JavaSE 23

最新推荐文章于 2022-10-31 15:21:38 发布

原创最新推荐文章于 2022-10-31 15:21:38 发布 · 250 阅读

0 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#java

Java基础专栏收录该内容

23 篇文章

订阅专栏

本文深入解析Java集合框架，涵盖Collection、List（如ArrayList、LinkedList）、Set（如HashSet、LinkedHashSet）和Map（如HashMap）的使用方法，包括添加、删除、遍历和比较操作。特别关注了迭代器、ArrayList与LinkedList源码对比及Set的无序性和唯一性特性。

Java集合框架

集合框架的概述：

1.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。
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.数组在存储多个数据方面的特点：
①一旦初始化以后，其长度就确定了。
②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。

数组在存储多个数据方面的缺点：
①一旦初始化以后，其长度就不可修改。
②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，同时效率不高。
③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
④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。

集合框架：

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。实现类：ArrayList、LinkedList、Vector
Set接口：存储无序的、不可重复的数据。实现类：HashSet、LinkedHashSet、TreeSet
Map接口：双列集合，用来存储一对(key - value)一对的数据。实现类HashMap、LinkedHashMap、TreeMap、Hashtable、Properties

Collection接口中的方法的使用：

public class CollectionTest {

    @Test
    public void test1(){
        Collection coll = new ArrayList();

        //add(Object e):将元素e添加到集合coll中
        coll.add("AA");
        coll.add("BB");
        coll.add(123);//自动装箱
        coll.add(new Date());

        //size():获取添加的元素的个数
        System.out.println(coll.size());//4

        //addAll(Collection coll1):将coll1集合中的元素添加到当前的集合中
        Collection coll1 = new ArrayList();
        coll1.add(456);
        coll1.add("CC");
        coll.addAll(coll1);

        System.out.println(coll.size());//6
        System.out.println(coll);

        //clear():清空集合元素
        coll.clear();

        //isEmpty():判断当前集合是否为空
        System.out.println(coll.isEmpty());

    }

}

public class CollectionTest {


    @Test
    public void test1(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
//        Person p = new Person("Jerry",20);
//        coll.add(p);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);
        //contains(Object obj):判断当前集合中是否包含obj
        //我们在判断时会调用obj对象所在类的equals()。
        boolean contains = coll.contains(123);
        System.out.println(contains);
        System.out.println(coll.contains(new String("Tom")));
//        System.out.println(coll.contains(p));//true
        System.out.println(coll.contains(new Person("Jerry",20)));

        //containsAll(Collection coll1):判断形参coll1中的所有元素是否都存在于当前集合中。
        Collection coll1 = Arrays.asList(123,4567);
        System.out.println(coll.containsAll(coll1));
    }

    @Test
    public void test2(){
        //3.remove(Object obj):从当前集合中移除obj元素。
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        coll.remove(1234);
        System.out.println(coll);

        coll.remove(new Person("Jerry",20));
        System.out.println(coll);

        //4. removeAll(Collection coll1):从当前集合中移除coll1中所有的元素。
        Collection coll1 = Arrays.asList(123,456);
        coll.removeAll(coll1);
        System.out.println(coll);


    }

    @Test
    public void test3(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        //retainAll(Collection coll1):获取当前集合和coll1集合的交集，并返回给当前集合
//        Collection coll1 = Arrays.asList(123,456,789);
//        coll.retainAll(coll1);
//        System.out.println(coll);

        //equals(Object obj):要想返回true，需要当前集合和形参集合的元素都相同。
        Collection coll1 = new ArrayList();
        coll1.add(456);
        coll1.add(123);
        coll1.add(new Person("Jerry",20));
        coll1.add(new String("Tom"));
        coll1.add(false);

        System.out.println(coll.equals(coll1));


    }

    @Test
    public void test4(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        //hashCode():返回当前对象的哈希值
        System.out.println(coll.hashCode());

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

        //数组 --->集合:调用Arrays类的静态方法asList()
        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

      

    }
}

public class Person {

    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) {
        System.out.println("Person equals()....");
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Person person = (Person) o;
        return age == person.age &&
                Objects.equals(name, person.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {

        return Objects.hash(name, age);
    }
}

集合元素的遍历操作，使用迭代器Iterator接口
1.内部的方法：hasNext() 和 next()
2.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.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()
4.jdk 5.0 新增了foreach循环，用于遍历集合、数组

public class IteratorTest {

    @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);

        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());
        }

    }

    @Test
    public void test2(){

        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

      
    //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 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 Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        //删除集合中"Tom"
        Iterator iterator = coll.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            Object obj = iterator.next();
            if("Tom".equals(obj)){
                iterator.remove();
            }

        }
        //遍历集合
        iterator = coll.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
    @Test
    public void test4(){
        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);
        }
    }
}

ArrayList的源码分析：
jdk 7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，扩容为原来的容量的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)

jdk 8中ArrayList的变化：
ArrayList list = new ArrayList();//底层Object[] elementData初始化为{}.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10的数组，并将数据123添加到elementData[0]
后续的添加和扩容操作与jdk 7 无异。

jdk7中的ArrayList的对象的创建类似于单例的饿汉式，而jdk8中的ArrayList的对象的创建类似于单例的懒汉式，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(123);//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 item;
Node next;
Node prev;

Node(Node prev, E element, Node 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。

List接口中的常用方法：

void add(int index, 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 test3(){
        ArrayList list = new ArrayList();
        list.add(123);
        list.add(456);
        list.add("AA");

        //方式一：Iterator迭代器方式
        Iterator iterator = list.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }

        System.out.println("***************");

        //方式二：增强for循环
        for(Object obj : list){
            System.out.println(obj);
        }

        System.out.println("***************");

        //方式三：普通for循环
        for(int i = 0;i < list.size();i++){
            System.out.println(list.get(i));
        }



    }


    @Test
    public void test2(){
        ArrayList list = new ArrayList();
        list.add(123);
        list.add(456);
        list.add("AA");
        list.add(new Person("Tom",12));
        list.add(456);
        //int indexOf(Object obj):返回obj在集合中首次出现的位置。如果不存在，返回-1.
        int index = list.indexOf(4567);
        System.out.println(index);

        //int lastIndexOf(Object obj):返回obj在当前集合中末次出现的位置。如果不存在，返回-1.
        System.out.println(list.lastIndexOf(456));

        //Object remove(int index):移除指定index位置的元素，并返回此元素
        Object obj = list.remove(0);
        System.out.println(obj);
        System.out.println(list);

        //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);

        //List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从fromIndex到toIndex位置的左闭右开区间的子集合
        List subList = list.subList(2, 4);
        System.out.println(subList);
        System.out.println(list);


    }


    @Test
    public void test1(){
        ArrayList list = new ArrayList();
        list.add(123);
        list.add(456);
        list.add("AA");
        list.add(new Person("Tom",12));
        list.add(456);

        System.out.println(list);

        //void add(int index, Object ele):在index位置插入ele元素
        list.add(1,"BB");
        System.out.println(list);

        //boolean addAll(int index, Collection eles):从index位置开始将eles中的所有元素添加进来
        List list1 = Arrays.asList(1, 2, 3);
        list.addAll(list1);
//        list.add(list1);
        System.out.println(list.size());//9

        //Object get(int index):获取指定index位置的元素
        System.out.println(list.get(0));

    }


}

Set：存储无序的、不可重复的数据
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equals()判断时，不能返回true.即：相同的元素只能添加一个。

添加元素的过程：以HashSet为例：
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（即为：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。如果此位置上有其他元素b(或以链表形式存在的多个元素），则比较元素a与元素b的hash值：如果hash值不相同，则元素a添加成功。如果hash值相同，进而需要调用元素a所在类的equals()方法： equals()返回true,元素a添加失败。equals()返回false,则元素a添加成功。

LinkedHashSet作为HashSet的子类，在添加数据的同时，每个数据还维护了两个引用，记录此数据前一个数据和后一个数据。
优点：对于频繁的遍历操作，LinkedHashSet效率高于HashSet

public class SetTest {

    @Test
    public void test1(){
        Set set = new HashSet();
        set.add(456);
        set.add(123);
        set.add(123);
        set.add("AA");
        set.add("CC");
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(129);

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

   
    @Test
    public void test2(){
        Set set = new LinkedHashSet();
        set.add(456);
        set.add(123);
        set.add(123);
        set.add("AA");
        set.add("CC");
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(129);

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

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);
            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");
        }

    }
}

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 test1(){
        TreeSet set = new TreeSet();
        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("Jack",33));
        set.add(new User("Jack",56));


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

    }

    @Test
    public void test2(){
        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);
        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());
        }
    }

}