Java集合

集合与数组存储数据概述：
集合、数组都是对多个数据进行内存存储操作的结构，简称Java容器。

数组存储的特点：

一旦初始化以后，其长度就确定了。
数组一旦定义好，元素类型也就确定了，我们也就只能操作指定类型的数据了。
比如：String[] arr;int[] arr1;Object[] arr2;

数组存储的弊端：

 一旦初始化以后，其长度就不可修改。

 数组中提供的方法非常限，对于添加、删除、插入数据等操作，非常不便，同时效率不高。

 获取数组中实际元素的个数的需求，数组没有现成的属性或方法可用

 数组存储数据的特点：有序、可重复。对于无序、不可重复的需求，不能满足。

Java集合分为两个体系：

Collection接口，单列集合，用来存储一个一个的对象

List：有序，可重复 --->相当于”动态“数组
- ArrayList、LinkedList、Vector
Set：无序，不可重复
- HashSet、LinkedHashSet、TreeSet

Map接口，双列集合，key-value
- HashMap、LinkedHashMap、TreeMap、HashTable、Properties

一、Collection

Collection接口

1、Collection接口常用方法：

add(Object obj),
addAll(Collection coll),
size(),
isEmpty(),
clear();
contains(Object obj), 默认调用obj中的equals()方法进行比较
containsAll(Collection coll),形参中的所有元素都存在于当前集合中
remove(Object obj), 移除对象可能需要重写equals()方法，移除时要进行比较再删除。
removeAll(Collection coll),
retainsAll(Collection coll), 求两个集合的交集，直接当前对象上修改（保留一样的），返回void
equals(Object obj); 对于无序集合（ArrayList）（两个集合中内容一个一个的比较，顺序不同也会影响，不同false；）视情况而定！
hasCode(),
toArray(), 集合--->数组数组-->集合 Arrays.asList(new String[]{"AA","BB"});
iterator();遍历

结论：向Collection中添加对象，一般需要重写equals()方法！

2、迭代器Iterator接口

遍历集合

Iterator iterator = coll.iterator();
//hasNext():判断是否还下一个元素
while(iterator.hasNext()){
    //next():①指针下移 ②将下移以后集合位置上的元素返回
    System.out.println(iterator.next());
}

remove()的使用

内部定义了remove(),可以在遍历的时候，删除集合中的元素。此方法不同于集合直接调用remove()

3、使用foreach遍历集合、数组

JDK5.0新增

遍历集合举例（内部仍然调用了迭代器）

public void test1(){
    Collection coll = new ArrayList();
    coll.add(123);
    coll.add(456);
    coll.add(new Person("Jerry",20));
    coll.add(new String("Tom"));
    coll.add(false);

    //for(集合元素的类型 局部变量 : 集合对象)
    for(Object obj : coll){
        System.out.println(obj);
    }
}

2、List接口

ArrayList，LinkedList、Vector三者异同？（面试题）

相同：都实现了List接口，存储的是有序，可重复的数据。

不同：

ArrayList：主要的List实现类，线程不安全，效率高，底层使用Object[] 存储
LinkedList：底层使用双向链表存储，对于频繁的插入、删除操作，使用此类效率较高
Vector：一个古老的实现类，线程安全，效率低。底层使用Object[] 存储

ArrayList源码分析

在JDK7之前

ArrayList list = new ArrayList(); //底层创建了长度为10的Object[]

list.add() ; //每次添加时，判断容量是否足够，不够则扩容！为原来的1.5倍

在JDK8之后

ArrayList list = new ArrayList(); //底层初始化Object[] elementData= {} 容量为0

list.add() ; //第一次添加时，初始化容量为10的数组。后面每次添加时，与JDK7相同

结论两者相比，JDK7相当于单例模式的恶汉式，先造后用，JDK类似懒汉式，随用随造，延迟了数组的创建，节省内存！

建议开发中使用带参的构造器：ArrayList list = new ArrayList(int capacity)，减少数组的扩容次数。

LinkedList的源码分析：

LinkedList list = new LinkedList(); 内部声明了Node类型的first和last属性，默认值为null
      list.add(123);//将123封装到Node中，创建了Node对象。

      其中，Node定义为：体现了LinkedList的双向链表的说法
      private static class Node<E> {
            E item;
            Node<E> next;
            Node<E> prev;

            Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
            this.item = element;
            this.next = next;
            this.prev = prev;
            }
        }

Vector的源码分析（了解）：

jdk7和jdk8中通过Vector()构造器创建对象时，底层都创建了长度为10的数组。
在扩容方面，默认扩容为原来的数组长度的2倍。

List接口中常用的方法：

增：add(Object obj)
删：remove(int index) / remove(Object obj)
改：set(int index, Object ele)
查：get(int index)
插：add(int index, Object ele)

3、Set接口

HashSet：作为Set接口的主要实现类，线程不安全，可以存储null

LinkedHashSet：作为HashSet子类，遍历时，根据添加顺序输出。

TreeSet：可以更加添加对象的指定属性进行排序。

理解：无序不可重复？

以HashSet说明

无序性：不等于随机性，并非按照数组的索引挨个添加，而是按照hash值进行添加。

不可重复性：相同的元素只能添加一个。

元素添加过程：(以HashSet为例)

我们向HashSet中添加元素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元素：
如果此位置上没其他元素，则元素a添加成功。 --->情况1
如果此位置上其他元素b(或以链表形式存在的多个元素，则比较元素a与元素b的hash值：
如果hash值不相同，则元素a添加成功。--->情况2
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。--->情况2

对于添加成功的情况2和情况3而言：元素a 与已经存在指定索引位置上数据以链表的方式存储。
jdk 7 :元素a放到数组中，指向原来的元素。
jdk 8 :原来的元素在数组中，指向元素a
总结：七上八下

HashSet底层：数组+链表的结构。（前提：jdk7)

Set接口存储对象所在类的要求：

HashSet/LinkedHashSet:

要求：向Set(主要指：HashSet、LinkedHashSet)中添加的数据，其所在的类一定要重写hashCode()和equals()
要求：重写的hashCode()和equals()尽可能保持一致性：相等的对象必须具有相等的散列码（HashCode）

重写两个方法的小技巧：对象中用作 equals() 方法比较的 Field，都应该用来计算 hashCode 值。

直接使用编译器自动生成的代码！！

LinkedHashSet

作为HashSet的子类；遍历其内部数据时，可以按照添加的顺序遍历在添加数据的同时，每个数据还维护了两个引用（pre next），记录此数据前一个数据和后一个数据。对于频繁的遍历操作，LinkedHashSet效率高于HashSet.

TreeSet

向TreeSet中添加，必须是同类对象
两种排序方式：自然排序（实现接口），定制排序

TreeSet:
1.自然排序中，比较两个对象是否相同的标准为：compareTo()返回0.不再是equals().
2.定制排序中，比较两个对象是否相同的标准为：compare()返回0.不再是equals().

方式一：自然排序

    public void test1(){
        TreeSet set = new TreeSet();

        //失败：不能添加不同类的对象
//        set.add(123);
//        set.add(456);
//        set.add("AA");
//        set.add(new User("Tom",12));

            //举例一：
//        set.add(34);
//        set.add(-34);
//        set.add(43);
//        set.add(11);
//        set.add(8);

        //举例二：
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(new User("Jerry",32));
        set.add(new User("Jim",2));
        set.add(new User("Mike",65));
        set.add(new User("Jack",33));
        set.add(new User("Jack",56));

        Iterator iterator = set.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }

    }

方式二：定制排序

public void test2(){
        Comparator com = new Comparator() {
            //照年龄从小到大排列
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                if(o1 instanceof User && o2 instanceof User){
                    User u1 = (User)o1;
                    User u2 = (User)o2;
                    return Integer.compare(u1.getAge(),u2.getAge());
                }else{
                    throw new RuntimeException("输入的数据类型不匹配");
                }
            }
        };

        TreeSet set = new TreeSet(com);
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(new User("Jerry",32));
        set.add(new User("Jim",2));
        set.add(new User("Mike",65));
        set.add(new User("Mary",33));
        set.add(new User("Jack",33));
        set.add(new User("Jack",56));


        Iterator iterator = set.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }

关于Set的面试题

答案：

最后一题，AA可以加进去。

解题思路：参考set的添加执行的流程

二、Map

HashMap：主要的Map实现类，线程不安全，效率高。可存储null

----linkedHashMap：遍历map元素时，可以按照添加的顺序输出。在HashMap的基础上，添加了指针。对于频繁的遍历，可以使用此类。

TreeMap：按照添加的key-value进行排序，此时考虑key的自然排序和定制排序。底层使用红黑树。

HashTable：古老的实现类，线程安全，效率低。不可以存储null

------Properties：用来处理配置文件。

HashMap的底层：数组+链表（jdk7及之前)
数组+链表+红黑树（jdk 8)

[面试题]

1. HashMap的底层实现原理？
1. HashMap 和 Hashtable的异同？

存储结构的理解：

Map中的key:无序的、不可重复的，使用Set存储所的key ---> key所在的类要重写equals()和hashCode() （以HashMap为例)
Map中的value:无序的、可重复的，使用Collection存储所的value --->value所在的类要重写equals()
一个键值对：key-value构成了一个Entry对象。
Map中的entry:无序的、不可重复的，使用Set存储所的entry

HashMap的底层实现原理

HashMap在jdk7中

HashMap map = new HashMap():

在实例化以后，底层创建了长度是16的一维数组Entry[] table。
可能已经执行过多次put...
map.put(key1,value1):
首先，调用key1所在类的hashCode()计算key1哈希值，此哈希值经过某种算法计算以后，得到在Entry数组中的存放位置。
如果此位置上的数据为空，此时的key1-value1添加成功。 ----情况1
如果此位置上的数据不为空，(意味着此位置上存在一个或多个数据(以链表形式存在)),比较key1和已经存在的一个或多个数据的哈希值：
如果key1的哈希值与已经存在的数据的哈希值都不相同，此时key1-value1添加成功。----情况2
如果key1的哈希值和已经存在的某一个数据(key2-value2)的哈希值相同，继续比较：调用key1所在类的equals(key2)方法，比较：
如果equals()返回false:此时key1-value1添加成功。----情况3
如果equals()返回true:使用value1替换value2。

补充：关于情况2和情况3：此时key1-value1和原来的数据以链表的方式存储。

在不断的添加过程中，会涉及到扩容问题，当超出临界值(且要存放的位置非空)时，扩容。默认的扩容方式：扩容为原来容量的2倍，并将原的数据复制过来。

HashMap在jdk8中

new HashMap():底层没有创建一个长度为16的数组
jdk 8底层的数组是：Node[],而非Entry[]
首次调用put()方法时，底层创建长度为16的数组
jdk7底层结构只：数组+链表。jdk8中底层结构：数组+链表+红黑树。
4.1 形成链表时，七上八下（jdk7:新的元素指向旧的元素。jdk8：旧的元素指向新的元素）
4.2 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 且当前数组的长度 > 64时，此时此索引位置上的所数据改为使用红黑树存储。 否则继续扩容。

HashMap底层典型属性的属性的说明：
DEFAULT_INITIAL_CAPACITY : HashMap的默认容量，16
DEFAULT_LOAD_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（了解）

LinkedHashMap底层使用的结构与HashMap相同，因为LinkedHashMap继承于HashMap.
区别就在于：LinkedHashMap内部提供了Entry，替换HashMap中的Node.

Map中常用的方法

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的使用

向TreeMap中添加key-value，要求key必须是由同一个类创建的对象
因为要照key进行排序：自然排序（Comparable）、定制排序(Comparator)

使用Properties读取配置文件

public static void main(String[] args)  {
    FileInputStream fis = null;
    try {
        Properties pros = new Properties();

        fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
        pros.load(fis);//加载流对应的文件

        String name = pros.getProperty("name");
        String password = pros.getProperty("password");

        System.out.println("name = " + name + ", password = " + password);
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if(fis != null){
            try {
                fis.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }
    }

三、Collections

概念：操作Collection和Map的工具类

reverse(List)：反转 List 中元素的顺序
shuffle(List)：对 List 集合元素进行随机排序
sort(List)：根据元素的自然顺序对指定 List 集合元素升序排序
sort(List，Comparator)：根据指定的 Comparator 产生的顺序对 List 集合元素进行排序
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
Object max(Collection)：根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最大元素
Object max(Collection，Comparator)：根据 Comparator 指定的顺序，返回给定集合中的最大元素
Object min(Collection)
Object min(Collection，Comparator)
int frequency(Collection，Object)：返回指定集合中指定元素的出现次数
void copy(List dest,List src)：将src中的内容复制到dest中
boolean replaceAll(List list，Object oldVal，Object newVal)：使用新值替换 List 对象的所旧值

说明：ArrayList和HashMap都是线程不安全的，如果程序要求线程安全，我们可以将ArrayList、HashMap转换为线程安全的。

posted @ 2020-08-01 14:09 小老弟1999 阅读(199) 评论(0) 编辑收藏举报

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