集合框架
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了集合框架相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
一、集合框架
1、集合框架定义
集合框架是一个用来代表和操纵集合的统一架构。所有的集合框架都包含如下内容：
- 接口：是代表集合的抽象数据类型。接口允许集合独立操纵其代表的细节。在面向对象的语言，接口通常形成一个层次。
- 实现（类）：是集合接口的具体实现。从本质上讲，它们是可重复使用的数据结构。
- 算法：是实现集合接口的对象里的方法执行的一些有用的计算，例如：搜索和排序。这些算法被称为多态，那是因为相同的方法可以在相似的接口上有着不同的实现。
除了集合，该框架也定义了几个Map接口和类。Map里存储的是键/值对。尽管Map不是collections，但是它们完全整合在集合中。
二、List 接口
1、ArrayList 的使用
ArrayList 是一个集合容器类。
1、ArrayList 的构造方法
2、 ArrayList 方法
测试ArrayList：
1 import org.junit.Test;
2
3 import java.util.ArrayList;
4 import java.util.Iterator;
5 import java.util.ListIterator;
6
7 public class ArrayListTest {
8
9 /**
10 * 测试ArrayList
11 */
12 @Test
13 public void test() {
14 ArrayList<Object> list = new ArrayList<>();
15
16 list.add("test1");
17 list.add("test2");
18 list.add("test3");
19 list.add("test4");
20
21 list.add(1, "test5"); //插入 1 是索引
22 System.out.println(list); //[test1, test5, test2, test3, test4] 打印出值，因为ArrayList覆写了 toString方法
23 System.out.println("size:" + list.size()); //size:5
24
25 //遍历ArrayList 1、普通for循环
26 for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
27 System.out.println(" list = " + list.get(i));
28 }
29 System.out.println("=======");
30 for (Object o : list) { //2、增强for循环
31 System.out.println(" list = " + o);
32 }
33 System.out.println("=======");
34 //3.迭代器遍历ArrayList
35 Iterator<Object> iterator = list.iterator();
36 while (iterator.hasNext()) {
37 System.out.println(" list = " + iterator.next());
38 }
39 System.out.println("=======");
40 //ListIterator迭代
41 ListIterator<Object> listIterator = list.listIterator();
42 while (listIterator.hasNext()) {
43 System.out.println(" list = " + listIterator.next());
44 }
45 System.out.println("=======");
46 while (listIterator.hasPrevious()) {
47 //反向打印,顺序相反
48 System.out.println(" list = " + listIterator.previous());
49 }
50 }
51 }
2、LinkedList 使用
基于链表结构的集合 LinkedList。LinkedList 属于 java.util 包下面，也实现Iterable接口，说明可以使用迭代器遍历；LinkedList 还实现 Deque<E>，Queue<E> 操作。Deque 和 Queue 是 LinkedList 的父接口，那么 LinkedList 也可以看成一种 Deque 或者 Queue；Queue表示一种队列，也是一种数据结构，它的特点是先进先出，因此在队列这个接口里面提供了一些操作队列的方法，同时LinkedList也具有这些方法；Deque(Double ended queues双端队列)，支持在两端插入或者移除元素; 那也应该具有操作双端队列的一些方法；LinkedList 是他们的子类，说明都具有他们两者的方法；LinkedList也可以充当队列，双端队列，堆栈多个角色。
1、 LinkedList 构造方法
2、 LinkedList 方法
测试 LinkedList：
1 import org.junit.Test;
2
3 import java.util.LinkedList;
4
5 public class LinkedListTest {
6
7 /**
8 * 测试LinkedList
9 ArrayList : 基于数组，可以重复，有索引，记录添加顺序（有序）, 查找比较快;
10 LinkedList: 基于链表，可以重复，有索引，记录添加顺序（有序），添加删除比较快；多了一些操作头尾的方法,可以充当堆栈，队列;
11 */
12 @Test
13 public void test(){
14 LinkedList<Object> linkedList = new LinkedList<>();
15 linkedList.add("11");
16 linkedList.add("22");
17 linkedList.add("33");
18 linkedList.add("44");
19
20 System.out.println(linkedList);
21 //遍历LinkedList
22 for (int i = 0; i < linkedList.size(); i++) {
23 System.out.println(linkedList.pop());
24 }
25 System.out.println(linkedList);
26 }
27 }
3、 ArrayList 和 LinkedList 的区别
ArrayList 和 LinkedList 都是线程不安全的。
ArrayList 是 List 接口的一种实现，它是使用数组来实现的，即使用数组方式存储。
LinkedList 是 List 接口的一种实现，它是使用链表来实现的，即使用双向链表实现存储。
ArrayList 遍历和查找元素比较快。LinkedList 遍历和查找元素比较慢。
ArrayList 添加、删除元素比较慢。LinkedList 添加、删除元素比较快。
三、set 接口
1、HashSet
不能添加重复的元素，并且是无序的。
HashSet判断是否相同的规则： ①判断hashcode ②判断equals ，如果两个对象的hashCode值相等，并且equals返回为true 就表示相等（重复）。
1 import org.junit.Test;
2
3 import java.util.HashSet;
4
5 public class HashSetTest {
6 /**
7 * 测试HashSet
8 * 如果两个对象的hashCode值相等，并且equals返回为true 就表示相等（重复）.
9 */
10 @Test
11 public void testHashSet() {
12 HashSet<Object> hashSet = new HashSet<>();
13 hashSet.add("11");
14 hashSet.add("55");
15 hashSet.add("22");
16 hashSet.add("33");
17 hashSet.add("44");
18 hashSet.add("22");
19
20 System.out.println(hashSet); //[11, 55, 22, 33, 44] 和添加顺序不一样
21
22 }
23
24 /**
25 * 测试HashSet1
26 * HashSet特点：
27 * ①不能添加重复元素，（通过调用对象的hashcode和equals）；
28 * ②无序（添加顺序，和打印出来的顺序并不相同）；
29 * <p>
30 * 区别
31 * HashSet ：通过hashcode和equals判断重复；
32 * TreeSet ： 判断重复
33 * ①使用元素的自然排序，（Comparable接口，使用其中的compareTo方法，返回0，表示相等，compareTo里面的参数只有一个）;
34 * ②使用比较器Comparator接口，其中的方法compare（Object o1,Object o2）返回0，表示相等
35 */
36 @Test
37 public void testHashSet1() {
38 HashSet set = new HashSet();
39 Student s1 = new Student("悟空", 500);
40 Student s2 = new Student("悟空", 500);
41 set.add(s1);
42 set.add(s2);
43
44 System.out.println(set); //[Student{name=\'悟空\', age=500}]
45 }
46 }
自定义类 Student ：
1 public class Student {
2 private String name;
3 private Integer age;
4
5 public Student(String name, Integer age) {
6 this.name = name;
7 this.age = age;
8 }
9
10 public String getName() {
11 return name;
12 }
13
14 public void setName(String name) {
15 this.name = name;
16 }
17
18 public Integer getAge() {
19 return age;
20 }
21
22 public void setAge(Integer age) {
23 this.age = age;
24 }
25
26
27 /**
28 * 假设传入的对象也是student，根据业务对象的字段进行比较
29 *
30 * @param o
31 * @return
32 */
33 @Override
34 public boolean equals(Object o) {
35 if (this == o) return true;
36 if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
37
38 Student student = (Student) o;
39
40 if (this.name.equals(student.getName()) && this.age == student.getAge()) {
41 return true;
42 } else {
43 return false;
44 }
45 }
46
47 @Override
48 public int hashCode() {
49 int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
50 result = 31 * result + (age != null ? age.hashCode() : 0);
51 return result;
52 }
53
54 @Override
55 public String toString() {
56 return "Student{" +
57 "name=\'" + name + \'\\\'\' +
58 ", age=" + age +
59 \'}\';
60 }
61 }
2、TreeSet
TreeSet 和 HashSet 很多方面也是类似的；特点和 HashSet 也是一样的；
TreeSet 的特点：不能添加重复元素，无序的（不记录添加顺序）。
2.1 TreeSet 排序
1、自然排序
自然排序：此接口强行对实现它的每个类的对象进行整体排序，这种排序被称为类的自然排序。
可以让类实现 Comparable 接口，通过 compareTo(Object obj) 方法，如果方法返回 0 表示相等，否则不等。
实现了 Comparable 接口的 student 类：
1 public class Student implements Comparable<Student> {
2 private String name;
3 private Integer age;
4
5 public Student(String name, Integer age) {
6 this.name = name;
7 this.age = age;
8 }
9
10 public String getName() {
11 return name;
12 }
13
14 public void setName(String name) {
15 this.name = name;
16 }
17
18 public Integer getAge() {
19 return age;
20 }
21
22 public void setAge(Integer age) {
23 this.age = age;
24 }
25
26
27 /**
28 * 假设传入的对象也是student，根据业务对象的字段进行比较
29 *
30 * @param o
31 * @return
32 */
33 @Override
34 public boolean equals(Object o) {
35 if (this == o) return true;
36 if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
37
38 Student student = (Student) o;
39
40 if (this.name.equals(student.getName()) && this.age == student.getAge()) {
41 return true;
42 } else {
43 return false;
44 }
45 }
46
47 @Override
48 public int hashCode() {
49 int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
50 result = 31 * result + (age != null ? age.hashCode() : 0);
51 return result;
52 }
53
54 @Override
55 public String toString() {
56 return "Student{" +
57 "name=\'" + name + \'\\\'\' +
58 ", age=" + age +
59 \'}\';
60 }
61
62
63 /**
64 * 覆写 compareTo
65 *
66 * @param s
67 * @return
68 */
69 @Override
70 public int compareTo(Student s) {
71 if (this.age > s.getAge()) {
72 return -1;
73 } else if (this.age < s.getAge()) {
74 return 1;
75 } else {
76 //return this.name.compareTo(s.getName()); 自动比较
77 return 0;
78 }
79 }
80 }
2、定制排序
如果没有实现 Comparable 接口，需要自定义一个类，实现 Comparator 接口，覆写比较方法；
比较器的实现代码：
1 import java.util.Comparator;
2
3 /**
4 * 定制排序
5 */
6 public class StudentComparator implements Comparator {
7 @Override
8 public int compare(Object o1, Object o2) {
9 Student s1 = (Student)o1;
10 Student s2 = (Student)o2;
11 if (s1.getAge() > s2.getAge()){
12 return 1;
13 }else if(s1.getAge() < s2.getAge()){
14 return -1;
15 }else {
16 return 0;
17 }
18 }
19 }
3、TreeSet 自然排序和定制排序的区别
一般来说，先写一个比较规则，让它实现 Comparable 接口，作为默认的比较规则，如果不写比较器，则比较使用默认规则，如果觉得默认比较规则不够好，可以自己写个比较器，当通过存在默认比较规则和比较器时，优先选择使用比较器，因为比较器更能满足需求。
测试TreeSet：
1 import org.junit.Test;
2
3 import java.util.TreeSet;
4
5 public class TreeSetTest {
6
7 /**
8 * 测试TreeSet
9 */
10 @Test
11 public void testTreeSet() {
12 TreeSet<Object> treeSet = new TreeSet<>();
13 treeSet.add("11");
14 treeSet.add("33");
15 treeSet.add("22");
16 treeSet.add("44");
17
18 System.out.println(treeSet); //[11, 22, 33, 44]
19 }
20
21 @Test
22 public void testTreeSet2() {
23 TreeSet<Object> treeSet = new TreeSet<>();
24 Student student1 = new Student("张", 8);
25 Student student2 = new Student("张", 10);
26 Student student3 = new Student("张", 7);
27 Student student5 = new Student("张", 9);
28 Student student4 = new Student("张", 11);
29 treeSet.add(student3);
30 treeSet.add(student4);
31 treeSet.add(student2);
32 treeSet.add(student1);
33 treeSet.add(student5);
34
35 System.out.println(treeSet);
36 }
37
38
39 /**
40 * 测试比较器TreeSet
41 */
42 @Test
43 public void testTreeSet3() {
44 TreeSet<Object> treeSet = new TreeSet<>(new StudentComparator()); //优先选择比较器，如果选默认的，就不能满足要求呢;
45 Student student1 = new Student("张", 8);
46 Student student2 = new Student("张", 10);
47 Student student3 = new Student("张", 7);
48 Student student5 = new Student("张", 9);
49 Student student4 = new Student("张", 11);
50 treeSet.add(student3);
51 treeSet.add(student4);
52 treeSet.add(student2);
53 treeSet.add(student1);
54 treeSet.add(student5);
55
56 System.out.println(treeSet);
57 }
58 }
3、HashSet 和 TreeSet 总结
HashSet特点：不重复，无序（通过 hashCode 方法和equals 方法，判断重复）。
TreeSet 特点：不重复，无序（添加顺序与打印顺序不一样），但是打印顺序按照一定规则排序；排序有自然排序和定制排序。
四、Map 接口
Map 简单理解成映射；
Map：将键映射到值的对象。一个映射不能包含重复的键；每个键最多只能包含一个值。
1、hashMap
1、hashMap 的构造方法
2、hashMap 的方法
3、测试 hashMap
具体测试代码：
1 import org.junit.Test;
2
3 import java.util.*;
4
5 public class HashMapTest {
6 /**
7 * Map是什么?
8 * 简单理解成是映射;
9 * 判断重复的标准和HashSet一致，通过键的hashCode和equals；
10 * 测试hashMap
11 */
12 @Test
13 public void testHashMap() {
14 Map<Object, Object> hashMap = new HashMap<>();
15 hashMap.put("key1", "test1"); //存值
16 hashMap.put("key2", "test2");
17 hashMap.put("key2", "test3");
18
19 System.out.println(hashMap); //{key1=test1, key2=test3} 一个键只能有一个值，后面的值覆盖了前面的值
20 System.out.println(hashMap.get("key1")); //取值 test1
21 System.out.println(hashMap.containsKey("key")); //判断是否包含这个键 false
22 System.out.println(hashMap.containsValue("test")); //判断是否包含着个值 false
23
24 Map<Object, Object> hashMap1 = new HashMap<>();
25 hashMap1.put("key3", "test3");
26 hashMap1.put("key4", "test4");
27 System.out.println(hashMap1); //{key3=test3, key4=test4}
28
29 hashMap.putAll(hashMap1); //将hashMap1的所有映射关系复制到hashMap
30 System.out.println(hashMap); //{key1=test1, key2=test3, key3=test3, key4=test4}
31 System.out.println(hashMap.size()); // 4
32
33 //遍历方法一：获取所有映射
34 Set<Map.Entry<Object, Object>> entrySet = hashMap.entrySet();
35 for (Map.Entry<Object, Object> entry : entrySet) {
36 System.out.println("entry ==[" + entry);
37 }
38
39 //遍历方法二：获取所有键的集合
40 Set<Object> keySet = hashMap.keySet();
41 for (Object o1 : keySet) {
42 //通过键返回值
43 System.out.println("key = [" + o1 + "] ---> value = " + "[" + hashMap.get(o1) + "]" );
44
45 }
46 }
47 }
2、Map小结
HashMap 是一个散列表，它存储的内容是键值对(key-value)映射。该类实现了Map 接口，根据键的 HashCode 值存储数据，具有很快的访问速度，最多允许一条记录的键为null，不支持线程同步。
Map接口
HashMap 判断重复的标准和HashSet一致，通过键的 hashCode 和 equals；
TreeMap 判断重复的标准和TreeSet一致，1：通过自然排序（Comparable 接口），2：定制排序（Compartor 比较器）。
五、集合算法 Collections
完全由在 collection 上进行操作或返回 collection 的静态方法组成。它包含在 collection 上操作的多态算法，即“包装器”，包装器返回由指定 collection 支持的新 collection，以及少数其他内容。例如：搜索和排序。
1、Collections 的方法
上面是 Collections 类的一些常用方法，具体所有方法，可以自己查看API文档。
测试 Collections 的一些常用方法：
1 import org.junit.Test;
2
3 import java.util.ArrayList;
4 import java.util.Collections;
5 import java.util.List;
6
7 /**
8 * 测试collections
9 */
10 public class CollectionsTest {
11 @Test
12 public void testCollections(){
13 List list = new ArrayList();
14
15 //addAll 将所有指定元素添加到指定 collection 中。
16 Collections.addAll(list, 123, 456, false, null, "2333");
17 System.out.println(list); //[123, 456, false, null, 2333]
18
19 List list2 = new ArrayList();
20 Collections.addAll(list2, 1, 1, 1, 1, 1, 2222222, 333333, "444444");
21 Collections.copy(list2, list); //复制
22 System.out.println(list2); //[123, 456, false, null, 2333, 2222222, 333333, 444444]
23
24 List list3 = new ArrayList();
25 for (int i =0; i<10; i++){
26 list3.add(i);
27 }
28 System.out.println("list3 "+ list3); //list3 [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
29 Collections.shuffle(list3); //乱序
30 System.out.println("list3 " + list3); //list3 [4, 1, 9, 7, 2, 6, 3, 8, 0, 5]
31
32 System.out.println(Collections.max(list3)); //数组中最大值 9
33 Collections.sort(list3); //排序
34 System.out.println(list3); //[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
35
36 Collections.fill(list3, 2); // fill 使用指定元素替换指定列表中的所有元素。
37 System.out.println(list3); //[2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2]
38 }
39 }
六、集合框架总结
1、List，Set，还有它们下面的子类都可以看成容器，都实现了超级的接口Collection；(查看API文档)
List，Set 和Collection之间的关系是继承关系，因为接口与接口之后，只能是继承的关系。
2、ArrayList，LinkedList，HashSet，TreeSet 四个容器类的特点：
ArrayList：实现 List 接口，基于数组，可以重复，有索引，记录添加顺序，即有序，查找比较快。
LinkedList：实现 List 接口，基于链表，可以重复，有索引，记录添加顺序，即有序，添加删除比较快，多了一些操作头尾的方法，可以充当堆栈，队列。
HashSet：实现 Set 接口，不重复，无序（通过 hashCode 方法和equals 方法，判断重复）。
TreeSet：实现 Set 接口，不重复，无序（添加顺序与打印顺序不一样），但是打印顺序按照一定规则排序；排序有自然排序和定制排序。①使用元素的自然排序，（Comparable 接口，使用其中的 compareTo 方法，返回0，表示相等，compareTo 里面的参数只有一个）；②使用比较器 Comparator 接口，其中的方法 compare（Object o1,Object o2）返回0，表示相等。
3、Comparable 和 Comparator 的区别：
Comparable 是一个比较的标准，里面有比较的方法，对象要具有比较的标准，就必须实现 Comparable 接口；类实现这个接口，就有比较的方法；把元素放到 TreeSet 里面去，就会自动的调用 CompareTo 方法；但是这个 Comparable 并不是专为 TreeSet 设计的；只是说，TreeSet 顺便利用而已；就像 HashCode 和 equals 也一样，不是专门为 HashSet 设计一样；只是你顺便利用而已。
Compartor 是个比较器，也不是专门为TreeSet设计. 就是一个第三方的比较器接口；如果对象没有比较性，自己就可以按照比较器的标准，设计一个比较器，创建一个类，实现这个接口，覆写方法。
4、HashMap，TreeMap的特点：
HashMap：实现 Map 接口，是一个散列表，它存储的内容是键值对(key-value)映射。根据键的 HashCode 值存储数据，具有很快的访问速度，最多允许一条记录的键为null，不支持线程同步。判断重复的标准和 HashSet 一致，通过键的 hashCode 和 equals。
TreeMap：实现 Map 接口，判断重复的标准和TreeSet一致，1：通过自然排序（Comparable 接口），2：定制排序（Compartor 比较器）。
以上是关于集合框架的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
text 来自Codyhouse框架的Browserlist片段源代码