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Java集合(CollectionListSetMap)-创新互联

文章目录
    • Collection接口和常用方法
        • Collection接口遍历元素方式1 -使用Iterator(迭代器)
        • Collection接口遍历对象方式2-for循环增强
    • List接口和常用方法
        • List[ArrayList, LinkedList, Vector]的三种遍历方式
        • ArrayList的注意事项
        • ArrayList的底层操作机制源码分析
        • Vector和ArrayList的比较
        • LinkedList底层结构
        • LinkedList的底层操作机制
        • ArrayList和LinkedList的比较
    • Set接口和常用方法
        • HashSet的全面说明
        • HashSet底层机制说明
        • HashSet的扩容和转成红黑树机制
        • Set接口实现类 - LinkedHashSet
    • Map接口和常用方法
        • 常用方法
        • Map遍历方式
        • HashMap小结
        • HashMap底层机制
        • Map接口实现类 -HashTable的基本介绍
        • Map接口实现类 - Properties基本介绍
    • 总结-开发中如何选择集合实现类
    • Collections工具类

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集合的理解和好处

前面我们保存多个数据使用的是数组，那么数组有不足的地方，我们分析一下。

1)长度开始时必须指定，而且一旦指定，不能更改
2)保存的必须为同一类型的元素
3)使用数组进行增加元素的示意代码-比较麻烦

那么集合有哪些好处呢?

1)可以动态保存任意多个对象，使用比较方便!
2)提供了一系列方便的操作对象的方法: add、 remove、 set、 get等
3)使用集合添加, 删除新元素的示意代码-简洁了

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Collection接口和常用方法
public interface Collectionextends Iterable

1)collection实现子类可以存放多个元素，每个元素可以是Object
2)有些Collection的实现类，可以存放重复的元素，有些不可以
3)有些Collection的实现类，有些是有序的(List)，有些不是有序(Set)
4)Collection接口没有直接的实现子类，是通过它的子接口Set和List来实现的

Collection接口常用方法,以实现子类ArrayList来演示

  1. add:添加单个元素
  2. remove:删除指定元素
  3. contains:查找元素是否存在
  4. size:获取元素个数
  5. isEmpty:判断是否为空
  6. clear:清空
  7. addAll:添加多个元素
  8. containsAll:查找多个元素是否都存在
  9. removeAll:删除多个元素
Collection接口遍历元素方式1 -使用Iterator(迭代器)
  1. Iterator对象称为迭代器，主要用于遍历Collection集合中的元素。
  2. 所有实现了Collection接口的集合类都有一个iterator(方法， 用以返回一个实现 了Iterator接口的对象，即可以返回一个迭代器。
  3. Iterator的结构
  4. Iterator仅用于遍历集合，Iterator 本身并不存放对象。

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

public class Collection01 {public static void main(String[] args) {ArrayList al = new ArrayList();
        al.add("AA");
        al.add(11);
        al.add("三国演义");
        Iterator iterator = al.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {Object obj = iterator.next();
            System.out.println(obj);
        }
    }
}
Collection接口遍历对象方式2-for循环增强

增强for循环，可以代替iterator迭代器， 特点: 增强for就是简化版的iterator, 本质一样。只能用于遍历集合或数组。

基本语法

for(元素类型 元素名:集合名或数组名) {访问元素
}
List接口和常用方法

List接口是Collection接口的子接口

  1. List集合类中元素有序(即添加顺序和取出顺序一 致)、 且可重复
  2. List集合中的每个元素都有其对应的顺序索引，即支持索引。
  3. List容器中的元素都对应一 个整数型的序号记载其在容器中的位置，可以根据序号存取容器中的元素

List集合里添加了一些根据索引来操作集合元素的方法

  1. void add(int index, Object ele):在index位置插入ele元素
  2. boolean addAll(int index, Collection eles):从index位置开始将eles中的所有元素添加进来
  3. Object get(int index):获取指定index位置的元素
  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在当前集合中末次出现的位置
  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位置的元素为ele , 相当于是替换
  8. List subList(int fromIndex, int tolndex): 返回从fromIndex到tolndex位置的子集合
List[ArrayList, LinkedList, Vector]的三种遍历方式

方式一:使用iterator

方式二:使用增强for

方式三:使用普通for

ArrayList的注意事项
  1. permits all elements, includling null , ArrayList可以加入nulI,并且多个
  2. ArrayList是由数组来实现数据存储的
  3. ArrayList基本等同于Vector ,除了ArrayList是线程不安全(执行效率高)看源码.
    在多线程情况下，不建议使用ArrayList
ArrayList的底层操作机制源码分析
  1. ArrayList中维护了-个Object类型的数组elementData. [debug 看源码]
    transient Object[] elementData;
  2. 当创建对象时，如果使用的是无参构造器，则初始elementData容量为0 (jdk7是10)
  3. 当添加元素时:先判断是否需要扩容，如果需要扩容，则调用grow方法，否则直接添加元素到合适位置
  4. 如果使用的是无参构造器，如果第一次添加， 需要扩容的话，则扩容elementData为10,
    如果需要再次扩容的话，则扩容elementData为1.5倍。
  5. 如果使用的是指定容量capacity的构造器，则初始elementData容量为capacity
  6. 如果使用的是指定容量capacity的构造器，如果需要打容，则直接扩容elementData为 1.5倍。
Vector和ArrayList的比较

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LinkedList底层结构
  1. LinkedList底层实现了双向链表和双端队列特点
  2. 可以添加任意元素(元素可以重复)，包括null
  3. 线程不安全，没有实现同步
LinkedList的底层操作机制
  1. LinkedList底层维护了一个双向链表.
  2. LinkedList中维护了两个属性first和last分别指向首节点和尾节点
  3. 每个节点(Node对象) ,里面又维护了prev、next、 item三个属性， 其中通过
    prev指向前一个，通过next指向后一个节点。最终实现双向链表
  4. 所以LinkedList的元素的添加和删除，不是通过数组完成的，相对来说效率较高。
  5. 模拟一个简单的双向链表走代码

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ArrayList和LinkedList的比较

这俩都是线程不安全的

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如何选择ArrayList和LinkedList:
1)如果我们改查的操作多，选择ArrayList
2)如果我们增删的操作多，选择LinkedList
3)一般来说，在程序中，80%-90%都是查询，因此大部分情况下会选择ArrayList
4)在一个项目中，根据业务灵活选择，也可能这样，一个模块使用的是ArrayList,另外一个模块是LinkedList.

Set接口和常用方法

1 无序(添加和取出的顺序不一致)，没有索引
2 不允许重复元素，所以最多包含一个null
3 JDK APl中Set接口的实现类有: AbstractSet, ConcurrentSkipListSet, CopyOnWriteArraySet, EnumSet, HashSet, JobStateReasons, LinkedHashSet, TreeSet

和List接口一样，Set接口也是Collection的子接口，因此，常用方法和Collection接口一样.

同Collection的遍历方式一样，因为Set接口是Collection接口的子接口。
1.可以使用迭代器
2.增强for
3.不能使用索引的方式来获取元素.

HashSet的全面说明
  1. HashSet实现了Set接口
  2. HashSet实际上是HashMap，看下源码.
  3. 可以存放null值，但是只能有一个null
  4. HashSet不保证元素是有序的,取决于hash后，再确定索引的结果.
  5. 不能有重复元素/对象.在前面Set接口使用已经讲过
HashSet底层机制说明

分析HashSet的添加元素底层是如何实现(hash() + equals())

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  1. HashSet 底层是HashMap
  2. 添加一个元素时，先得到hash值-会转成->索引值
  3. 找到存储数据表table ,看这个索引位置是否已经存放的有元素
  4. 如果没有，直接加入
  5. 如果有，调用equals比较，如果相同，就放弃添加，如果不相同，则添加到最后
  6. 在Java8中，如果条链表的元素个数超过TREEIFY THRESHOLD(默认是8)，并且table的大小 >=MIN_ TREEIFY CAPACITY(默认64),就会进行树化(红黑树)
HashSet的扩容和转成红黑树机制
  1. HashSet底层是HashMap,第一次添加时，table 数组扩容到16,临界值(threshold)是 16 ∗ 加 载 因 子 ( l o a d F a c t o r ) 是 0.75 = 12 16*加载因子(loadFactor)是0.75 = 12 16∗加载因子(loadFactor)是0.75=12如
  2. 如 果table数组使用到了临界值12,就会扩容到16* 2 = 32,新的临界值就是32*0.75 = 24,依次类推
  3. 在Java8中，如果一条链表的元素个数到达TREEIFY THRESHOLD(默认是8 ),并且table的大小>=MIN TREEIFY CAPACITY(默认64),就会进行树化(红黑树)，否则仍然采用数组扩容机制
Set接口实现类 - LinkedHashSet
  1. LinkedHashSet是HashSet的子类
  2. LinkedHashSet底层是一个LinkedHashMap,底层维护了一个数组+双向链表
  3. LinkedHashSet根据元素的hashCode值来决定元素的存储位置，同时使用链表维护元素的次序(图)，这使得元素看起来是以插入顺序保存的。
  4. LinkedHashSet不允许添重复元素

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Map接口和常用方法

注意:这里讲的是JDK8的Map接口特点 Map_ java

  1. Map与Collection并列存在。用于保存具有映射关系的数据:Key-Value
  2. Map中的key和value可以是任何引用类型的数据，会封装到HashMap$Node对象中
  3. Map中的key不允许重复，原因和HashSet一样，前面分析过源码.
  4. Map中的value可以重复
  5. Map的key可以为null, value也可以为null，注意key为null,只能有一个，value为null ,可以多个.
  6. 常用String类作为Map的key
  7. key和value之间存在单向一对一关系，即通过指定的key总能找到对应的value
  8. Map存放数据的key-value示意图，-对k-v是放在一 个Node中的，有因为Node实现了Entry接口，有些书上也说一对k-v就是一个Entry(如图)

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常用方法
  1. put:添加
  2. remove:根据键删除映射关系
  3. get:根据键获取值
  4. size:获取元素个数
  5. isEmpty:判断个数是否为0
  6. clear:清除
  7. containsKey:查找键是否存在
Map遍历方式

1)containsKey:查找键是否存在
2)keySet:获取所有的键
3)entrySet:获取所有关系k-v
4)values:获取所有的值

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HashMap小结
  1. Map接口的常用实现类: HashMap、 HashTable和Properties。
  2. HashMap是Map接口使用频率最高的实现类。
  3. HashMap是以key-val对的方式来存储数据(HashMap$Node)
  4. key不能重复，但是是值可以重复，允许使用null键和null值。
  5. 如果添加相同的key，则会覆盖原来的key-val ,等同于修改.(key不会替换，val会替换)
  6. 与HashSet一样，不保证映射的顺序，因为底层是以hash表的方式来存储的.
  7. HashMap没有实现同步，因此是线程不安全的
HashMap底层机制
  1. HashMap底层维护了Node类型的数组table,默认为null
  2. 当创建对象时，将加载因子(loadfactor)初始化为0.75.
  3. 当添加key-val时，通过key的哈希值得到在table的索引。然后判断该索引处是否有元素，如果没有元素直接添加。如果该索引处有元素，继续判断该元素的key是否和准备加入的key相等，如果相等，则直接替换val;如果不相等需要判断是树结构还是链表结构，做出相应处理。如果添加时发现容量不够，则需要扩容。
  4. 第1次添加，则需要扩容table容量为16,临界值(threshold)为12.
  5. 以后再扩容，则需要扩容table容量为原来的2倍，临界值为原来的2倍,即24,依次类推
  6. 在Java8中，如果一条链表的元素个数超过TREEIFY THRESHOLD(默认是8)，并且table的大小>= MIN TREEIFY CAPACITY(默认64),就会进行树化(红黑树)
Map接口实现类 -HashTable的基本介绍
  1. 存放的元素是键值对:即K-V
  2. hashtable的键和值都不能为null,否则会抛出NullPointerException
  3. hashTable使用方法基本上和HashMap-样
  4. hashTable是线程安全的，hashMap 是线程不安全的
  5. 简单看下底层结构
Map接口实现类 - Properties基本介绍
  1. Properties类继承自Hashtable类并且实现了Map接口， 也是使用一种键值对的形式来保存数据。
  2. 他的使用特点和Hashtable类似
  3. Properties 还可以用于从xxx.properties文件中，加载数据到Properties类对象，并进行读取和修改
  4. 说明: 工作后xx.properties 文件通常作为配置文件，这个知识点在I0流举例，有兴趣可先看文章
总结-开发中如何选择集合实现类

1)先判断存储的类型(一组对象[单列]或一组键值对[双列])
2)一组对象[单列]: Collection接口
允许重复: List
增删多: LinkedList [底层维护了一个双向链表]
改查多: ArrayList [底层维护Object类型的可变数组]
不允许重复: Set
无序: HashSet [底层是HashMap ,维护了一个哈希表即(数组+链表红黑树)]
排序: TreeSet
插入和取出顺序一致: LinkedHashSet ， 维护数组+双向链表
3)一组键值对:Map
键无序: HashMap [底层是:哈希表jdk7: 数组+链表，jdk8:数组+链表+红黑树]
键排序: TreeMap
键插入和取出顺序一致: LinkedHashMap
读取文件Properties

Collections工具类
  1. Object max(Collection): 根据元素的自然顺序，返回给定集合中的大元素
  2. Object max(Collection, Comparator): 根据Comparator指定的顺序，返回给定集合中的大元素
  3. Object min(Collection)
  4. Object min(Collection, Comparator)
  5. int frequency(Collection, Object): 返回指定集合中指定元素的出现次数
  6. void copy(List dest,List src):将src中的内容复制到dest中
    ections工具类

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