JavaSE 集合

Posted 2022-08-02 ITWEL

体系一：Collection

 (一)基本介绍

 I.  是一个集合接口，提供了对集合对象进行基本操作的通用接口方法。

II.  使用前需要导入java.util.Collection包

说明：

 collection接口中定义了很多抽象方法，是一个抽象接口，无法进行实例化

(二)具体分类

     Collection接口是抽象的，List接口和Set接口继承了Collection

二者分别在Collection接口的基础上定义了自己特有的抽象方法，应用于不同的使用场景。

List接口：存储有序的、可重复的数据。---->动态数组

        |---ArrayList 、 LinkedList 、Vector

Set接口：存储无序的、不可重复的数据。 ---->数学中“集合”

        |---HashSet 、LinkedHashSet、TreeSet

理解：有序的与无序的？？

有序：指的是再存储数据时按照数组的物理地址顺序存储。

无序：指的是存储数据时并不按照顺序存储（可能会按照哈希值来进行存储）。

(三)具体使用

I.Collection

   常用方法如下：

说明：此处以实现类ArrayList为例

（1）add(Object obj):将对象obj添加到集合中

说明：向Collection接口的实现类中添加数据obj时，要求obj所在类重写equals()·

（2）size()：获取添加元素的个数

（3）addAll(Collection coll):将coll中的元素添加到当前的集合中

（4）clear():清空当前集合中的元素

（5）isEmpty():判断当前集合是否为空

（6）contains(Object obj):判断obj是否存在于当前集合中

说明：对于自定义的类，如果不进行重写equals()方法，就不会根据对象的内容进行判断（会默认使用 “==”判断），比如String类中就重写了equals（）方法来进行比较内容。

（7）containAll(Collection coll):判断coll集合中的元素是否全部存在于当前集合中。

（8）remove(Object obj):从当前集合中移除obj元素

（9）removeAll(Collection coll):从当前集合中移除coll中的与其有交集的   元素（差集）

（10）retainAll(Collection)：获取当前集合和coll集合的交集，并返回给当前集合。

（11）equals(Object obj)：判断当前集合和形参集合的元素是否都相同

说明：在比较时是按集合中元素的添加顺序一个一个比较的，如果添加顺序不同，返回的就是false

(12)hashCode():返回当前对象的哈希值

（13）toArray():将集合转化为数组

（14）Arrays.asList(arr):将数组转化集合

注意：

（15）iterator():返回Iterator接口的实例，用于遍历集合元素

原理分析：

说明：

     （1）集合元素的遍历操作，使用迭代器Iterator接口，主要使用

             hasNext()方法和next（）方法

     （2）内部定义了remove()方法，可以在遍历的时候，删除集合中的元素。

             如果还未调用next()或在上一次调用next()方法之后已经调用remove ()方                法，再次调用remove都会报IllegalStateException错误

错误使用方式：

II.Arraylist(Vector、LinkedList)

①比较

相同点：三个类都实现了List接口，存储数据的特点相同（存储有序地、可重复的）元 素.

不同点：

     （1）ArrayList底层存储类型是Object数组，而LinkedList底层是双向链表

     （2）ArrayList和Vector调用创建空参构造器创建对象时，默认的size是10.

             但是当自动扩容的时候，ArrayList扩容为当前容器size的1.5倍，而

            Vector自动扩容为当前的2倍。

使用场景：

   （1）当查找操作比较多时，使用ArrayList,因为底层是数组实现，可以根据下标查             找，时间复杂度是O（1），而LinkedList底层是双向链表，查找起来还要遍             历，其时间复杂度是O（n）

    (2) 当插入、删除操作比较多时，使用LinkedList,其中只需要修改pre和last指针              即可，时间复杂度为O（1），

          而ArrayList还要进行遍历数组，时间复杂度为O（n）

    说明：Vector是一个List接口的一个古老实现类，一般不使用，在实际应用时常用       ArrayList（主要实现类）

               Vector: 1.0版本            LinkedList、ArrayList: 1.2版本

  ②常用方法 

(1)add(int index,Object ele):在集合中的指定位置(index)插入元素（ele）

说明:集合中的索引位置和数组是一样，均是从零开始的

(2)addAll(int index,Collection eles)：从index开始插入集合eles

(3)get(int index):获取指定索引位置的元素

(4)indexOf(Object obj)：返回obj在集合中第一次出现位置，如果不存在的话返回-1

(5)lastIndexOf(Object obj) ：从后往前遍历第一次出现obj的位置，如果不存在就返回-1

(6)remove(int index)：移除集合中特定位置的元素

(7)set(int index,Object eles)：设置指定位置（index）为指定元素（eles）

(8)subList(int fromIndex,int toIndex)：返回从fromIndex到toIndex的子集合（左闭右开）

③总结

  实现类实现了Collection中的方法，可以通过具体实现类对象进行调

III.HashSet(LinkedHashSet、TreeSet)

HashSet：作为Set接口的主要实现类，线程不安全，可以存储null值

    LinkedHashSet:作为HashSet的子类，遍历其内部数据时，可以按照添                                            加的顺序进行遍历

TreeSet:可以按照添加对象的指定属性进行排序

对比分析：

LinkedHashSet作为HashSet的子类，在添加数据的同时，每个数据还维护了两个引用，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

说明：

Set接口中没有额外定义新的方法，使用的都是Collection中声明过的方法

 (1)无序性:不等于随机性。存储的数据在底层中并非按照数组的索引顺序进行添加，而是根据数据的哈希值进行添加。

(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。

补充：再向HashSet中添加元素a，首先调用元素a所在类中的HashCode()方法，计算元素a的值，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），判断数组在此位置上是否已经有元素

 数组在此位置上是否已经有元素：

      如果此位置上没有其他元素，则元素a添加成功                 --->情况1

     如果此位置上有其他元素b（或是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：

                                equal()返回true,添加a失败

                               equal()返回false，则元素a添加成功    ----->情况3               说明：对于添加成功的情况2或情况3而言：元素a与已经存在指定位置上的数据

          以链表的方式进行存储  。

      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

       总结：七上八下

使用注意：

①向Set中添加数据时，其所在的类一定要重写hashCode()和equals()

②重写的·hashCode()和equals()尽可能保持一致性：

                               相等的对象必须有相等的散列码

小技巧：对象用作equals()方法比较的Field，都应该用来计算hashCode值

使用说明（TreeSet）

①向TreeSet中添加的数据，要求是相同类的对象

compareTo()方法

自然排序：在自定义类中实现Compare接口，重写compareTo()方法

说明：在重写方法时尽量将所有属性都比较一下

定制排序：通过创建Comparator对象，然后再重写compare()方法

 (四) 核心意义

          为各种具体集合提供了最大化的统一操作方式。 

体系二：Map

(一)基本介绍

I.双列集合，用来存储键值对<key ,value>

说明：

   （1）key所在的类需要重写equals()和hashCode()方法

   （2）value所在的类要重写equals()方法

(二)具体分类

Map:双列数据，存储key-value对的数据， ----类似于高中的函数：y=f(x)

       |--HashMap:作为Map的主要实现类，线程不安全，效率高，可以存储                           为 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。（对于频繁的遍历操作效率更高）

       |--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的自然排序或定制排序。

                            底层：红黑树

       |--Hashtable:作为古老的实现类，线程安全的，效率低，不能存储                                                为null的key和value

                    |--Properties:常用来处理配置文件。

                                key和value都是String类型

         HashMap底层：

                            数组+链表（jdk7之前）

                            数组+链表+红黑树（jdk8）

HashMap

常见参数：

①DEFAULT_INITIAL_CAPACITY:HashMap的默认容量-->16

②DEFAULT_LOAD_FACTOR:HashMap的默认加载因子

③threshold:扩容的临界值，等于（容量填充因子）：16*0.75=>12

④TREEIFY_THRESHOLD:Bucket中链表长度大于该默认值，转为红黑树：8

⑤MIN_TREEIFY_CAPACITY：桶中的Node被树化时最小的hash表容量：6

相关源码：

（1）put(key,value):添加元素（先进行比较，后进行添加）

（2）addEntry(int hash,K key,V value,int bucketIndex):

分析：

（1）过程一：调用key所在的hashCode（）计算key1的哈希值，此哈希值经过某种                    算法计算以后，得到Entry数组中的存放位置

（2）过程二：

        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<以链表的形                式存在>），比较key1与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key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key所在类中的equals(key)

               如果equals（）返回false:此时的key--value条件成功 --情况3

               如果equals（）返回true:使用value1,替换value2

补充：

关于情况1和·情况2,此时key1--value1和原来的数据以链表的形式存储

扩容情况：

         jdk7 :扩容为原来容器容量的2倍

         jdk8 :扩容为原来容器容量的1.5倍

jdk8相较于jdk7在底层实现方面的不同：

  （1）new HashMap（）:底层并没有创建一个长度为16的数组

  （2）jdk8底层的数组是：Node[]，而非Entry[]

    (3) 首次调用put()方法时，底层创建长度为16的数组

  （4）jdk7底层结构只有：数组+链表     jdk8底层结构为：数组+链表+红黑树

         当数组的一个索引位置上的元素以链表的形式存在的数据个数>8并且当前数组           的长度>64时，此时索引位置上的所有数据改为使用红黑树进行存储。

说明：

并不是容量全部用完的时候才进行扩容，而是满足如上条件后才可以进行扩容。

(三)具体使用

使用演示：

（1）put(Object key,Object value):添加元素

（2）putAll(Map m):将m中的所有键值对存放到当前map中

（3）remove(Object key):移除掉指定key的key-value对，并返回value

(4)clear():清空当前map中的所有数据

(5)get(Object key):获取指定key对应的value

(6)containsKey(Object key):是否包含指定的key

(7)containsValue(Object value):是否包含指定的value

(8)size():返回key--value键值对的个数

(9)isEmpty():判断当前map是否为空

(10)equals(Object obj):判断当前map与对象obj是否相等

(11)Set keySet():返回所有key构成的·Set集合

(12)Collection values()：返回所有的value构成的Collection集合

(13)Set entrySet():返回所有key--value对构成的Set集合

总结：

增加：

删除：remove(Object key)

修改：put(Object key,Object values)

查询：get(Object key)

遍历：keySet()/values()/entrySet()

长度：size()

properies:

• 首先在工程下创建一个properties文件

• 方式一：在工程上右键点击new-->file-->命名为jdbc.properties
• 方式二：在工程上右键点击new-->Resource Bundle-->输入jdbc，就可以了

• 在文件中加入数据，然后在主程序中进行读取文件中的内容

使用具体

Collections

      定义：是一个操作Collection、Map的一个工具类。

常用方法：

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 集合元素按升序排序

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              所有旧值

copy()方法（易错）