java集合之Collection接口

Posted 2021-12-01 liuhuan425

一、集合框架的概述

1.集合、数组都是对多个数据进行存储操作的结构，简称java容器。此时的存储，主要是指内存层面的存储，不涉及到持久化存储（如.txt，.jpg）

2.数组在存储多个数据方面的缺点：

• 一旦初始化，其长度就不可改变。
• 数组中提供的方法非常有限，对于增加、删除、插入数据等操作，非常不便，同时效率不高。
• 获取数组中实际元素的个数的需求，数组没有现成的属性或方法可用。
• 数组存储数据的特点：有序、可重复。对于无序、不可重复的需求不能满足。

 

二、集合框架

1.Collection接口：单列集合，用来存储一个一个对象。

　　1.1list接口：存储有序、可重复的数据（动态数组）

　　　　具体实现类：ArrayList、LinkedList、Vector（并列关系）

常用方法：

①contains（Object obj）：判断当前集合中是否包含obj，判断的原理其实是调用obj对象所在类的equals（），所有如果obj的是String，因为String重写了equals，所有new相同的内容返回的比较结果是true。但是如果是比较一个自定义类，那么调用的便是Object中的equals，比较的就是地址，返回结果就是false。

②containsAll（Collection coll）：判断形参coll中的所有元素是否都存在当前集合中。

③remove（Object obj）：移除前需要比较是否相等，所有也要重写equals

④removeAll（Collection coll）：从当前集合中移除coll中所有的元素。差集

⑤retainAll（Collection coll）：获取当前集合和coll集合的交集，返回当前集合

⑥equals（Object obj）：要向返回true，需要当前集合和形参集合的元素都相同。

⑦hashcode（）：返回当前对象的哈希值

⑧集合——>数组：toArray（）

⑨数组——>集合：调用Arrays类的静态方法asList（）

Arrays.asList（new int【】{123,456}）；//这个时候，会转换为一个集合元素

Arrays.asList（new Integer【】{123,456}）；//这个时候，才会转换为二个集合

⑩iterator（）：返回Iterator接口的实例，用于遍历集合元素。

使用方式一：

一个个输出，但是不清除有多少个元素，容易报异常：

System.out.println（iterator.next（））；。。。。

如果超出集合中元素的个数，就会报异常：NoSuchElementException

使用方式二：

用for循环来打印，这样不会手抖多打印，而且简单方便

使用方式三：推荐方式：

while（iterator.hasNext（））{
System.out.println（iterator.next（））；
}

错误使用方式一：

while（coll.iterator（）.hasNext（））{
System.out.println（coll.iterator.next（））；//结果会第一个元素无限循环，因为每调用一次iterator都会生成一个新的集合
}

错误使用方式二：

while（（iterator.next（））！=null）{
System.out.println（iterator.next（））；//返回不全且报异常，因为判断上调用了next指针下移，输出再次下移，等于输出一个数，指针移动两次
}

 

删除操作remove（）：

可以在遍历时，删除集合中的元素，此方法不同于集合中的remove（）。

Iterator iter = coll.iterator（）；//回到起点
while（iter.hasNext（））{
Object obj = iter.next（）；
if（obj.equals（“Tom”））{
iter.remove（）；
}
}

注意：如果还未调用next（）或在上一次调用next方法之后已经调用了remove方法，再调用remove会报illegalStateException。

 

JDK5,0新增了foreach循环，用于遍历集合、数组，使用方法：

for（Object obj ： coll）{//集合元素的类型 局部变量 ： 集合对象
System.out.println（obj）；//内部其实还是iterator迭代器，也就是把coll里面的元素放入obj中
}

 

---ArrayList：作为List接口的主要实现类；线程不安全的，效率高；底层使用Object【】 elementData存储。

ArrayList源码分析：

①在JDK7.0的时候：

ArrayList list = new ArrayList（）；//底层创建了一个长度为10的Object【】数组elementData。
list.add（123）；//elementData【0】 = new Integer（123）；
。。。
list.add（11）；//如果这次的添加导致底层elementData数组容量不够，则扩容。默认情况下，扩容为原来的1.5倍，同时需要将原有数组中的数据复制到新的数组中。

结论：建议开发中使用带参的构造器：ArrayList list = new ArrayList（int capacity）

②在JDK8.0中的变化：

ArrayList list = new ArrayList（）；//底层Object【】 elementData初始化为{}，并没有创建长度。
list.add（123）；//第一次调用add（）时，底层才去通过grow（）创建了长度为10的数组，并将数据123添加到elementData中。
...
//后续的添加和扩容操作和7.0没有区别

结论：JDK7.0中的ArrayList的对象的创建类似于单例的饿汉式，而8.0中的创建类似于单例中的懒汉式，延迟了数组的创建，节省内存。

 常用方法：

增：void add（Object obj）

删：remove（int index）/remove（Object obj）

改：set（int index，Object ele）

查：get（int index）

插：add（int index，Object ele）

长度：size（）

遍历：1.Iterator迭代器方式

　　　2.增强for循环

　　　3.普通循环

---LinkedList：对于频繁的插入、删除操作，使用此类效率比ArrayList高；底层使用双向链表存储。

源码分析：

LinkedList list = new LinkedList（）；//内部声明了Node类型的first和last属性，默认值为null
list.add（123）；//将123封装到Node中，创建了Node对象。

其中，Node定义为（体现了LinkedList双向链表的说法）：

private static class Node<E>{
E item；
Node<E> next；
Node<E> prev；

Node（Node<E> prve，E element，Node<E> next）{
this.item = element；
this.next = next；
this.prev = prev；
}
}

 

---Vector：作为List接口的古老实现类；线程安全的，效率低；底层使用Object【】 elementData。

 源码分析：

JDK7.0和JDK8.0中通过Vector（）构造器创建对象时，底层都创建了长度为10的数组，在扩容方面，默认扩容为原来数组长度的2倍。

 

 

 

　　1.2set接口：存储无序、不可重复的数据

　　　　具体实现类：HashSet、LinkedHashSet、TreeSet

注意：Set所用的方法都是Collection里面定义的。

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

　　　重写的hashCode（）和equals（）尽可能保持一致性：相等的对象必须具有相等的散列码

　　　重写两个方法的小技巧：对象中用作equals（）比较的Field，都应该用来计算hashCode值。

---HashSet：作为Set接口的主要实现类；线程不安全的；可以存储null值

1.无序性：不等于随机性。存储的数据在底层数组中并非按照数组索引的顺序添加，而是根据数据的哈希值。

2.不可重复性：保证添加的元素按照其equals（）判断时，不能返回true。即：相同的元素只能添加一个。

3.添加元素的过程：

我们向HashSet中添加元素a，首先调用元素a所在类的hashCode（），计算元素a的哈希值，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：索引位置），判断数组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（或以链表形式存在多个元素），，则比较元素a和元素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（）：

　　　　　　equals（）返回true，则元素a添加失败。

　　　　　　equals（）返回false，则元素a添加成功。——>情况3

对于添加成功的情况2和情况3而言：元素a与已经存在指定索引位置上数据以链表的方式存储。

JDK7.0：元素a放到数组中，指向原来的元素。

JDK8.0：原来的元素在数组中，指向元素a。（七上八下）HashSet底层：数组+链表结构。

 

---LinkedHashSet：作为HashSet的子类；遍历其内部数据时，可以按照添加的顺序遍历

原理其实同HashSet一样，额外的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。，优点就是对于频繁的遍历操作，LInkedHashSet效率高于HashSet。原理图解如下：

 

---TreeSet：可以按照添加对象的指定属性，进行排序。

1.向TreeSet中添加的数据，要求是相同类的对象。

2.两种排序方式：自然排序（实现Comparable接口）和定制排序（Comparator）

3.自然排序中，比较两个对象是否相同的标准为：comparaTo（）返回0，不再是equals（）

4.定制排序中，比较两个对象是否相同的标准为：compara（）返回0，不再是equals（）

　自然排序代码例子：

TreeSet sa = new TreeSet();
        sa.add(new TisiGui("刘某人",20));
        sa.add(new TisiGui("张某人",34));
        sa.add(new TisiGui("欧某人",30));
        sa.add(new TisiGui("四某人",2));
        sa.add(new TisiGui("色某人",60));

        Iterator iterator = sa.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }

//TisiGui类中
@Override
    public int compareTo(Object o) {
        if (o instanceof TisiGui){
            TisiGui e = (TisiGui)o;
            return this.name.compareTo(e.name);
        }else{
            throw new RuntimeException();
        }
    }