Java学习14/15（集合List）

Posted 2021-06-21 Zephyr丶J

断断续续的java学习（14/15）

要学的东西好多啊啊啊啊

第十四天/十五天

类在强制类型转换的过程中，如果是类转换成接口类型，那么 类和接口之间不需要存在继承关系，也可以转换

集合

1.集合实际上回就是一个容器，可以来容纳其他类型的数据。集合为什么说在开发中用的多？
    集合是一个容器，是一个载体，可以一次容纳多个对象
    在实际开发中，假设连接数据库，数据库中有10条记录，那么假设把10条记录查询出来，在java程序中会将10条数据封装成十个java对象，
    然后将10个java对象放到一个集合中，将集合传到前端，然后遍历集合，将数据一个一个展现出来
    
2. 集合不能直接存储基本数据类型，另外集合也不能直接存储java对象，集合当中存储的都是java对象的内存地址，或者说集合中存储的是引用
list.add(100);  //自动装箱Integer
注意：
    集合在java中本身是一个容器，是一个对象，集合中任何时候存储的都是“引用”
3.在java中每一个不同的集合，底层会对应不同的数据结构。往不同的集合中存储元素，等于将数据放到了不同的数据结构中。
什么是数据结构？ 数据存储的结构就是数据结构。不同的数据结构，数据存储方式不同，例如：
    数组、二叉树、链表、哈希表...都是常见的数据结构
    使用不同的集合等同于使用了不同的数据结构
    
    在这一章，你需要掌握的不是数据结构，java中已经将数据结构实现了，已经写好了常用的集合类，你只需要掌握怎么用，什么情况下选择哪一种集合
4. 集合在java.util包下，所有的集合类和集合接口都在这个包下
5.在java中集合分为两大类：
    一类是单个方式存储元素：
        单个方式存储元素，这一类集合中超级父接口：java.util.Collection;
    一类是以键值对的方式存储元素：
        以键值对的方式存储元素，这一类集合中超级父接口:java.util.Map; (key-->value)
        
6.第一类集合的父接口是 Iterable (意思是可迭代的，可遍历的，所以集合元素都是可迭代的，可遍历的)
所有集合继承Iterable的含义是，所有集合都是可迭代的
    Iterator it = (collection 对象).Iterator();
//集合的对象调用父类Iterable中的方法Iterator()，得到了迭代器对象it，
//迭代器中有hasNext(),next(),remove()三个方法，用它们完成集合遍历
//Iterator和Collection是关联关系，has a
7.集合下面有很多子接口，主要看List和Set
8.关于List：
    List集合存储元素特点：有序可重复，存储的元素有下标，有序是存进去是这个顺序，取出来还是这个顺序，不是大小顺序排序。有序是因为List集合都有下标，下标从0开始，以1递增
    Set集合存储元素特点：无序不可重复，无序表示存进去是这个顺序，取出来就不是这个顺序了，另外Set中元素没有下标

9.List下有实现(like a)的类，主要学ArrayList，LinkedList，Vector
    ArrayList集合底层采用了数组这种数据结构，非线程安全的
    LinkedList集合底层采用了双向链表数据结构
    Vector底层采用了数组数据结构，线程安全的；但是效率较低，现在保证线程安全有别的方案，所以Vector使用较少了
10.Set中的类：HashSet
    HashSet在new的时候，实际上底层创建了一个HashMap集合，说明了向HashSet集合中存储元素，实际上是存储到了HashMap集合中的key部分了。HashMap集合是一个哈希表数据结构
11.Set中有一个子接口：SortedSet，该接口下有一个实现类：TreeSet
    TreeSet集合底层实际上是一个TreeMap，new TreeSet集合的时候，底层实际上是new了一个TreeMap集合，往TreeSet集合放数据，实际上放到了TreeMap集合中的key部分了；TreeMap集合底层采用了二叉树数据结构
    SortedSet继承了Set，因此也是无序可重复，但是放在SortedSet集合中的元素可以自动排序，我们称为可排序集合。放到该集合中的元素是自动按照大小顺序排序的
    
12.Map集合
1）Map集合和Collection集合没有关系
2）Map集合以key和value的这种键值对方式存储元素
3）key和value都是存储java对象的内存地址
4）所有Map集合的key特点：无序不可重复；Map集合的key和Set集合存储元素特点相同
5）Map集合key就是一个Set集合，往Set集合放数据，实际上放到了Map结合的Key部分

13.Map集合两个实现类
    HashMap底层是哈希表数据结构，是非线程安全的
    Hashtable底层也是哈希表，是线程安全的，效率较低，和上面的数组原因一样
        Hashtable有一个子类Properties，被称为属性类（以后开发会用），它是线程安全的，因为它继承Hashtable，并且它的key和value只支持String类型，不支持其他类型
        
14.Map中有一个子接口SortedMap，它有个实现类是TreeMap
    SortedMap集合key存储元素的特点：首先是无序不可重复的，另外放在SortedMap集合key部分的元素会自动按大小顺序排序，称为可排序的集合
    TreeMap集合底层的数据结构是一个二叉树

Collecion

没有用“泛型”之前，Collection中可以存储Object的所有子类型
使用了“泛型”之后，只能存储某个具体的类型

常用方法：
    1.boolean add (Object e)；往集合中添加元素
    2.int size()；获取集合中元素的个数，不是获取集合的容量
    3.void clear()； 清空集合
    4.boolean contains(Object o)；  判断当前集合中是否包含元素o，包含返回true，不包含返回false
    5.boolean remove(Object o)；  删除集合中的某个元素
    6.boolean isEmpty()； 判断集合是否为空
    7.Object[] toArray()；  转换成数组（了解，使用不多）

关于集合遍历/迭代

第一步：获取集合对象的迭代器对象Iterator
    Iterator it = c.iterator();
第二步：通过以上获取的迭代器对对象开始进行迭代/遍历
    以下两个方法是迭代器对象Iterator的方法：
        boolean hasNext()   如果仍有元素可以迭代，则返回true
        Object next()   返回迭代的下一个元素
存进去是什么类型，取出来是什么类型，只不过是输出的时候会转换成字符串输出

在没有加元素之前获得迭代器，指向的是集合中没有元素状态下的迭代器
注意：集合结构只要发生改变，这个迭代器必须重新获取，如果没有重新获取，会出现：ConcurrentModificationException异常

获取的迭代器对象，迭代器用来遍历集合，此时相当于对当前集合状态拍了一个快照，迭代器迭代的时候会参照这个快照进行迭代
如果用集合中remove删除元素，没有通知迭代器，导致快照和原集合状态不同，就会出现异常
用迭代器的remove方法删除元素，会将快照中的元素也删除，会自动更新迭代器，更新集合（删除集合中的元素），所以不会有问题
在迭代元素的过程中，一定要用迭代器Iterator的remove方法删除元素

关于Collection中的contains/remove方法

深入Collection集合的contains方法：    
boolean contains(Object o)        
    判断集合中是否包含某个对象o        
    如果包含返回true， 如果不包含返回false。    
contains方法是用来判断集合中是否包含某个元素的方法，那么它在底层是怎么判断集合中是否包含某个元素的呢？        
    调用了equals方法进行比对。        
    equals方法返回true，就表示包含这个元素。
    结论：存放在一个集合中的类型，一定要重写equals方法。
    
remove()方法底层也调用了equals()方法

List

1.List存储元素特点：有序可重复，集合中元素有下标，从0开始，以1递增
2.List接口特有的常用的方法：
    void add(int index, Object element) 
    //在列表指定位置插入指定元素（第一个参数是下标），用的不多，因为效率比较低，一般使用集合中add方法，向集合末尾添加元素
    Object get(int index)   //根据集合下标取元素，通过此方法可以遍历List集合，Set中不行
    int indexOf(Object o)   //获取指定对象第一次出现的索引
    int lastIndexOf(Object o)   //获取指定对象最后一次出现的索引
    Object remove(int index)    //删除指定位置的元素
    Object set(int index, Object element)   //修改指定位置的元素

计算机英语

增：add、save、new
删：delete、drop、remove
改：update、set、modify
查：find、get、query、select

ArrayList

1.ArrayList默认初始化容量是10（底层先创建了一个长度为0的数组，当添加第一个元素的时候，初始化容量10）
2.底层是Object类型的数组
3.有参构造方法可以创建一定容量的集合
4.ArrayList集合的扩容：增长到原容量的1.5倍；
    ArrayList集合底层是数组，怎么优化？ 
     尽可能少的扩容，因为数组扩容效率较低，建议给定一个预估计的初始化容量，减少数组的扩容次数，这是ArrayList集合比较重要的优化策略
5.面试官经常问的一个问题：
    这么多集合中，用哪个集合比较多？
        答：ArrayList集合，因为往数组末尾添加元素，效率不受影响，另外，我们检索/查找某个元素操作比较多
        （为什么检索效率高：每个元素占用空间大小相同，内存地址是连续的，知道首元素内存地址，然后知道下标，通过数学表达式可以计算出元素的内存地址，所以检索效率高）
6.数组缺点：
    随机增删元素效率比较低
    另外数组无法存储大数据量（很难找到一块非常大的连续的内存空间）
    
7.  ArrayList还有一个构造方法可以传进去一个集合，可以将传进去的集合转换成List集合
8. ArrayList是非线程安全的

二进制位运算

位运算符 >>  <<
二进制右移一位  >>1 ; 右移两位>>2

链表数据结构

单向链表基本单元：Node
每一个node都有两个属性：存储的数据和下一个节点的内存地址
末尾节点的第二个属性是null（因为没有下一个节点了）

链表的优点：由于链表上的元素在空间储存上内存地址不连续，随机增删元素的效率较高（因为增删元素不涉及大量的元素位置）
缺点：不能通过数学表达式计算被查找元素的内存地址，查询效率较低，每次查找某个元素的时候都需要从头节点开始往下遍历

LinkedList中是双向链表，没有初始化容量
最初这个链表中没有任何元素，first和last引用都是null
不管是LinkedList还是ArrayList，以后编写代码时不用关心具体是哪个集合，因为我们面向接口编程，调用的方法都是接口中的方法
链表中的元素在空间储存上，内存地址不连续

Vector

1.底层是一个数组
2.初始化容量是10
3.怎么扩容的？
    扩容之后是原容量的二倍
4.Vector中的方法都是线程同步的，都带有synchronized关键字，是线程安全的。效率比较低，使用较少了
5.怎么将一个线程不安全的ArrayList转变为线程安全的？
    使用集合工具类：
        java.util.Collections;
        
        java.util.Collection 是集合接口
        java.util.Collectinos 是集合工具类

		Collection collection = new ArrayList();
        collection.add(1200);//自动装箱，实际上放进去的是一个对象的内存地址；Integer x = new Integer（1200）；

        collection.add(1);
        collection.add(2);

        Iterator iterator = collection.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            Object i = iterator.next();
            iterator.remove();
            System.out.println(i);              // 1200 1 2
        }
        //迭代器中删除元素会同时删除集合中的元素，所以输出为0
        System.out.println(collection.size());      //0