JAVA集合类汇总

Java集合类详解：ArrayList, LinkedList, HashSet, TreeSet与Map实现

原创于 2023-02-20 10:57:12 发布 · 356 阅读

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#java #jvm #开发语言

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本文介绍了Java集合类的重要性，对比了数组和集合类的特点。详细讲解了基于Collection接口的ArrayList、LinkedList、Vector，基于Set接口的HashSet和TreeSet，以及基于Map接口的HashMap和TreeMap的使用，包括它们的底层实现、特点、常用API。此外，还讨论了equals方法、hashCode方法和比较器接口在集合类中的作用。

为什么要使用集合类?

集合类就是用于存储多个数据的类在Java基础中我们学习了数组，而数据时可以存储多个数据的，为什么还要使用集合？

数组的特点

用于存放多个数据
数组中的数据的数据类型是相同的
数组的长度固定
数组的操作需要开发人员自己定义相关操作算法

集合类的特点

集合类中可以存放多个数据
集合类中存放的数据的类型的任意类型(内部类型为Object类型，所以可以存放任意类型)
集合类的长度都是可变的
集合类中提供了关于这类集合的常用操作方法,开发人员可以通过这些方法实现对集合的常见操作

集合类不是一个类，而是一套接口和类的统称

Java中集合类的类结构

Java中的集合类根据存储方式不同分为两大类集合

基于Collection接口的线性集合

Collection接口下有两个子接口，分别对应不同的线性集合

1.List接口的特点

 1.有序的集合(进入到集合中顺序)
 2.可以存放重复数据的集合

List接口的的实现类:

 1.ArrayList
 2.LinkedList
 3.Vector

2.Set接口

1.无序的集合(不保证集合中元素的顺序)
2.不允许存放重复数据的集合

Set接口的实现类: 1.HashSet 2.TreeSet

基于Map接口的key-value映射对集合

基于List接口的ArrayList类的使用

ArrayList底层是基于动态数组实现的

ArrayList的特点

1.ArrayList在使用时，查找其中的元素效率是比较高的，数组有下标，可以通过下标直接锁定到一个元素

ArrayList在插入或移除元素时效率低(内存中要移位)

ArrayList常用API

创建ArrayList对象

//创建ArrayList集合类对象
ArrayList arrayList = new ArrayList();

add(element):向ArrayList的尾部追加一个元素

//向ArrayList的尾部追加元素
     arrayList.add("aaa");
     arrayList.add(20);
     arrayList.add('a');
     arrayList.add(true);
     arrayList.add(20.5);
3.add(index,element):向集合中的某个位置插入一个元素

//向ArrayList的某个位置插入元素
     arrayList.add(2,"str");

4.get(index):根据下标获得该下标对应的元素,默认返回Object类型(根据自己的需要转换具体类型)

//根据下标获得一个元素
     String str= (String) arrayList.get(0);
     System.out.println(str);

5.remove(element|index):如果参数为对象类型，则根据内容移除，如果参数为int类型的基本类型则根据下标移除

//移除元素
     arrayList.remove("aaa");
     System.out.println(arrayList);
     //如果参数为int类型，则根据下标移除,如果要移除的内容为整数则需要使用Integer类型删除
     arrayList.remove(new Integer(3));
     ystem.out.println(arrayList);

6.遍历ArrayList集合中的所有元素

   //遍历List集合中的所有元素
//使用传统for循环遍历
        for(int i=0;i<arrayList.size();i++){
        Object obj = arrayList.get(i);
        System.out.println(obj);
        }
        System.out.println("---------------");
        //使用for循环加强版遍历
        for(Object obj : arrayList){
        System.out.println(obj);
        }
        System.out.println("---------------");
        //使用list集合中的foreach方法进行遍历
        arrayList.forEach(System.out::println);

基于List接口的实现类LinkedList

LinkedList的特点

LinkedList底层是基于链表实现

1.插入或删除元素时效率高 2.查询及遍历元素时效率低

LinkedList常用PAI

add(element):尾部添加

addFirst(element):首部插入

addLast(element):尾部插入

add(index,element):指定下标位置插入元素

push(element):入栈

pop():出栈

toArray():将列表转换为数组

基于List接口的实现类Vector

Vector的特点

1.Vector的底层也是基于动态数组实现 2.Vector中提供的操作和ArrayList基本相同

ArrayList和Vector的区别

相同点:ArrayList和Vector底层都是基于动态数组实现,而且提供了相近的API
不同点: (1) ArrayList默认创建长度为0的数组,而Vector创建的长度为10的数组 (2) Vector是线程安全的，而ArrayList是非线程安全的，在并发情况下建议使用Vector 我们可以通过外部手段让ArrayList也是线程安全的

基于Set接口的实现类HashSet

HashSet的特点：

1.底层基于Map集合的实现

2.不能存放重复数据

3.集合中的元素不保证顺序

4.Set集合无法从集合中直接获取某一个元素

5.Set集合没有下标

HashSet常用API 1.add(element):向集合中添加一个元素 2.iterator():遍历集合中的所有元素

//遍历集合中元素
        Iterator<String> iterator = hashSet.iterator();
        //循环遍历集合中的每个元素
        while(iterator.hasNext()){//检测集合中是否存在要迭代的数据,true表示存在
            String str = iterator.next();//获取一个元素
            System.out.println(str);
        }

3.通过foreach循环遍历集合中所有元素

//使用foreach遍历集合中的所有元素
        for(String str : hashSet){
            System.out.println(str);
        }

4.使用foreach方法遍历集合中的元素

//通过foreach方法遍历集合中的所有元素
        hashSet.forEach(System.out::println);

基于Set接口的TreeSet实现

TreeSet是基于树状结构的Set集合，该集合可以排序,被称为可排序的Set集合

TreeSet集合的特点 1.TreeSet是一个有序的Set集合 2.TreeSet中不能存放重复数据 3.在TreeSet中存储的元素必须为可排序的元素(实现了比较器接口的对象)，如果存储的元素为不可排序的元素则会报异常(ClassCastException)

基于key-value(键值对)的Map集合

Map集合中存储的元素为一个key对应一个value

Map集合的特点

1.key不允许重复,默认情况下key是Object类型，可以存放任意类型的数据 2.value是允许重复,默认情况下value是Object类型，可以存放任意类型的数据 3.Map中允许存在null的key(只能出现一次)和null的value

基于Map接口的实现类HashMap

HashMap中不允许存放重复key，如果新添加的key已存在，则使用新的value替换原有的value值

HashMap的常用API

1.put(key,val):向Map集合中添加一对key-value 2.get(key):根据key获得对应的value 3.remove(key):根据key移除Map集合中的一个元素 4.size():获得集合中元素的数量 5.keySet():获得Map集合中所有的key，返回一个包含所有key的set集合

Map<String,String> map = new HashMap<String,String>(){{
            put("key1","val1");
            put("key2","val2");
            put("key3","val3");
            put("key4","val4");
            put("key5","val5");
        }};
        //获得所有的key
        Set<String> keySet = map.keySet();
        //使用keySet遍历Map集合
        Iterator<String> it = keySet.iterator();
        while(it.hasNext()){
            String key = it.next();
            String value = map.get(key);
            System.out.println(key+"<---->"+value);
        }

6.values():获得Map集合中所有的value，返回一个Collection集合 7.entrySet():获得Map集合中每个元素的Entry集合对象,返回Set集合

for (Map.Entry<String,String> entry : map.entrySet()){
            System.out.println(entry.getKey()+"<--->"+entry.getValue());
        }

Map集合中的key不能重复，如果想Map添加一个新元素，Map集合如何判定该元素在集合中是否存在?

基于Map接口的TreeMap实现类

TreeMap和TreeSet一样都是一个可排序的集合 TreeMap中根据key进行排序的进入到TreeMap中的元素(key)必须为可排序的元素(key) ###equals方法 ==也是用于判断两个对象是否相等:用于判断两个对象是否为同一个对象的 equals方法用于判断两个对象的值是否相等

        String s1 = "abc";
        String s2 = "abc";
        //s1和s2两个变量都指向“abc”字符串对象，他们两个是同一个对象
        System.out.println(s1 == s2);
        /**
         * Java中每次使用new关键字创建对象时,在JVM的堆区都会自动创建一个新对象
         * 只不过两个对象的值都是"abc"字符串
         * 这两个对象不是同一个对象，但他们的值是相等
         * 所以“==”的结果为false,他们两个不是同一个对象
         * 如果要判断两个对象的值是否相等使用equals方法
         */
        String str = new String("abc");
        String str1 = new String("abc");
        System.out.println(str == str1);//false
        System.out.println(str.equals(str1));

equals方法在任意对象中都存在，该方法在Object类中定义的，他们默认定位为

 public boolean equals(Object obj) {
        return this == obj;
    }

从Object类中的源码可以看出,equals方法默认的定义为判断两个对象是否为同一个对象的所以为了能够判断两个对象的值是否相等，我们在自己定义的实体类中都会重写该方法 String重写equals方法，JDK中大多数类都重写了该方法...

hashCode方法

hashCode方法在任意类中都存在,该方法也是在Object类中定义的 hashCode方法用于获得当前对象所对应的内存地址的hash码如果两个对象的hash相等，则表示当前的两个对象肯定为同一个对象(默认情况) 开发人员可以根据实际需要重写hashCode，重写后不同对象的hashCode就有可能相等

在开发中一般会重写equals方法和hashCode方法以改变他们的默认行为

Map集合如何判断新添加的元素的key在集合中是否存在

1.先判断hashCode是否相等，如果hashCode不相等则认为没有相同的对象，直接将新元素添加到map集合中 2.如果hashCode的值存在相等的,则无法确定是否存在相同对象，进而继续判断equals方法,如果equals返回值为true，则认为存在相等元素使用新元素替换原有的元素，如果equals判断是不相等，则认为不存在相同对象直接将新元素添加到map集合中

比较器接口

比较器是用于定义比较规则,有了比较规则后，就可以对这些数据按照比较规则进行排序 Java中定义比较规则的方式有两种:

(1) 实现Comparable接口:Comparable在java.lang包下 - Comparable用于实现对象的默认比较规则,默认比较规则只有一种 - Comparable中存在一个compareTo方法，该方法用于定义比较规则 - 方法的返回值为正整数表示当前对象大于比较对象 - 方法的返回值等于0两个对象相等 - 方法的返回值为负整数表示当前对象小于比较对象

@Override
    public int compareTo(User user) {

        return this.userId - user.getUserId();
    }

(2) 实现Comparator接口:Comparator在java.util包下 - Comparator用于定义对象的扩展比较规则的，可以定义多个 - Comparator接口中有一个定义比较规则的方法compare(obj1,obj2) - 方法的返回值为正整数表示obj1大于obj2 - 方法的返回值等于0两个对象相等 - 方法的返回值为负整数表示obj1小于obj2

/**
 * 使用内部类定义扩展规则
 * 1.根据积分升序排序
 */
    static class sortByScoreASC implements Comparator<User>{


    @Override
    public int compare(User user1, User user2) {
        return user1.getUserScore() - user2.getUserScore();
    }
}

/**
 * 2.根据积分降序排序
 */

static class sortByScoreDESC implements Comparator<User>{


    @Override
    public int compare(User user1, User user2) {
        return user2.getUserScore() - user1.getUserScore();
    }
}


    /**
     * 2.根据学号降序排序
     */

    static class sortByUserIdDESC implements Comparator<User>{


        @Override
        public int compare(User user1, User user2) {
            return user2.getUserId() - user1.getUserId();
        }
    }
    
    //调用
    TreeSet<User> users = new TreeSet<>();//使用user对象中的默认排序规则进行排序
       //使用User内定义的内部类指定排序规则
    TreeSet<User> users = new TreeSet<>(new User.sortByUserIdDESC());
       //使用匿名内部类定义排序规则
    TreeSet<User> users = new TreeSet<>(new Comparator<User>() {
       //使用匿名内部类实现比较器接口
       @Override
       public int compare(User user1, User user2) {
          return user1.getRegDate().compareTo(user2.getRegDate());
       }
    });