer(6);
        pq.offer(-3);
        pq.offer(20);
        pq.offer(18);
        //输出pq队列，并不是按元素的加入顺序排列
        System.out.println(pq);  //输出[-3,6,20,18]
        //访问队列的第一个元素，其中队列中最小的元素：-3
        System.out.println(pq.poll());
    }
}

运行结果：

[-3, 6, 20, 18]
-3

　　PriorityQueue不允许插入null元素，它还需要对队列元素进行排序，PriorityQueue的元素有两种排序方式。

　　➢ 自然排序：采用自然顺序的PriorityQueue集合中的元素必须实现了Comparable接口，而且应该是同一个类的多个实例，否则可能导致ClassCastException异常。

　　➢ 定制排序：创建PriorityQueue队列时，传入一个Comparator对象，该对象负责对队列中的所有元素进行排序。采用定制排序时不要求队列元素实现Comparable接口。PriorityQueue队列对元素的要求与TreeSet对元素的要求基本一致。

--8.5.2 Deque接口与ArrayDeque实现类

　　Deque接口是Queue接口的子接口，它代表一个双端队列，Deque接口里定义了一些双端队列的方法，这些方法允许从两端来操作队列的元素。

　　　　➢ void addFirst(Object e)：将指定元素插入该双端队列的开头。

　　　　➢ void addLast(Object e)：将指定元素插入该双端队列的末尾。

　　　　➢ Iterator descendingIterator()：返回该双端队列对应的迭代器，该迭代器将以逆向顺序来迭代队列中的元素。

　　　　➢ Object getFirst()：获取但不删除双端队列的第一个元素。

　　　　➢ Object getLast()：获取但不删除双端队列的最后一个元素。

　　　　➢ boolean offerFirst(Object e)：将指定元素插入该双端队列的开头。

　　　　➢ boolean offerLast(Object e)：将指定元素插入该双端队列的末尾。

　　　　➢ Object peekFirst()：获取但不删除该双端队列的第一个元素；如果此双端队列为空，则返回null。

　　　　➢ Object peekLast()：获取但不删除该双端队列的最后一个元素；如果此双端队列为空，则返回null。

　　　　➢ Object pollFirst()：获取并删除该双端队列的第一个元素；如果此双端队列为空，则返回null。

　　　　➢ Object pollLast()：获取并删除该双端队列的最后一个元素；如果此双端队列为空，则返回null。

　　　　➢ Object pop()（栈方法）：pop出该双端队列所表示的栈的栈顶元素。相当于removeFirst()。

　　　　➢ void push(Object e)（栈方法）：将一个元素push进该双端队列所表示的栈的栈顶。相当于addFirst（e）。

　　　　➢ Object removeFirst()：获取并删除该双端队列的第一个元素。

　　　　➢ Object removeFirstOccurrence(Object o)：删除该双端队列的第一次出现的元素o。

　　　　➢ Object removeLast()：获取并删除该双端队列的最后一个元素。

　　　　➢ boolean removeLastOccurrence(Object o)：删除该双端队列的最后一次出现的元素o。从上面方法中可以看出，Deque不仅可以当成双端队列使用，而且可以被当成栈来使用，因为该类里还包含了pop（出栈）、push（入栈）两个方法。

　　从上面方法中可以看出，Deque不仅可以当成双端队列使用，而且可以被当成栈来使用，因为该类里还包含了pop（出栈）、push（入栈）两个方法。

　　Deque的方法与Queue的方法对照表如表8.2所示。

　　Deque的方法与Stack的方法对照表如表8.3所示。

　　Deque接口提供了一个典型的实现类：ArrayDeque，从该名称就可以看出，它是一个基于数组实现的双端队列，创建Deque时同样可指定一个numElements参数，该参数用于指定Object[]数组的长度；如果不指定numElements参数，Deque底层数组的长度为16。

堆栈：

public class ArrayDequeStack {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayDeque stack = new ArrayDeque();
        //依次将三个元素 push 入"栈"
        stack.push("疯狂Java讲义");
        stack.push("轻量级 Java EE 企业应用实战");
        stack.push("疯狂Android讲义");
        //输出：[疯狂Java讲义,轻量级 Java EE 企业应用实战,疯狂Android讲义]
        System.out.println(stack);
        //访问第一个元素，但并不将其pop出“栈”，输出：疯狂Android讲义
        System.out.println(stack.peek());
        //依然输出：[疯狂Android讲义，疯狂Java讲义，轻量级 Java EE 企业应用实战]
        System.out.println(stack);
        //pop出第一个元素，输出：疯狂Android讲义
        System.out.println(stack.pop());
        //输出：[轻量级Java EE企业应用实战，疯狂Java讲义]
        System.out.println(stack);
    }
}

队列：

public class ArrayDequeQueue {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayDeque queue = new ArrayDeque();
        //依次将三个元素 push 入队列
        queue.offer("疯狂Java讲义");
        queue.offer("轻量级 Java EE 企业应用实战");
        queue.offer("疯狂Android讲义");
        //输出：[疯狂Java讲义,轻量级 Java EE 企业应用实战,疯狂Android讲义]
        System.out.println(queue);
        //访问第一个元素，但并不将其poll,疯狂Java讲义
        System.out.println(queue.peek());
        //依然输出：[疯狂Android讲义，疯狂Java讲义，轻量级 Java EE 企业应用实战]
        System.out.println(queue);
        //pop出第一个元素，输出：疯狂Java讲义
        System.out.println(queue.poll());
        //输出：[轻量级 Java EE 企业应用实战, 疯狂Android讲义]
        System.out.println(queue);
    }
}

--8.5.3 LinkedList实现类

　　LinkedList类是List接口的实现类——这意味着它是一个List集合，可以根据索引来随机访问集合中的元素。除此之外，LinkedList还实现了Deque接口，可以被当成双端队列来使用，因此既可以被当成“栈”来使用，也可以当成队列使用。

public class LinkListTest {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList books = new LinkedList();
        //将字符串元素加入队列的尾部
        books.offer("疯狂Java讲义");
        //将一个字符串元素加入到栈的顶部
        books.push("轻量级 Java EE 企业应用实战");
        //将字符串元素添加到队列头部（相当于栈的顶部）
        books.offerFirst("疯狂Android讲义");
        //以List的方式 （按索引访问的方式） 来遍历集合元素
        for(int i = 0; i < books.size() ; i++){
            System.out.println("遍历中：" + books.get(i));
        }
        //访问并不删除栈顶元素
        System.out.println(books.peekFirst());
        //访问不删除队列的最后一个元素
        System.out.println(books.peekLast());
        //将栈顶的元素弹出 "栈"
        System.out.println(books.pop());
        //下面输出将看到队列中第一个元素被删除
        System.out.println(books);
        //访问并删除队列的最后一个元素
        System.out.println(books.pollLast());
        //下面输出：[轻量级 Java EE 企业应用实战]
        System.out.println(books);
    }
}

输出结果：

遍历中：疯狂Android讲义
遍历中：轻量级 Java EE 企业应用实战
遍历中：疯狂Java讲义
疯狂Android讲义
疯狂Java讲义
疯狂Android讲义
[轻量级 Java EE 企业应用实战, 疯狂Java讲义]
疯狂Java讲义
[轻量级 Java EE 企业应用实战]

对比：

　　ArrayList、ArrayDeque内部以数组的形式来保存集合中的元素，因此随机访问集合元素时有较好的性能；而LinkedList内部以链表的形式来保存集合中的元素，因此随机访问集合元素时性能较差，但在插入、删除元素时性能比较出色（只需改变指针所指的地址即可）。需要指出的是，虽然Vector也是以数组的形式来存储集合元素的，但因为它实现了线程同步功能（而且实现机制也不好），所以各方面性能都比较差。

--8.5.4 各种线性表的性能分析

　　Java提供的List就是一个线性表接口，而ArrayList、LinkedList又是线性表的两种典型实现：基于数组的线性表和基于链的线性表。

　　Queue代表了队列，Deque代表了双端队列（既可作为队列使用，也可作为栈使用），接下来对各种实现类的性能进行分析。初学者可以无须理会ArrayList和LinkedList之间的性能差异，只需要知道LinkedList集合不仅提供了List的功能，还提供了双端队列、栈的功能就行。一般来说，由于数组以一块连续内存区来保存所有的数组元素，所以数组在随机访问时性能最好，所有的内部以数组作为底层实现的集合在随机访问时性能都比较好；而内部以链表作为底层实现的集合在执行插入、删除操作时有较好的性能。但总体来说，ArrayList的性能比LinkedList的性能要好，因此大部分时候都应该考虑使用ArrayList。

　　关于使用List集合有如下建议。

　　　　➢ 如果需要遍历List集合元素，对于ArrayList、Vector集合，应该使用随机访问方法（get）来遍历集合元素，这样性能更好；对于LinkedList集合，则应该采用迭代器（Iterator）来遍历集合元素。

　　　　➢ 如果需要经常执行插入、删除操作来改变包含大量数据的List集合的大小，可考虑使用LinkedList集合。使用ArrayList、Vector集合可能需要经常重新分配内部数组的大小，效果可能较差。

　　　　➢ 如果有多个线程需要同时访问List集合中的元素，开发者可考虑使用Collections将集合包装成线程安全的集合。

8.6 增强的Map集合

　　Map用于保存具有映射关系的数据，因此Map集合里保存着两组值，一组值用于保存Map里的key，另外一组值用于保存Map里的value，key和value都可以是任何引用类型的数据。Map的key不允许重复，即同一个Map对象的任何两个key通过equals方法比较总是返回false。key和value之间存在单向一对一关系，即通过指定的key，总能找到唯一的、确定的value。从Map中取出数据时，只要给出指定的key，就可以取出对应的value。

　　常用方法：

　　　　1.void clear(): 删除该Map对象中的所有key-value对。

　　　　2.boolean containsKey(Object key):查询Map中是否包含指定的key,如果包含则返回true。

　　　　3.boolean containsValue(Object value):查询Map中是否包含一个或多个valu额，如果包含则返回true。

　　　　4.Set entrySet(): 返回Map中包含的key-value对所组成的Set集合，每个集合元素都是Map.Entry（Entry是Map的内部类）对象。

　　　　5.Object get(Object key):返回指定key所对应的value;如果此Map不包含key则返回null。

　　　　6.boolean isEmpty(): 查询该Map是否为空，如果为空，返回true。

　　　　7.Set keySet():返回该 Map 中所有key 组成的 Set 集合。

　　　　8.Object put(Object key, Object value): 添加一个key-value对，如果当前Map中已有一个与该key相等的key-value对，则新的key-value对会覆盖原来的key-value对。

　　　　9.void putAll(Map m): 将指定Map中的key-value 对复制到本Map中。

　　　　10.Object remove(Object key):删除指定key所对应的key-value对，返回被删除key所关联的value，如果该key不存在，则返回null。

　　　　11.boolean remove(Object key,Object value):这是Java8新增的方法，删除指定的key、value所对应的key-value对。成功删除则返回true。

　　　　12.int size(): 返回该Map里的key-value对个数。

　　　　13.Collection values(): 返回该Map里所有value组成的Collection。

　　Map 接口提供了大量的实现类，典型实现如 HashMap 和 HashTable 等、HashMap 的子类LinkedHashMap，还有SortedMap 子接口及该接口的实现类TreeMap,以及WeakHashMap、IdentityHashMap等。

public class MapTest {
    public static void main(String[] args) {
        Map map = new HashMap();
        //成对放入多个key-value对
        map.put("疯狂Java讲义",109);
        map.put("疯狂IOS讲义",10);
        map.put("疯狂Ajax讲义",79);
        //多次放入的key-value对中value可以重复
        map.put("轻量级 Java EE 企业应用实战",99);
        //放入重新的key时，新的value会覆盖原有的value
        //如果新的value覆盖了原有的value,该方法返回被覆盖的value
        System.out.println(map.put("疯狂IOS讲义",99));  //输出10
        System.out.println(map);  //输出的Map集合包含4个key-value对
        //判断是否包含指定key
        System.out.println("是否包含值为 疯狂IOS讲义 key: " + map.containsKey("疯狂IOS讲义"));  //true
        //判断是否包含指定value
        System.out.println("是否包含值为 99 value: "+map.containsValue(99)); //true
        //获取Map集合的所有key组成的集合，通过遍历key来实现遍历所有的key-value对
        for(Object key : map.keySet()){
            //map.get(key)方法获取指定key对应的value对
            System.out.println(key + "-->" + map.get(key));
        }
        map.remove("疯狂Ajax讲义");  //根据 key 来删除key-value对
        System.out.println(map);  //输出结果中不在包含 疯狂Ajax讲义=79 的key-value对
    }
}

运行结果：

10
{疯狂Ajax讲义=79, 轻量级 Java EE 企业应用实战=99, 疯狂IOS讲义=99, 疯狂Java讲义=109}
是否包含值为 疯狂IOS讲义 key: true
是否包含值为 99 value: true
疯狂Ajax讲义-->79
轻量级 Java EE 企业应用实战-->99
疯狂IOS讲义-->99
疯狂Java讲义-->109
{轻量级 Java EE 企业应用实战=99, 疯狂IOS讲义=99, 疯狂Java讲义=109}

--8.6.1 Java 8为Map新增的方法

　　Java 8除为Map增加了remove（Object key，Object value）默认方法之外，还增加了如下方法。

　　Object compute(Object key, BiFunction remappingFunction)
　　Object computeIfAbsent(Object key, Function mappingFunction)
　　Object computeIfPresent(Object key, BiFunction remappingFunction)
　　void forEach(BiConsumer action)
　　Object getOrDefault(Object key, V defaultValue)等。

public class MapTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        Map map = new HashMap();
        //成对放入多个key-value对
        map.put("疯狂Java讲义",109);
        map.put("疯狂IOS讲义",99);
        map.put("疯狂Ajax讲义",79);
        //尝试替换key为"疯狂XML讲义"的value，由于Map中没有对应的key
        //因此Map没有改变，不会添加新的key-value对
        map.replace("疯狂XML讲义",66);
        System.out.println(map);
        //使用原value与传入参数计算出来的结果覆盖原有的value
        map.merge("疯狂IOS讲义",10,(oldVal , param)->(Integer)oldVal + (Integer)param);
        System.out.println(map);  //"疯狂IOS讲义"的value增大了10
        //当key为"Java"对应的value为null(或不存在时）,使用计算的结果作为新的value
        map.computeIfAbsent("Java",(key)->((String)key).length());
        System.out.println(map);  //map中添加了 Java=4 这组key-value对
        //当key为"Java"对应的value存在时，使用计算的结果作为新的value
        map.computeIfPresent("Java",(key,value)->(Integer)value * (Integer)value);
        System.out.println(map);  //map中的Java=4变成 Java=16
    }
}

运行结果：

{疯狂Ajax讲义=79, 疯狂IOS讲义=99, 疯狂Java讲义=109}
{疯狂Ajax讲义=79, 疯狂IOS讲义=109, 疯狂Java讲义=109}
{Java=4, 疯狂Ajax讲义=79, 疯狂IOS讲义=109, 疯狂Java讲义=109}
{Java=16, 疯狂Ajax讲义=79, 疯狂IOS讲义=109, 疯狂Java讲义=109}

--8.6.2 改进的HashMap和Hashtable实现类　

　　Java 8改进了HashMap的实现，使用HashMap存在key冲突时依然具有较好的性能。

　　此外，Hashtable和HashMap存在两点典型区别。

　　　　➢ Hashtable是一个线程安全的Map实现，但HashMap是线程不安全的实现，所以HashMap比Hashtable的性能高一点；但如果有多个线程访问同一个Map对象时，使用Hashtable实现类会更好。

　　　　➢ Hashtable不允许使用null作为key和value，如果试图把null值放进Hashtable中，将会引发NullPointerException异常；但HashMap可以使用null作为key或value。由于HashMap里的key不能重复，所以HashMap里最多只有一个key-value对的key为null，但可以有无数多个key-value对的value为null。下面程序示范了用null值作为HashMap的key和value的情形。

public class NullInHashMap {
    public static void main(String[] args) {
        HashMap hm = new HashMap();
        //试图将两个key为null值的key-value对放入HashMap中
        hm.put(null,null);
        hm.put(null,null);  //1   无法放入
        //将一个value 为null值的key-value对放入HashMap中
        hm.put("a",null);  //2    可以放入
        //输出Map对象
        System.out.println(hm);
    }
}

运行结果：

{null=null, a=null}

为了成功的在HashMap、Hashtable中存储、获取对象，用做key的对象必须实现hashCode()方法和equals()方法。

　　与HashSet集合不能保证元素的顺序一样，HashMap、Hashtable也不能保证其中key-value对的顺序。类似于HashSet，HashMap，Hashtable判断两个key相等的标准也是：两个key通过equals()方法比较返回true,两个key的hashCode值也相等。

class A{
    int count;
    public A(int count){
        this.count = count;
    }
    //根据count的值来判断两个对象是否相等
    public boolean equals(Object obj){
        if(obj == this){
            return true;
        }
        if(obj != null && obj.getClass() == A.class){
            A a = (A)obj;
            return this.count == a.count;
        }
        return false;
    }
    //根据count来计算hashcode值
    public int hashCode(){
        return this.count;
    }
}
class B {
    //重写equals()方法，B对象与任何对象通过equals()方法比较都返回true
    public boolean equals(Object obj){
        return true;
    }
}
public class HashtableTest {
    public static void main(String[] args) {
        Hashtable ht = new Hashtable();
        ht.put(new A(60000),"疯狂Java讲义");
        ht.put(new A(87563),"轻量级Java EE企业应用实战");
        ht.put(new A(1232),new B());
        System.out.println(ht);
        //只要两个对象通过equals()方法比较返回true
        //Hashtable就认为他们是相等的value
        //由于Hashtable中有一个B对象
        //它与任何对象通过equals()方法比较都相等，所以下面输出true
        System.out.println(ht.containsValue("测试字符串"));  //1输出true
        //只要两个A对象的count相等，它们通过equals()方法比较返回true,且hashCode值相等
        //Hashtable即认为他们是相同的key,所以下面输出true
        System.out.println(ht.containsValue(new A(87563)));  //输出true
        //下面语句可以删除最后一个 key-value对
        ht.remove(new A(1232)); //3
        System.out.println(ht);
    }
}

运行结果：

{lfw.A@ea60=疯狂Java讲义, lfw.A@1560b=轻量级Java EE企业应用实战, lfw.A@4d0=lfw.B@14ae5a5}
true
true
{lfw.A@ea60=疯狂Java讲义, lfw.A@1560b=轻量级Java EE企业应用实战}

Hashtable判断value相等的标准是：value与另外一个对象通过equals()方法比较返回true即可。

--8.6.3 LinkedHashMap实现类

　　HashSet有一个LinkedHashSet子类，HashMap也有一个LinkedHashMap子类；LinkedHashMap也使用双向链表来维护key-value对的顺序（其实只需要考虑key的顺序），该链表负责维护Map的迭代顺序，迭代顺序与key-value对的插入顺序保持一致。

　　LinkedHashMap可以避免对HashMap、Hashtable里的key-value对进行排序（只要插入key-value对时保持顺序即可），同时又可避免使用TreeMap所增加的成本。

　　LinkedHashMap需要维护元素的插入顺序，因此性能略低于HashMap的性能；但因为它以链表来维护内部顺序，所以在迭代访问Map里的全部元素时将有较好的性能。

public class LinkedHashMapTest {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedHashMap scores = new LinkedHashMap();
        scores.put("语文",80);
        scores.put("英文",82);
        scores.put("数学",76);
        //调用forEach()方法遍历 scores里的所有key-value对
        scores.forEach((key,value)-> System.out.println(key+"--->"+value));
    }
}

运行结果：

语文--->80
英文--->82
数学--->76

LinkedHashMapTest可以记住Map添加顺序。

--8.6.4 使用Properties读写属性文件

　　Properties类是Hashtable类的子类，正如它的名字所暗示的，该对象在处理属性文件时特别方便（Windows操作平台上的ini文件就是一种属性文件）。

　　Properties类可以把Map对象和属性文件关联起来，从而可以把Map对象中的key-value对写入属性文件中，也可以把属性文件中的“属性名=属性值”加载到Map对象中。由于属性文件里的属性名、属性值只能是字符串类型，所以Properties里的key、value都是字符串类型。该类提供了如下三个方法来修改Properties里的key、value值。

　　　➢ String getProperty(String key)：获取Properties中指定属性名对应的属性值，类似于Map的get（Object key）方法。

　　　➢ String getProperty(String key, String defaultValue)：该方法与前一个方法基本相似。该方法多一个功能，如果Properties中不存在指定的key时，则该方法指定默认值。

　　➢ Object setProperty(String key, String value)：设置属性值，类似于Hashtable的put()方法。

除此之外，它还提供了两个读写属性文件的方法。

　　➢ void load(InputStream inStream)：从属性文件（以输入流表示）中加载key-value对，把加载到的key-value对追加到Properties里（Properties是Hashtable的子类，它不保证key-value对之间的次序）。

　　➢ void store(OutputStream out, String comments)：将Properties中的key-value对输出到指定的属性文件（以输出流表示）中。

public class PropertiesTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Properties props = new Properties();
        //向Properties中添加属性
        props.setProperty("username","yeeku");
        props.setProperty("password","123456");
        //将Properties 中的 key-value 对保存到a.ini文件中
        props.store(new FileOutputStream("a.ini"),"comment line");  //1
        //新建一个Properties对象
        Properties prop2 = new Properties();
        //添加属性
        prop2.setProperty("gender","male");
        //将a.ini文件中的key-value对追加到props2中
        prop2.load(new FileInputStream("a.ini"));  //2
        System.out.println(prop2);
    }
}

该程序会在当前目录下生成：{password=123456, gender=male, username=yeeku} a .ini文件

--8.6.5 SortedMap接口和TreeMap实现类

　　正如Set接口派生出SortedSet子接口，SortedSet接口有一个TreeSet实现类一样，Map接口也派生出一个SortedMap子接口，SortedMap接口也有一个TreeMap实现类。TreeMap就是一个红黑树数据结构，每个key-value对即作为红黑树的一个节点。TreeMap存储key-value对（节点）时，需要根据key对节点进行排序。TreeMap可以保证所有的key-value对处于有序状态。

　　TreeMap也有两种排序方式。

　　　　➢ 自然排序：TreeMap的所有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ClassCastException异常。

　　　　➢ 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。采用定制排序时不要求Map的key实现Comparable接口。类似于TreeSet中判断两个元素相等的标准，TreeMap中判断两个key相等的标准是：两个key通过compareTo()方法返回0，TreeMap即认为这两个key是相等的。

如果使用自定义类作为TreeMap的key，且想让TreeMap良好地工作，则重写该类的equals()方法和compareTo()方法时应保持一致的返回结果：两个key通过equals()方法比较返回true时，它们通过compareTo()方法比较应该返回0。如果equals()方法与compareTo()方法的返回结果不一致，TreeMap与Map接口的规则就会冲突。

五色石南叶

Java讲义第八章学习笔记

8.3 Set集合

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