java基础之：集合

 一、集合框架：

              (一)关系图：

     

              （二）学习方法：主要学习各集合类的方法：增删改查拿。注意不同集合类之间的功能特点和区别，以便编程时选择合适的对象容器。

 

二、Collection集合： 

       （一）Collection的两个子接口

       |--List：有序(元素存入集合的顺序和取出的顺序一致)，元素都有索引。元素可以重复。 

       |--Set：无序(存入和取出顺序有可能不一致)，不可以存储重复元素。必须保证元素唯一性。

       （二）Collection的提供的方法：增删改查拿

              1，添加： 

                     add(object)：添加一个元素 

                     addAll(Collection)：添加一个集合中的所有元素。

              2，删除： 

                     clear()：将集合中的元素全删除，清空集合。 

                     remove(obj)：删除集合中指定的对象。注意：删除成功，集合的长度会改变。 removeAll(collection) ：删除部分元素。部分元素和传入Collection一致。

              3，判断： 

                     booleancontains(obj) ：集合中是否包含指定元素 。 

                     booleancontainsAll(Collection) ：集合中是否包含指定的多个元素。 boolean isEmpty()：集合中是否有元素。

              4，获取： 

                     intsize()：集合中有几个元素。

              5，取交集： 

                     boolean retainAll(Collection) ：对当前集合中保留和指定集合中的相同的元素。如果两个集合元素相同，返回flase；如果retainAll修改了当前集合，返回true。

              6，获取集合中所有元素：

                     Iterator iterator()：迭代器 

              7，将集合变成数组：

                     toArray(); 

 

       （三）List接口：

              1. 特点：有序：元素存入集合的顺序和取出的顺序一致、元素都有索引、元素可以重复，既可以采用索引操作，也可以采用迭代器操作，且有自己特有的迭代器。

              2. 三个子类：

                     |--ArrayList：底层的数据结构是数组,线程不同步，ArrayList替代了Vector，查询元素的速度非常快。 

                     |--LinkedList：底层的数据结构是链表，线程不同步，增删元素的速度非常快。 

                     |--Vector：底层的数据结构就是数组，线程同步的，Vector无论查询和增删都巨慢。

              3. 特有方法：

                     1，添加： 

                            add(index,element)：在指定的索引位插入元素。 

                            addAll(index,collection)：在指定的索引位插入一堆元素。 

                     2，删除： 

                            remove(index)：删除指定索引位的元素。 返回被删的元素。 

                     3，获取： 

                            Objectget(index) ：通过索引获取指定元素。 

                            intindexOf(obj) ：获取指定元素第一次出现的索引位，如果该元素不存在返回-1,  所以，通过-1，可以判断一个元素是否存在。 

                            intlastIndexOf(Object o) ：反向索引指定元素的位置。

                            ListsubList(start,end) ：获取子列表。 

                     4，修改： 

                            Objectset(index,element) ：对指定索引位进行元素的修改。 

                     5，获取所有元素： 

                            ListIteratorlistIterator()：list集合特有的迭代器，可在迭代过程中增删改查，而不会与索引操作冲突。

 

       （四）Set接口： 

                     Set接口中的方法和Collection中方法一致的。Set接口取出方式只有一种，迭代器。

              1.三个子类：

                      |--HashSet：底层数据结构是哈希表，线程是不同步的。无序，高效； 

                            HashSet集合保证元素唯一性：通过元素的hashCode方法，和equals方法完成的。 当元素的hashCode值相同时，才继续判断元素的equals是否为true。 如果为true，那么视为相同元素，不存。如果为false，那么存储。 如果hashCode值不同，那么不判断equals，从而提高对象比较的速度。      

                      |--LinkedHashSet：有序，hashset的子类。 

                      |--TreeSet：对Set集合中的元素的进行指定顺序的排序。不同步。TreeSet底层的数据结构就是二叉树。 

 

              2.HashSet集合：哈希表的原理：             

                     1，对对象元素中的关键字(对象中的特有数据)，进行哈希算法的运算，并得出一个具体的算法值，这个值 称为哈希值。 

                     2，哈希值就是这个元素的位置。 

                     3，如果哈希值出现冲突，再次判断这个关键字对应的对象是否相同。如果对象相同，就不存储，因为元素重复。如果对象不同，就存储，在原来对象的哈希值基础 +1顺延。       

                     4，存储哈希值的结构，我们称为哈希表。 

                     5，既然哈希表是根据哈希值存储的，为了提高效率，最好保证对象的关键字是唯一的。 这样可以尽量少的判断关键字对应的对象是否相同，提高了哈希表的操作效率。

                     6，与ArrayList的对比：

                                   对于ArrayList集合，判断元素是否存在，或者删元素底层依据都是equals方法。 

                                   对于HashSet集合，判断元素是否存在，或者删除元素，底层依据的是hashCode方法和equals方法。

              3. TreeSet: 

                     1，用于对Set集合进行元素的指定顺序排序，排序需要依据元素自身具备的比较性。 如果元素不具备比较性，在运行时会发生ClassCastException异常。 

                     所以需要元素实现Comparable接口，强制让元素具备比较性，复写compareTo方法。 依据compareTo方法的返回值，确定元素在TreeSet数据结构中的位置。 

                     TreeSet方法保证元素唯一性的方式：就是参考比较方法的结果是否为0，如果return 0，视为两个对象重复，不存。 

                     注意：在进行比较时，如果判断元素不唯一，比如，同姓名，同年龄，才视为同一个人。 

                     在判断时，需要分主要条件和次要条件，当主要条件相同时，再判断次要条件，按照次要条件排序。 

                     2，TreeSet集合排序有两种方式，Comparable和Comparator区别： 

                            1：让元素自身具备比较性，需要元素对象实现Comparable接口，覆盖compareTo方法。 

                            2：让集合自身具备比较性，需要定义一个实现了Comparator接口的比较器，并覆盖compare方法，并将该类对象作为实际参数传递给TreeSet集合的构造函数。 

第二种方式较为灵活，可在元素本身比较性不符合使用需要时，自行定义比较器，定义自己需要的顺序。

------------------------------------------------------------ 

三、Map集合： 

       （一）三个常用接口

              |--Hashtable：底层是哈希表数据结构，是线程同步的。不可以存储null键，null值。

              |--HashMap：底层是哈希表数据结构，是线程不同步的。可以存储null键，null值。替代了Hashtable. 

              |--TreeMap：底层是二叉树结构，可以对map集合中的键进行指定顺序的排序。

       （二）Map与Collection的对比： 

              Collection一次存一个元素；Map一次存一对元素。 

              Collection是单列集合；Map是双列集合。 

              Map中的存储的一对元素：一个是键，一个是值，键与值之间有对应(映射)关系。 

       （三）特点：map集合中键具有唯一性。

       （四）顶层方法：

               1，添加。 

                     put(key,value)：当存储的键相同时，新的值会替换老的值，并将老值返回。如果键没有重复，返回null。 （对比：Collection的添加是add方法）

                     voidputAll(Map);

              2，删除。 

                     voidclear()：清空 （联想：数组的清空只能遍历赋值，或者指向新对象，Collection的清空也是clear方法）

                     valueremove(key) ：删除指定键。 

              3，判断。 

                     booleanisEmpty()： 

                     booleancontainsKey(key)：是否包含key 

                     booleancontainsValue(value) ：是否包含value 

              4，取出。 

                     intsize()：返回长度 value get(key) ：通过指定键获取对应的值。如果返回null，可以判断该键不存在。当然有特殊情况，就是在hashmap集合中，是可以存储null键null值的。

                     Collectionvalues()：获取map集合中的所有的值。 

 

              5，元素获取： 

                     5.1原理：map中是没有迭代器的，collection具备迭代器，只要将map集合转成Set集合，可以使用迭代器了。之所以转成set，是因为map集合具备着键的唯一性，其实set集合就来自于map，set集合底层其实用的就是map的方法。 

                     5.2把map集合转成set的方法： 

                            SetkeySet(); 

                            SetentrySet();//取的是键和值的映射关系。 

                            Entry就是Map接口中的内部接口； 

                            为什么要定义在map内部呢？entry是访问键值关系的入口，是map的入口，访问的是map中的键值对。 

5.2.1方式一：keySet()方法。 

可以将map集合中的键都取出存放到set集合中。对set集合进行迭代。迭代完成，再通过get方法对获取到的键进行值的获取。

  Set keySet =map.keySet(); 

Iterator it = keySet.iterator(); 

while(it.hasNext())

{ 

Object key =it.next(); 

Object value =map.get(key); 

System.out.println(key+":"+value); 

} 

5.2.2方式二：entrySet()方法。 

Set entrySet =map.entrySet(); 

Iterator it =entrySet.iterator(); 

while(it.hasNext())

{ 

Map.Entry  me =(Map.Entry)it.next(); 

System.out.println(me.getKey()+"::::"+me.getValue()); 

} 

四、集合的技巧：

（一）使用集合的技巧： 

看到Array就是数组结构，有角标，查询速度很快。 

看到link就是链表结构：

增删速度快，而且有特有方法。

addFirst； addLast； removeFirst()； removeLast()； getFirst()；getLast()； 

看到hash就是哈希表，就要想要哈希值，就要想到唯一性，就要想到存入到该结构的中的元素必须覆盖hashCode，equals方法。 

看到tree就是二叉树，就要想到排序，就想要用到比较。 

（二）比较的两种方式： 

一个是Comparable：覆盖compareTo方法； 

一个是Comparator：覆盖compare方法。

  LinkedHashSet，LinkedHashMap:这两个集合可以保证哈希表有存入顺序和取出顺序一致，保证哈希表有序。

  （三）集合什么时候用？ 

当存储的是一个元素时，就用Collection。当存储对象之间存在着映射关系时，就使用Map集合。 

保证唯一，就用Set。不保证唯一，就用List。 

五、集合工具类

（一）Collections：

它的出现给集合操作提供了更多的功能。这个类不需要创建对象，内部提供的都是静态方法。 

1.静态方法： 

Collections.sort(list);//list集合进行元素的自然顺序排序。 

Collections.sort(list,newComparatorByLen());///按指定的比较器方法排序。

Collections.max(list);//返回list中字典顺序最大的元素。 

int index =Collections.binarySearch(list,"zz");//二分查找，返回角标。

Collections.reverseOrder();//逆向反转排序。 

Collections.shuffle(list);//随机对list中的元素进行位置的置换。

将非同步集合转成同步集合的方法： 

Collections中的  XXXsynchronizedXXX(XXX);

  ListsynchronizedList(list); 

MapsynchronizedMap(map); 

原理：定义一个类，将集合所有的方法加同一把锁后返回。 

2.Collection 和 Collections的区别： 

Collections是个java.util下的类，是针对集合类的一个工具类,提供一系列静态方法,实现对集合的查找、排序、替换、线程安全化（将非同步的集合转换成同步的）等操作。

 Collection是个java.util下的接口，它是各种集合结构的父接口，继承于它的接口主要有Set和List,提供了关于集合的一些操作,如插入、删除、判断一个元素是否其成员、遍历等。 

 

（二）Arrays： 

用于操作数组对象的工具类，里面都是静态方法。

 asList方法：将数组转换成list集合。 

       可以通过list集合中的方法来操作数组中的元素：isEmpty()、contains、indexOf、set；  

局限性：数组是固定长度，不可以使用集合对象增加或者删除等，会改变数组长度的功能方法。比如add、remove、clear。（会报不支持操作异常UnsupportedOperationException）； 

如果数组中存储的引用数据类型，直接作为集合的元素可以直接用集合方法操作。 

如果数组中存储的是基本数据类型，asList会将数组实体作为集合元素存在。

 toArray()：集合变数组

如果给toArray传递的指定类型的数据长度小于了集合的size，那么toArray方法，会自定再创建一个该类型的数据，长度为集合的size。 

如果传递的指定的类型的数组的长度大于了集合的size，那么toArray方法，就不会创建新数组，直接使用该数组即可，并将集合中的元素存储到数组中，其他为存储元素的位置默认值null。 

所以，在传递指定类型数组时，最好的方式就是指定的长度和size相等的数组。 

将集合变成数组后有什么好处？限定了对集合中的元素进行增删操作，只要获取这些元素即可。