集合/容器

集合的概念

在我们的开发实践中,经常需要保存一些变长的数据集合,于是,我们需要一些能够动态增长长度的容器来保存我们的数据。Java中对于各种数据结构的实现,就是我们用到的集合。

集合体系概述

Collection 接口-定义了存取一组对象的方法,其子接口Set和List分别定义了存储方式。

  • Set 中的数据对象没有顺序且不可以重复。
  • List 中的数据对象有顺序且可以重复。

在这里插入图片描述

List 接口及实现类

List继承了Collection接口,有三个实现的类

  • ArrayList
    数组列表,数据采用数组方式存储。
  • LinkedList
    链表
  • Vector
    数组列表,添加同步锁,线程安全的

ArrayList实现了长度可变的数组,在内存中分配连续的空间。
遍历元素和随机访问元素的效率比较高
在这里插入图片描述
LinkedList采用链表存储方式。插入、删除元素时效率比较高
在这里插入图片描述
ArrayList需要注意的使用方法

removeRange(int fromIndex, int toIndex) 删除指定区间的元素(子类继承使用)

List接口集合迭代

for循环遍历

     通过索引值获取所对应的数据信息

增强for循环的遍历

     也是通过迭代器的方法获取信息

迭代器遍历(Iterator)

              通过集合返回迭代器。
    Iterator iter = list.iterator();
	while(iter.hasNext()){
		 iter.next();
		 } 

注意:迭代时删除元素

泛型

为什么会有泛型呢?
早期的Object类型可以接收任意的对象类型,但是在实际的使用中,会有类型转换的问题。也就存在这隐患,所以Java提供了泛型来解决这个安全问题。
如果没有定义具体类型,默认为Object.

泛型,即“参数化类型”。一提到参数,最熟悉的就是定义方法时有形参,然后调用此方法时传递实参。
参数化类型,就是将类型由原来的具体的类型参数化,类似于方法中的变量参数,此时类型也定义成参数形式(可以称之为类型形参),然后在使用/调用时传入具体的类型(类型实参)。

public class Demo<T> {
    private T p;
    public T getP() {
       return p;
    }

    public void setP(T p) {
         this.p = p;
     }

1、泛型的类型参数只能是类类型(包括自定义类
2、泛型的类型参数可以有多个。
如果没有定义具体类型,默认为Object

Set 接口

Set接口继承了Collection接口。

Set中所存储的元素是不重复的,但是是无序的, Set中的元素是没有索引的

Set接口有两个实现类

HashSet
HashSet类中的元素不能重复,即彼此调用equals方法比较,都返回false。
底层数据结构是哈希表+链表
哈希表依赖于哈希值存储

TreeSet
可以给Set集合中的元素进行指定方式的排序。存储的对象必须实现Comparable接口。
TreeSet底层数据结构是二叉树(红黑树是一种自平衡的二叉树)
在这里插入图片描述

Map 接口

Map接口概述

将键映射到值的对象
键不能重复
键和值一一对应

HashMap

HashMap中元素的key值不能重复,即彼此调用equals方法,返回为false。排列顺序是不固定的。

TreeMap

TreeMap中所有的元素都保持着某种固定的顺序,如果需要得到一个有序的Map就应该使用TreeMap,key值所在类必须实现Comparable接口。

HashTable
实现了同步。

Map集合遍历

方式1:根据键找值
获取所有键的集合
遍历键的集合,获取到每一个键
根据键找值

方式2:根据键值对对象找键和值
获取所有键值对对象的集合
遍历键值对对象的集合,获取到每一个键值对对象
根据键值对对象找键和值

TreeMap
适用于按自然顺序或自定义顺序遍历键(key)。
TreeMap根据key值排序,key值需要实现Comparable接口,
重写compareTo方法。TreeMap根据compareTo的逻辑,对
key进行排序。
键是红黑树结构,可以保证键的排序和唯一性

Collections类

  • 是集合类的工具类,与数组的工具类Arrays类似
  • 定义了大量静态方法( 同步集合对象的方法 对List排序的方法)
### Java 集合容器的使用与原理 #### 什么是Java集合框架? Java集合框架是一个用于表示和操作数据组的标准库,它提供了多种接口和类来存储、检索以及管理一组对象。这些容器可以动态调整大小并提供灵活的数据结构支持[^1]。 #### 主要分类 Java集合主要分为两大类别:Collection 和 Map 接口下的子集。 - **Collection** 是单列数据的顶级父接口,其下又细分为 List, Set 及 Queue。 - **List**: 存储有序可重复元素,典型代表有 ArrayList 和 LinkedList。 ```java List<String> list = new ArrayList<>(); list.add("Element"); System.out.println(list.get(0)); // 输出 "Element" ``` - **Set**: 不允许存储重复元素,常用 HashSet 或 TreeSet 实现去重功能。 ```java Set<Integer> set = new HashSet<>(); set.add(1); set.add(2); boolean isAdded = set.add(1); // 返回 false 表明未成功添加因为已存在该元素 ``` - **Queue**: 提供先进先出(FIFO)队列行为,PriorityQueue 支持优先级排序。 ```java Queue<Character> queue = new PriorityQueue<>(); queue.offer('a'); char firstChar = queue.poll(); // 移除并返回 'a' ``` - **Map** 则用来保存键值对映射关系,其中 HashMap 和 ConcurrentHashMap 是两种重要变体[^2]。 - **HashMap**: 非线程安全的基础哈希表实现,在多线程环境下可能导致数据不一致问题。 ```java Map<String, Integer> map = new HashMap<>(); map.put("key", 100); int value = map.get("key"); // 获取对应 key 的 value 值 ``` - **ConcurrentHashMap**: 线程安全版本适合高并发场景应用。JDK7采用分段锁机制提升效率;而到了JDK8则改用了CAS算法配合红黑树优化内部结构以进一步增强性能表现。 #### 性能考量与最佳实践 当选用具体类型的集合时需考虑实际应用场景的要求如访问速度、内存占用量等因素从而做出合理决策。例如对于频繁读取但很少修改的操作建议使用不可变或者只读视图形式呈现给外部调用者降低潜在风险同时提高运行效能。
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