Java的集合

一、Java集合简述

（1）java集合思维导图

简版：

List , Set, Queue,Map都是接口，前三个继承至collection接口，Map为独立接口。

二、Set集合

1. 不包含重复元素；
2. Set最多有一个null；
3. 元素没有顺序；
4. 如果需要访问元素，通过元素本身来访问。

（1）HashSet

• 不保证元素的排列顺序。
• 不同步。
• 元素值可以为null。
• 根据hashCode的值来决定元素存储位置。
• 如果HashSet中两元素equals()返回true，但它们的hashCode()方法返回值不相等，HashSet会把它们存储再不同位置（如果重写equals()，那也要重写hashCode()）。
  如果equals()返回true，但hashCode返回的值不同时，HashSet会把它们保存在Hash表的不同位置。
  如果hashCode返回值相等，但equals()放回值不相同时，会以链式结构保存对象。

例：

package com.company;

import java.util.*;
class A{
    public boolean equals(Object object){
        return ture;
    }
}
class B{
    public int hashCode(){
        return 1;
    }
}
class C{
    public boolean equals(Object object){
        return ture;
    }
    public int hashCode(){
        return 2;
    }
}

public class Test{
    public static void main(String[] args) {
        var books=new HashSet<>();
        books.add(new A());
        books.add(new A());
        books.add(new B());
        books.add(new B());
        books.add(new C());
        books.add(new C());
        System.out.println(books);
    }
}

----------------------------------
输出结果：
[B@1, B@2,C@2,A@13c78c0b,A@2cb4c3ab]

（2）LinkedHashSet

• 根据hashCode的值来决定元素存储位置。
• 维护顺序（以链表来维护）。
• 按添加顺序来访问集合里的元素。

（3）TreeSet

• 是SortSet接口的实现类，所以能确保集合处于排序状态（根据元素值大小）。
• 使用红黑树的数据结构来存储元素。
• 支持两种排序方法：自然排序 和 定制排序。

①自然排序

会调用compareTo(Object obj)来比较元素大小（obj1.compareTo(obj2),返回0，相等；返回正整数，obj1>obj2;放回负整数obj1<obj2）.
如果希望TreeSet能正常运作，TreeSet只能添加同一种类型的对象。

②定制排序

运用Lambo重写compareTo（o1,o2）的排序方法。

（4）EnumSet

是专门为枚举类设计的集合类，EnumSet中所有元素必须是指定枚举类型的枚举值。

（5）小结：

1. HashSet性能总是比TreeSet好，因为TreeSet需要额外的红黑树算法来维护次序。
2. 对于普通的插入、删除操作，LinkedHashSet比HashSet要稍微慢点，因为要维护链表；但因为LinkedHashSet有链表，遍历数组会快。
3. EnumSet是所有Set中性能最好的，但只能保存同一个枚举类的枚举值。
4. HashSet，TreeSet，EnumSet都是线程不安全的。如果有多个线程访问同一个Set，并且有超过一个线程修改了该Set集合，则必须手动保证Set安全，通常使用Collections的synchronizedSortedSet来“包装”。

例：

SortedSet s=Collections.synchronizedSortedSet(new TreeSet(...));

三、List集合

1. 有序；
2. 可重复；
3. 每个元素有对应索引；
4. 默认按元素的添加顺序设置元素的索引；
5. 通过索引访问元素

List集合常用方法：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList();
        // 向列表的尾部追加指定的元素
        list.add("add");
        // 在列表的指定位置插入指定元素
        list.add(1,"bdd");
        // 把ArrayList追加到list 中的所有元素到此列表的结尾
        list.addAll(new ArrayList());
        // 从列表中移除所有元素
        list.clear();
        // 如果列表包含指定的元素,则返回true
        list.contains("add");
        // 如果列表包含指定 collection 的所有元素,则返回 true
        list.containsAll(new ArrayList());
        // 比较指定的对象与列表是否相等
        list.equals(new ArrayList());
        // 返回列表中指定位置的元素
        list.get(0);
        // 返回列表的哈希码值
        list.hashCode();
        // 返回列表中首次出现指定元素的索引,如果列表不包含此元素,则返回 -1
        list.indexOf("add");
        // 返回列表中最后出现指定元素的索引,如果列表不包含此元素,则返回 -1
        list.lastIndexOf("add");
        // 如果列表不包含元素,则返回 true
        list.isEmpty();
        // 移除列表中指定位置的元素
        list.remove(0);
        // 移除列表中出现的首个指定元素
        list.remove("add");
        // 从列表中移除指定 collection 中包含的所有元素
        list.removeAll(new ArrayList());
        // 用指定元素替换列表中指定位置的元素
        list.set(0, "add");
        // 返回列表中的元素数
        list.size();
        // 返回列表中指定的fromIndex(包括)和toIndex(不包括)之间的部分视图
        list.subList(1, 2);
        // 返回以正确顺序包含列表中的所有元素的数组
        list.toArray();
        // 按（）中Comparator的Lambda表达式对集合排序
        list.sort(（o1,o2）->(String)o1.length-(String)o2.length);
        //按照operator指定计算规则重新蛇者List集合的所有元素
        list.replaceALL(ele->((String)ele).length());
    }
}

List不单有iterator()方法，还有listIterator()方法。
listIterator()在iterator()上增加了如下方法:

//返回该迭代器关联集合是否还有上一个元素
boolean hasPrevious():
//返回迭代器上一个元素
Object previous():
//指定位置插入一个元素
void add(Object o):

（1）Arraylist和Vector实现类

Arraylist和Vector能封装一个动态的、一个允许再分配的Object[]数组，所以它们都有一个
容量（Capacity），即用于存储元素的数组的大小。这个容量可随着不断添加新元素而自动增加。

（2）LinkedList实现类

既可以被当成战“栈”使用，也可以当队列使用

（3）小结

1. ArrayList、ArrayDeque内部以数组形式保存集合元素；LinkedList内部以链表形式保存。
2. ArrayList，Vector随机访问使用get() 来遍历元素；LinkedList则应该采用迭代器(Iterator) 来遍历集合元素。

四、Queue集合

• 先进先出的“容器”。
• 不允许随机访问队列中的元素。

Queue集合常用方法如：

//元素加入尾部。
void add(Object e);
//获取头部元素但不删除。
Object element();
//将指定元素加入队列尾部。
boolean offer(Object e);
//获取队列头部元素，但不删除。若队列为空，则返回null。
Object peek();
//获取队列头部元素，并删除。若队列为空，则返回null。
Object poll();
//获取队列头部元素，并删除。
Object remove();

五、Map集合

Map的Map的主要特点是它存放的元素为key-value对。

1. key不允许重发。
2. key和value之间存在单向一对一关系。
3. 把Map所有key放在一起看，它们就组成一个Set集合；Map中所有value放在一起看，它们非常类似与一个List。
4. Map提供一个Entry内部类来封装key-value对，计算Entry存储时则只考虑封装的key。
   常用方法如下：

//删除该Map对象中的所有key-value对。 
void clear():
//查询Map中是否包含指定的key,如果包含则返回true。
boolean containsKey(Object key): 
//查询Map中是否包含一个或多个value，如果包含则返回true。 
boolean containsValue(Object value):
//返回map中包含的key-value对所组成的Set集合，每个集合元素都是map.Entry对象 
Set entrySet():
//返回指定key所对应的value；如果此map中不包含该key，则返回null。
Object get(Object key): 
//查询该map是否为空，如果为空，则返回true。
boolean isEmpty(): 
//返回该map中所有key组成的set集合 
Set keySet():
//添加一个key-value对，如果当前map中已有一个与该key相等的key-value对，则新的key-value对会覆盖原来的key-value对。 
Object put(Object key,Object value):
//将指定map中的key-value对复制到本map中 
void putAll(Map m):
//删除指定key所对应的key-value对，返回被删除key所关联的value，如果该key不存在，则返回null。 
Object remove(Object key):
//删除指定key，value所对应的key-value对，如果从该map中成功地删除该key-value对，该方法返回true，否则返回false。 
boolean remove(Object key,Object value):
//返回该map里的key-value对的个数。 
int size():
//返回该map里所有value组成的collection。 
Map中包括了一个内部类Entry，该类封装了一个key-value对。Entry包含如下三个方法。 
collection values():
//返回该Entry里包含的key值 
Object getKey():
//返回该Entry里包含的value值。 
Object getValue():
//设置该Entry里包含的value值，并返回新设置的value值。
Object setValue(V value):

（1）HashMap和Hashtable实现类

1. HashMap的key不允许重复。
2. 与HashSet一样不能保证元素顺序。
3. 需要和HashSet一样用equals()和hashCode来判断是否相等
4. 尽量不要使用可变对象作为HashMap、Hashtable的key。

（2）LinkedHashMap实现类

1. 使用双向链表来维护key-value对的顺序，该链表负责维护Map的迭代器，顺序与插入顺序一致。

（3）SortedMap接口与TreeMap实现类

• TreeMap是红黑树数据结构。
• TreeMap存储key-value对（节点）时，需要根据key对节点排序，所以可以保证所有key-value对处于有序状态。
• TreeMap也有两种排序方式。

（4）EnumMap实现类

• 内部以数组形式保存。
• 根据key的自然顺序维护key-value对的顺序。
• 与枚举类一起使用的Map实现。

（5）小结

1. TreeMap的ket-value对总是处于有序状态，可通过keySet()取得由key组成的Set，然后用toArray()方法生成key的数组，方便查询。
2. HashMap位快速查询设计的；但如果程序总是需要排好序的Map时，则考虑使用TreeMap。

六、操作集合的工具类：Collections

常见排序方法如下:

//反转顺序
void reverse(List list): 
//随机排序
void shuffle(List list):对List集合元素进行随机排序 
//按升序排序
void sort(List list): 
//根据指定Comparator产生的顺序排序。
void sort(List list,Comparator c): 
//i和j处元素交换
void swap(List list,int i,int j):
//distance为整数时，将List集合后distance个元素移到前面；为负时，将前distance个元素移动后面。 
void rotate(List list,int distance):

常见查找、查询操作如下：

//获得索引，且必须保证元素已处在有序状态。
nt binarySearch(List list,Object key): 
Object max(Collection coll): 
Object max(Collection coll,Comparator comp): 
Object min(Collection coll): 
Object min(Collection coll,Comparator comp): 
//将指定元素obj替换指定List集合中所有元素。
void fill(List list,Object obj): 
//返回出现次数
int frequency(Collection c,Object o): 
//子List对象在父List对象中第一次出现的位置索引。如果没有出现这样的子List，放回-1.
int indexOfSubList(List source,List target): 
//最后一次。
int lastIndexOfSubList(List source,List target): 
boolean replaceAll(List list,Object oldval,Object newval):

（1）同步控制

Collections类提供多个synchronizedXxx()方法，在该方法可以将指定集合包装成线程同步的集合。
例:

public class SynchronizedTest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        // 下面程序创建了四个线程安全的集合对象
        Collection c = Collections.synchronizedCollection(new ArrayList());
        List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList());
        Set set = Collections.synchronizedSet(new HashSet());
        Map map = Collections.synchronizedMap(new HashMap());
    }
}

七、数组和集合比较

数组不是面向对象的，存在明显的缺陷，集合弥补了数组的缺点，比数组更灵活更实用，而且不同的集合框架类可适用不同场合。如下：
·

1. 数组存放基本数据类型和对象，而集合类存放的都是对象的引用，而非对象本身。
2. 数组长度固定无法动态改变，集合类容量动态改变。
3. 数组无法判断其中实际存有多少元素，length只告诉了数组的容量，定义了多大的长度后，即使没有存放那么多的元素，没有存放的元素的空间就浪费了，而集合的size()可以确切知道元素的个数。
4. 数组仅采用顺序表方式， 集合有多种实现方式和不同适用场合。 ·
5. 集合以类的形式存在，具有封装、继承、多态等类的特性，通过简单的方法和属性即可实现各种复杂操作，大大提高了软件的开发效率。