JavaSE---11集合

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分类专栏： JAVA相关文章标签： java 开发语言

于 2022-05-24 13:52:12 首次发布

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本文详细介绍了Java集合框架，包括Collection和Map两大接口。重点讲解了ArrayList、LinkedList、HashSet和TreeSet的特性、底层实现及操作方法。ArrayList基于动态数组，适用于随机访问，而LinkedList适合频繁插入删除。HashSet不允许重复元素，TreeSet按特定规则排序。Map接口中，HashMap提供快速存取，而TreeMap按key排序。此外，文章还涉及了Collections工具类的使用，如排序、查找和同步操作。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

本内容为学习尚硅谷java系列视频时所做笔记，部分图表来源于网上，侵权删

05 集合

5.1 Java 集合框架概述

5.1.1 数组的对比及概述

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，主要是指能存层面的存储，不涉及到持久化的存储（.txt,.jpg,.avi,数据库中）

2.1数组在存储多个数据封面的特点：

一旦初始化以后，它的长度就确定了。

数组一旦定义好，它的数据类型也就确定了。我们就只能操作指定类型的数据了。比如：String[] arr;int[] str;

2.2数组在存储多个数据方面的缺点：

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。

5.1.2 集合框架涉及到的API

Java 集合可分为Collection和Map两种体系

Collection接口：单列数据，定义了存取一组对象的方法的集合
- List：元素有序、可重复的集合
- Set：元素无序、不可重复的集合
Map接口：双列数据，保存具有映射关系“key-value对”的集合

1、Collection接口继承树

2、Map接口继承树

5.2 Collection接口中方法

5.2.1 Collection接口中的常用方法

添加
- add(Objec tobj)
- 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()
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。
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
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
集合是否相等
- boolean equals(Object obj)
转成对象数组
- Object[] toArray()
获取集合对象的哈希值
- hashCode()
遍历
- iterator()：返回迭代器对象，用于集合遍历

示例1

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():0
System.out.println(coll.isEmpty());

示例2

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().

/*
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().
*/
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);

coll.add(new Person("Jerry",20));

coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);

//1.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")));//true
// System.out.println(coll.contains(p));//true
System.out.println(coll.contains(new Person("Jerry",20)));//false -->true,重写Person中equals()

//2.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));

示例3

//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));//前提是重写equals
System.out.println(coll);

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

//5.retainAll(Collection coll1):交集：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);

//6.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));//false 对应位置也要一样，ArrayList有序

//7.hashCode():返回当前对象的哈希值
System.out.println(coll.hashCode());

//8.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()
List<String> list = Arrays.asList(new String[]{"AA", "BB", "CC"});
System.out.println(list);

List arr1 = Arrays.asList(123, 456);
System.out.println(arr1);//[123, 456]

5.3 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。
内部的方法：hasNext()和 next()
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。
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()

5.3.1 使用Iterator遍历Collection

集合元素的遍历操作，使用迭代器Iterator接口

内部的方法：hasNext()和next()

示例

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();

//方式一：
//System.out.println(iterator.next());
//System.out.println(iterator.next());
//System.out.println(iterator.next());
//System.out.println(iterator.next());
//System.out.println(iterator.next());
//报异常：NoSuchElementException
//因为：在调用it.next()方法之前必须要调用it.hasNext()进行检测。若不调用，且下一条记录无效，   直接调用it.next()会抛出NoSuchElementException异常。
//System.out.println(iterator.next());

//方式二：不推荐
//for(int i = 0;i < coll.size();i++){
//     System.out.println(iterator.next());
//}

//方式三：推荐
while(iterator.hasNext()){
    System.out.println(iterator.next());
}

5.3.2 迭代器Iterator的执行原理

5.3.3 Iterator遍历集合的两种错误写法

//错误方式一：
Iterator iterator = coll.iterator();
while(iterator.next() != null){
    System.out.println(iterator.next());//跳着输出，因为每次next指针都会下移
}

//错误方式二：
//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。
while(coll.iterator().hasNext()){
    System.out.println(coll.iterator().next());//全是第一个元素，死循环
}

5.3.4 Iterator迭代器remove()的使用

//删除集合中”Tom”
//①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，
//②再调用remove都会报IllegalStateException。
Iterator iterator = coll.iterator();
while(iterator.hasNext()){
//  iterator.remove();//①此时指针还是指的元素的上一个，是空的
    Object obj = iterator.next();
    if("Tom".equals(obj)){
        iterator.remove();
//		iterator.remove();//②                
  }
}
 //遍历集合
iterator = coll.iterator();
while(iterator.hasNext()){
    System.out.println(iterator.next());
}

5.3.5 新特性`foreach`循环遍历集合或数组

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);
}

5.4 Collection子接口之一：List接口

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。
- 同：三个类都是实现了List接口，存储数据的特点相同：存储有序的、可重复的数据
- ArrayList：作为List接口的主要实现类；线程不安全的，效率高；底层使用Object[] elementData存储
- ```
         `LinkedList`：对于频繁的插入、删除操作，使用此类效率比ArrayList高；底层使用双向链表存储
```
- ```
         `Vector`：作为List接口的古老实现类；线程安全的，效率低；底层使用Object[] elementData存储
```

5.4.1 ArrayList的源码分析

2.1 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)

2.2 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jdk7无异。
2.3 小结：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。

5.4.2 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> {
     E item;
     Node<E> next;
     Node<E> prev;

     Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
         this.item = element;
         this.next = next;     //next变量记录下一个元素的位置
         this.prev = prev;     //prev变量记录前一个元素的位置
     }
}

5.4.3 List接口中的常用方法测试

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[ , )

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);

 //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(2));

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

//方式二：增强for循环
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));
}

总结（关键）

总结：常用方法
增：add(Object obj)
删：remove(int index) / remove(Object obj)
改：set(int index, Object 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

5.4.4 List的面试题&ArrayList/LinkedList/Vector的异同

1

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);//
    }

    private void updateList(List list) {
//        list.remove(2);//默认调用remove(int index)，结果[1,2]
        list.remove(new Integer(2));//结果[1,3]
    }
}

2 、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?

	同：都是实现list的实现类。ArrayList和LinkedList的异：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。

5.5 Collection子接口之二：Set接口

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

5.5.1 Set接口实现类的对比

Set接口：存储无序的、不可重复的数据 -->高中讲的“集合”
- TreeSet：可以按照添加对象的指定属性，进行排序。
- HashSet：作为Set接口的主要实现类；线程不安全的；可以存储null值
  - ```
              LinkedHashSet：作为HashSet的子类；遍历其内部数据时，可以按照添加的顺序遍历
```

对于频繁的遍历操作，LinkedHashSet效率高于HashSet.

5.5.2 Set的无序性与不可重复性的理解

以HashSet为例:

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。
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。、

5.5.3 HashSet中元素的添加过程（💛）

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”。

过程

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。 —>情况1
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。—>情况2
- 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。—>情况3

对于添加成功的情况2和情况3而言：元素a 与已经存在指定索引位置上数据以链表的方式存储。
jdk 7 :元素a放到数组中，指向原来的元素。
jdk 8 :原来的元素在数组中，指向元素a
总结：七上八下

5.5.4 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。所以遍历时有顺序。
优点：对于频繁的遍历操作，LinkedHashSet效率高于HashSet

5.5.5 TreeSet

向TreeSet中添加的数据，要求是相同类的对象。
对于TreeSet集合而言，它判断两个对象是否相等的唯一标准是：两个对象通过compareTo(Object obj)方法比较返回值。不再是equals方法
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。
- 实现Comparable 的类必须实现compareTo(Object obj)方法，两个对象即通过compareTo(Object obj)方法的返回值来比较大小。return 0则表示两个元素一样，则添加失败
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。

5.5.5.1 自然排序

treeSet通过compareTo方法判断元素是否相同，所以方法中若其中一个属性相同需要继续判断其余属性。

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());
}

public class User implements Comparable{
    @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
            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");
        }
    }
}

5.5.5.2 定制排序

 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");
         }
     }
 };//这样写如果有年龄相同的再次输入就会添加失败

TreeSet set = new TreeSet(com);//不写参数就是自然排序
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());
}

5.5.6 一些题目

课后题TreeSet --常规的方法删掉了

public class TreeSetTest {
    public static void main(String[] args) {
        TreeSet collection = new TreeSet();
        collection.add(new Employee("tony", 18, new MyDate(2000, 2, 15)));
        collection.add(new Employee("mary", 20, new MyDate(1998, 12, 5)));
        collection.add(new Employee("tom", 16, new MyDate(2002, 5, 18)));
        collection.add(new Employee("smith", 17, new MyDate(2001, 7, 11)));
        collection.add(new Employee("ketty", 17, new MyDate(2001, 5, 25)));

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

        System.out.println(collection.contains(new Employee("ketty", 17, new MyDate(2001, 5, 25))));

        Comparator comparator = new Comparator() {
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                if (o1 instanceof Employee && o2 instanceof Employee){
                    Employee e1 = (Employee) o1;
                    Employee e2 = (Employee) o2;
                    if (Integer.compare(e1.getBirthday().getYear(), e2.getBirthday().getYear()) == 0){
                        if (Integer.compare(e1.getBirthday().getMonth(), e2.getBirthday().getMonth()) == 0){
                                return Integer.compare(e1.getBirthday().getDay(), e2.getBirthday().getDay());
                            }else {
                            return Integer.compare(e1.getBirthday().getMonth(), e2.getBirthday().getMonth());
                        }
                    }else {
                        return Integer.compare(e1.getBirthday().getYear(), e2.getBirthday().getYear());
                    }
                }else {
                    throw new RuntimeException("输入错误");
                }
            }
        };
        TreeSet collection2 = new TreeSet(comparator);
        collection2.add(new Employee("tony", 18, new MyDate(2000, 2, 15)));
        collection2.add(new Employee("mary", 20, new MyDate(1998, 12, 5)));
        collection2.add(new Employee("tom", 16, new MyDate(2002, 5, 18)));
        collection2.add(new Employee("smith", 17, new MyDate(2001, 5, 11)));
        collection2.add(new Employee("ketty", 17, new MyDate(2001, 5, 25)));
        collection2.add(new Employee("ket", 17, new MyDate(2001, 5, 25)));

        Iterator iterator1 = collection2.iterator();
        while (iterator1.hasNext()){
            System.out.println(iterator1.next());
        }
    }
}

class Employee implements Comparable{
    private String name;
    private int age;
    private MyDate birthday;

    @Override
    public int compareTo(Object o) {
        if (o instanceof Employee){
            Employee ee = (Employee) o;
            int compare = this.name.compareTo(ee.name);
            if (compare != 0){
                return compare;
            }else {
                return Integer.compare(this.age, ee.age);
            }
        }else {
            throw new RuntimeException("输入的数据类型异常");
        }
    }
}

class MyDate{
    private int year;
    private int month;
    private int day;
}

练习----在List内去除重复数字值，要求尽量简单

public class CollectionTest {
    public static List duplicateList(List list) {
        HashSet set = new HashSet();
        set.addAll(list);
        return new ArrayList(set);
    }
    @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!!!

public void test3(){
    HashSet set = new HashSet();
    Person p1 = new Person(1001,"AA");//里面重写equals和hashcode
    Person p2 = new Person(1002,"BB");

    set.add(p1);
    set.add(p2);
    System.out.println(set);//[AA、BB]

    p1.name = "CC";
    set.remove(p1);
    System.out.println(set);//[BB、CC]	
    set.add(new Person(1001,"CC"));
    System.out.println(set);//[BB、CC、CC]
    set.add(new Person(1001,"AA"));
    System.out.println(set);//[BB、CC、CC、AA]
}

分析：移除p1时，通过p1在所存元素(1001、CC)的哈希值进行查找位置，此时和原本[1001、AA]所在位置并不是一个，所以p1并未被删除。接着又添加(1001,“CC”)，此时放的位置是根据其哈希值所确定的位置，所以此时[BB、CC、CC]。然后又添加(1001,“AA”)，这时查找的位置是原本AA的位置，也就是第一个CC的位置，虽然上面有元素，但进一步通过equals方法比较其内容，发现内容不同，所以通过链表添加成功，所以是[BB、CC、CC、AA]

5.6 Map接口

Map:双列数据，存储key-value对的数据 —类似于高中的函数：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

HashMap的底层：数组+链表（jdk7及之前）

数组+链表+红黑树（jdk 8）

5.6.1 Map中存储的key-value的特点

Map中的key: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

5.6.2 HashMap的底层实现原理（💛）

JDK7

HashMap的内部存储结构其实是数组和链表的结合。当实例化一个HashMap时，系统会创建一个长度为Capacity的Entry数组
实现过程：
- HashMap map = new HashMap(): 在实例化以后，底层创建了长度是16的一维数组Entry[] table。
- map.put(key1,value1): 首先，调用key1所在类的hashCode()计算key1哈希值，此哈希值经过某种算法计算以后，得到在Entry数组中的存放位置。
  - 如果此位置上的数据为空，此时的key1-value1添加成功。 ----情况1
  - 如果此位置上的数据不为空，(意味着此位置上存在一个或多个数据(以链表形式存在)),比较key1和已经存在的一个或多个数据的哈希值：
    - 如果key1的哈希值与已经存在的数据的哈希值都不相同，此时key1-value1添加成功。----情况2
    - 如果key1的哈希值和已经存在的某一个数据(key2-value2)的哈希值相同，继续比较：调用key1所在类的equals(key2)方法，比较：
      - 如果equals()返回false:此时key1-value1添加成功。----情况3
      - 如果equals()返回true:使用value1替换value2。
- 补充：关于情况2和情况3：此时key1-value1和原来的数据以链表的方式存储。
  在不断的添加过程中，会涉及到扩容问题，当超出临界值(且要存放的位置非空)时，扩容。默认的扩容方式：扩容为原来容量的2倍，并将原有的数据复制过来

JDK8

HashMap的内部存储结构其实是数组+链表+红黑树的结合。当实例化一个HashMap时，会初始化initialCapacity和loadFactor，在put第一对映射关系时，系统会创建一个长度为initialCapacity的Node数组

jdk8 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

 jdk 8底层的数组是:Node[], jdk 7底层的数组是: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中底层结构：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时，此时此索引位置上的所数据改为使用**红黑树存储**。

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

5.6.3 LinkedHashMap的底层实现原理（了解）

源码中：
static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
    Entry<K,V> before, after;//能够记录添加的元素的先后顺序
    Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
         super(hash, key, value, next);
    }
}

5.6.4 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

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

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

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()

添加、删除、修改操作

Map map = new HashMap();
//添加
map.put("AA",123);
map.put(45,123);
map.put("BB",56);
//修改
map.put("AA",87);
System.out.println(map);

Map map1 = new HashMap();
map1.put("CC",123);
map1.put("DD",456);
map.putAll(map1);
System.out.println(map);

//remove(Object key)
Object value = map.remove("CC");
System.out.println(value);
System.out.println(map);

//clear()
map.clear();//与map = null操作不同
System.out.println(map.size());//0
System.out.println(map);//{}

元素查询的操作

Map map = new HashMap();
map.put("AA",123);
map.put(45,123);
map.put("BB",56);
// Object get(Object key)
System.out.println(map.get(45));
//containsKey(Object key)
boolean isExist = map.containsKey("BB");
System.out.println(isExist);

isExist = map.containsValue(123);
System.out.println(isExist);

map.clear();
System.out.println(map.isEmpty());

元视图操作

Map map = new HashMap();
map.put("AA",123);
map.put(45,1234);
map.put("BB",56);

//遍历所有的key集：keySet()
Set set = map.keySet();
Iterator iterator = set.iterator();
while(iterator.hasNext()){
    System.out.println(iterator.next());
}

//遍历所有的values集：values()
Collection values = map.values();
for(Object obj : values){
    System.out.println(obj);
}

//遍历所有的key-values
//方式一：
Set entrySet = map.entrySet();
Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
while (iterator1.hasNext()){
    Object obj = iterator1.next();
    //entrySet集合中的元素都是entry
    Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
    System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());

}

//方式二：
Set keySet = map.keySet();
Iterator iterator2 = keySet.iterator();
while(iterator2.hasNext()){
    Object key = iterator2.next();
    Object value = map.get(key);
    System.out.println(key + "=====" + value);
}

5.6.5 TreeMap

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

 //自然排序,在key的类里实现comparable接口，重写compareTo方法
@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());

    }
}

//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());
    }
}

5.6.6 Properties处理属性文件

1、新建jdbc.properties文件

2、编写源代码

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){
     
        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();
                }
            }
        }
    }
}

5.7 Collections工具类

Collections 是一个操作Set、List和Map 等集合的工具类
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
Collections中提供了一系列静态的方法对集合元素进行排序、查询和修改等操作，还提供了对集合对象设置不可变、对集合对象实现同步控制等方法:
- 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

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);

//void copy(List dest,List src)：将src中的内容复制到dest中
//报异常：IndexOutOfBoundsException("Source does not fit in dest")
//List dest = new ArrayList();
//Collections.copy(dest,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);

//返回的list1即为线程安全的List
List list1 = Collections.synchronizedList(list);

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.