Java集合框架

什么是集合

• 概念：对象的容器，定义了对多个对象进行操作的常用方法。可以实现数组的功能
• 和数组的区别：
  • 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
• 位置：java.util.*;

Collection体系集合

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
• 创建集合Collection collection = new ArrayList();
• 方法：
  • 添加元素 collection.add();
  • 删除元素 collection.remove();
collection.clear();
  • 遍历元素（重点）
    • 使用增强for（因为无下标）
      for(Object object : collection){ }
    • 使用迭代器

//next(); 获取下一个元素
//remove(); 删除当前元素
Iterator it = collection.iterator();
while(it.hasNext()){
  String object = (String)it.next(); //强转
  // 可以使用it.remove(); 进行移除元素
  // collection.remove(); 不能用collection其他方法 会报并发修改异常
}

判断 collection.contains(); collection.isEmpty();

List子接口

• 特点：有序、有下标、元素可重复
• 创建集合对象 List list = new ArrayList<>( );
• 方法：
  • 添加元素 list.add( ); 会对基本类型进行自动装箱
  • 删除元素 可以用索引 list.remove(0)
    当删除数字与索引矛盾时 对数字强转
    list.remove((Object) 10) 或 list.remove(new Integer(10))
  • 遍历
    • 使用for遍历

sout(list.get(i)); 
}

- 使用增强for

for(Object list: collection){ }
- 使用迭代器

while(it.hasNext()){
  String object = (String)it.next(); //强转
  // 可以使用it.remove(); 进行移除元素
  // collection.remove(); 不能用collection其他方法 会报并发修改异常
}

- 使用列表迭代器 💡（注意和迭代器区别）

while(lit.hasNext()){
  System.out.println(lit.nextIndex() + ":" + lit.next()); //从前往后遍历
}

while(lit.hasPrevious()){
  System.out.println(lit.previousIndex() + ":" + lit.previous()); //从后往前遍历
}

• 获取 list.indexOf( );

• 返回子集合 sublist(x, y); 左闭右开
  List subList = list.subList(1, 3); 返回索引 1、2

List实现类

• ArrayList 【重点】
  • 数组结构实现，必须要连续空间，查询快、增删慢
  • jdk1.2版本，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，运行
• LinkedList
  • 双向链表结构实现，无需连续空间，增删快，查询慢

ArrayList

• 创建集合 ArrayList arrayList = new ArrayList<>();
• 添加元素 arrayList.add();
• 删除元素 arrayList.remove(new Student("name", 10));
  这里重写了 equals(this == obj) 方法

  //1 判断是不是同一个对象
  if(this == obj){
    return true;
  }
  //2 判断是否为空
  if(obj == null){
    return false;
  }
  //3 判断是否是Student类型
  if(obj instanceof Student){
    Student == (Student)obj;
    //4 比较属性
    if(this.name.equals(s.getName()) && this.age == s.getAge()){
      return true;
    }
  }
  //5 不满足条件返回false
  return false;
}

• 遍历元素【重点】
  • 使用迭代器

while(it.hasNext()){
  Student s = (Student)it.next(); //强转
}

• 列表迭代器

while(li.hasNext()){
  Student s = (Student)li.next(); //从前往后遍历
}

while(li.hasPrevious()){
  Student s = (Student)li.previous();//从后往前遍历
}

• 判断
  arrayList.contains(); 和 arrayList.isEmpty();
• 查找
  arrayList.indexof();
  原码分析

//注意：如果没有向集合中添加任何元素时，容量0，添加一个后，容量为10
//每次扩容是原来的1.5倍
elementData存放元素的数组
size 实际元素个数

Vector

• 创建集合 Vector vector = new Vector<>();
• 增加、删除、判断同上
• 遍历中枚举器遍历

while(en.hasMoreElements()){
  String o = (String)en.nextElement();
  sout(o);
}

LinkedList

• 创建链表集合LinkedList li = new LinkedList<>();
• 常用方法与List一致

泛型

• 本质是参数化类型，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成为类型占位符，表示一种引用类型，可以写多个逗号隔开
• 好处 1. 提高代码重用性 2. 防止类型转换异常，提高代码安全性

泛型类

public class MyGeneric<T>{
  //使用泛型T
  //1 创建变量
  T t;
  //2 泛型作为方法的参数
  public void show(T t){
    sout(t);
  }
  //3 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. 不用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("hello world!");
    String string = myGeneric.getT();
    
    MyGeneric<Integer> myGeneric2 = new MyGeneric<Integer>();
    myGeneric2.t = 100;
    myGeneric2.show(200);
    Integer integer = myGeneric2.getT();
    
  }
}

泛型接口

• 语法：接口名
• 注意：不能泛型静态常量

泛型方法

• 语法： 返回值类型

  //泛型方法
  public <T> T show(T t){
    sout("泛型方法" + t);
    return t;
  }
}

//调用
MyGenericMethod myGenericMethod = new MyGenericMethod();
myGenericMethod.show("字符串");// 自动类型为字符串
myGenericMethod.show(200);// integer类型
myGenericMethod.show(3.14);// double类型

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，而非运行时抛出异常
  • 访问时，不必类型转换（拆箱）
  • 不同泛型之间应用不能相互赋值，泛型不存在多态

Set集合

• 特点：无序、无下标、元素不可重复
• 方法：全部继承自Collection中的方法
• 增、删、遍历、判断与collection一致

HashSet【重点】

• 存储结构：哈希表（数组+链表+红黑树）
• 存储过程（重复依据）
  • 根据hashCode计算保存的位置，如果位置为空，直接保存，若不为空，进行第二步
  • 再执行equals方法，如果equals为true，则认为是重复，否则形成链表
• 特点
  • 基于HashCode计算元素存放位置
    • 利用31这个质数，减少散列冲突
      • 31提高执行效率 31 * i = (i << 5) - i 转为移位操作
    • 当存入元素的哈希码相同时，会调用equals进行确认，如果结果为true，则拒绝后者存入
• 新建集合 HashSet<String> hashSet = new HashSet<String>();
• 添加元素 hashSet.add( );
• 删除元素 hashSet.remove( );
• 遍历操作
• ​ 1. 增强for for( type type : hashSet)
• 2. 迭代器 Iterator<String> it = hashSet.iterator( );
• 判断 hashSet.contains( ); hashSet.isEmpty();

TreeSet

• 特点
• 基于排列顺序实现元素不重复
• 实现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
• 存储结构：红黑树
• 创建集合 TreeSet<String> treeSet = new TreeSet<>()
• 添加元素 treeSet.add();
• 删除元素 treeSet.remove();
• 遍历 1. 增强for 2. 迭代器
• 判断 treeSet.contains();
• 补充：TreeSet集合的使用
  Comparator 实现定制比较（比较器）
  Comparable 可比较的

@override
public int compare(Person o1, Person o2){
  int n1 = o1.getAge()-o2.getAge();
  int n2 = o1.getName().comareTo(o2.getName());
  return n1 == 0 ? n2 : n1;
}

Map

• 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

• 方法：

1. V put(K key, V value) 将对象存到集合中，关联键值
2. Object get(Object key) 根据键获得对应的值
3. Set<K> 返回所有的Key
4. Collection<V> values() 返回包含所有值的Collection集合
5. Set<Map.Entry<K, V>> 键值匹配的Set集合

Map接口的使用

Map<String, String> map = new HashMap<>();
// 1. 添加元素
map.put("cn", "中国");
map.put("uk", "英国");
map.put("cn", "zhongguo"); // 会替换第一个 
// 2. 删除
map.remove("uk");
// 3. 遍历
// 3.1 使用KeySet()
//Set<String> keyset = map.keySet(); // 所有Key的set集合
for(String key : map.keyset){
  sout(key + "---" + map.get(key));
}
// 3.2 使用entrySet()
//Set<Map.Entry<String, String>> entries = map.entrySet();
for(Map.Entry<String, String> entry : map.entries){
  sout(entry.getKey() + "---" + entry.getValue());
}

HashMap【重点】

• 存储结构：哈希表（数组+链表+红黑树）
• 使用key可使hashcode和equals作为重复
• 增、删、遍历、判断与上述一致
• 原码分析总结：
  • HashMap刚创建时，table是null，节省空间，当添加第一个元素时，table容量调整为16
  • 当元素个数大于阈值（16*0.75 = 12）时，会进行扩容，扩容后的大小为原来的两倍，目的是减少调整元素的个数
  • jdk1.8 当每个链表长度 >8 ，并且数组元素个数 ≥64时，会调整成红黑树，目的是提高效率
  • jdk1.8 当链表长度 <6 时 调整成链表
  • jdk1.8 以前，链表时头插入，之后为尾插入

Hashtable

线程安全，运行效率慢；不允许null作为key或是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

Collection工具类

概念：集合工具类，定义了除了存取以外的集合常用方法
直接二分查找int i = Collections.binarySearch(list, x); 成功返回索引
其他方法 ： copy复制、reverse反转、shuffle打乱
补充：

Integer[] arr = list.toArray(new Integer[10]);
sout(arr.length);
sout(Array.toString(arr));

// 数组转成集合
// 此时为受限集合，不能 添加和删除！
String[] name = {"张三","李四","王五"};
List<String> list2 = Arrays.asList(names);

// 把基本类型数组转为集合时，需要修改为包装类
Integer[] nums = {100, 200, 300, 400, 500};
List<Integer> list3 = Arrays.asList(nums);