Java集合

Posted 2023-03-01 Guarding and trust

不为失败找理由，只为成功找方法。所有的不甘，因为还心存梦想，所以在你放弃之前，好好拼一把，只怕心老，不怕路长。

文章目录

• 一、引入集合框架
• 二、集合家族体系
• 三、集合顶级接口 --- Collection
• • 1、简介
  • 2、Collection接口常用方法
• 四、List系列
• • 1、特点
  • 2、ArrayList详解
  • 3、LinkedList详解
• 五、小结

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一、引入集合框架

    回忆一下Java能够储存数据的类型。字符串：可以存储一堆字符，但是它的限制太多了，数据不便于储存；数组：可以存储相同类型的数据，这倒是比字符串多了一些权限，只有是类型相同的数据，无论是对象还是基本数据类型，都可以存储。那么又有一个问题了，如果一个场景，当前不知道要存储多少数据，多少个对象，这使用数组就很麻烦了，我们都知道数组一旦定义下来，那么它的长度就固定了，虽然可以拷贝数组，这代码量和性能就不可控了。那么这时候一个框架出现了，那么就是集合（或叫容器）。集合和数组最大的特点就是它的长度是可变的，由此就可以解决刚才的场景了，那么接下来就来学习一下集合是个什么东西。

二、集合家族体系

    集合是在java.util库下的，它有两大阵营，Collection和Map。Collection是单列的，Map是双列的，简单的说就是Collection里的实现是由一个独立元素组成的序列；Map是由键值对组成，使用键来找值。下图是集合结果图：

以上就是集合类的结构图，有些实现类没有列举出来，但是以上的都是比较常用的，经典的实现类。
如果把上面的实现类掌握了，那么这个集合框架就掌握的差不多了。

三、集合顶级接口 — Collection

1、简介

    由上图可知，结合的顶级接口是Collection，到这里你可以会有疑惑，前面明显还有一个Iterator，这个是集合遍历使用的，叫迭代器。因此集合的顶级父类是Collection，而实现了这个接口的类，就是单列的集合。我们又可以知道Collection下面有三个子接口，分别是：List、Set、Queue，这三个接口才是区分单列集合的各有所长之处。List必须按照元素插入顺序来保存；Set中不能存在重复元素；而Queue则要按照排队规则来输出元素（通常与元素被插入的顺序一样）。
    Map是集合另一个阵营的（这里有很多人会混为Map继承了Collection），它在某种意义上将数值与对象关联在一起了。 就是使用另一个对象查找某一个对象，所以它也被称为关联数组，或者称字典。 因为它使用一个键对象来查询一个值对象，就像我们在字典中使用一个单词来查其定义一样。Map是非常强大的编程工具。

2、Collection接口常用方法

    这个接口的方法有很多，不过我们不需要把全部方法都记忆，我们把几个常用的，重点关注就行了。看API之前，我们先思考一下一个容器，最基本的操作是什么呢？把一个对象放进去、取出来、该对象是否存在容器？这些是我们猜想的，下面我们来看看常用的API：

方法	描述
int size()	获取当前集合的大小
boolean add(E e)	给该集合添加指定对象
boolean remove(Object o)	在该集合中查找对象o，存在则删除
void clear()	清空该集合元素
boolean isEmpty()	判断当前集合是否为空
boolean contains(Object o)	判断o对象是否在该集合中
Iterator iterator()	迭代器，该迭代器对象默认指向当前集合的0索引。集合遍历专属
boolean addAll(Collection<? extends E> c)	集合合并
Object[] toArray()	把集合中的元素存储到数组中

我们刚刚猜想的方法还是有的，添加操作（add）、删除操作（remove）、判断该对象是否存在（contanins）。接下来就开始正题了，除了以上的通用方法外，List、Set、Queue它们各有什么独特方法呢，我们拭目以待。

四、List系列

1、特点

    List系列的集合的特点是：有序列、可重复、有索引，其下面典型的实现类分别是ArrayList和LinkedList，这里我们也只讲解这两个类。
    首先是它们的底层实现以及特点：

	ArrayList：基于数组实现的，默认长度为10；特点是根据索引查询速度快，增删操作相对慢。
	LinkedList：基于双链表实现；特点是查询效率低，增删首尾元素效率高，线程不安全。

2、ArrayList详解

    现在我们已经知道了ArrayList是基于数组实现的，数组我们已经很熟悉了，那么它的底层真的有数组的身影？我们不妨进入源码查看一番。

public class ArrayList<E> implements List<E>
    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = ;

    transient Object[] elementData; 
    

 public ArrayList() 
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    
    

以上是ArrayList的源码，我们来看看无参构造，当我们用关键字new的时候，它就创建了一个空的数组，不过这种创建方式和我们平时创建的有些不一样，不过我们的目的是看是否使用了数组，后面的我们暂时不用深入了解。

    接下来是特点，刚刚我们讨论到ArrayList查询速度快，快的元素是它可以根据索引来查询，那么我们应该想到这个类应该有很多关于索引的方法了。关于索引比较常用的方法如下表：

方法	描述
void add(int index, E element)	在此集合中的指定位置插入指定的元素
E remove(int index)	删除指定索引处的元素，返回被删除的元素
E set(int index)	修改指定索引处的元素，返回被修改的元素
E get(int index)	返回指定索引处的元素

3、LinkedList详解

    我们需要先知道什么是双链表。我们先看图：

双链表上的每个结点都有 4个值，l-Nnext 指针表示它左边的结点的下标，r-Nnext 指针表示它右边的结点的下标，其他的数组和变量和单链表的存储代表一个意思。这也就是说，首尾操作对于LinkedList来说的很简单的，那么它的独特方法就出来了，我们来看看操作首尾的方法：

方法	描述
public void addFirst(E e)	在该列表开头插入指定的元素
public void addLast(E e)	将指定的元素追加到此列表的末尾
public E getFirst()	返回此列表中的第一个元素
public E getLast()	返回此列表中的最后一个元素
public E removeFirst()	从此列表中删除并返回第一个元素
public E removeLast()	从此列表中删除并返回最后一个元素

案例：模拟栈与队列
首先我们得清楚栈与队列的出入顺序，栈：先进后出，后进先出原则；队列：先进先出，后进后出原则。知道了这个规则，我们就来使用LinkedList模拟一下吧：

 public static void main(String[] args) 
        LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
        //模拟栈 先进后出
        System.out.println("进栈/压栈");
        list.addFirst("java");
        list.addFirst("mysql");
        list.addFirst("spring");
        list.addFirst("python");
        list.addFirst("vue");
        System.out.println("全部进入完毕，出栈/弹栈：");
        System.out.println(list.getFirst());
        list.removeFirst();
        System.out.println(list);

        System.out.println(list.getFirst());
        list.removeFirst();
        System.out.println(list);

		System.out.println(list.getFirst());
        list.removeFirst();
        System.out.println(list);

        list.removeFirst();
        System.out.println(list);
        System.out.println(list.getFirst());

        list.removeFirst();
        System.out.println(list);

		//队列：先进先出
        System.out.println("开始归队");
        list.addLast("java");
        list.addLast("mysql");
        list.addLast("spring");
        list.addLast("python");
        list.addLast("vue");
        System.out.println("全部归队完毕，开始出列：");
        System.out.println(list.getFirst());
        list.removeFirst();
        System.out.println(list);

        System.out.println(list.getFirst());
        list.removeFirst();
        System.out.println(list);

        System.out.println(list.getFirst());
        list.removeFirst();
        System.out.println(list);

        list.removeFirst();
        System.out.println(list);
        System.out.println(list.getFirst());

        list.removeFirst();
        System.out.println(list);
    

执行结果图：

细心的你也许发现了一个问，上面的例子为啥不使用循环呢，因为使用for循环如果不小心的话会出现问题，您实一下就清楚了。如果想使用循环的话，可以参照以下代码：

LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
        //模拟栈 先进后出
        System.out.println("进栈/压栈");
        list.push("java");
        list.push("mysql");
        list.push("spring");
        list.push("python");
        list.push("vue");
        System.out.println("全部进入完毕，出栈/弹栈：" +list.size());
        for (int i = 0; i <list.size()+5 ; i++)   //条件也可以写成：i < 5
            System.out.println(list.getFirst());
            System.out.println(list);
            list.removeFirst();
        

执行结果是一样的。

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五、小结

本章简单的介绍了Java集合框架的家族体系，简单的说就是被Collection和Map两个接口继承的实现类，即为集合类库。