Java--集合框架详解

目录

前言

Java集合框架的知识在Java基础阶段是极其重要的，我平时使用List、Set和Map集合时经常出错，常用方法还记不牢，
于是就编写这篇博客来完整的学习一下Java集合框架的知识，如有遗漏和错误，欢迎大家指出。
以下是我整理的大致Java集合框架内容，本篇博客就是围绕以下内容展开

注：本篇博客是根据B站Java集合框架的视频进行编写，视频原地址：【千锋】最新版 Java集合框架详解 通俗易懂

下面我们开始正式学习！！！

1、集合概念

1.1、概念：对象的容器，定义了对多个对象进行操作的常用方法。可实现数组的功能

1.2、集合与数组区别：

  • 数组长度固定，集合长度不固定

  • 数组可以存储基本类型和引用类型，集合只能存储引用类型

1.3、位置：java.util*

2、Collection接口

Collection体系集合

2.1、Collection父接口

  • 特点:代表一组任意类型的对象，无序、无下标、不能重复

  • 方法：

2.2、Collection的使用

（1）Demo1保存字符串（重点关注迭代器iterator的使用）

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合
        Collection collection = new ArrayList();
        //1.添加元素
        collection.add("香蕉");
        collection.add("苹果");
        collection.add("西瓜");
        System.out.println("元素个数："+collection.size());
        System.out.println(collection);

        //2.删除元素
        //collection.remove("香蕉");
        //collection.clear();//清除
        //System.out.println("删除之后："+collection.size());

        //3.遍历元素(重点)
        System.out.println("==========================");
        //方法一：增强for
        for (Object object:collection) {
            System.out.println(object);
        }
        //方法二：使用迭代器（迭代器专门用来遍历集合的一种方式）
        //iterator3个方法
        //hasNext();有没有下一个元素
        //next();l获取下一个元素
        //remove();删除当前元素
        System.out.println("==========================");
        Iterator iterator = collection.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            String s = (String) iterator.next();
            System.out.println(s);
            // collection.remove(s);//不允许使用collection删除会引发并发修改错误，只能使用以下方法移除
            //iterator.remove();
        }
        System.out.println("元素个数："+collection.size());


        //4.判断
        System.out.println(collection.contains("香蕉"));
        System.out.println(collection.isEmpty());


    }
}

结果

（2）Demo2 保存学生信息

学生类

//学生类
public class Student {
    private String name;
    private int age;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public Student() {
    }

    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

}

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;

//  保存学生信息
public class Demo2 {
    public static void main(String[] args) {
        //新建Collection对象
        Collection collection = new ArrayList();

        Student s1 = new Student("张三",18);
        Student s2 = new Student("李四",19);
        Student s3 = new Student("王五",21);
        //1.添加数据
        collection.add(s1);
        collection.add(s2);
        collection.add(s3);
        
        System.out.println("元素个数："+collection.size());
        System.out.println(collection.toString());

        //2.删除
        //collection.remove(s1);
        //System.out.println("删除之后："+collection.size());

        //3.遍历
        //方法一：增强for
        System.out.println("========增强for===========");
        for (Object object:collection) {
            Student s = (Student) object;
            System.out.println(s.toString());
        }

        //方法二：使用迭代器（迭代器专门用来遍历集合的一种方式）
        System.out.println("========使用迭代器===========");
        Iterator iterator = collection.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Student s =(Student) iterator.next();
        }
        System.out.println(collection.toString());

        //4.判断
        System.out.println(collection.contains(s1));
        System.out.println(collection.isEmpty());


    }
}

结果

3、List接口与实现类

3.1、List子接口

  • 特点：有序，有下标，元素可以重复

  • 方法：

3.2、List子接口的使用

（1）Demo3

public class Demo3 {
    public static void main(String[] args) {
        //先创建一个集合对象
        List list = new ArrayList();
        //1.添加元素
        list.add("唱");
        list.add("跳");
        list.add(0,"打篮球");//下标为0，放在第一位
        System.out.println("元素个数:"+list.size());
        System.out.println(list.toString());

        //2.删除元素
//        list.remove("唱");
//        list.remove(1);
//        System.out.println("元素个数:"+list.size());
//        System.out.println(list.toString());


        //3.遍历
        //方法一:使用for遍历
        System.out.println("===========for遍历===============");
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            System.out.println(list.get(i));
        }

        //方法二:使用增强for
        System.out.println("===========增强for===============");
        for (Object o:list) {
            System.out.println(o);
        }

        //方法三:使用迭代器
        System.out.println("===========迭代器===============");
        Iterator iterator = list.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next());
        }
        //方法四:使用列表迭代器
        //和迭代器的区别：可以向前或向后遍历，添加、删除、修改元素
        System.out.println("===========列表迭代器===============");
        ListIterator lit = list.listIterator();

        System.out.println("===========列表迭代器从前往后===============");
        while (lit.hasNext()) {
            System.out.println(lit.nextIndex()+":"+lit.next());
        }

        System.out.println("===========列表迭代器从后往前===============");
        while (lit.hasPrevious()) {
            System.out.println(lit.previousIndex()+":"+lit.previous());
        }


        System.out.println("==========================");
        //4.判断
        System.out.println(list.contains("rap"));
        System.out.println(list.isEmpty());

        //5.获取位置
        System.out.println(list.indexOf(2));

    }

}

结果

（2）Demo4

public class Demo4 {
    public static void main(String[] args) {
        //先创建一个集合对象
        List list = new ArrayList();
        //1.添加数字数据(自动装箱)
        list.add(17);
        list.add(27);
        list.add(37);
        list.add(47);
        list.add(57);
        System.out.println("元素个数:"+list.size());
        System.out.println(list.toString());

        //2.删除
        //注意这里是用脚标删除的，如果要用数字需要转成Object
        list.remove(0);
        //list.remove((Object) 17);
        //list.remove(new Integer(20));

        System.out.println("元素个数:"+list.size());
        System.out.println(list.toString());


        //3.补充方法subList:返回子集合，包含头不包含尾
        List subList = list.subList(1, 3);
        System.out.println(subList.toString());


    }
}

结果：

3.3、List实现类

  • ArrayList（重点）：

    • 数组结构实现，查询快，增删慢
    • jdk1.2版本后加入,运行效率快，线程不安全

  • Vector:

    • 数组结构实现，查询快，增删慢
    • jdk1.0版本后加入,运行效率慢，线程安全

  • LinkedList:

    • 链表结构实现，增删快，查询慢

3.3.1、ArrayList

/**
 * ArrayList的使用
 * 特点：有序，有下标，可以重复
 * 存储结构：数组，查找遍历速度快，增删慢
 */

public class Demo5 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建结合
        ArrayList arrayList = new ArrayList();

        //1.添加元素
        Student s1 = new Student("张三",20);
        Student s2 = new Student("李四",23);
        Student s3 = new Student("王五",19);
        arrayList.add(s1);
        arrayList.add(s2);
        arrayList.add(s3);
        System.out.println("元素个数:"+arrayList.size());
        System.out.println(arrayList.toString());

        //2.删除元素
//        arrayList.remove(0);
//        arrayList.remove(s2);
        arrayList.remove(new Student("ooof",12));//这样删除需要在Student中重写 equals(this == obj) 方法

        //3.遍历元素【重点】
        //使用迭代器
        System.out.println("========= 使用迭代器=========");
        Iterator it = arrayList.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            Student s =(Student) it.next();
            System.out.println(s.toString());
        }
        //列表迭代器
        System.out.println("========= 列表迭代器=========");
        ListIterator lit = arrayList.listIterator();
        while (lit.hasNext()) {
            Student s =(Student) lit.next();
            System.out.println(s.toString());
        }


        System.out.println("========= 列表迭代器逆序=========");

        while (lit.hasPrevious()) {
            Student s =(Student) lit.previous();
            System.out.println(s.toString());
        }

        //4.判断
        System.out.println(arrayList.contains(new Student("王五",19)));
        System.out.println(arrayList.isEmpty());
        //5.查找
        System.out.println(arrayList.indexOf(new Student("王五",19)));
    }
}

结果

源码分析

  • 默认容量:DEFAULT_CAPACITY = 10;

    • 注：如果没有向集合中添加任何元素，容量为0,添加一个元素之后，容量为10，每次扩容大小为原来的1.5 倍

  • 存放元素的数组：elementData

  • 实际元素个数：size

  • 添加元素：add()方法

    public boolean add(E e) {
    modCount++;
    add(e, elementData, size);
    return true;
}




   public void ensureCapacity(int minCapacity) {
        if (minCapacity > elementData.length
            && !(elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
                 && minCapacity <= DEFAULT_CAPACITY)) {
            modCount++;
            grow(minCapacity);
        }
    }

//grow为核心
    private Object[] grow(int minCapacity) {
        int oldCapacity = elementData.length;
        if (oldCapacity > 0 || elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            int newCapacity = ArraysSupport.newLength(oldCapacity,
                    minCapacity - oldCapacity, /* minimum growth */
                    oldCapacity >> 1           /* preferred growth */);
            return elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
        } else {
            return elementData = new Object[Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity)];
        }
    }

3.3.2、Vector

  • 存储结构：数组

  • 创建集合 Vector vector = new Vector<>();

  • 增加（vector.add()）、删除(vector.remove)、判断(vector.contains())同上

  • 遍历--枚举器遍历

Enumeration en = vector.elements();
while(en.hasMoreElements()){
  String s = (String)en.nextElement();
  sout(s);
}

3.3.3、LinkedList

/**
 *LinkedList的使用
 * 存储结构：双向链表
 * 可以重复添加
 */
public class LinkedListTest1 {
    public static void main(String[] args) {

        //创建集合
        LinkedList linkedList = new LinkedList<>();
        //1.添加元素
        Student s1 = new Student("张三",20);
        Student s2 = new Student("李四",23);
        Student s3 = new Student("王五",19);
        linkedList.add(s1);
        linkedList.add(s2);
        linkedList.add(s3);

        System.out.println("元素个数:"+linkedList.size());
        System.out.println(linkedList.toString());

        //2.删除
//        linkedList.remove(s1);
//        System.out.println("删除之后:"+linkedList.size());

        //3.遍历
        //for遍历
        System.out.println("========for=====");
        for (int i = 0; i < linkedList.size(); i++) {
            System.out.println(linkedList.get(i));
        }
        System.out.println("========增强for=====");
        for (Object object:linkedList) {
            Student s = (Student) object;
            System.out.println(s.toString());
        }
        //迭代器
        System.out.println("========迭代器=====");
        Iterator it = linkedList.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            Student s =(Student) it.next();
            System.out.println(s.toString());
        }
        System.out.println("========列表迭代器=====");
        ListIterator lit = linkedList.listIterator();
        while (lit.hasNext()) {
            Student s =(Student) lit.next();
            System.out.println(s.toString());
        }

        //4.判断
        System.out.println(linkedList.contains(s1));
        System.out.println(linkedList.isEmpty());

        //5.获取
        System.out.println(linkedList.indexOf(s1));

    }
}

结果

源码分析

transient int size = 0;//集合大小

 transient Node<E> first;//头结点
 
 transient Node<E> last;//尾节点
 
  public boolean add(E e) {
        linkLast(e);
        return true;
    }
    
   void linkLast(E e) {
        final Node<E> l = last;
        final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
        last = newNode;
        if (l == null)
            first = newNode;
        else
            l.next = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

3.4、ArrayList与LinkedList的区别

  • ArrayList：数组，必须开辟连续空间，查询快，增删慢

  • LinkedList：双向链表，无需开辟连续空间，查询慢，增删快

4、泛型和工具类

泛型

  • Java泛型是JDK1.5中引入的一个新特性，其本质是參数化类型，把类型作为参数传递
  • 常见形式有泛型类、泛型接口、泛型方法
  • 语法：
    • <T,...＞T称为类型占位符，表示一种引用类型。
  • 好处：
    • (1）提高代码的重用性
    • (2）防止类型转换异常，提高代码的安全性

泛型类

/**
 * 泛型类
 * 语法：<T>
 * T表示类型占位符，表示一种引用类型，如果编写多个用逗号隔开
 * */
public class MyGeneric<T> {
    //使用泛型T
    //1.创建变量,不能new T()因为T数据类型不确定
    T t;

    //2.创建一个方法，作为方法的参数
    public void show(T t){
        System.out.println(t);
    }

    //3.使用泛型作为方法的返回值
    public T getT(){
        return t;
    }
}

public class TestGeneric {
    public static void main(String[] args) {
        //使用泛型类创建对象
        //注意：1.泛型只能使用引用类型，2.不同泛型类型对象之间不能相互赋值

        MyGeneric<String> myGeneric = new MyGeneric<String>();
        myGeneric.t = "hello";
        myGeneric.show("你好");
        String t1 = myGeneric.getT();


        MyGeneric<Integer> myGeneric2 = new MyGeneric<Integer>();
        myGeneric2.t = 100;
        myGeneric2.show(200);
        Integer t2 = myGeneric2.getT();


    }
}

结果：

泛型接口

/**
 *泛型接口
 * 语法：接口名<T>
 * 注意：不能使用泛型来创建静态常量
 */

public interface MyInterface<T> {
    String name = "张三";

    T server(T t);
}

泛型接口实现有两种方法：

1、指定数据类型

public class MyInterfaceImpl implements MyInterface<String>{
    @Override
    public String server(String t) {
        System.out.println(t);
        return t;
    }
}

测试

MyInterfaceImpl impl = new MyInterfaceImpl();
impl.server("KKKKKKKK");

2、不指定数据类型

public class MyInterfaceImpl2<T> implements MyInterface<T>{
    @Override
    public T server(T t) {
        System.out.println(t);
        return t;
    }

测试

MyInterfaceImpl2 impl2 = new MyInterfaceImpl2();
impl2.server(1000);

结果：

泛型方法

/**
 *泛型方法
 * 语法:<T>返回值类型
 */


public class MyGenericMethod {
    //泛型方法
    public <T> void show(T t){
        System.out.println("泛型方法"+t);
    }
}

测试

//泛型方法
//不需要指定类型
MyGenericMethod myGenericMethod = new MyGenericMethod();
myGenericMethod.show("坤坤");
myGenericMethod.show(200);
myGenericMethod.show(3.1415);

结果：

泛型集合

  • 概念：参数化类型、类型安全的集合，强制集合元素的类型必须一致。
  • 特点：
    • 编译时即可检查，而非逐行时抛出异常。
    • 访问时，不必类型转换（拆箱）。
    • 不同泛型之间引用不能相互赋值，泛型不存在多态。
public class DemoCollect {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<String>();
        arrayList.add("xxx");
        arrayList.add("yyy");
        //指定String类型一下两条数据就不能添加进去
//        arrayList.add(10);
//        arrayList.add(20);

        for (String str:arrayList) {
            System.out.println(str);
        }


        ArrayList<Student> arrayList2 = new ArrayList<Student>();
        Student s1 = new Student("张三",18);
        Student s2 = new Student("李四",19);
        Student s3 = new Student("王五",21);
        arrayList2.add(s1);
        arrayList2.add(s2);
        arrayList2.add(s3);

        Iterator<Student> iterator = arrayList2.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Student s = iterator.next();
            System.out.println(s.toString());
        }


    }
}

测试

5、Set接口与实现类

5.1、Set子接口

  • 特点：无序，无下标，元素不可重复

  • 方法：全部继承自Collecton中的方法

5.2、Set子接口的使用

/**
 * 测试Set接口的使用
 * 特点：无序，无下标，元素不可重复
 */


public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合
        HashSet<String> set = new HashSet<>();
        //1.添加数据
        set.add("唱");
        set.add("跳");
        set.add("rap");
        //set.add("rap");重复添加不进去
        System.out.println("数据个数:"+set.size());
        System.out.println(set.toString());

        //2.删除
        set.remove("唱");
        System.out.println(set.toString());

        //3.遍历【重点】
        System.out.println("----增强for----");
        for (String str:set) {
            System.out.println(str);
        }
        System.out.println("----迭代器----");
        Iterator<String> iterator = set.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            String s = iterator.next();
            System.out.println(s);
        }

        //4.判断
        System.out.println(set.contains("打篮球"));
        System.out.println(set.isEmpty());

        

    }
}

测试：（注意这里添加的顺序与显示的顺序不同，因为无序）

5.3、Set实现类

  • HashSet【重点】：
    • 基于HashCode实现元素不重复。
    • 当存入元素的哈希码相同时，会调用equalsi进行确认，如结果为true,则拒绝后者存入。
  • TreeSet:
    • 基于排列顺序实现元素不重复。
    • 实现了SortedSet接口，对集合元素自动排序
    • 元素对象的类型必须实现Comparable接口，指定排序规则
    • 通过CompareTo方法确定是否为重复元素

5.3.1、HashSet

HashSet的使用

（1）Demo2

/***
 * HashSet集合的使用
 * 存储结构：哈希表（数组+链表+红黑树）
 */
public class Demo2 {
    public static void main(String[] args) {
        //新建集合
        HashSet<String> hashSet = new HashSet<>();
        //1.添加元素
        hashSet.add("张三");
        hashSet.add("李四");
        hashSet.add("王五");
        hashSet.add("赵六");
        System.out.println("数据个数:"+hashSet.size());
        System.out.println(hashSet.toString());

        //2.删除
        hashSet.remove("张三");
        System.out.println("删除后数据个数:"+hashSet.size());
        System.out.println(hashSet.toString());

        //3.遍历
        System.out.println("----增强for----");
        for (String str:hashSet) {
            System.out.println(str);
        }
        System.out.println("----迭代器----");
        Iterator<String> iterator = hashSet.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            String s = iterator.next();
            System.out.println(s);
        }

        //4.判断
        System.out.println(hashSet.contains("打篮球"));
        System.out.println(hashSet.isEmpty());



    }

}

测试

（2）Demo3

person类

public class Person {
    private String name;
    private int age;

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public Person() {
    }

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }



    @Override
    public int hashCode() {
        int n1 = this.name.hashCode();
        int n2 = this.age;
        return n1+n2;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;

        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;

        if(o instanceof Person){
        Person person = (Person) o;
        if(this.name.equals(person.getName())&&this.age == person.getAge()){
            return true;
        }
        }
        return false;
    }

    
}

Demo3

/***
 * HashSet集合的使用
 * 存储结构：哈希表（数组+链表+红黑树）
 * 存储过程：
 * （1）根据hashcode计算保存位置，如果位置为空，则直接保存，如果不为空，执行第二步
 * （2）再执行equals方法，如果equals方法为true，则认为是重复，否则形成链表
 */
public class Demo3 {
    public static void main(String[] args) {


    //新建集合
    HashSet<Person> persons = new HashSet<>();
    //1.添加元素
    Person p1 = new Person("乔纳森-乔斯达",20);
    Person p2 = new Person("乔瑟夫-乔斯达",19);
    Person p3 = new Person("空条承太郎",16);

    persons.add(p1);
    persons.add(p2);
    persons.add(p3);
    persons.add(new Person("空条承太郎",16));//重写hashCode()形成链表,再重写equals()就不能添加进来了

    System.out.println("元素个数:"+persons.size());
    System.out.println(persons.toString());

    //2.删除

//    persons.remove(p1);
//    persons.remove( new Person("乔纳森-乔斯达",20));//这时可以删除
//    System.out.println("删除之后："+persons.toString());

    //3.遍历
        System.out.println("------for----");
        for (Person person:persons) {
            System.out.println(person.toString());
        }
        System.out.println("------迭代器----");
        Iterator<Person> iterator = persons.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next());
        }

    //4.判断
        System.out.println(persons.contains(p1));
        System.out.println(persons.isEmpty());

    }
}

测试

5.3.2、TreeSet

（1）简单使用

/**
 * TreeSet的使用
 * 存储结构：红黑树
 */
public class Demo4 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合
        TreeSet<String> treeSet = new TreeSet<>();
        //1.添加元素
        treeSet.add("xyz");
        treeSet.add("abc");
        treeSet.add("wer");
        treeSet.add("opq");
        System.out.println("元素个数："+treeSet.size());
        System.out.println(treeSet.toString());

        //2.删除
        treeSet.remove("wer");
        System.out.println("删除后元素个数："+treeSet.size());

        //3.遍历
        for (String str:treeSet) {
            System.out.println(str);
        }

        //4.判断
        System.out.println(treeSet.contains("opq"));

    }
}

（2）保存Person类的数据

/**
 * 使用TreeSet保存数据
 * 存储结构：红黑树
 * 要求：元素必须要实现Comparable接口,compareTo方法返回值为0，认为是重复元素
 */

public class Demo5 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合
        TreeSet<Person> persons = new TreeSet<>();
        //1.添加元素
        Person p1 = new Person("7乔纳森-乔斯达",20);
        Person p2 = new Person("5乔瑟夫-乔斯达",19);
        Person p3 = new Person("3东方仗助",16);
        Person p4 = new Person("3东方仗助",17);

        //直接添加不能添加进去，因为没有比较规则，即没有实现Comparable接口，需要在Person类中实现
        persons.add(p1);
        persons.add(p2);
        persons.add(p3);
        persons.add(p4);

        System.out.println("元素个数："+persons.size());
        System.out.println(persons.toString());

        //2.删除
        persons.remove(p4);
        System.out.println("元素个数："+persons.size());

        //3.遍历
        Iterator<Person> iterator = persons.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next());
        }

        //4.判断
        System.out.println(persons.contains(p1));
    }
}

person类没有实现Comparable接口

person类实现Comparable接口

public class Person implements Comparable<Person>{
    private String name;
    private int age;

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public Person() {
    }

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }



    @Override
    public int hashCode() {
        int n1 = this.name.hashCode();
        int n2 = this.age;
        return n1+n2;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;

        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;

        if(o instanceof Person){
        Person person = (Person) o;
        if(this.name.equals(person.getName())&&this.age == person.getAge()){
            return true;
        }
        }
        return false;
    }

    //先按姓名比再按年龄比
    @Override
    public int compareTo(Person o) {
        int n1 = this.getName().compareTo(o.getName());
        int n2 = this.age - o.getAge();
        return n1==0?n2:n1;
    }
}

测试

Comparator接口实现定制比较（不需要元素实现Comparable接口）

/**
 * 使用TreeSet保存数据
 * 存储结构：红黑树
 * Comparator:实现定制比较（比较器）
 */
public class Demo6 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合，并指定比较规则（匿名内部类）
        TreeSet<Person> persons = new TreeSet<>(new Comparator<Person>() {
            @Override
            //先比较年龄再比较姓名
            public int compare(Person o1, Person o2) {
                int n1 = o1.getAge() - o2.getAge();
                int n2 = o1.getName().compareTo(o2.getName());
                return n1==0?n2:n1;
            }
        });

        //1.添加元素
        Person p1 = new Person("7乔纳森-乔斯达",20);
        Person p2 = new Person("5乔瑟夫-乔斯达",19);
        Person p3 = new Person("3东方仗助",16);
        Person p4 = new Person("4东方仗助",16);


        persons.add(p1);
        persons.add(p2);
        persons.add(p3);
        persons.add(p4);

        System.out.println(persons.toString());

    }

}

测试

TreeSet案例

/**
 * 要求：使用TreeSet集合实现字符串按照长度进行排序
 * Comparator实现定制比较
 *
 */
public class Demo7 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合并指定比较规则
        TreeSet<String> treeSet = new TreeSet<>(new Comparator<String>() {
            @Override
            public int compare(String o1, String o2) {

                int n1 = o1.length() - o2.length();
                int n2 = o1.compareTo(o2);

                return n1==0?n2:n1;
            }
        });
        //添加数据
        treeSet.add("hello");
        treeSet.add("hello,world");
        treeSet.add("dalian");
        treeSet.add("kunkun");
        treeSet.add("ikun");
        treeSet.add("cat");
        treeSet.add("beijing");

        System.out.println(treeSet.toString());

    }
}

测试

6、Map接口与实现类

Map体系集合

Map接口的特点：

  1. 用于存储任意键值对(Key-Value)

  2. 键：无序、无下标、不允许重复（唯一）

  3. 值：无序、无下标、允许重复

6.1、Map父接口与简单使用

Map父接口

  • 特点：存储一对数据(Key-Value),无序、无下标，键不可重复，值可重复。

  • 方法：

    • V put(K key,V value) //将对象存入到集合中，关联键值。key重复则覆盖原值。
    • Object get(Object key)//根据键获取对应的值。
    • Set keySet() //返回所有key。
    • Collectionvalues()//返回包含所有值的Collection集合。
    • Set<Map.Entry<K,V>>//键值匹配的Set集合。

Map接口使用

/**
 * Map接口的使用
 * 特点：（1）存储键值对（2）键不能重复，值可以重复（3）无序
 */
public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建Map集合

        Map<String, String> map = new HashMap<>();
        //1.添加元素
        map.put("tom","汤姆");
        map.put("jack","杰克");
        map.put("rose","露丝");

        //map.put("rose","ooo");value会被替换

        System.out.println("元素个数："+map.size());
        System.out.println(map.toString());

        //2.删除
//        map.remove("tom");
//        System.out.println("删除后元素个数："+map.size());

        //3.遍历
        //3.1使用keySet()
        System.out.println("-------keySet()遍历---------");
        //Set<String> keySet = map.keySet();
        for(String key:map.keySet()){
            System.out.println(key+"---"+map.get(key));
        }
        //3.2使用entrySet()
        System.out.println("-------entrySet()遍历---------");
        //Set<Map.Entry<String, String>> entries = map.entrySet();
        for (Map.Entry<String, String> entry: map.entrySet()) {
            System.out.println(entry.getKey()+"---"+entry.getValue());

        }

        //4.判断
        System.out.println(map.containsKey("jack"));
        System.out.println(map.containsValue("杰克"));


    }
}

测试

keySet()与entrySet()

6.2、Map集合的实现类

  • HashMap【重点】

    • jdk1.2版本，线程不安全，运行效率快
    • 允许使用null作为key或value

  • Hashtable【了解】

    • jdk1.0版本，线程安全，运行效率慢
    • 不允许使用null作为key或value

  • Properties

    • Hashtable的子类
    • 要求key和value都是String
    • 通常用于配置文件的读取

  • TreeMap

    • 实现了SortedMap接口（是Map的子接口），可以对key自动排序

6.2.1、HashMap

Student类：

public class Student {
    private String name;
    private int stuNo;

    public Student(String name, int stuNo) {
        this.name = name;
        this.stuNo = stuNo;
    }

    public Student() {
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getStuNo() {
        return stuNo;
    }

    public void setStuNo(int stuNo) {
        this.stuNo = stuNo;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", stuNo=" + stuNo +
                '}';
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Student student = (Student) o;
        return stuNo == student.stuNo && Objects.equals(name, student.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, stuNo);
    }
}

/**
 * HashMap集合的使用
 * 存储结构：哈希表(数组+链表+红黑树)
 * 存储过程：
 *  （1）根据hashcode计算保存位置，如果位置为空，则直接保存，如果不为空，执行第二步
 *  （2）再执行equals方法，如果equals方法为true，则认为是重复，否则形成链表
 */

public class Demo2 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合
        HashMap<Student,String> students = new HashMap<>();
        //1.添加元素
        Student s1 = new Student("张三",503);
        Student s2 = new Student("李四",509);
        Student s3 = new Student("王五",505);
        students.put(s1,"3班");
        students.put(s2,"7班");
        students.put(s3,"8班");
        //students.put(s3,"9班");键重复不能添加进去，但是值会覆盖
        students.put(new Student("张三",503),"3班");
        //会添加进去，new会在堆中新创建一个对象，如果要让它添加不进去，要在Student中重写hashcode和equals方法

        System.out.println("元素个数："+students.size());
        System.out.println(students.toString());
        
        //2.删除
//        students.remove(s1);
//        System.out.println("删除之后："+students.size());

        //3.遍历
        
        //keySet()
        System.out.println("-------keySet()遍历---------");
        for (Student key: students.keySet()) {
            System.out.println(key.toString()+"========="+students.get(key));
        }
        System.out.println("-------entrySet()遍历---------");
        for (Map.Entry<Student,String> entry: students.entrySet()) {
            System.out.println(entry.getKey()+"========="+entry.getValue());
        }
        
        //4.判断
        System.out.println(students.containsKey(s1));
        
        


    }
}

测试

6.2.2、HashMap源码分析

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4;       // aka 16  HashMap初始容量大小

static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;              // HashMap数组的最大容量
 
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;           //默认加载因子为0.75（到75%时扩容）

static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;                  //链表长度大于8时，调整成红黑树
 
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;                //链表长度小于6时，调整成链表

static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;             //链表长度大于8,并且集合元素个数大于等于64时，调整成红黑树

transient Node<K,V>[] table;                            //哈希表中的数组

transient int size;                                     //元素个数

构造函数

 public HashMap() {
        this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
    }
    
 //刚创建HashMap之后没有添加元素 table=null，size=0  目的是节省空间

put方法（这个源码不太容易理解，大家尝试理解前每个方法的前几行就可以，有能力的可以深入研究）

//put方法  
public V put(K key, V value) {
        return putVal(hash(key), key, value, false, true);
    }

//putVal方法
  final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
            Node<K,V> e; K k;
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
            else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;
                }
            }
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

// resize()方法
final Node<K,V>[] resize() {
        Node<K,V>[] oldTab = table;
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
        int oldThr = threshold;
        int newCap, newThr = 0;
        if (oldCap > 0) {
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
                threshold = Integer.MAX_VALUE;
                return oldTab;
            }
            else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                     oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                newThr = oldThr << 1; // double threshold
        }
        else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
            newCap = oldThr;
        else {               // zero initial threshold signifies using defaults
            newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
            newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
        }
        if (newThr == 0) {
            float ft = (float)newCap * loadFactor;
            newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                      (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
        }
        threshold = newThr;
        @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
        Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
        table = newTab;
        if (oldTab != null) {
            for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
                Node<K,V> e;
                if ((e = oldTab[j]) != null) {
                    oldTab[j] = null;
                    if (e.next == null)
                        newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                    else if (e instanceof TreeNode)
                        ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                    else { // preserve order
                        Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
                        Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
                        Node<K,V> next;
                        do {
                            next = e.next;
                            if ((e.hash & oldCap) == 0) {
                                if (loTail == null)
                                    loHead = e;
                                else
                                    loTail.next = e;
                                loTail = e;
                            }
                            else {
                                if (hiTail == null)
                                    hiHead = e;
                                else
                                    hiTail.next = e;
                                hiTail = e;
                            }
                        } while ((e = next) != null);
                        if (loTail != null) {
                            loTail.next = null;
                            newTab[j] = loHead;
                        }
                        if (hiTail != null) {
                            hiTail.next = null;
                            newTab[j + oldCap] = hiHead;
                        }
                    }
                }
            }
        }
        return newTab;
    }

HashMap源码简单总结

  1. HashMap刚创建时，table是null,为了节省空间，当添加第一个元素时，table容量调整为16
  2. 当元素个数大于阈值(16*0.75=12)时，会进行扩容，扩容后大小为原来的2倍，目的是减少调整元素的个数
  3. jdk1.8,当每个链表长度大于8，并且数组元素个数大于等于64时，会调整为红黑树，日的提高执行效率
  4. jdk1.8当链表长度小于6时，调整成链表
  5. jdk1.8以前，链表是头插入，jdk1.8以后是尾插入

7、Collections工具类

  • 概念：集合工具类，定义了除存取以外的集合常用方法

  • 方法：

代码实现

/**
 * Collections工具类的使用
 *
 */
public class Demo4 {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        list.add(20);
        list.add(77);
        list.add(23);
        list.add(89);
        list.add(12);

        //sort排序
        System.out.println("排序前："+list.toString());
        Collections.sort(list);//升默认序
        System.out.println("排序后："+list.toString());


        //binarySearch二分查找， 找到为下标，没找到为负数
        int i = Collections.binarySearch(list, 12);
        System.out.println(i);

        //copy复制
        List<Integer> dest = new ArrayList<>();
        for (int j = 0; j < list.size(); j++) {
            dest.add(0);
        }
        Collections.copy(dest,list);
        System.out.println(dest.toString());


        //reverse反转
        Collections.reverse(list);
        System.out.println("反转之后："+list);

        //shuffle  打乱
        Collections.shuffle(list);
        System.out.println("打乱之后："+list);


        //补充：list 转成数组
        System.out.println("=======list 转成数组========");
        Integer[] integers = list.toArray(new Integer[0]);
        System.out.println(integers.length);
        System.out.println(Arrays.toString(integers));


        //数组转成集合
        System.out.println("=======数组转成集合========");
        String[] names = {"小明","小红","小王"};
        //集合是一个受限集合，不能添加和删除
        List<String> list1 = Arrays.asList(names);
        System.out.println(list1);

        //把基本类型数组转成集合时，需要修改为包装类
        Integer[] nums = {100,200,300,400,500};
        List<Integer> integerList = Arrays.asList(nums);
        System.out.println(integerList);


    }
}

测试

8、集合总结

最后，我们再看一下这张图回顾一下Java集合框架的重点和常用知识

  • 集合的概念：
    • 对象的容器，和数组类似，定义了对多个对象进行操作的常用方法。
  • List集合：
    • 有序、有下标、元素可以重复。(ArrayList、LinkedList、Vector)
  • Set集合：
    • 无序、无下标、元素不可重复。(HashSet、TreeSet)
  • Map集合：
    • 存储一对数据，无序、无下标，键不可重复，值可重复。(HashMap、HashTable、TreeMap)
  • Collections:
    • 集合工具类，定义了除了存取以外的集合常用方法。

到这里关于Java集合框架的知识就结束啦°꒰๑'ꀾ'๑꒱°，希望大家都有所收获，觉得文章还可以的话可以点个推荐支持博主啊

posted @ 2022-08-05 08:27  鹤鸣呦呦、、  阅读(270)  评论(0)  编辑  收藏  举报