Java集合详解

Posted 2022-04-08 JWei_7

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Java集合详解相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

Java集合详解

开篇解答 c++的stl容器和java集合的区别以及相识之处
集合和数组的区别
java集合分类
面试题：

开篇解答 c++的stl容器和java集合的区别以及相识之处

（好了总结一句一个是java写的一个是c++写的很好就是这样皮一手）

集合和数组的区别

一、数组声明了它容纳的元素的类型，而集合不声明。

二、数组是静态的，一个数组实例具有固定的大小，一旦创建了就无法改变容量了。而集合是可以动态扩展容量，可以根据需要动态改变大小，集合提供更多的成员方法，能满足更多的需求。

三、数组的存放的类型只能是一种（基本类型/引用类型）,集合存放的类型可以不是一种(不加泛型时添加的类型是Object)。

四、数组是java语言中内置的数据类型,是线性排列的,执行效率或者类型检查都是最快的。

java集合分类

Java 集合类型分为 Collection 和 Map，它们是 Java 集合的根接口，这两个接口又包含了一些子接口或实现类。图 1 和图 2 分别为 Collection 和 Map 的子接口及其实现类。

黄色块为集合的接口，蓝色块为集合的实现类

java集合类分点做简单介绍以及使用介绍优势以及劣势以及基本知识点

Conllection

Collection 接口是 List、Set 和 Queue 接口的父接口，通常情况下不被直接使用。Collection
接口定义了一些通用的方法，通过这些方法可以实现对集合的基本操作。定义的方法既可用于操作 Set 集合，也可用于操作 List 和 Queue
集合。

List

这里我们介绍一下 Arraylist和LinkedList ，stack和vector 不做过多介绍具体用法和stl容器的差不多。

如何使用list接口

在Java中，必须导入 java.util.List 包才能使用List。

List<Integer> numbers = new LinkedList<>();
LinkedList<Integer> numbers = new LinkedList<>();

在这里，我们已经创建Vector,ArrayList和LinkedList类的对象。现在这些对象就可以使用List接口的功能。

List方法

List接口包括Collection接口的所有方法。这是因为Collection是List的超级接口。

Collection接口中还提供了一些常用的List接口方法：

add() - 将元素添加到列表
addAll() - 将一个列表的所有元素添加到另一个
get() - 有助于从列表中随机访问元素
iterator() - 返回迭代器对象，该对象可用于顺序访问列表的元素
set() - 更改列表的元素
remove() - 从列表中删除一个元素
removeAll() - 从列表中删除所有元素
clear() - 从列表中删除所有元素（比removeAll()效率更高）
size() - 返回列表的长度
toArray() - 将列表转换为数组
contains() - 如果列表包含指定的元素，则返回true

list接口种的集合通用！

List接口的实现

1.LinkedList

package com.example.demo;

import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.Vector;


public class working 
    public static void main(String[] args) 


        //使用LinkedList类创建列表
        List<Integer> numbers = new LinkedList<>();
        //将元素添加到列表
        numbers.add(1);
        numbers.add(2);
        numbers.add(3);
        System.out.println("List: " + numbers);

        //从列表中访问元素
        int number = numbers.get(2);
        System.out.println("访问元素: " + number);

        //使用indexOf()方法
        int index = numbers.indexOf(2);
        System.out.println("位置3的元素是 " + index);

        //从列表中删除元素
        int removedNumber = numbers.remove(1);
        System.out.println("删除元素: " + removedNumber);

        //将列表转为数组
        Object[] array = numbers.toArray();
        System.out.print("剩余数组元素为：");
        for(int i=0;i<array.length;i++)
            System.out.print(array[i]+" ");

        //换行
        System.out.println();
        //从列表中查询某数
        System.out.println("能不能从数组中查询到1   "+numbers.contains(1));

(一)LinkedList的底层是什么？

双向链表

让我们来看看底层源码

 private void linkFirst(E e) 
        final Node<E> f = first;
        final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
        first = newNode;
        if (f == null)
            last = newNode;
        else
            f.prev = newNode;
        size++;
        modCount++;
    

    /**
     * Links e as last element.
     */
    void linkLast(E e) 
        final Node<E> l = last;
        final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
        last = newNode;
        if (l == null)
            first = newNode;
        else
            l.next = newNode;
        size++;
        modCount++;

(二)LinkedList能不能作为队列使用？

开头就说了因为LinkedList是双向循环链表所以它也可以当成队列，栈和双端队列来使用
首先我们先来说一下LinkedList关于队列操作的源码。

队列的基本方法

//定义
LinkedList<Integer> queue = new LinkedList<Integer>();

//添加元素
queue.add(1);

//删除队列头元素
queue.poll();

//获取队列头元素，不删除
queue.peek();

演示：

首先定义就不说了直接看源码：

.add()//添加元素

public boolean add(E e) 
        linkLast(e); //添加在队尾
        return true;

.poll()//删除队列头元素

  // 删除并返回第一个节点
        // 若LinkedList的大小为0,则返回null
        public E poll() 
            if (size == 0)
                return null;
            return removeFirst();

.peek()//获取队列头元素，不删除

     // 返回第一个节点
        // 若LinkedList的大小为0,则返回null
        public E peek() 
            if (size == 0)
                return null;
            return getFirst();

(三)LinkedList能不能作为栈使用？

栈的基本方法

//定义栈
LinkedList<Integer> stack = new LinkedList<Integer>();

//将元素插入到栈顶
stack.push(1)

//取出栈顶的元素并删除栈顶的元素
stack.pop()

//获取栈顶元素，不删除
stack.peek()

演示：

源码分析如下：

.push() //将元素插入到栈顶

 // 将e插入到双向链表开头
        public void push(E e) 
            addFirst(e);

.pop() //取出栈顶的元素并删除栈顶的元素

// 删除并返回第一个节点
        public E pop() 
            return removeFirst();

.peek() //获取栈顶元素，不删除

 // 返回第一个节点
        // 若LinkedList的大小为0,则返回null
        public E peekFirst() 
            if (size == 0)
                return null;
            return getFirst();

(四)LinkedList作为双端队列使用

双端队列的基本方法

//定义
LinkedList<Integer> deque = new LinkedList<Integer>();

deque.addFirst();	//在队列头部添加
deque.pollFirst();	//删除头部第一个元素（等价于poll()）
deque.peekFirst();	//获取头部第一个元素（等价于peek()）

deque.addLast(1); 	//在队列尾部添加（等价于add()）
deque.pollLast();	//删除尾部第一个元素
deque.peekLast();	//获取尾部第一个元素

演示：

.addFirst() ; //在队列头部添加

// 将元素添加到LinkedList的起始位置
        public void addFirst(E e) 
            addBefore(e, header.next);

.pollFirst() ; //删除头部第一个元素（等价于poll()）

// 删除并返回第一个节点
        // 若LinkedList的大小为0,则返回null
        public E pollFirst() 
            if (size == 0)
                return null;
            return removeFirst();

.peekFirst() ; //获取头部第一个元素（等价于peek()）

          // 返回第一个节点
        // 若LinkedList的大小为0,则返回null
        public E peekFirst() 
            if (size == 0)
                return null;
            return getFirst();

.addLast() ; //在队列尾部添加（等价于add()）

  // 将元素添加到LinkedList的结束位置
        public void addLast(E e) 
            addBefore(e, header);

.pollLast() ; // 删除并返回最后一个节点

     // 删除并返回最后一个节点
        // 若LinkedList的大小为0,则返回null
        public E pollLast() 
            if (size == 0)
                return null;
            return removeLast();

.peekLast() ; //获取尾部第一个元素

        // 返回最后一个节点
        // 若LinkedList的大小为0,则返回null
        public E peekLast() 
            if (size == 0)
                return null;
            return getLast();

总结

底层数据结构是链表，查询慢，增删快，线程不安全，效率高，可以存储重复元素

课后问题：
为什么LinkedList是线程不安全的？

2.ArrayList

package com.example.demo;

import java.util.List;
import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Vector;

public class working 
    public static void main(String[] args) 
        //使用ArrayList类创建列表
        List<Integer> numbers = new ArrayList<>();  // <里面不能使用基本类型>   这个在泛型的时候 会说到  要用包装类

        //将元素添加到列表
        numbers.add(1);
        numbers.add(2);
        numbers.add(3);
        System.out.println("List: " + numbers);

        //从列表中访问元素
        int number = numbers.get(2);
        System.out.println("访问元素: " + number);

        //从列表中删除元素
        int removedNumber = numbers.remove(1);
        System.out.println("删除元素: " + removedNumber);

        //将列表转为数组
        Object[] array = numbers.toArray();
        System.out.print("剩余数组元素为：");
        for(int i=0;i<array.length;i++)
            System.out.print(array[i]+" ");

        //换行
        System.out.println();
        //从列表中查询某数
        System.out.println("能不能从数组中查询到1   "+numbers.contains(1));

(一)ArrayList的底层是数组，数组的名称是什么？类型是什么？

名称是elementData，类型是Object[]，所以ArrayList里面可以存放任意类型的元素。

(二)扩容机制

我们都知道Arraylist是一个动态的数组（说白了也就是可以根据内容来确定数组的大小）

ArrayList在JDK1.8与JDK1.7底层区别

JDK1.7：ArrayList像饿汉式，直接创建一个初始容量为10的数组，当数组的长度不能容下所添加的内容时候，数组会扩容至原大小的1.5倍

JDK1.8：ArrayList像
懒汉式，一开始创建一个长度为0的数组，当添加第一个元素时再创建一个始容量为10的数组，当数组的长度不能容下所添加的内容时候，数组会扩容至原大小的1.5倍

（三）ArrayList里面可以存null吗？

可以，ArrayList存储的类型是object，null属于object类型。

private void printList() 
    List<Integer> dataList = new ArrayList<>();
    dataList.add(1);
    dataList.add(null);
    dataList.add(null);

    for (Integer d : dataList) 
        System.out.println(d);
    

    System.out.println("------------------------");

    for (Integer d : dataList) 
        if (d != null)  // 需要这个判断吗？
            System.out.println(d);

输出：

1
null
null
------------------------
1

（四）ArrayList的底层是数组，它和数组有什么区别吗？

Array 可以包含基本类型和对象类型，ArrayList 只能包含对象类型。

Array 大小是固定的，ArrayList 的大小是动态变化的。

ArrayList 提供了更多的方法和特性，比如：addAll()，removeAll()，iterator()等等。对于基本类型数据，集合使用自动装箱来减少编码工作量。但是，当处理固定大小的基本数据类型的时候，这种方式相对比较慢。

总结

底层数据结构是数组，查询快，增删慢，线程不安全，效率高，可以存储重复元素

课后问题：为什么说ArrayList是线程不安全的？

面试常见问题

(一)ArrayList与Vector的区别？

(二)ArrayList与LinkedList的区别有哪些？

(三)在调用ArrayList的remove(int index)方法时，执行流程是怎样的？

(四)在ArrayList的增、删、改、查中，什么地方会修改modCount？

(五)ArrayList的时间复杂度是多少？

答案在以前写的Arraylist源码分析中：https://blog.csdn.net/qq_54729417/article/details/121066332

Queue

实现队列的类

由于Queue是一个接口，因此我们无法提供它的直接实现。

为了使用Queue的功能，我们需要使用实现它的类：

ArrayDeque
LinkedList
PriorityQueue

队列数据结构的工作流程

在队列中，以先进先出的方式存储和访问元素。也就是说，从后面添加元素，从前面删除元素。

Queue的方法

Queue接口的一些常用方法是：

add() - 将指定的元素插入队列。如果任务成功，则add()返回true，否则将引发异常。
offer() - 将指定的元素插入队列。如果任务成功，则offer()返回true，否则返回false。
element() - 返回队列的开头。如果队列为空，则引发异常。
peek() - 返回队列的开头。如果队列为空，则返回null。
remove() - 返回并删除队列的头部。如果队列为空，则引发异常。
poll() - 返回并删除队列的开头。如果队列为空，则返回null。

相信大家都看到了这里很多方法都和相似那么它们之间有什么区别呢？

offer，add区别：

一些队列有大小限制，因此如果想在一个满的队列中加入一个新项，多出的项就会被拒绝。
这时新的 offer 方法就可以起作用了。它不是对调用 add() 方法抛出一个 unchecked 异常，而只是得到由 offer()
返回的 false。

poll，remove区别：

remove() 和 poll() 方法都是从队列中删除第一个元素（head）。remove() 的行为与 Collection接口的版本相似，

但是新的 poll() 方法在用空集合调用时不是抛出异常，只是返回 null。因此新的方法更适合容易出现异常条件的情况。

peek，element区别：

element() 和 peek() 用于在队列的头部查询元素。与 remove() 方法类似，在队列为空时， element()
抛出一个异常，而 peek() 返回 null。

Set

如何使用set？

在Java中，必须导入java.util.Set包才能使用Set。

//使用HashSet实现Set
Set<String> animals = new HashSet<>();

set方法

Set接口中还提供了Collection接口的一些常用方法：

add() - 将指定的元素添加到集合中
addAll() - 将指定集合的所有元素添加到集合中
iterator() -返回一个迭代器，该迭代器可用于顺序访问集合中的元素
remove() - 从集合中移除指定的元素
removeAll() - 从存在于另一个指定集合中的集合中删除所有元素
keepAll() -保留集合中所有还存在于另一个指定集合中的所有元素
clear() - 从集合中删除所有元素
size() - 返回集合的长度（元素数）
toArray() - 返回包含集合中所有元素的数组
contains() - 如果集合包含指定的元素，则返回true
containsAll() - 如果集合包含指定集合的所有元素，则返回true
hashCode() -返回哈希码值（集合中元素的地址）

Set集合运算

Java Set接口允许我们执行基本的数学集合运算，例如并集，交集和子集。

Union - 为了得到两个集合x和y的并集，我们可以使用x.addAll(y)
Intersection - 要获得两个集合x和y的交集，我们可以使用x.retainAll(y)
Subset - 要检查x是否是y的子集，我们可以使用y.containsAll(x)

Set接口的实现

1.HashSet

package com.example.demo;

import java.util.*;

public class working 
    public以上是关于Java集合详解的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章 
 Java集合类详解
 JAVA常用集合解析
 Java集合
 Java中List详解
 java提高---queue集合
 java读取xml文件并放入集合，然后返回集合数组。

Java集合详解

Java集合详解

开篇解答 c++的stl容器和java集合的区别 以及相识之处

集合和数组的区别

java集合分类

Conllection

List

如何使用list接口

List方法

List接口的实现

1.LinkedList

(一)LinkedList的底层是什么？

(二)LinkedList能不能作为队列使用？

(三)LinkedList能不能作为栈使用？

(四)LinkedList作为双端队列使用

总结

2.ArrayList

(一)ArrayList的底层是数组，数组的名称是什么？类型是什么？

(二)扩容机制

（三）ArrayList里面可以存null吗？

（四）ArrayList的底层是数组，它和数组有什么区别吗？

总结

面试常见问题

(一)ArrayList与Vector的区别？

(二)ArrayList与LinkedList的区别有哪些？

(三)在调用ArrayList的remove(int index)方法时，执行流程是怎样的？

(四)在ArrayList的增、删、改、查中，什么地方会修改modCount？

(五)ArrayList的时间复杂度是多少？

Queue

实现队列的类

队列数据结构的工作流程

Queue的方法

offer，add区别：

poll，remove区别：

peek，element区别：

Set

如何使用set？

set方法

Set集合运算

Set接口的实现

1.HashSet

开篇解答 c++的stl容器和java集合的区别以及相识之处