黑马程序员————Java基础之集合框架

最新推荐文章于 2024-05-24 15:38:56 发布

原创最新推荐文章于 2024-05-24 15:38:56 发布 · 351 阅读

0 ·

CC 4.0 BY-SA版权

本文深入讲解Java集合框架的各类集合，包括List、Set、Map等的主要特性与应用场景，对比数组与集合的不同，介绍集合框架的基本操作及迭代器的使用。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

-----------android培训、java培训、java学习型技术博客、期待与您交流！------------

集合框架

为什么出现集合类？

面向对象语言对事物的体现都是以对象的形式，所以为了方便对多个对象的操作，就对对象进行存储，集合就是存储对象最常用的一种方式。

数组与集合类的区别：

数组虽然也可以存储对象，但长度是固定的；集合长度是可变的。数组中可以存储基本数据类型，集合只能存储对象（对象的引用地址）。。

集合类的特点：

集合只用于存储对象，集合长度是可变的，集合可以存储不同类型的对象。

Java中集合类的关系图：

注：1. 在集合框架中，接口Map和Collection在层次结构上没有任何亲缘关系，它们是截然不同的。

2. 不要简单的认为集合类就这些，jdk中集合类有很多这些是我们经常用到的而已，Collection、List、Set、Queue和Map都是接口（Interface），不是具体的类实现。

Collection接口：

Collenction接口是集合框架中的常用接口。其下有两个子接口：List，Set。

所属关系：

       Collenction

                 |--List：元素是有序的，元素可以重复。因为该集合体系有索引。

                 |--Set：元素是无序得，元素不可以重复。

Collection定义了集合框架的共性功能。

1，添加

add(e);

addAll(collection);

add方法的参数类型是Object。以便于接收任意类型对象。

2，删除

remove(e);

removeAll(collection);

clear();

3，判断。

contains(e);

isEmpty();

4，获取

iterator();

size();

5，获取交集。

retainAll();

6，集合变数组。

toArray();

迭代器：

什么是迭代器呢？

其实就是集合的取出元素的方式。会直接访问集合中的元素。所以将迭代器通过内部类的形式来进行描述。通过容器的iterator()方法获取该内部类的对象。对于集合的元素取出这个动作：当不足以用一个函数来描述，需要用多个功能来体现，所以就将取出这个动作封装成一个对象来描述。就把取出方式定义在集合的内部，这样取出方式就可以直接访问集合内部的元素。那么取出方式就被定义成了内部类。而每一个容器的数据结构不同，所以取出的动作细节也不一样。但是都具有共性内容：判断和取出。那么就可以将这些共性抽取。那么这些内部类都符合一个规则（或者说都抽取出来一个规则）。该规则就是Iterator。通过一个对外提供的方法：iterator();，来获取集合的取出对象。因为Collection中有iterator方法，所以每一个子类集合对象都具备迭代器。

如以下代码就是迭代器的使用方式：
<span style="font-family:SimSun;font-size:12px;">01.Iterator it = collection.iterator();  
02.while(it.hasNext()){  
03.    Object obj = it.next();  
04.}  
</span>

List：

List:元素是有序的，元素可以重复。因为该集合体系有索引。

  |--ArrayList:底层的数据结构使用的是数组结构。特点：查询速度很快。但是增删稍慢。线程不同步。

  |--LinkedList:底层使用的链表数据结构。特点：增删速度很快，查询稍慢。线程不同步。

  |--Vector:底层是数组数据结构。线程同步。被ArrayList替代了。因为效率低。

List的特有方法。凡是可以操作角标的方法都是该体系特有的方法。

增

add(index,element);

addAll(index,Collection);

删

remove(index);

改

set(index,element);

查

get(index):

subList(from,to);

listIterator();

int indexOf(obj):获取指定元素的位置。

ListIterator listIterator();

List集合特有的迭代器。ListIterator是Iterator的子接口。在迭代时，不可以通过集合对象的方法操作集合中的元素。因为会发生ConcurrentModificationException异常。

所以，在迭代器时，只能用迭代器的放过操作元素，可是Iterator方法是有限的，只能对元素进行判断，取出，删除的操作，如果想要其他的操作如添加，修改等，就需

要使用其子接口，ListIterator。该接口只能通过List集合的listIterator方法获取。

listIterator接口特有方法：

add(obj);//增加

set(obj);//修改为obj

hasPrevious();//判断前面有没有元素

previous();//取前一个元素

LinkedList：

底层使用的链表数据结构。特点：增删速度很快，查询稍慢。线程不同步。

LinkedList:特有方法：

添加元素：

addFirst();

addLast();

获取元素，但不删除元素。如果集合中没有元素，会出现NoSuchElementException

getFirst();

getLast();

获取元素，但是元素被删除。如果集合中没有元素，会出现NoSuchElementException

removeFirst();

removeLast();

在JDK1.6出现了替代方法。

添加元素：

offerFirst();

offerLast();

获取元素，但不删除元素。如果集合中没有元素，会返回null。
peekFirst();

peekLast();

获取元素，但是元素被删除。如果集合中没有元素，会返回null。

pollFirst();

pollLast();

Set：

Set：元素是无序(存入和取出的顺序不一定一致)，元素不可以重复。

Set集合的功能和Collection是一致的。

HashSet:底层数据结构是哈希表。是线程不安全的。不同步。

HashSet是如何保证元素唯一性的呢？

是通过元素的两个方法，hashCode和equals来完成。

如果元素的HashCode值相同，才会判断equals是否为true。

如果元素的hashcode值不同，不会调用equals。

注意,对于判断元素是否存在，以及删除等操作，依赖的方法是元素的hashcode和equals方法。

下面通过一个例子来演示以下：

/*
需求：往hashSet集合中存入自定对象
姓名和年龄相同为同一个人，重复元素。
*/
import java.util.*;
class HashSetTest 
{
	public static void sop(Object obj)
	{
		System.out.println(obj);
	}
	public static void main(String[] args) 
	{
		HashSet hs = new HashSet();

		hs.add(new Person("a1",11));
		hs.add(new Person("a2",12));
		hs.add(new Person("a3",13));	
		hs.add(new Person("a3",13));	

		Iterator it = hs.iterator();

		while(it.hasNext())
		{
			Person p = (Person)it.next();
			sop(p.getName()+"::"+p.getAge());
		}
	}
}
class Person
{
	private String name;
	private int age;
	Person(String name,int age)
	{
		this.name = name;
		this.age = age;
	}
	
	public int hashCode()
	{
		
		return name.hashCode()+age*37;
	}

	public boolean equals(Object obj)
	{

		if(!(obj instanceof Person))
			return false;

		Person p = (Person)obj;
		

		return this.name.equals(p.name) && this.age == p.age;
	}

	
	public String getName()
	{
		return name;
	}
	public int getAge()
	{
		return age;
	}
}

TreeSet：可以对Set集合中的元素进行排序。

底层数据结构是二叉树。

保证元素唯一性的依据：compareTo方法return 0.

TreeSet排序的第一种方式：让元素自身具备比较性。元素需要实现Comparable接口，覆盖compareTo方法。这种方式也称为元素的自然顺序，或者叫做默认顺序。

如以下例子：

import java.util.*;

/*
需求：
往TreeSet集合中存储自定义对象学生。
按照学生的年龄进行排序。
*/

class TreeSetDemo 
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		TreeSet ts = new TreeSet();

		ts.add(new Student("lisi02",22));
		ts.add(new Student("lisi007",20));
		ts.add(new Student("lisi09",19));
		ts.add(new Student("lisi08",19));
	

		Iterator it = ts.iterator();
		while(it.hasNext())
		{
			Student stu = (Student)it.next();
			System.out.println(stu.getName()+"..."+stu.getAge());
		}
	}
}


class Student implements Comparable//该接口强制让学生具备比较性。
{
	private String name;
	private int age;

	Student(String name,int age)
	{
		this.name = name;
		this.age = age;
	}

	public int compareTo(Object obj)
	{		
		if(!(obj instanceof Student))
			throw new RuntimeException("类型不匹配");
		Student s = (Student)obj;

		if(this.age>s.age)
			return 1;
		if(this.age==s.age)
		{
			return this.name.compareTo(s.name);
		}
		return -1;

	}

	public String getName()
	{
		return name;

	}
	public int getAge()
	{
		return age;
	}
}

TreeSet的第二种排序方式。当元素自身不具备比较性时，或者具备的比较性不是所需要的。这时就需要让集合自身具备比较性。在集合初始化时，就有了比较方式。

如以下例子：

/*
需求：
往TreeSet集合中存储自定义对象学生。
按照学生的年龄进行排序。
*/
import java.util.*;
class TreeSetDemo2 
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		TreeSet ts = new TreeSet(new MyCompare());

		ts.add(new Student("张三1",22));
		ts.add(new Student("张三4",21));
		ts.add(new Student("张三7",20));
		ts.add(new Student("张三6",19));
		ts.add(new Student("张三2",18));
		ts.add(new Student("张三5",18));
		ts.add(new Student("张三3",29));
		
		Iterator it = ts.iterator();
		while(it.hasNext())
		{
			Student stu = (Student)it.next();
			System.out.println(stu.getName()+"..."+stu.getAge());
		}
	}
}

class Student implements Comparable//该接口强制让学生具备比较性。
{
	private String name;
	private int age;

	Student(String name,int age)
	{
		this.name = name;
		this.age = age;
	}

	public int compareTo(Object obj)
	{		
		if(!(obj instanceof Student))
			throw new RuntimeException("类型不匹配");
		Student s = (Student)obj;

		if(this.age>s.age)
			return 1;
		if(this.age==s.age)
		{
			return this.name.compareTo(s.name);
		}
		return -1;

	}

	public String getName()
	{
		return name;

	}
	public int getAge()
	{
		return age;
	}
}

class MyCompare implements Comparator
{
	public int compare(Object o1,Object o2)
	{
		Student s1 = (Student)o1;
		Student s2 = (Student)o2;

		int num = s1.getName().compareTo(s2.getName());
		if(num==0)
		{

			return new Integer(s1.getAge()).compareTo(new Integer(s2.getAge()));
			
		}

		
		return num;

	}
}

Map：

Map<K,V>集合是一个接口，和List集合及Set集合不同的是，它是双列集合，并且可以给对象加上名字，即键（Key），该集合存储键值对。一对一对往里存。而且要保证键的唯一性。跟Set很像，Set底层就是使用了Map集合。

Map集合的常用类：

Hashtable:底层是哈希表数据结构，不可以存入null键null值。该集合是线程同步的。jdk1.0.效率低。

HashMap：底层是哈希表数据结构，允许使用 null 值和 null 键，该集合是不同步的。将hashtable替代，jdk1.2.效率高。

TreeMap：底层是二叉树数据结构。线程不同步。可以用于给map集合中的键进行排序。

Map集合的常用方法：

1，添加。

添加元素,添加元素，如果出现添加时，相同的键。那么后添加的值会覆盖原有键对应值。

  put(K key, V value) 添加元素

  putAll(Map<? extends K,? extends V> m) 添加一个集合

2，删除。

  clear() 清空集合

  remove(Object key) 删除指点键值

3，判断。

  containsValue(Object value) 判断值是否存在

  containsKey(Object key) 判断键是否存在

  isEmpty() 判断集合是否为空

4，获取。

  get(Object key)通过键获取值

  size() 获取集合长度

  values()

5，取出集合元素

  entrySet()

  keySet()

Map集合元素的两种取出方式：

1，Set<k> keySet：将map中所有的键存入到Set集合。因为set具备迭代器。所有可以迭代方式取出所有的键，在根据get方法。获取每一个键对应的值。

Map集合的取出原理：将map集合转成set集合。在通过迭代器取出。如以下代码：
import java.util.*;
class MapDemo 
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		Map<String,String> hm = new HashMap<String,String>();
		
		hm.put("02","张三");
		hm.put("01","李四");
		hm.put("04","王五");
		hm.put("03","赵六");
		
		Set<String> keySet = hm.keySet();
		Iterator<String> it = keySet.iterator();
		while (it.hasNext())
		{
			String key=it.next();
			String value=hm.get(key);
			System.out.println(key+":"+value);		
			
		}
		
	}
}
2，Set<Map.Entry<k,v>> entrySet：将map集合中的映射关系存入到了set集合中，而这个关系的数据类型就是：Map.Entry。如以下代码：
import java.util.*;
class MapDemo 
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		Map<String,String> hm = new HashMap<String,String>();
		
		hm.put("02","张三");
		hm.put("01","李四");
		hm.put("04","王五");
		hm.put("03","赵六");
		
	
		Set<Map.Entry<String,String>> entrySet = hm.entrySet();
		Iterator<Map.Entry<String,String>> iter = entrySet.iterator();
		while (iter.hasNext())
		{
			Map.Entry<String,String> me=iter.next();
			String key=me.getKey();
			String value=me.getValue();
			System.out.println(key+":"+value);			
		}
	}
}
Entry其实就是Map中的一个static内部接口。为什么要定义在内部呢？因为只有有了Map集合，有了键值对，才会有键值的映射关系。关系属于Map集合中的一个内部事物，而且该事物在直接访问Map集合中的元素。

什么时候使用Map集合呢？

当数据之间存在这映射关系时，就要先想map集合。如以下例子：
/*
练习：
"sdfgzxcvasdfxcvdf"获取该字符串中的字母出现的次数。
希望打印结果：a(1)c(2).....
通过结果发现，每一个字母都有对应的次数。
说明字母和次数之间都有映射关系。
注意了，当发现有映射关系时，可以选择map集合。因为map集合中存放就是映射关系。
*/
import java.util.*;
class  MapTest3
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		String s= charCount("ak+abAf1c,dCkaAbc-defa");
		System.out.println(s);
	}
	
	public static String charCount(String str)
	{
		char[] chs = str.toCharArray();

		TreeMap<Character,Integer> tm = new TreeMap<Character,Integer>();

		
		int count = 0;
		for(int x=0; x<chs.length; x++)
		{
			

			if(!(chs[x]>='a' && chs[x]<='z' || chs[x]>='A' && chs[x]<='Z'))
				continue;

			Integer value = tm.get(chs[x]);

			
			if(value!=null)
				count = value;
			count++;
			tm.put(chs[x],count);//直接往集合中存储字符和数字，为什么可以，因为自动装箱。

			count = 0;
		


		}

		StringBuilder sb = new StringBuilder();

		Set<Map.Entry<Character,Integer>> entrySet = tm.entrySet();
		Iterator<Map.Entry<Character,Integer>>  it = entrySet.iterator();

		while(it.hasNext())
		{
			Map.Entry<Character,Integer> me = it.next();
			Character ch = me.getKey();
			Integer value = me.getValue();
			sb.append(ch+"("+value+")");
		}



		return sb.toString();
	}

}
Map集合的扩展：

在现实开发中，比较常见的是一对多的映射关系，这时可以把多个映射存放到Map集合当中，相当于一个大的Map集合里面嵌套了几个小的Map集合。

如以下例子：
import java.util.*;

class Student
{
	private String id;
	private String name;
	Student(String id,String name)
	{
		this.id = id;
		this.name = name;
	}
	public String toString()
	{
		return id+":::"+name;
	}
}
class  MapDemo3
{

	public static void demo()
	{
		HashMap<String,List<Student>> czbk = new HashMap<String,List<Student>>();

		List<Student> reyu = new ArrayList<Student>();
		List<Student> jiuye = new ArrayList<Student>();

		czbk.put("yureban",reyu);
		czbk.put("jiuyeban",jiuye);

		reyu.add(new Student("01","zhagnsa"));
		reyu.add(new Student("04","wangwu"));
		jiuye.add(new Student("01","zhouqi"));
		jiuye.add(new Student("02","zhaoli"));

		Iterator<String> it = czbk.keySet().iterator();

		while(it.hasNext())
		{
			String roomName = it.next();
			List<Student> room = czbk.get(roomName);
			
			System.out.println(roomName);
			getInfos(room);
		}
	
	}
	public static void getInfos(List<Student> list)
	{
		Iterator<Student> it = list.iterator();
		while(it.hasNext())
		{
			Student s = it.next();
			System.out.println(s);
		}
	}

	public static void main(String[] args) 
	{
		 demo();
		
	}
	
}