Java集合入门总结

本文记录Java集合学习笔记

目录1，Java集合类介绍

Java集合类介绍
Java集合类架构层次
Java集合类应用
Java集合类操作

集合类主要负责保存、盛装其他数据，因此集合类也被称为容器类。相比数组，当需要保存一个可以动态增长的数据(在编译时无法确定具体的数量)，java的集合类就是一个很好的设计方案了。

集合接口分为：Collection和Map。list、set实现了Collection接口

Collection和Map的区别在于容器中每个位置保存的元素个数:

Collection 每个位置只能保存一个元素(对象)
Map保存的是"键值对"，就像一个小型数据库。我们可以通过"键"找到该键对应的"值"

2，Java集合类架构层次

3，Java集合类应用

1）Set

HashSet

 equals()决定是否可以加入HashSet、而hashCode()决定存放的位置，它们两者必须同时满足才能允许一个新元素加入HashSet

如果两个对象的hashCode相同，但是它们的equlas返回值不同，HashSet会在这个位置用链式结构来保存多个对象。而HashSet访问集合元素时也是根据元素的HashCode值来快速定位的，这种链式结构会导致性能下降。

LinkedHashSet

HashSet的子类，根据元素的hashCode值来决定存放位置，同时使用链表维护元素的次序，看起来是以插入的顺序保存的，遍历时会按照添加顺序访问。

TreeSet

使用红黑树的数据结构来存储集合元素

1. 自然排序:
TreeSet会调用集合元素的compareTo(Object obj)方法来比较元素之间的大小关系，根据红黑树结构找到它的存储位置，然后将集合元素按升序排序，即自然排序。如果试图把一个对象添加到TreeSet时，则该对象的类必须实现Comparable接口，否则程序会抛出异常。

如果两个对象通过compareTo(Object obj)方法比较相等，新对象将无法添加到TreeSet集合中(牢记Set是不允许重复的概念)。

2.定制排序：

在创建TreeSet集合对象时，提供一个函数式接口Comparator的对象与该TreeSet集合关联，负责集合元素的排序逻辑。

EnumSet

在内部以位向量的形式存储，以枚举值在Enum类内的定义顺序来决定集合元素的顺序。

各Set实现类的性能
1，只有当需要保持一个排序的Set时，才应该使用TreeSet，否则都应该使用性能总是比TreeSet好的HashSet。
2，LinkedHashSet对于普通的插入、删除操作比HashSet慢，但遍历更快。
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作为集合元素。
4，这三个实现类都是线程不安全的，通常可以使用Collections工具类的synchronizeSortedSet方法来包装该Set集合，此操作最好在创建时进行。

2）List

有序，可重复，允许插入null对象，使用索引来访问指定位置的集合元素其判断两个对象只要通过equals()方法比较返回true即可。

List实现了Iterator接口的子接口ListIterator，在Iterator基础上增加了如下方法：

boolean hasPrevious()
Object previous()
void add(Object o):在指定位置插入一个元素

List另外提供了一个listIterator()方法，返回一个ListIterator对象。

ArrayList和Vector实现类

都是基于数组实现的List类，initialCapacity参数来设置该数组的长度，默认长度为10 。当添加大量元素时，可以使用ensureCapacity(int minCapacity)方法一次性增加initialCapacity大小，

void trimToSize():调整集合的Object[]数组长度为当前元素的个数，以减少占用的存储空间。

Vector是古老的集合，是线程安全的，但是具有很多缺点，应尽量避免使用。

即使需要保证LIst集合线程安全，也不推荐使用Vector，可以用Collections工具类包装ArrayList变成线程安全的。

Vector还有一个Stack子类，LIFO容器。也是一个古老的集合，需要栈结构时可以使用ArrayDeque代替。

3）Queue集合

Queue用于模拟队列这种数据结构，通常是FIFO容器，Queue接口只有一个PriorityQueue实现类，除此之外还有一个Deque接口，Deque代表一个双端队列，也可以当成栈来使用，Java为Deque提供了ArrayDeque和LinkedList实现类

PriorityQueue

时一个比较标准的队列实现类，其保存队列元素的顺序时按队列元素的大小进行重新排序。不允许插入null元素，排序方式有自然排序和定制排序，基本和TreeSet一致。

ArrayDeque

基于数组实现的双端队列，ArrayList和ArrayDeque两个集合类的实现机制基本相似创建Deque时同样可指定一个numElements参数，指定Object[]数组的长度；默认长度为16；

LinkedList

同时时List和Deque的实现类，和ArrayList、ArrayDeque完全不同，它内部是使用链表的形式来保存集合中的元素，因此随机访问性能较差，但在插入、删除元素时性能比较出色。总体上来说ArrayList性能比LinkedList要好，大部分时候都考虑使用ArrayList。

使用List集合的建议：
-如果需要遍历，对于ArrayList、Vector集合应该使用随机访问方法（get）；对于LinkedList则更应使用迭代器（Iterator）。
-频繁插入、删除则考虑使用LinkedList，使用ArrayList、Vector集合需要经常重新分配内部数组。
-多线程访问可以考虑使用Collections将集合包装成线程安全的集合

注意：所有内部基于数组的集合实现，如ArrayList、ArrayDeque等，使用随机访问的性能比使用Iterator迭代访问的性能要好，因为随机访问会被映射称对数组元素的访问

4）Map

Map包含了一个keySet()方法，用于返回Map里所有kay组成的Set集合。

还提供了一个Entry内部类来封装kay-value对，而计算Entry存储时只考虑Entry封装的key。

HashMap和Hashtable

其两者关系完全类似于ArrayList和Vector，Hashtable不允许使用null作为key和value，HashMap不允许有key相同，所以只能有一对key-value的key为null（就像Set）。

LinkedHashMap

HashMap的子类，使用双向链表来维护key-value对的次序

Properties读写属性文件

Hashtable类的子类，其key和value都只能是字符串类型。相当于key、value都是String类型的Map；

SortedMap接口和TreeMap实现类，如SortedSet和treeSet一般

WeakHashMap实现类，和HashMap的用法基本相似，但是WeakHashMap的key只保留对实际对象的弱引用。

IdentityHashMap实现类

和HashMap基本相似，但是当且仅当两个key严格相等（key1 == key2）时，才认为两个key相等，对于普通的HashMap而言，只需要key通过equals()方法比较返回true，且它们的hashCode值相等即可

EnumMap实现类

在内部以数组形式保存，不允许null作为key，但可作为value。

一般使用HashMap，其正是为快速查询设计的，底层其实是采用数组来存储key-value对，但如果需要一个总是排好序的Map时，使用TreeMap。

4，Java集合类操作

使用Iterable遍历

Java 8为Collection的父接口Iterable接口新增了一个forEach(Consumer action)默认方法，Consumer是一个函数式接口，accept(T t)方法是该接口中唯一的抽象方法。

使用Iterator遍历

Iterator主要用于遍历Collection集合中的元素，Iterator对象也被称为迭代器。其定义了4个方法：

boolean hasNext()
Object next()
void remove()
void forEachRemaining(Consumer action)

Java 8为Iterator新增的forEachRemainin(Consumer action)方法所需的Consumer参数同样也是函数式接口。

 当使用Iterator对集合元素进行迭代时，Iterator并不是把集合元素本身传给了迭代变量，而是把集合元素的值传给迭代变量，所以修改迭代变量的值对集合的元素本身没有任何影响。 并且迭代访问时，Collectio集合里的元素不能被改变，只有通过Iterator的remove()方法删除上一次next()方法返回的集合元素才可以；否则会引发java.util.concurrent.ModificationException异常。

使用Predicate 操作集合

Java 8为Collection集合新增了一个removeIf(Predicate filter)方法，该方法将会批量删除符合filter条件的所有元素，例如

collection.removeIf(ele -> ((Stirng)ele).length() < 10); //将删除长度小于10的字符串集合元素

使用Stream操作集合

Stream、IntStream、LongStream、DoubleStream等流式API，这些API代表多个支持串行和并行聚集操作的元素；

Java还为每个流式API提供了对应的Builder，可以使用对应的Builder来创建对应的流。

独立使用Stream的步骤如下：
-使用Stream的builder()类方法创建对应的Builder。
-重复调用Builder的add()方法向该流中添加多个元素。
-调用Builder的build()方法获取对应的Stream。
-调用Stream的聚集方法。

聚集方法分为

-中间方法（intermediate）：中间操作允许流保持打开状态，可直接调用后续方法，中间方法返回的是另一个流；
-末端方法（terminal）：末端方法是对流的最终操作，执行之后该流会被消耗，不再可用。

主要参考《疯狂Java讲义》，本人才疏学浅，如有错误烦请各位大佬指点

另外菜鸟的这篇教程通过接口，实现类，算法三个层次去分析集合，写的很不错。Java 集合框架菜鸟教程