Java集合（自用小结笔记）

最新推荐文章于 2025-04-08 20:27:11 发布

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Java集合

数组与集合
Collection接口
Iterator接口与foreach循环
Collection子接口
- List接口
- Set接口
双列集合框架： Map接口
Collections工具类

数组与集合

1.集合与数组存储数据概述

集合、数组都是对多个数据进行存储操作的结构，简称为Java容器。
说明：此时的存储，主要指的是内存层面的存储，不涉及到持久化的存储(.txt .jpg .avi 数据库中)

2.数组存储的特点

一旦初始化以后，其长度就确定了。
数组一旦定义好，其元素的类型也就确定了。我们也就只能操作指定类型的数据了。
比如：String[] arr;int[] arr1;Object[] arr2;

3.数组存储的弊端

一旦初始化以后，其长度就不可修改。
数组中提供的方法非常有限，对于添加、删除、插入数据等操作非常不便，同时效率也不高。
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。

4.集合存储的优点

解决数组存储数据方面的弊端

Collection接口

1.单列集合框架结构

Collection接口：单列集合，用来存储一个一个的对象
  		 List接口：存储有序的，可重复的数据  "动态数组"
     				 ArrayList\LinkedList\Vector

Set接口：存储无序的，不可重复的数据  “set接口类似高中讲的集合”
       	  HashSet\LinkedHashSet\TreeSet

对应图示：
Collection接口继承树
2.Collection接口常用方法：

add(Objcet obj), addAll(Collection coll), size(), isEmpty(), clear();
contains(Object obj), containsAll(Collection coll), remove(Object obj), removeAll(Collection coll), retainsAll(Collection coll), equals(Object obj);
hasCode(),toArray(),iterator();

3.Collection 集合与数组间的转换

		//集合-->数组:toArray()
        Object[] arr = coll.toArray();
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.println(arr[i]);
        }

        //拓展：数组-->集合:调用Arrays类的静态方法asList()(T ... t)
        List<String> list = Arrays.asList(new String[]{"AA", "BB", "CC"});
        System.out.println(list);

        List arr1 = Arrays.asList(new int[]{123, 456});
        System.out.println(arr1.size());//1


        List arr2 = Arrays.asList(new Integer[]{123, 456});
        System.out.println(arr2.size());//2

4.使用Collection集合存储对象，要求对象所属的类满足：

向Collection接口的实现类的对象中添加数据obj时，要求obj所在类要重写equals().

5.本章节的要求

层次一：选择合适的集合类去实现数据的保存，调用其内部的相关方法。
层次二：不同的集合类底层的数据结构为何？如何实现数据的操作的：增删改查等。

Iterator接口与foreach循环

1.遍历Collection的两种方式：

使用迭代器Iterator
foreach循环(或增强for循环)

2.java.utils包下定义的迭代器接口：Iterator

2.1说明：

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，而又不需要暴露该对象的内部细节，迭代器模式，就是为容器而生。

2.2作用:遍历集合Collection元素

2.3如何获取实例：coll.iterator()返回一个迭代器实例

2.4遍历的代码实现

		Iterator iterator = coll.iterator();
		//hasNext():判断是否还有下一个元素
        while (iterator.hasNext()){
            //next():(1)指针下移 (2)将下移以后集合位置上的元素返回
            System.out.println(iterator.next());
        }

2.5图示说明
在这里插入图片描述
2.6 remove()的使用

测试Iterator中的remove()
如果还未调用next()或在上一次调用next方法之后已经调用了remov方法，在调用remove都会报IllegalStateException.
内部定义了remove()，可以在遍历的时候，删除集合中的元素，此方法不同于集合直接调用remove()

3.jdk5.0新特性–增强for循环：(for循环)

1.遍历集合举例

@Test
    public void test1(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        //for(集合元素的类型  局部变量 :  集合对象 )
        //内部仍然调用了迭代器。
        for(Object obj: coll){

            System.out.println(obj);
        }
    }

说明：
内部仍然调用了迭代器
2.遍历数组举例：

@Test
    public void test2(){
        int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5,6};
        //for(数组元素的类型  局部变量 : 数组对象)
        for (int i : arr){
            System.out.println(i);
        }

    }

Collection子接口

List接口

1.存储的数据特点

2.常用方法：(记住)
增：add(Object obj)
删：remove(int index) / remove(Object obj)
改：set(int index,Objecat 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)普通的循环

3.常用实现类

见图一

4.源码分析(难点)
.ArrayList的源码分析：

4.1jdk7的情况下

ArrayList list = new ArrayList();//底层创建了长度是10的Object[]数组elementData
list.add(123);//elementData[0] = new Integer(123);
…
list.add(11);//如果此次的添加导致底层elementData数组容量不够，则扩容。
默认情况下，扩容为原来容量的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);

4.2 jdk 8 中ArrayList的变化：

ArrayList list = new ArrayList();底层Object[] elementData初始化{}。并没有创建长度为10的数组
list.add(123);//第一次调用add时，底层才创建了长度为10的数组，并将数据123添加到elementData[0]
后续的添加和扩容操作于jdk7无异
2.3jdk 7 中的ArryList的创建类似于单例的饿汉式，而8中的类似于饿汉式，延迟了数组的创建，节省内存。

.LinkedList的源码分析：

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(124);//将123封装到Node中，创建了Node对象。

其中，Node定义为：体现了LinkedList的双向链表的说法

	private static class Node<E>{
       E item;
       Node<E> next;
       Node<E> prev;
 
       Node(Node<E> prev, E elemetn, Node<E> next){
       this.item = element;
       this.next = next;
       this.prev = prev;
    }
 }

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。

5.存储的元素的要求
添加的对象所在的类要重写equals()方法

面试题：ArrayList、LinkedList、Vector三者的异同？

同：三个类都实现了List接口哦，存储数据的特点相同：存储有序的，可重复的数据
不同：见上（第三部分+第四部分）

Set接口

1.存储的数据特点：无序的，不可重复的元素

具体的：以HashSet为例说明：
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shou组索引的顺序添加，而是根据数据的哈希值决定的。

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

2.元素的添加过程：(以HashSet为例)
在这里插入图片描述
3.常用方法

Set接口中没有额外定义的新的方法，使用的都死Collection中声明过的方法

4.常用实现类
在这里插入图片描述

5.存储对象所在类的要求：

HashSet/LinkedHashSet:

要求：向Set(主要指：HashSet、LinkedHashSet)中添加的数据，其所在类一定要重写hashCode()和equals()

重写的hashCode()和equals()尽可能保持一致性：相等的对象必须具备相同的散列码
重写两个方法的小技巧：对象中用作equals(0方法比较的Field,都应该用来计算hashCode值。

TreeSet:

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()。
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()。

6.TreeSet的使用

6.1使用说明：

向TreeSet中添加的数据，要求是相同类的对象。
两种排序方式：自然排序(实现Comparable接口)和定制排序。

6.2常用的排序方式

	//方式一：自然排序
	@Test
    public void test1(){
        TreeSet set = new TreeSet();

        //失败:不能添加不同类的对象
//        set.add(123);
//        set.add(456);
//        set.add("AA");
//        set.add(new User("Tom",24));

        //举例一
//        set.add(34);
//        set.add(-34);
//        set.add(43);
//        set.add(11);
//        set.add(8);

        //举例二
        set.add(new User("Tom",24));
        set.add(new User("Jerry",23));
        set.add(new User("John",22));
        set.add(new User("Michael",30));
        set.add(new User("Mike",19));
        set.add(new User("Mike",56));

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

	//方式二：定制排序
    @Test
    public void test2(){

        //按照年龄从小到大排列
        Comparator com = 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());
                }else{
                    throw new RuntimeException("输入的数据类型不匹配");
                }
            }
        };
        TreeSet set = new TreeSet(com);
        set.add(new User("Tom",24));
        set.add(new User("Jerry",23));
        set.add(new User("John",22));
        set.add(new User("Michael",30));
        set.add(new User("Mike",30));
        set.add(new User("Mike",56));

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

双列集合框架： Map接口

1.常用实现类结构
Map:双列数据，存储key-value对的数据类似于高中讲的函数 y = f(x)

HashMap:作为Map的主要实现类；线程不安全的，效率高；存储null的key和value

LinkedHashMap:保证在遍历Map元素时，可以按照添加的顺序实现遍历。
原因：在原有的HashMap底层结构基础上，添加了一对指针，指向前一个和后一个元素。对于频繁的遍历操作，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。此时考虑key的自然排序或定制排序
底层使用红黑树。
Hashtable:作为古老的实现类；线程安全的，效率低；不能存储null的key和value

Properties:常用来处理配置文件。key和value都是String类型的。

HashMap的底层：数组+链表（jdk7及以前）| 数组+链表+红黑树（jdk8）

【面试题】
1.HashMap的底层实现原理？
2.HashMap和Hashtable的异同？
3.CurrentHashMap与Hashtable的异同？

2.存储结构的理解

Map中的key是无序的、不可重复的，使用Set存储所有的key ---->key所在的类要重写equals()和HashCode() (以HashMap为例)

Map中的value：无序的、可重复的，使用Collection存储所有的value ---->value所在的类要重写equals()
一个键值对：key-value构成了一个Entry对象。
Map中的Entry：无序的、不可重复的，使用Set存储所有的Entry

图示：
在这里插入图片描述

3.常用方法

添加：put(Object key,Object value)
删除：remove(Object key)
修改：put(Object key,Object value)
查询：get(Object key)
长度：size()
遍历：keySet()/values()/entrySet()

4.内存结构说明：（难点）

4.1.HashMap在jdk7中实现原理：

在这里插入图片描述
4.2.HashMap在jdk8中相较于jdk7在底层实现方面的不同

new HashMap()；底层没有创建一个长度为16的数组
jdk8底层的数组是：Node[]，而非Entry[]
首次调用put()方法时，底层创建长度为16的数组。
jdk7底层结构只有：数组+链表 jdk8底层结构：数组+链表+红黑树
形成链表时，七上八下）（jdk7：新的元素指向旧的元素，jdk8：旧的元素指向新的元素）
当数组的某一个索引位置上的元素以链表形式存在的数据个数 > 8,且当前数组的长度 > 64，此时此索引位置上的所有数据改为红黑树存储。

4.3.HashMap底层典型属性的说明

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

4.4LinkedHashMap的底层实现原理（了解）

LinkedHashMap底层使用的结构与HashMap相同给，因为LinkedHashMap继承于HashMap，区别就在于LinkedHashMap内部提供了Entry，替换HashMap中的Node。

在这里插入图片描述
5.TreeMap的使用

向TreeMap中添加key-value，要求key必须是由同一个类创建的对象
因为要按照key进行排序：自然排序、定制排序

6.使用Properties读取配置文件

//Properties:常用来处理配置文件。key和value都是String类型
    public static void main(String[] args){
        FileInputStream fis = null;
        try {
            Properties pros = new Properties();
            fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
            pros.load(fis);//加载流对应的文件

            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();
                }
            }
        }

    }

Collections工具类

1.作用：操作Collection和Map的工具类
2.常用方法：

reverse(List):反转List中元素的顺序
shuffle(List):对List集合元素进行随机排序
sort(List):根据元素的自然顺序对指定List集合元素按升序排序
sort(List,Comparator):根据指定的Comparator产生的顺序对List集合元素进行排序
swap(List,int,int):将指定List集合中的i处元素和j处元素进行交换
Object max(Collection):根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最大元素
Object max(Collection,Comparator):根据Comparator指定的顺序，返回给定集合中的最大元素
Object min(Collection):
Object min(Collection,Comparator):
int frequency(Collection,Object):返回指定集合中指定元素的出现次数
void copy(List dest,List src):将src中的内容复制到dest中
boolean replaceAll(List list,Object oldVal,Object newVal):使用新值替换List对象的所有旧值
说明：ArrayList和HashMap都是线程不安全的，如果程序要求线程安全，我们可以将ArrayList、HashMap抓换为线程安全的。
使用synchronizedList（List list）和synchronizedMap（Map map）

3.面试题：

面试题:Collection和Collections的区别?