java容器

Posted 2021-11-28 cn-boya

1.容器的概念
Java集合框架提供了一套性能优良、使用方便的接口和类，它们位于java.util包中,只能存放引用数据类型。
集合和数组相似点：
都可以存储多个对象，对外作为一个整体存在
数组的缺点
（1）长度必须在初始化时指定，且固定不变
（2）数组采用连续存储空间，删除和添加效率低下
（3）数组无法直接保存映射关系
（4）数组缺乏封装，操作繁琐
2.容器 API
3.Collection 接口
分为List和Set接口。
Collection 接口存储一组不唯一，无序的对象（单个对象）
集合作为容器应该具有的功能（增，删，改，查），
不一定全有。
集合的基本操作：增加，删除，判断，取出
Collection 接口存储一组不唯一，无序的对象
4.Iterator 接口
所有实现了Collection接口的容器类都有一个iterator方法用以返回一个实现了Iterator接口的对象。
Iterator对象称作迭代器，用以方便的实现对容器内元素的遍历操作。
ListIterator为Iterator接口的扩展，里面有许多Iterator没有的方法，可以解决iterator无法解决的并发修改的异常。
5.Set 接口
Set 接口存储一组唯一，无序的对象
分为HashSet接口、LinkedHashSet接口、TreeSet接口
（存入和取出的顺序不一定一致）
操作数据的方法与List类似，Set接口不存在get()方法
HashSet:采用Hashtable哈希表存储结构，底层数组结构使用的是hash表，主结构数组，+链表。
创建HashSet时，底层创建的是一个HashMap对象，HashSet使用了HashMap的数据结构。
优点：添加速度快，查询速度快，删除速度快
缺点：无序
使用HashSet存储对象，必须重写对象的hashcode和equals方法。
LinkedHashSet
采用哈希表存储结构，同时使用链表维护次序
有序（添加顺序）
TreeSet
TreeSet的底层所使用的是TreeMap 数据结构为红黑树。
二叉树：每个结点的度均不超过2的有序树。结点的度即该结点的分支数。

采用二叉树（红黑树）的存储结构
优点：有序（排序后的升序）查询速度比List快（二分查找）
（按照内容查询）
缺点：查询速度没有HashSet快
按升序排序
使用TreeSet存放自定义类型的对象会报错，原因是自定义的类中没有指定排序的方式
解决方法：自定义的类实现Comparable 接口，实现compareTo方法
外部比较器
单独创建一个类 实现Comparator 来实现比较大小的功能，创建treeSet的对象的时候用一个外部比较器的对象进行构造
内部比较器
在比较的对象中重写Comparable方法来实现比较大小

6.Comparable 接口
7.List 接口
List 接口存储一组不唯一，有序（插入顺序）的对象
就是在Collection接口上添加了下标，在List接口中多了一些通过下标来操作元素的方法
ArrayList实现了长度可变的数组，在内存中分配连续的空间。
优点：遍历元素和随机访问元素的效率比较高
缺点：添加和删除需要大量移动元素效率低，按照内容查询效率低
LinkedList采用双向链表存储方式。
优点：插入、删除元素时效率比较高
缺点：遍历和随机访问元素效率低下
listlterator接口用来获取查询元素。
8.Map 接口
Map接口存储一组键值对象，提供key到value的映射
HashMap
Key无序 唯一（Set）
Value无序 不唯一(Collection)
LinkedHashMap

有序的HashMap
hash表的存储原理
hash表的主结构为数组
1.调用hashCode（）方法计算Hash码值
2.根据y=k（x）这样的函数计算存储位置
3.如果位置上没有元素，则将元素存储
4.如果该位置上有元素，则需要调用equals方法比较内容是否相同。
元素添加步骤：
1.计算元素的哈希码值
2.根据y=kx（除留取余法）或直接定址法、平方取中法、折叠法等哈希函数计算在哈希表中的存储位置，x：哈希码，y:在哈希表的存储位置。
3.如果该位置上有元素，使用equals方法判断该元素是否重复。如果重复，直接删除，如果不重复执行第4步。
4.将该元素用节点（链表）的方式与该位置其它元素的地址连接，再放入该存储位置。
从JDK1.8开始，当链表的个数大于等于8时，将用红黑树连接。

TreeMap
有序 速度没有hash快
底层采用红黑树（接近平衡二叉树）数据结构
使用TreeMap存储自定义对象做为key时，要求必须具备比较规则，否则程序报错。

获取map中的所有键 map中的键不能重复，同时又没有顺序，所以map中的所有键构成一个set集合
获取map中的所有值 map中的value可以重复，同时又没有顺序，所以map中的所有值构成一个collection集合