Java 集合汇总
1、概述：集合、数组都是对多个数据进行存储的结构，简称Java容器
说明：此时的存储是指内存层面的存储，不涉及到持久化的存储
2、数组存储多数据：
特点：①一旦初始化后，其长度就确定了
②数组一旦定义好，其元素类型也就确定了，只能操作指定类型数据。
缺点：①一旦初始化后， 长度不可修改
②数组中提供的方法非常有限，对于添加、删除、插入数据等操作非常不便，效率不高
③获取数组元素个数需求，数组没有现成的属性或方法可以用
④数组存储的特点：有序，可重复。对无序，不可重复的需求不能满足
3、集合框架:
|----Collection接口：单列集合，用来存储一个一个对象
|----List接口：存储有序的，不可重复的数据 --->"动态"数组，替换原有的数组
|----ArrayList 作为List接口主要实现类；线程不安全，效率高；底层使用Object[]存储
|----LinkedList 对于频繁的插入、删除操作，使用此类效率比ArrayList高，底层使用双向链表存储
|----Vector 作为List接口古老的实现类；线程安全，效率低；底层使用Object[] elementData存储
面试题：ArrayList、linkedList、Vector异同
同：三个类都实现了List接口，存储数据的特点：存储有序的，可重复的数据
不同：见List接口
①ArrayList源码分析：
JDK7情况：
ArrayList arr = new ArrayList() //底层创建了长度是10的Object[]数组elementData
arr.add(123) //elementData[0] = new Integer(123)
....
arr.add(435) //如果此次的添加导致底层elementData数组容量不够，则扩容
默认情况下是原来的1.5倍，同时需要将原有数组复制到新的数组中
建议：开发中使用带参的构造器 ArrayList arr = new ArrayList(int capacity)
JDK8变化：
ArrayList arr = new ArrayList() //底层的Object[] elementData初始化{},并没有创建长度为10的数组
arr.add(123) //第一次调用时才创了长度是10的数组，并将数据123天假到elementData[0]
后续添加和扩容与JDK7一样
总结：JDK7的ArrayList创建类似于单例对象的饿汉式，而JDK8中创建像懒汉式，延迟了数组的创建，节约了内存
②LinkedList源码分析：
LinkedList link = new LinkedList() 内部声明了Node类型的first和last属性，默认值为null
link.add(123) 将123封装到Node中，创建Node对象
其中：Node定义为：体现了LinkedList双向链表的说法
③Vector源码分析：
JDK7和JDK8通过Vector()构造器创建对象，底层都创建了长度为10的数组
扩容方面：默认为原来数组长度的2倍
④List接口常用类：
1、void add(int index,Object ele)：在index位置插入ele数据
2、boolean addAll(int index, Collection eles)：从index位置将eles的所有元素添加进来
3、Object get(int index)：获取指定index位置元素
4、int indexOf(Object obj)：返回obj在集合中首次出现的位置
5、int lastIndexOf(Object obj)：返回obj在集合中最后一次出现的位置
6、Object remove(int index)：移除指定index位置的元素，并返回此元素
7、Object set(int index, Object ele)：设置指定index的元素为ele
8、List subList(int fromIndex, int toIndex)：返回从fromIndex到toIndex位置的子集合
⑤常用方法：
增：add(Object obj)
删：remove(Object obj) / remove(int index)
改：set(int index, Object ele)
查：get(int index)
插：add(int index,Object ele)
长度：size()
遍历：①Iterator迭代器 ②foreach ③for
|----Set接口：存储无序的、不可重复的数据 --->高中讲的"集合"
|---HashSet 作为Set接口的主要实现类，线程不安全的，可以存储null
|----LinkedHashSet 作为HashSet子类，遍历其内部数据时，可以按照添加的顺序遍历；对于频繁遍历操作，LinkedHashSet效率高于HashSet
|----TreeSet 可以按照添加对象的指定属性，进行排序
1、HashSet为例：
①无序性不等于随机性，存储的数据在底层数组中并非按照数组索引的顺序添加，而是根据数组的哈希值
②不可重复性：保证添加的元素按照equals()判断时，不能返回true，即：相同的元素只能添加一个
2、HashSet为例添加元素的过程：
向HashSet添加元素a，首先调用元素a所在类的hashCode()方法，计算元素a的哈希值，此哈希值接着通过
某种算法计算出在hashSet底层数组中的存放位置(即为：索引位置),判断数组此位置上是否已经有元素：
如果此位置上没有其它元素，则元素a添加成功 ---> 成功一
如果此位置上有其它元素b(或以链表的形式存在多个元素)，则比较元素a和元素b的hash值：
如果hash值不相同，则元素a添加成功 --->成功二
如果hash值相同，进而需要调用元素a所在类的equals()方法：
equals()返回true,元素a添加失败
equals()返回false,则元素a添加成功 --->成功三
总结：对于添加成功二和三：元素a与已经存在指定索引位置上的数据以链表的方式存储
JDK7：元素a放到数组中，指向原来的元素
JDK8：原来的元素在数组中，指向元素a
七上八下
3、HashSet底层：数组+链表的结构
4、Set接口中没有额外的定义新方法，都是Collection中声明过的
5、向Set中添加数据，其所在的类一定要重写hashCode()和equals()方法
要求：重写的hashCode和equals方法尽量保持一致，相等的对象必须要有相等的散列码
小技巧：对象中用equals方法比较field，都应该用来计算hashCode值
6、TreeSet为例：
①向TreeSet中添加的数据，要求是相同类的对象
②两种排序方式：自然排序和定制排序
自然排序中比较两个对象是否相等的标准：compareTo(),返回0，不再是equals()
定制排序中比较两个对象是否相等的标准：compare(),返回0，不再是equals()
|----Map接口：双列集合、用来存储(key-value)一对的数据 --->高中讲的 y = f(x)
|----HashMap 作为Map主要实现类，线程不安全，效率高，存储null的key和value
|----LinkedHashMap 保证在遍历Map元素时，可以按照添加的顺序实现遍历
原因：在原有的HashMap底层结构基础上，添加了一对指针，指向前一个和后一个元素
对于频繁遍历操作，此类执行效率高于HashMap
|----TreeMap 保证按照添加的key-value对进行排序，实现排序遍历，此时考虑key的自然排序和定制排序
底层使用红黑树
|----Hashtable 作为古老的实现类，线程安全，效率低，不能存储null的key和value
|----Properties 常用来处理配置文件
HashMap的底层：JDK7 数组+链表
JDK8 数组+链表+红黑树
HashMap底层实现原理：
JDK7为例
HashMap map = new HashMap()
在实例化以后底层创建了长度是16的一维数组Entity[] table
...可能已经执行过多次put...
map.put(key,value)
首先，调用key所在类的hashCode()方法计算key的哈希值，此哈希值经过某种算法计算以后，得到在Entity数组中的存放位置
如果此位置上的数据为空，此时的key-value添加成功 -->方法一
如果此位置上的数据不为空(意味着此位置有一个或多个数据(以链表的形式)存在)，比较key和已经存在的一个或多个数据的哈希值：
如果key的哈希值和已经存在的数据哈希值不相同，此时key-value添加成功 -->方法二
如果key的哈希值和已经存在的数据哈希值相同，继续比较key所在类的equals(keyxxx)
如果equals()返回false，此时key-value添加成功 -->方法三
如果equals()返回true，此时的value替换原value值
补充：关于方法二和三，此时key-value和原来的数据以链表的方式存储
扩容：默认扩容方式：扩容原来的2倍，并将原有数据复制到新的数组中
JDK8和JDK7比较：
new HashMap() 底层没有创建长度是16的一维数组
JDK8的底层是数组是Node[],而非Entity[]
首次调用put()方法时，底层创建长度为16的数组
JDK7的底层结构只有：数组+链表 JDK8中的底层结构：数组+链表+红黑树
当数组的某一个索引位置上的元素以链表形式存在的数据个数 > 8 且当前的数组的长度 > 64时，此时索引位置上的所有数据改为使用红黑树存储
DEFAULT_INITIAL_CAPACITY HashMap默认容量：16
DEFAULT_LOCAL_FACTOR HashMap的默认加载因子：0.75
threshold 扩容的临界值，=容量*填充因子：16 * 0.75 => 12
TREEIFY_THRESHOLD bucket中链表长度大于该默认值，转化为红黑树：8
MIN_TREEIFY_CAPACITY 桶中的Node被树化时最小的hash表容量：64
LinkedHashMap底层原理：
源码：
static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
Entry<K,V> before, after; //能够记录添加的元素先后顺序
Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
super(hash, key, value, next);
}
}
Map常用类：
Object put(Object key, Object value)：将指定的key-value添加到(或修改)当前map对象
void putAll(Map m)：将m中的所有key-value对存储到当前map中
Object remove(Object key)：移除指定的key的key-value对，并返回value
void clear()：清空当前map的所有数据
元素查询操作：
Object get(Object key)：获取指定key对应的value
boolean containsKey(Object key)：是否包含指定的key
boolean containsValue(Object value)：是否包含指定的value
int size()：返回map中key-value对的个数
boolean isEmpty()：判断当前map是否为空
boolean equals(Object obj)：判断当前map和参数对象obj是否相等
元视图操作的方法：
Set keySet()：返回所有key构成的Set集合
Collection values()：返回所有value构成的Collection集合
Set entrySet()：返回所有key-value对构成的Set集合
添加：put(Object key, Object value)
删除：remove(Object key)
修改：put(Object key, Object value)
查询：get(Object key)
长度：size()
遍历：keySet() / values() / entrySet()
TreeMap：向TreeMap中添加key-value，要求key必须是由同一个类创建的对象
按照key排序：自然排序和定制排序
properties：常用来处理配置文件，key和value都是String类型
面试题：
①HashMap的实现原理?
②HashMap和Hashtable的异同？
③CurrentHashMap和Hashtable异同？
Map结构的理解：
①Map中的key：无序的、不可重复的，使用Set存储所有key -->key所在的类要重写equals()和hashCode()
②Map中的value：无序的、可重复的，使用Collection存储所有的value -->value()所在的类要重写equals()
③一个键值对：key-value构成了一个Entity对象
④Map中的Entity：无序的、不可重复的，使用Set存储所有的Entity
4、常用类：向Collection接口的实现类的对象中添加数据obj时，需要所在类重写equals()方法
1、contains(Object obj)：判断当前集合是否包含obj
2、containsAll(Collection coll)：判断形参coll中的所有元素是否都存在于当前集合中
3、remove(Object obj)：从当前集合中移除obj元素
4、removeAll(Collection coll)：差集：从当前集合中移除coll所有元素
5、retainAll(Collection coll)：交集：获取当前集合和coll集合的交集，并返回给当前集合
6、equals(Object obj)：要想返回true，需要当前集合和形参集合的元素都相同
7、hashCode()：返回当前对象的哈希值
8、集合 --> 数组：toArray()
数组 --> 集合：调用Arrays类的静态方法Arrays.asList()
9、iterator()：返回Iterator接口的实例，用于遍历集合元素
10、集合元素的遍历操作，建议使用Iterator接口;
1、内部的方法：hasNext()和Next()
2、集合对象每次调用iterator()方法都得到一个全新的迭代器对象，默认游标都在集合的第一个元素之前
List coll = new ArrayList()
Iterator iter = coll.Iterator()
//hasNext()判断是否还有下一个元素
while(iter.hasNext()){
//Next(),①指针下移②将下移以后集合位置上的元素返回
iter.Next()
}
11、foreach：for的加强版 for(集合元素的类型 局部变量 : 集合对象){}
5、Collections是一个操作List、Set和Map等集合的工具类
常用类：
1、reverse(List)：反转List中元素的顺序
2、shuffle(List)：对List集合元素进行随机排序
3、sort(List)：根据元素的自然顺序对指定List集合元素按升序排序
4、sort(List, Comparator)：根据指定的Comparator产生的顺序对List集合元素进行排序
5、swap(List, int, int)：将指定List集合中的i处元素和j处元素进行交换位置
6、Object max(Collection)：根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最大元素
7、Object max(Collection Comparator)：根据Comparator指定顺序，返回给定集合中最大元素
8、Object min(Collection)：根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最小元素
9、Object min(Collection Comparator)：根据Comparator指定顺序，返回给定集合中最小元素
10、int frequency(Collection Object)：返回指定集合中指定元素出现的次数
11、void copy(List dest, List src)：将src中的内容复制到dest中
12、boolean replaceAll(List list, Object oldVal, Object newVal)：使用新值替换List对象所有旧值
安全线程synchronizedxxx()方法：可以将指定的集合包装成线程同步的集合，可以解决多线程并发访问集合时的线程安全问题
