新手初学Java集合框架

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目录

• Java集合框架
• 集合
• List接口
• ArrayList
• Vector
• LinkedList：
• 泛型：
• Set接口
• HashSet
• TreeSet
• Map接口
• 特点：
• 遍历：
• HashMap
• Hashtable
• TreeMap
• 总结

Java集合框架

集合

• 概念：对象的容器，定义了对多个对象进行操作的常用方法。可实现数组的功能。
• 集合和数组的区别：
  • 数组长度固定，集合长度不固定
  • 数组可以存储基本类型和引用类型，集合只能存储引用类型。

测试

/*
            1.添加 2.删除 3.遍历 4.判断
         */
        Collection col = new ArrayList();
        col.add("张三");
        col.add("李四");
        col.add("王五");
//        col.add("张三");
        System.out.println(col);
//        col.remove("张三");
//        System.out.println(col);
        for (Object o : col) {
            System.out.println(o);
        }
        System.out.println("------------------");
        Iterator it = col.iterator();
        while (it.hasNext()){
            String next = (String) it.next();
            System.out.println(next);
        }
        System.out.println(col.isEmpty());
        System.out.println(col.contains("张三"));

List接口

特点：有序、有下标、元素可以重复。

可以通过角标在指定位置添加查询元素。

 List list = new ArrayList();
        list.add("java");
        list.add("c++");
        list.add(1,"python");
        list.add(".net");
        System.out.println(list.size());
        System.out.println(list.toString());
        //1.for each遍历
        System.out.println("---------------");
        for (Object o : list) {
            System.out.println(o);
        }
        //2.迭代器遍历
        System.out.println("---------------");
        Iterator iterator = list.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
        //3.list迭代器遍历
        System.out.println("--------正序-------");
        ListIterator listIterator = list.listIterator();
        while (listIterator.hasNext()){
            System.out.println(listIterator.next());
        }
        //逆序前必须先进行正序遍历，让指针指向列表最后一个元素，才能开发遍历
        System.out.println("--------逆序-------");
        while (listIterator.hasPrevious()){
            System.out.println(listIterator.previousIndex() + ":" +listIterator.previous());
        }

添加数字等基本类型数据时，会进行自动装箱的操作。

删除数字元素需要通过下标来删除，或者将需要删除的数字转成object类或者该类型对应的包装类。

subList:返回一个子集合，含头不含尾。

List实现类

ArrayList

• 数组存储结构，查询快、增删慢；
• JDK1.2版本出现，运行效率快，线程不安全。
• 源码分析：
  • DEFAULT_CAPACITY = 10 默认容量 。注意：如果没有向集合中添加任何元素时，容量为0，添加一个元素之后，容量为10。每次扩容大小都是原来的1.5倍，如添加第11个元素时，容量由10变为了15。
  • add（）方法源码：为什么添加一个元素之后，容量为10。

public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!增长修改个数
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }
​private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }
​        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }
​private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;
​
        // overflow-conscious code
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }
​private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }

• elemetnData 存放元素的数组
• size 实际元素个数

测试代码：

 ArrayList arrayList = new ArrayList();
        Student s1 = new Student("张三",18);
        Student s2 = new Student("李四",18);
        Student s3 = new Student("王五",18);
        arrayList.add(s1);
        arrayList.add(s2);
        arrayList.add(s3);
        System.out.println(arrayList.toString());
        //删除元素（需要重写equals方法）
        arrayList.remove(new Student("李四",18));
        System.out.println(arrayList.size());
 public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Student student = (Student) o;
        return age == student.age && Objects.equals(name, student.name);
    }

Vector

• 数组存储结构，查询快，增删慢；
• JDK1.0版本出现，运行效率慢、线程安全；
• 枚举器遍历

Vector vector = new Vector();
        vector.add("java");
        vector.add("python");
        vector.add(".net");
        System.out.println(vector.toString());
        //枚举器遍历
        Enumeration elements = vector.elements();
        while (elements.hasMoreElements()){
            System.out.println(elements.nextElement());
        }

LinkedList：

• 双向链表存储结构，增删快，查询慢。

泛型：

• 时JDK1.5中引入的一个新特性，其本质是参数化类型，把类型作为参数传递；
• 常见形式由泛型类、泛型接口、泛型方法；
• 好处：
  • 提高代码的重用性
  • 防止类型转换异常，提高代码的安全性

泛型集合：参数化类型、类型安全的集合，强制集合元素的类型必须一致。

特点：

• 编译时即可检查，而非运行时抛出异常。
• 访问时，不必类型转换。
• 不同泛型之间引用不能相互赋值，泛型不存在多态。

Set接口

特点：无序、无下标、元素不可重复

方法：全部继承自Collection中的方法。

Set实现类

HashSet

• 存储结构：哈希表（数组+链表+红黑树）
• 基于HashCode实现元素不重复
  • 根据hashcode计算保存的位置，如果此位置为空，则直接保存。如果不为空，执行下一步。
• 当存入元素的哈希码相同时，会调用equals进行确认，如果为true，则拒绝后者存入。否则，则生成链表。

public HashSet(){
  map = new HashMap<>();
}

测试代码：

 HashSet<Student> set = new HashSet<>();
        Student s1 = new Student("张三",18);
        Student s2 = new Student("李四",18);
        Student s3 = new Student("王五",18);
        set.add(s1);
        set.add(s2);
        set.add(s3);
//        set.add(new Student("李四",18));
        System.out.println(set.size());
        System.out.println(set.toString());
//        set.remove(new Student("李四",18));
//        System.out.println(set.size());
//        System.out.println(set.toString());
        for (Student student : set) {
            System.out.println(student);
        }
        System.out.println("====================");
        Iterator<Student> iterator = set.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Student student = (Student) o;
        return age == student.age && Objects.equals(name, student.name);
    }
​public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, age);
    }

hashcode重写方法中加入31的原因

1.31是一个质数，减少散列冲突

2.31提高执行效率

TreeSet

• 存储结构：红黑树
• 基于排列顺序实现元素不重复
• 实现了SortedSet接口，对集合元素自动排序
• 元素对象的类型必须实现Comparable接口，指定排列规则
• 通过CompareTo方法确定是否为重复元素

测试代码：使用TreeSet集合实现字符串按照长度进行排序

TreeSet<String> treeSet = new TreeSet<>(new Comparator<String>() {
​        @Override
        public int compare(String o1, String o2) {
             int n1 = o1.length() - o2.length();
             int n2 = o1.compareTo(o2);
             return n1==0?n2:n1;
         }
        treeSet.add("zhangSan");
        treeSet.add("wkf");
        treeSet.add("asd");
        treeSet.add("abc");
        treeSet.add("ljCv");
        treeSet.add("liSi");
        treeSet.add("wanG");
​        System.out.println(treeSet.toString());
        System.out.println(treeSet.size());
​

Map接口

特点：

1.用于储存任意键值对（Key，Value）

2.键：无序、无下标、不允许重复

3.值：无序、无下标、允许重复

遍历：

• keySet（）方法遍历：拿到key的set集合。
• entrySet（）方法遍历：将map封装成entry键值对集合。

测试代码：

Map<String, String> map = new HashMap<>();
        map.put("wkf","666");
        map.put("qwe","678");
        map.put("kfc","999");
        map.put("asd","694");
        Set<String> keySet = map.keySet();
        for (String s : keySet) {
            System.out.println(s + "=" + map.get(s));
        }
        System.out.println("===================");
        Set<Map.Entry<String, String>> entries = map.entrySet();
        for (Map.Entry<String, String> entry : entries) {
            System.out.println(entry.getKey() +"=" + entry.getValue() );
        }

HashMap

• JDK1.2版本，线程不安全，运行效率快；允许用null作为key或是value。
• 构造一个具有默认初始容量16和默认加载因子0.75的空HashMap。
  • 加载因子：比如当前集合容量为100，那么当数据存储到第75个位置是进行扩容操作。
• 源码分析

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // hashMap初始容量大小16
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;//hashMap的数组最大容量
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;//默认加载因子
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;//jdk1.8开始，当链表长度大于8时，调整成红黑树
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;//jdk1.8开始，当链表长度小于6时，调整成链表
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;//jdk1.8开始，当链表长度大于8时，并且集合元素个数大于等于64时调整成红黑树
transient Node<K,V>[] table;//哈希表中的数组

总结：

• HashMap刚创建时，table是null，为了节省空间，当添加第一个元素时，table容量调整为16
• 当元素个数大于阈值（16*0.75=12）时，会进行扩容，扩容后大小为原来的两倍。目的是减少调整元素的个数
• jdk1.8开始，当链表长度大于8时，并且集合元素个数大于等于64时调整成红黑树，目的是提高执行效率
• jdk1.8开始，当链表长度小于6时，调整成链表
• jdk1.8以前，链表时头插入，jdk1.8以后是尾插入

Hashtable

• JDK1.0版本，线程安全，运行效率慢；不允许null作为key或是value
• Properties：
  • Hashtable的子类，要求key和value都是String，通常用于配置文件的读取。

TreeMap

• 实现了SortedMap接口（是Map的子接口），可以对key自动排序。

Collections工具类

• sort（）：升序排列
• copy（）：复制
• binarySearch（）：二分查找
  • Collections.binarySearch(list,需要查找的值);
• reverse（）：反转
• shuffle（）：打乱集合中的元素
• list转成数组：
  • list.toArray(new Integer[0]);
• 数组转成集合
  • Arrays.asList(names);
  • 集合是一个受限集合，不能添加 和

总结

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