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1.2 集合涉及的API(Collection 和Map两个接口)
05 Collection的子接口之二-------Set接口(无序 不可重复)
6.3.1 HashMap底层原理jdk7.0和JDK8.0底层原理实现
6.3.2 HashMap的子类: LinkedHashMap
01 集合框架概述
- 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,主要指内存层面的存储,不涉及持久化存储(指保存在文件里)
- 数组在存储多个数据方面的特点:
- .数组一旦初始化长度就确定了
- 数组声明的类型,就决定了元素初始化的类型
- 比如: Object[] arr1;String[] arr;
- 数组在存储多个数据的缺点
- 一旦初始化后,数组长度不可修改,不便于扩展。
- 数组中提供的方法有限,对于数据的添加,删除,插入等操作非常不便
- 获取数组中实际元素个数,数组没有现成方法可用
- 数组存储数据特点有序,可以重复(删除一个数据,后面的数据就要往前提)
1.1 集合的使用场景
1.2 集合涉及的API(Collection 和Map两个接口)
1.2.1 Collection接口继承树
---Collection接口,单列集合,存储一个一个对象
* 1.List接口: 存储有序,可重复数据。(与数组类似,但可以修改长度)动态数组
* 主要实现类:ArrayList,LinkedList,Vector
*
* 2. Set接口: 存储无序的,不可重复的数据。(高中讲的集合:无序性,确定性,互异性)
* 主要实现类:HashSet,LinkedSet,TreeSet
1.2.2 Map继承树
--- Map接口, 双列结合,用来存储(Key-Value)数据(高中函数:y=f(x))
* 主要实现类:HashMap,LinkedHashMap,TreeMap,HashTable,Properties
02 Collection接口方法
- Collection 接口是List、Set 和Queue 接口的父接口,该接口里定义的方法既可用于操作Set 集合,也可用于操作List 和Queue 集合。
- JDK不提供此接口的任何直接实现,而是提供更具体的子接口(如:Set和List)实现。
- 在Java5 之前,Java 集合会丢失容器中所有对象的数据类型,把所有对象都当成Object 类型处理;从JDK 5.0 增加了泛型以后,Java 集合可以记住容器中对象的数据类型。
2.1 Collection接口常用方法
添加
- add(Object obj)
- addAll(Collection coll)
获取有效元素的个数
- int size()
清空集合
- void clear()
是否是空集合
boolean isEmpty()
public class CollectionTest {
@Test
public void test1(){
Collection collection = new ArrayList(); //向下转型
// add(Object e): 将元素e添加到集合collection中
collection.add("AA");
collection.add("BB");
collection.add("123");
collection.add(new Date());
// size(); 获取添加元素的个数
System.out.println(collection.size()); //4
// addAll(Collection c) //将其他集合c中的元素添加到当前集合中
Collection coll = new ArrayList(); //向下转型
coll.add(456);
coll.add("CC");
collection.addAll(coll);
System.out.println(collection.size()); //6
// isEmpty(): 判断当前集合是否为空
System.out.println(collection.isEmpty());//false
// clear(): 清空集合元素
coll.clear();
System.out.println(coll.isEmpty());//true
}
}
是否包含某个元素
- boolean contains(Object obj):是通过元素的equals方法来判断是否是同一个对象。
- boolean containsAll(Collection c):也是调用元素的equals方法来比较的。拿两个集合的元素挨个比较。
- 向Collection接口中实现类中添加对象时,要求对象重写了equals方法
import org.testng.annotations.Test;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collection;
import java.util.List;
public class Collectiontest1 {
@Test
public void Test1(){
Collection collection = new ArrayList();
collection.add(123);
collection.add(456);
collection.add(new String("Person"));
Person person = new Person("Terry",23);
collection.add(person);
// contains(Object o),返回布尔值,判断是否包含这个变量,在判断时会调用obj所在类的equals方法。向Collection接口中实现类中添加对象时,要求对象重写了equals方法
boolean contain = collection.contains(123); //true,String类中重写了equals方法
System.out.println(contain);
System.out.println(
collection.contains(new String("Person")));//true,调用String类中的equals判断
System.out.println(collection.contains(person)); //true
Person p = new Person("Tom",15);
collection.add(p);
System.out.println(collection.contains(new Person("Tom", 15)));// 这里返回false,因为Persin类中没有重写equels方法
// 2. containsAll
Collection coll = Arrays.asList(123,456);
System.out.println(collection.containsAll(coll)); //true,coll是collection的非空子集
}
删除
- boolean remove(Object obj) :通过元素的equals方法判断是否是要删除的那个元素。只会删除找到的第一个元素
- boolean removeAll(Collection coll):取当前集合的差集
@Test
// remove 和 removeAll
public void test2(){
// remove(object obj),通过元素obj的equals方法判断是否要删除呢个元素,只删除找到的第一个元素
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new Person("Jerry",13));
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
coll.remove(123); // 有返回值,先判断有没有”123“, true和 false
System.out.println(coll); //调用toString方法
System.out.println(coll.remove(new Person("Jerry", 13)));// 因为Person类没有重写equals方法,所以删除不成功,返回false。
System.out.println(coll);
// removeAll(Collection coll),取当前集合的差集,返回一个布尔类型变量
Collection collection = Arrays.asList(123,4567);
System.out.println(coll.removeAll(collection)); //false,因为存在coll中没有的元素
System.out.println(coll); //输出不带123 的子集。
}
取两个集合的交集
- boolean retainAll(Collection c):把交集的结果存在当前集合中,不影响c
@Test
public void test3(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new Person("Jerry",13));
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
//retainAll(Collection c) 交集,获取当前集合和c集合的交集,并返回给当前集合,不影响c
Collection collection = Arrays.asList(123,456,789);
coll.retainAll(collection);
System.out.println(coll); // [123, 456]
}
集合是否相等
- boolean equals(Object obj)
@Test
// equals(object obj),要想返回true,需要当前集合和形参集合都相同。
public void test4(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
Collection coll1 = new ArrayList();
coll1.add(123);
coll1.add(456);
coll1.add(new String("Tom"));
coll1.add(false);
System.out.println(coll.equals(coll1)); //true
}
转成对象数组
- Object[] toArray()
获取集合对象的哈希值
- hashCode()
@Test
public void test5(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
//hashCode() 获取集合对象的哈希值
System.out.println(coll.hashCode());//7639761
// 集合---》数组 toArray(), 返回Object[]数组
Object[] objects = coll.toArray();
for(int i = 0; i < objects.length; i++){
System.out.println(objects[i]);
}
//拓展: 数组--》集合
List strings = Arrays.asList(new String[]{"AA", "BB", "CC"});// 返回一个List
System.out.println(strings);//[AA, BB, CC]
List list = Arrays.asList(new int[]{123,456});
System.out.println(list);//[[I@35fc6dc4],基本类型数组不能放到集合里,要用new Integer[]
}
}
03 Iterator迭代器接口
- Iterator对象称为迭代器(设计模式的一种),主要用于遍历Collection 集合中的元素。
- GOF给迭代器模式的定义为:提供一种方法访问一个容器(container)对象中各个元素,而又不需暴露该对象的内部细节。迭代器模式,就是为容器而生。类似于“公交车上的售票员”、“火车上的乘务员”、“空姐”。
- Collection接口继承了java.lang.Iterable接口,该接口有一个iterator()方法,那么所有实现了Collection接口的集合类都有一个iterator()方法,用以返回一个实现了Iterator接口的对象。
- Iterator 仅用于遍历集合,Iterator本身并不提供承装对象的能力。如果需要创建Iterator 对象,则必须有一个被迭代的集合。
- 集合对象每次调用iterator()方法都得到一个全新的迭代器对象,默认游标都在集合的第一个元素之前。
3.1 Iterator遍历Collection
遍历
- iterator():返回迭代器对象,用于集合遍历
import org.testng.annotations.Test;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;
// 集合元素的遍历操作,使用迭代器Iterator接口
public class IteratorTest {
@Test
public void test1() {
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
// 新建iterator接口
Iterator iterator = coll.iterator();
// 遍历方式一
//System.out.println(iterator.next());//123,next方法用于按顺序取元素
// System.out.println(iterator.next()); //456
// 遍历方式二
// for(int i = 0; i < coll.size(); i++){
// System.out.println(iterator.next());
// }
//遍历方式三,推荐方式
while (iterator.hasNext()) { //这种循环条件不会报异常
System.out.println(iterator.next());
}
}
3.2 两种典型错误写法
@Test
public void test2() {
// 以下是错误遍历方式
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
Iterator iterator = coll.iterator();//返回迭代器对象,每调用一次都会返回新的迭代器对象
// 错误方式一,这种方法使指针下移了两次,next()每调用一次,指针先下移,并将值返回
//while(iterator.next() != null){
// System.out.println(iterator.next());
//}
// 错误方式二;
while (coll.iterator().hasNext()) {
System.out.println(coll.iterator().next()); //每次新建都会返回全新的迭代器,默认游标在-1位置
}
}
3.3 Iterator执行原理
3.4 Iterator中 remove()的使用
- Iterator可以删除集合的元素,但是是遍历过程中通过迭代器对象的remove方法,不是集合对象的remove方法。
- 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都会报IllegalStateException。
@Test
public void test3() {
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
// remove 在遍历时删除集合中的元素,通过Iterator调用
// 删除coll中的"Tom"
Iterator iterator = coll.iterator();
while (iterator.hasNext()) { //这种循环条件不会报异常
Object obj = iterator.next();
if ("Tom".equals(obj)) {
iterator.remove();
}
}
Iterator iterator1 = coll.iterator();
while (iterator1.hasNext()) {
System.out.println(iterator1.next()); //输出没有Tom了
}
}
3.5 用foreach遍历集合或数组对象
- Java 5.0 提供了foreach循环迭代访问Collection和数组。
- 遍历操作不需获取Collection或数组的长度,无需使用索引访问元素。
- 遍历集合的底层调用Iterator完成操作。
- foreach还可以用来遍历数组。
@Test
public void test1(){
// 现有一个集合
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
// foreach循环
// for(集合中元素类型 局部变量 : 集合对象)
for(Object obj : coll){ //内部取元素赋值给obj,底层还是迭代器遍历
System.out.println(obj);
}
}
@Test
public void test2(){
int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5,6,7};
// for (数组类型 局部变量 : 数组对象) 用于遍历数组
for(int i: arr){
System.out.println(i);
}
}
笔试题测试
@Test //笔试题
public void test3(){
String[] arr = new String[]{"MM","MM","MM"};
// 普通for循环赋值
for(int i = 0; i < arr.length; i++){
arr[i] = "GG";
}
for(int i = 0; i < arr.length; i++){
System.out.println(arr[i]);// GG,这里直接修改数组地址中的赋值
}
// foreach赋值(元素类型 局部变量:数组对象)
for(String s : arr){
s = "MM"; //这里重新赋值给了新变量s,原数组中数值不变
}
for(String s : arr){
System.out.println(s); //GG
}
}
04 Collection的子接口-----List
- 鉴于Java中数组用来存储数据的局限性,我们通常使用List替代数组
- List集合类中元素有序、且可重复,集合中的每个元素都有其对应的顺序索引。
- List容器中的元素都对应一个整数型的序号记载其在容器中的位置,可以根据序号存取容器中的元素。
- JDK API中List接口的实现类常用的有:ArrayList、LinkedList和Vector。
4.1 List接口中的主要实现类
* ---Collection接口,单列集合,存储一个一个对象
* 1.List接口: 存储有序,可重复数据。(与数组类似,但可以修改长度)动态数组
* 主要实现类:
ArrayList,作为List主要实现类,执行效率高,因为线程不安全,底层使用Object[]存储
* LinkedList,底层使用双向链表存储。对于频繁插入和删除操作,效率比ArrayList高。
* Vector,作为List古老实现类,线程安全,效率低,使用Object[]存储
面试题:ArrayLsit, LinkedList, Vector异同
- 相同:三个类都实现了List接口,存储数据的特点相同,存储有序,可重复的数据
- 不同:
- ArrayList:作为List主要实现类,执行效率高,因为线程不安全,底层使用Object[]存储 LinkedList:底层使用双向链表存储。对于频繁插入和删除操作,效率比ArrayList高。 Vector:作为List古老实现类,线程安全,效率低,使用Object[]存储
4.1.1 ArrayList源码分析
- ArrayList是List 接口的典型实现类、主要实现类
- 本质上,ArrayList是对象引用的一个”变长”数组
ArrayList源码分析:jdk7 和 jdk8 稍有不同,
* ---jdk7.0中:存储结构Object[] elmentData(对象创建类似于单例的饿汉式,上来就建好数组)
*
* ArrayList list = new ArrayList();
* list.add(123);
* ...
* list.add(第十一个数)
* 底层创建了长度为10的数组,如果加入数据长度大于10,
* 调用grow()扩容,扩大原来的1.5倍,同时将原有数组复制到新的数组中
* 结论:建议开发中使用带参的构造器,直接指定数据长度
*
* ---jdk8.0中的变化:(对象创建类似于单例的懒汉式,延迟数组创建)
* ArrayList list = new ArrayList();底层Object[] elmentData初始化为{},没有创建长度
* list.add(123),第一次调用add时,才创建长度为10的数组。
*
4.1.2 linkedList源码分析
- 对于频繁的插入或删除元素的操作,建议使用LinkedList类,效率较高
- LinkedList:双向链表,内部没有声明数组,而是定义了Node类型的first和last,用于记录首末元素。同时,定义内部类Node,作为LinkedList中保存数据的基本结构。
* LinkedList源码分析:底层用链表分析,查找效率很低
* LinkedList list = new LinkedList();内部声明了Node类型的first last属性,默认值为null
* list.add(123),将123 封装在node中,创建Node对象
* 其中Node定义为:体现了LinkedList是双向链表
* private static Node<E>{
* E item;
* Node<E> next;
* Node<E> prev;
*
* Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next){
* this.item = element;
* this.next = next;
* this.prev = prev;
* }
4.1.3 Vector源码分析
- Vector 是一个古老的集合,JDK1.0就有了。大多数操作与ArrayList相同,区别之处在于Vector是线程安全的。
- 在各种list中,最好把ArrayList作为缺省选择。当插入、删除频繁时,使用LinkedList;Vector总是比ArrayList慢,所以尽量避免使用。
/**
* 4.Vector的源码分析:jdk7和jdk8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,默认扩容为原来的数组长度的2倍。
*/
4.2 List中的常用方法测试
List除了从Collection集合继承的方法外,List 集合里添加了一些根据索引来操作集合元素的方法。
- void add(intindex, Object ele):在index位置插入ele元素
- boolean addAll(int index, Collection eles):从index位置开始将eles中的所有元素添加进来
- Object get(int index):获取指定index位置的元素
- int indexOf(Object obj):返回obj在集合中首次出现的位置
- int lastIndexOf(Object obj):返回obj在当前集合中末次出现的位置
- Object remove(int index):移除指定index位置的元素,并返回此元素
- Object set(int index, Object ele):设置指定index位置的元素为ele
- List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从fromIndex到toIndex位置的子集合
public class ListTest {
@Test
public void test1(){
ArrayList list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add(456);
list.add("AA");
list.add(new Person("Tom",16));
list.add(456); // 可以存储相同数据
System.out.println(list);//[123, 456, AA, Person{name='Tom', age=16}, 456]
//常用方法:void add(int index, Object ele): 在index插入ele
list.add(1,"BB");
System.out.println(list);//[123, BB, 456, AA, Person{name='Tom', age=16}, 456]
//void addAll(int index, Collection eles): 在index插入eles
List list1 = Arrays.asList(1,2,3);
list.addAll(list1);
System.out.println(list.size());//9个,全加
// Object get( int index): 获取指定 index 位置的元素,返回Object类型
System.out.println(list.get(1)); //BB
// int indexOf (Object obj) 返回 obj 在集合中首次出现的位置
System.out.println(list.indexOf(456)); //2
// 如果不存在,返回-1
// int lastIndexOf (Object obj 返回 obj 在当前集合中末次出现的位置
System.out.println(list.lastIndexOf(456)); //5
//Object remove( int index): 移除指定 index 位置的元素,并返回此元素
System.out.println(list.remove(1)); // 返回要删除位置元素BB
System.out.println(list); //[123, 456, AA, Person{name='Tom', age=16}, 456, 1, 2, 3]
// Object set( int index, Object ele )设置指定 index 位置的元素为 ele
list.set(1,"CC");
System.out.println(list);//[123, CC, AA, Person{name='Tom', age=16}, 456, 1, 2, 3]
//List subList int fromIndex , int toIndex 返回从 fromIndex 到 toIndex位置的子集合
System.out.println(list.subList(2, 4)); //[AA, Person{name='Tom', age=16}]
}
}
遍历一个List
@Test
public void test2(){
// 遍历List
ArrayList list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add(456);
list.add("AA");
// 方式一:迭代器
// 1. 新建一个迭代器,用于返回list的迭代器
Iterator iterator = list.iterator();
while(iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
//方式二 foreach
for(Object obj: list){
System.out.println(obj);
}
// 方式三 普通for循环
for(int i = 0; i < list.size(); i++){
System.out.println(list.get(i));
}
4.2.1 关于List的面试题
面试题一
/**
* 请问ArrayList/LinkedList/Vector的异同?谈谈你的理解?
* ArrayList底层是什么?扩容机制?Vector和ArrayList的最大区别?
*
* ArrayList和LinkedList的异同二者都线程不安全,相对线程安全的Vector,执行效率高。
* 此外,ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构,LinkedList基于链表的数据结构。
* 对于随机访问get和set,ArrayList觉得优于LinkedList,因为LinkedList要移动指针。
* 对于新增和删除操作add(特指插入)和remove,LinkedList比较占优势,因为ArrayList要移动数据。
*
* ArrayList和Vector的区别Vector和ArrayList几乎是完全相同的,
* 唯一的区别在于Vector是同步类(synchronized),属于强同步类。
* 因此开销就比ArrayList要大,访问要慢。正常情况下,
* 大多数的Java程序员使用ArrayList而不是Vector,
* 因为同步完全可以由程序员自己来控制。Vector每次扩容请求其大小的2倍空间,
* 而ArrayList是1.5倍。Vector还有一个子类Stack。
*/
面试题二
import org.junit.Test;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class ListEver {
/**
* 区分List中remove(int index)和remove(Object obj)
*/
@Test
public void testListRemove() {
List list = new ArrayList();
list.add(1);
list.add(2);
list.add(3);
updateList(list);
System.out.println(list);// // [1,3]
}
private void updateList(List list) {
// list.remove(2); // 如果是这个 输出就是[1,2],当作索引
list.remove(new Integer(2));
}
}
05 Collection的子接口之二-------Set接口(无序 不可重复)
- Set接口是Collection的子接口,set接口没有提供额外的方法
- Set 集合不允许包含相同的元素,如果试把两个相同的元素加入同一个Set 集合中,则添加操作失败。
- Set 判断两个对象是否相同不是使用
==
运算符,而是根据equals()
方法
要求:向Set中添加的数据,其所在类一定要重写HashCode()和Equals()方法 *
满足两个方法一致性:相等的对象具有相等散列码
5.1 Set接口实现类
* ---Collection接口,单列集合,存储一个一个对象
* Set接口: 存储无序的,不可重复的数据。(高中讲的集合:无序性,确定性,互异性)
* * 主要实现类:HashSet,作为Set接口的主要实现类,线程不安全,可以存储null值
* ---LinkedHashSet,作为HashSet的子类,使得遍历内部数据时,按照添加顺序遍历
* TreeSet:可以按照添加对象的指定属性,进行排序。
5.1.1 Set的无序性 不可重复性
@Test
public void test() {
Set set = new HashSet();
set.add(456);
set.add(123);
set.add("AA");
set.add("CC");
set.add(new Person("Tom", 17));
set.add(129);
set.add(123); //不会报错,但set中不会显示
set.add(new Person("Tom", 17));// 如果不重写HashCode会导致,hash数随机,无法调用equals,会显示在Set集合里,所以Person类必须重写俩个方法
Iterator iterator = set.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
System.out.println(iterator.next()); //输出不按照添加顺序输出,但有自己的顺序
}
}
Person类
import java.util.Objects;
public class Person implements Comparable{
private String name;
private int age;
public Person() {
}
public Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
@Override
public boolean equals(Object o) {
if (this == o) return true;
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
Person person = (Person) o;
return age == person.age && name.equals(person.name);
}
@Override
// 重写HashCode
public int hashCode() {
return Objects.hash(name, age);
}
@Override
public int compareTo(Object o) {
if(o instanceof Person){
// return this.name.compareTo(((Person) o).name); //一级排序
int compare = this.name.compareTo(((Person) o).name); // 返回 0,1,-1
if(compare != 0){
return compare;
}else{
return Integer.compare(this.age,((Person) o).age);
}
}else
throw new RuntimeException("输入类型不匹配");
}
}
5.2 HashSet中元素的添加过程
- HashSet是Set 接口的典型实现,大多数时候使用Set 集合时都使用这个实现类。
- HashSet按Hash 算法来存储集合中的元素,因此具有很好的存取、查找、删除性能。
- HashSet具有以下特点:
- 不能保证元素的排列顺序
- HashSet不是线程安全的
- 集合元素可以是null
- 底层也是数组,初始容量为16,当如果使用率超过0.75,(16*0.75=12)就会扩大容量为原 来的2倍。(16扩容为32,依次为64,128…等)
- HashSet 集合判断两个元素相等的标准:两个对象通过hashCode() 方法比较相等,并且两个对象的equals()方法返回值也相等。
- 对于存放在Set容器中的对象,对应的类一定要重写equals()和hashCode(Object obj)方法,以实现对象相等规则。即:“相等的对象必须具有相等的散列码”。
以HashSet为例说明,底层:数组加链表的结构
1.无序性:
不等于随机性,存储数据在底层数组中并非按照数组索引添加,而是根据数据的哈希值添加
遍历输出结果一致,但与写入顺序不一样,如果new LingkedHashSet与写入顺序相同
2. 不可重复性:保证添加的元素按照equals方法判断时,不能返回true,即相同的元素不能添加进来
二: 添加元素的过程,以HashSet为例
1.如果保证不可重复性,要每添加一个元素,遍历元素,判断equals,效率太低,所以要
重写HashCode
2.我们向HashSet中添加元素a,首先调用元素a所在类的HashCode()方法,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(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(链表形式存在),则比较元素a与元素b的hash值,
如果Hash值不相同,则添加成功 ----情况2
如果Hash值相同,则调用元素a类中的equals方法:
equals()返回true,则添加失败
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,元素a与已经存在指定索引位置上数据以链表方式存储
jdk7: 元素a放到数组中,指向原来的元素
jdk8: 原来的元素在数组中,指向元素a
总结: 七上八下
初始数组容量为16,当使用率超过0.75(16*0.75 = 12),就会扩大为原来的两倍
*/
5.3 关于hashCode()和equals()的重写
5.3.1 重写hashCode() 方法的基本原则
- 在程序运行时,同一个对象多次调用
hashCode()
方法应该返回相同的值。 - 当两个对象的
equals()
方法比较返回true
时,这两个对象的hashCode()
方法的返回值也应相等。 - 对象中用作
equals()
方法比较的Field
,都应该用来计算hashCode
值。
5.3.2 重写equals() 方法的基本原则
当一个类有自己特有的“逻辑相等”概念,当改写equals()的时候,总是要改写hashCode(),根据一个类的equals方法(改写后),两个截然不同的实例有可能在逻辑上是相等的,但是,根据Object.hashCode()方法,它们仅仅是两个对象。
因此,违反了“相等的对象必须具有相等的散列码”。
结论:复写equals方法的时候一般都需要同时复写hashCode方法。通常参与计算hashCode的对象的属性也应该参与到equals()中进行计算
5.4 Set实现类之二: LinkedHashSet
LinkedHashSet是HashSet的子类
LinkedHashSet根据元素的hashCode值来决定元素的存储位置,但它同时使用双向链表维护元素的次序,这使得元素看起来是以插入顺序保存的。
LinkedHashSet插入性能略低于HashSet,但在迭代访问Set 里的全部元素时有很好的性能。
LinkedHashSet不允许集合元素重复。
@Test
/*
LinkedHashSet作为HashSet的子类,在添加数据的同时每个数据维护了两个引用,记录此数据的前一个和后一个数据
优点: 对于频繁的遍历操作,效率优于HashSet
*/
public void test1() {
Set set = new LinkedHashSet();
set.add(456);
set.add(123);
set.add("AA");
set.add("CC");
set.add(new Person("Tom", 17));
set.add(129);
set.add(123); //不会报错,但set中不会显示
set.add(new Person("Tom", 17));// 如果不重写HashCode会导致,hash数随机,无法调用equals
Iterator iterator = set.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
System.out.println(iterator.next());
}
}
5.5 TreeSet
向TreeSet中添加的数据,要求是同类对象,遍历输出结果已经进行过排序 其中有 自然排序(实现Comparable接口) 和 定制排序(Comparator接口) 自然排序中,比较两个对象是否相同的标准为:compareTo()返回0,不再调用equals() 定制排序中,比较两个对象是否相同的标准为:compare()返回0,不再调用equals()
public void test(){
TreeSet set = new TreeSet();
set.add(456);
set.add(123);
/*
错误的,不能添加不同类对象
set.add("AA");
set.add("CC");
set.add(new Person("Tom", 17));
*/
set.add(789);
Iterator iterator = set.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
System.out.println(iterator.next()); //输出会按从小到大顺序排列123,456,789
}
}
TreeSet
是SortedSet
接口的实现类,TreeSet
可以确保集合元素处于排序状态。TreeSet
底层使用红黑树结构存储数据TreeSet
两种排序方法:自然排序和定制排序。默认情况下,TreeSet
采用自然排序。TreeSet
和后面要讲的TreeMap
采用红黑树的存储结构- 特点:有序,查询速度比
List
快
import org.junit.Test;
import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;
public class TreeSetTest {
@Test
public void test() {
TreeSet set = new TreeSet();
set.add(new User("Tom",12));// user中必须实现Comparable接口,并重写compareTo方法
set.add(new User("Jerry",32));
set.add(new User("Jim",2));
set.add(new User("Mike",65));
set.add(new User("Jack",33));
set.add(new User("Jack",56));
Iterator iterator = set.iterator();
while(iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
}
}
测试类User
public class User implements Comparable{
private String name;
private int age;
public User() {
}
public User(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "User{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
@Override
public boolean equals(Object o) {
System.out.println("User equals()....");
if (this == o) return true;
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
User user = (User) o;
if (age != user.age) return false;
return name != null ? name.equals(user.name) : user.name == null;
}
@Override
public int hashCode() { //return name.hashCode() + age;
int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
result = 31 * result + age;
return result;
}
//按照姓名从大到小排列,年龄从小到大排列
@Override
public int compareTo(Object o) {
if (o instanceof User) {
User user = (User) o;
// return this.name.compareTo(user.name); //按照姓名从小到大排列
// return -this.name.compareTo(user.name); //按照姓名从大到小排列
int compare = -this.name.compareTo(user.name); //按照姓名从大到小排列(二级排序)
if(compare != 0){ //年龄从小到大排列
return compare;
}else{
return Integer.compare(this.age,user.age);
}
} else {
throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
}
}
}
5.5.1 自然排序
public class User implements Comparable{
//按照姓名从大到小排列,年龄从小到大排列
@Override
public int compareTo(Object o) {
if (o instanceof User) {
User user = (User) o;
// return this.name.compareTo(user.name); //按照姓名从小到大排列
// return -this.name.compareTo(user.name); //按照姓名从大到小排列
int compare = -this.name.compareTo(user.name); //按照姓名从大到小排列(二级排序)
if(compare != 0){ //年龄从小到大排列
return compare;
}else{
return Integer.compare(this.age,user.age);
}
} else {
throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
}
}
}
5.5.2 定制排序
import org.junit.Test;
import java.util.Comparator;
import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;
/**
* 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:compareTo()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:compare()返回0.不再是equals().
*/
public class TreeSetTest {
@Test
public void tets2(){
Comparator com = new Comparator() {
//按照年龄从小到大排列
@Override
public int compare(Object o1, Object o2) {
if(o1 instanceof User && o2 instanceof User){
User u1 = (User)o1;
User u2 = (User)o2;
return Integer.compare(u1.getAge(),u2.getAge());
}else{
throw new RuntimeException("输入的数据类型不匹配");
}
}
};
TreeSet set = new TreeSet(com); //将Comparator实例传递给TreeSet构造器
set.add(new User("Tom",12));
set.add(new User("Jerry",32));
set.add(new User("Jim",2));
set.add(new User("Mike",65));
set.add(new User("Mary",33));
set.add(new User("Jack",33));
set.add(new User("Jack",56));
Iterator iterator = set.iterator();
while(iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
}
}
5.5.3 两道面试题
练习:在List内去除重复数字值,要求尽量简单
import org.junit.Test;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.HashSet;
import java.util.List;
public class CollectionTest {
//练习:在List内去除重复数字值,要求尽量简单
public static List duplicateList(List list) {
HashSet set = new HashSet();
set.addAll(list);
return new ArrayList(set); // 将Set转回List
}
@Test
public void test2(){
List list = new ArrayList();
list.add(new Integer(1));
list.add(new Integer(2));
list.add(new Integer(2));
list.add(new Integer(4));
list.add(new Integer(4));
List list2 = duplicateList(list);
for (Object integer : list2) {
System.out.println(integer);
}
}
}
面试题: p1.name改变之后会改变p1的Hash值,调用remove(p1)时,找不到p1,无法删除成功。先调用hachCode(),再调用equals()
import org.junit.Test;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.HashSet;
import java.util.List;
public class CollectionTest {
@Test
public void test3(){
HashSet set = new HashSet();
Person p1 = new Person(1001,"AA");
Person p2 = new Person(1002,"BB");
set.add(p1);
set.add(p2);
System.out.println(set); //[{id=1002, name='BB}, {id=1001, name='AA}]
p1.name = "CC";
set.remove(p1);
System.out.println(set);// [{id=1002, name='BB}, {id=1001, name='CC}]
set.add(new Person(1001,"CC"));
System.out.println(set);//[{id=1002, name='BB}, {id=1001, name='CC}, {id=1001, name='CC}]
set.add(new Person(1001,"AA"));
System.out.println(set);////[{id=1002, name='BB}, {id=1001, name='CC}, {id=1001, name='CC}, {id=1001, name='AA}]
}
}
06 Map接口
--- Map接口, 双列结合,用来存储(Key-Value)数据(高中函数:y=f(x))
* 主要实现类:HashMap,LinkedHashMap,TreeMap,HashTable,Properties
6.1 Map接口及其多个实现类
/**
* |------Map:双列数据,存储Key-Value对的数据
* |----HashMap:作为Map主要实现类,线程不安全,效率高:可以存储null的key-Value
* |---LinkedHashMap:是HashMap的子类,保证在遍历Map元素时,按照添加顺序实现遍历,在原有HashMap底层结构基础上,添加了一对指针,指向前一个和后一个数据
* 对于频繁的遍历,此类执行效率高于HashMap
*
* |----TreeMap:保证按照添加的key-Value对进行排序,实现排序遍历,按照Key的自然排序或定制排序
* 底层使用红黑树
* |----Hashtable:Map古老实现类,线程安全,效率较低。不能存储null的Key-Value
*
* |---Properties:常用来配置文件。key 和 value都是String类型
*
* 底层:
* HashMap: 数组 + 链表 (JDK7.0之前)
* 数组 + 链表 + 红黑树 (JDK8.0)
* 面试题:
* HashMap底层实现原理
* HashMap和Hashtabel异同;
* ConCurrentHashMap 与 Hashtabel的区别?
*/
public class MapTest {
@Test
public void test(){
Map map = new HashMap();
map.put(null,null);
// Map map1 = new Hashtable();
//map1.put(null,null); //运行会报错:空指针异常
}
6.2 Key-Value的理解
Map中的key是无序的不可重复的,用set存储 *----》重写equals和hashCode方法(以HashMap为例) * Map中的value是无序的,可重复的,用collection存储。value所在类需要重写equals * 一个键值对key-value构成一个Entry对象 * Map中的entry无序的,不可重复的,使用set存储所有的entry
- Map与Collection并列存在。用于保存具有映射关系的数据:key-value
- Map中的key和value都可以是任何引用类型的数据
- Map 中的key 用Set来存放,不允许重复,即同一个Map 对象所对应的类,须重写hashCode()和equals()方法
- 常用String类作为Map的“key”
- key和value之间存在单向一对一关系,即通过指定的key总能找到唯一的、确定的value
- Map接口的常用实现类:HashMap、TreeMap、LinkedHashMap和Properties。其中,HashMap是Map接口使用频率最高的实现类
6.3 Map接口实现类之一:HashMap
6.3.1 HashMap底层原理jdk7.0和JDK8.0底层原理实现
JDK7.0及以前:HashMap是数组+链表结构(即为链地址法)
jdk7.0 :
* HashMap = new HashMap(); // 实例化以后,底层创建了一个长度是16,加载因子为0.75的一维数组Entry[] table;
* ****可能执行过多次put****
* map.put(key1,value1);
* 首先,计算key1的hash值,调用key1所在类的HashCode方法,通过某种算法(与运算),得到在Entry数组中的存放位置i。
* 如果此位置i数据为空,则key1-value1(Entry),添加成功-------情况1
* 如果此位置数据不为空,(意味着此位置存放一个或多个数据(链表形式),
* 比较key1和已经存在的多个数据的hash值):
* 如果key1和hash值和已经存在的数据的hash值都不相同,则此时key1-value1添加成功---情况2
* 如果key1和hash值和已经存在某一个数据(key*-value*)的hash值相同,继续比较:
* 调用key1的equals方法,比较:
* 如果返回false:添加成功----情况3
* 如果返回true:使用value1替换(key*)的value,此时的put表示一个修改功能
* 补充: 关于情况2 和 情况3 :此时key1-value1和原来的数据以链表形式从存储
* 在不断添加过程中还会涉及扩容问题,当增添数据数量超出临界值,且增添位置非空时,进行扩容,默认扩容方式为扩容为原来的二倍,并将原来数据复制到新的数组中
JDK 8版本发布以后:HashMap是数组+链表+红黑树实现
jdk8.0中:相较于jdk7中的不同:
* 1. new HashMap();新建HashMap构造器时底层没有创建一个长度为16的数组,只赋值了加载因子
* 2.底层数组时Node[]类型 而非Entrey[]
* 3.首次调用put方法时,底层创建长度为16的数组
* 4.jdk7的底层结构只有数组 + 链表, 在JDK8中底层结构:数组 + 链表 + 红黑树
* 数组某个索引位置的元素以链表形式存在数据个数 >8 ,且当前数组长度 > 64 时:
* 此时此索引位置所有元素改为红黑树存储。(查找效率更高)
HashMap源码中的重要常量
/*
* DEFAULT_INITIAL_CAPACITY : HashMap的默认容量,16
* DEFAULT_LOAD_FACTOR:HashMap的默认加载因子:0.75
* threshold:扩容的临界值,=容量*填充因子:16 * 0.75 => 12
* TREEIFY_THRESHOLD:Bucket中链表长度大于该默认值,转化为红黑树:8
* MIN_TREEIFY_CAPACITY:桶中的Node被树化时最小的hash表容量:64
*/
HashMap什么时候进行扩容和树形化呢?
关于映射关系的
key
是否可以修改?answer:不要修改
负载因子值的大小,对HashMap有什么影响
6.3.2 HashMap的子类: LinkedHashMap
* 四: LinkedHashMap底层实现(了解)
* 可以记录key-value添加顺序
HashMap内部类
LinkedHashMap内部类
6.4 Map中的常用方法
添加 、 删除、修改操作
- Object put(Object key,Object value) :将 指定 key value 添加到 或修改 当前 map 对象中
- void putAll(Map m): 将 m 中的所有 key value 对存放到当前 map 中
- Object remove(Object key) :移除指定 key 的 key value 对,并返回 value
- void clear():清空当前 map 中的所有数据
@Test
public void test1(){
//添加 、 删除、修改操作
Map map = new HashMap();
// Object put(Object key,Object value) :将 指定 key value 添加到 或修改 当前 map 对象中
map.put("AA",123);
map.put("BB",456);
map.put("CC",456);
System.out.println(map); //{AA=123, BB=456, CC=456}
// 修改
map.put("AA",87);
System.out.println(map);// {AA=87, BB=456, CC=456}
Map map1 = new HashMap();
map1.put("CC",123);
map1.put("DD",123);
//void putAll(Map m): 将 m 中的所有 key value 对存放到当前 map 中
map.putAll(map1);
System.out.println(map);//{AA=87, BB=456, CC=123, DD=123},同样可以修改
//Object remove(Object key) :移除指定 key 的 key value 对,并返回 value
System.out.println(map.remove("CC")); //123 返回对应的value,如果不存在返回null,
System.out.println(map);// {AA=87, BB=456, DD=123}
// void clear()clear():清空当前 map 中的所有数据
map.clear(); //只是把元素清空了
System.out.println(map);//{}
System.out.println(map.size());//0
}
元素 查询的操作:
- Object get(Object key) :获取指定 key 对应的 value
- boolean containsKey(Object key) :是否包含指定的 key
- boolean containsValue(Object value) :是否包含指定的 value
- int size():返回 map 中 key value 对的个数
- boolean isEmpty():判断当前 map 是否为空
- boolean equals(Object obj):判断当前 map 和参数对象 obj 是否相等
@Test
public void test2(){
// 元素 查询的操作:
Map map = new HashMap();
map.put("AA",123);
map.put("BB",456);
map.put("CC",456);
//Object get(Object key):获取指定 key 对应的 value
System.out.println(map.get("AA")); //123
//boolean containsKey(Object key):是否包含指定的 key
System.out.println(map.containsKey("AA")); //true
// boolean containsValue(Object value):是否包含指定的 value
System.out.println(map.containsValue(456)); //true
//int size():返回 map 中 key value 对的个数
System.out.println(map.size());
// boolean isEmpty():判断当前 map 是否为空
System.out.println(map.isEmpty());
// boolean equals(Object obj):判断当前 map 和参数对象 obj 是否相等
}
元 视图操作的方法:
- Set keySet():返回所有 key 构成的 Set 集合
- Collection values():返回所有 value 构成的 Collection 集合
- Set entrySet():返回所有 key value 对构成的 Set 集合
@Test
public void test3(){
//元视图操作的方法:
Map map = new HashMap();
map.put("AA",123);
map.put("BB",456);
map.put("CC",456);
// 遍历所有key值keySet()
Set set = map.keySet(); // 得到key的Set然后调用迭代器
Iterator iterator = set.iterator();
while(iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
// 遍历所有的value: values()
Collection collection = map.values();
Iterator iterator1 = collection.iterator();
while(iterator1.hasNext()){
System.out.println(iterator1.next());
}
遍历Map的key-value操作
// 方式一:遍历所有的key-value: entrySet()
Set entrySet = map.entrySet();
Iterator iterator2 = entrySet.iterator();
while(iterator2.hasNext()){
//这里需要将iterator中的类强转为Entry类型,不转用不了Entry中的get方法
Map.Entry entry = (Map.Entry) iterator2.next();
System.out.println(entry.getKey() + "-----" + entry.getValue());
}
// 方式二:找到key之后就可以找到value
Set keySet = map.keySet();
Iterator iterator3 = keySet.iterator();
while(iterator3.hasNext()){
Object Key = iterator3.next();
Object value = map.get(Key);
System.out.println(Key + "-----" + value);
}
6.5 TreeMap
自然排序
@Test
public void test(){
TreeMap map = new TreeMap();
User u1 = new User("Tom",23);
User u2 = new User("Jerry",32);
User u3 = new User("Jack",20);
User u4 = new User("Rose",18);
map.put(u1,98);
map.put(u2,89);
map.put(u3,76);
map.put(u4,100);
Set entrySet = map.entrySet();
Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
while (iterator1.hasNext()){
Object obj = iterator1.next();
Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());
}
}
user类
@Override
public int compareTo(Object o) {
if(o instanceof User){
User user = (User)o;
// return -this.name.compareTo(user.name);
int compare = -this.name.compareTo(user.name);
if(compare != 0){
return compare;
}else{
return Integer.compare(this.age,user.age);
}
}else{
throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
}
}
定制排序
@Test
public void test2(){
TreeMap map = new TreeMap(new Comparator() {
@Override
public int compare(Object o1, Object o2) {
if(o1 instanceof User && o2 instanceof User){
User u1 = (User)o1;
User u2 = (User)o2;
return Integer.compare(u1.getAge(),u2.getAge());
}
throw new RuntimeException("输入的类型不匹配!");
}
});
User u1 = new User("Tom",23);
User u2 = new User("Jerry",32);
User u3 = new User("Jack",20);
User u4 = new User("Rose",18);
map.put(u1,98);
map.put(u2,89);
map.put(u3,76);
map.put(u4,100);
Set entrySet = map.entrySet();
Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
while (iterator1.hasNext()){
Object obj = iterator1.next();
Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());
}
}
6.6 Propeties:常用来配置文件
Properties 类是Hashtable的子类,该对象用于处理属性文件
由于属性文件里的key、value都是字符串类型,所以**Properties 里的key和value都是字符串类型
存取数据时,建议使用setProperty(String key,Stringvalue)方法和getProperty(String key)方法
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.util.Properties;
public class PropertiesTest {
//Properties:常用来处理配置文件。key和value都是String类型
public static void main(String[] args){
//快捷键:ALT+Shift+T
FileInputStream fis = null;
try {
Properties pros = new Properties();
fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
pros.load(fis); //加载流对应文件
String name = pros.getProperty("name");
String password = pros.getProperty("password");
System.out.println("name = " + name + ",password = " + password);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if(fis != null){
try {
fis.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
07 Collections工具类
import org.junit.Test;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
public class CollectionTest {
@Test
public void test(){
List list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add(43);
list.add(765);
list.add(765);
list.add(765);
list.add(-97);
list.add(0);
System.out.println(list);
// Collections.reverse(list);
// Collections.shuffle(list);
// Collections.sort(list);
// Collections.swap(list,1,2);
int frequency = Collections.frequency(list, 123);
System.out.println(list);
System.out.println(frequency);
}
@Test
public void test2(){
List list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add(43);
list.add(765);
list.add(-97);
list.add(0);
//报异常:IndexOutOfBoundsException("Source does not fit in dest")
// List dest = new ArrayList();
// Collections.copy(dest,list);////新建dest没有新建,所以在复制之前要初始化,且容量不能小于list
//正确的:
List dest = Arrays.asList(new Object[list.size()]);
System.out.println(dest.size());//list.size();
Collections.copy(dest,list);
System.out.println(dest);
/**
* Collections 类中提供了多个 synchronizedXxx() 方法,
* 该方法可使将指定集合包装成线程同步的集合,从而可以解决
* 多线程并发访问集合时的线程安全问题
*/
//返回的list1即为线程安全的List
List list1 = Collections.synchronizedList(list);
}
}
面试题
/**
* Collections:操作Collection、Map的工具类
*
* 面试题:Collection 和 Collections的区别?
* Collection是集合类的上级接口,继承于他的接口主要有Set 和List.
* Collections是针对集合类的一个帮助类,他提供一系列静态方法实现对各种集合的搜索、排序、线程安全化等操作.
*/