java基础笔记09-集合

1. 数组的不足

• 长度初始必须指定，一旦指定不能更改
• 保存的必须为同一类型的元素
• 使用数组增加元素的代码比较麻烦

2. 集合好处：

• 动态保存任意多个对象
• 使用了一系列方便的操作对象的方法，add、remove、set、get
• 添加删除元素的代码简洁

3. 集合

• 集合主要是两组，单列集合和双列集合
• Collection有两个重要子接口，List和Set，它们的实现子类都是单列集合
• Map接口的实现子类是双列集合，存放的K-V
  
  

4. Collection接口实现类的特点

• 可以存放多个元素，每个元素可以是Object
• 有些Collection的实现类，可以存放重复元素，有些不可以
• 有些Collection的实现类，有些是有序的(List)，有些不是有序的(Set)
• Collection没有直接的实现子类，而是通过它的子接口Set和List来实现的

5. Collection方法

• add添加某个元素
• remove删除某个元素
• contains查找元素是否存在
• size获取元素个数
• isEmpty判断是否为空
• clear清空列表
• addAll添加多个元素
• containsAll查找多个元素是否都存在
• removeAll删除多个元素

6. Collections接口遍历元素的方式1-使用Iterator

• Iterator称为迭代器，主要用于遍历Collection集合中的元素
• 所有实现了Collection接口的集合类都有一个iterator()方法，用于返回一个实现了Iterator接口的对象，即可以返回一个迭代器。
• Iterator仅用于遍历集合，本身并不存放对象

7. Iterator的迭代原理
   Iterator iterator = coll.iterator(); // 得到一个集合的迭代器
   // 判断是否还有下一个元素
   while(iterator.hasNext()){
   iterator.next();// 作用1.下移，2.将下移以后集合位置上的元素返回
   }

• 显示所有快捷键（win）ctrl+j （mac）command+j
• 退出while循环后迭代器指向最后的元素，如果想再次遍历，需要重置迭代器
  iterator = col.iterator();

8. Collections接口遍历元素的方式2-增强for

• 可以用在集合和数组上

for (Object obj : collection) {
	System.out.println(obj);
}

• 底层还是迭代器，可以理解成简化版迭代器

9. List接口（Collection的子接口）

• List集合类中元素有序（添加顺序和取出顺序一致），且可重复
• List集合中的每个元素都有其对应的顺序索引，即List支持索引
• add(index, object)在index位置插入object
• addAll(index, collection)在index位置插入collection的所有元素
• get(index)获取指定index位置的元素
• indexOf(object)返回object在集合中首次出现的位置
• lastIndexOf(object)返回object在集合中最后一次出现的位置
• remove(index)移除指定位置的元素
• set(index, object)设置指定index位置的元素为object，相当于替换
• subList(fromIndex, toIndex)返回fromIndex <= 子集合 < toIndex位置的子集合
• 遍历方式：1.iterator 2. 增强for 3. 普通for

10. ArrayList注意事项

• 可以加入null
• 底层是由数组来存储的
• ArrayList基本等同于Vector，除了是线程不安全的，执行效率高（多线程情况下不建议使用ArrayList）

11. ArrayList底层结构和源码分析

• ArrayList中维护了一个Object类型的数组elementData transient Object[] elementData
• transient表示瞬间、短暂的，表示该属性不会被序列化
• 创建ArrayList对象时，如果使用的是无参构造器，则初始elementData为0；第一次添加则扩容elementData为10，如需再次扩容，扩容elementData为1.5倍。
• 如果使用的是指定大小的构造器，则初始elementData容量为指定大小；如需扩容，则直接扩容elementData为1.5倍
• 扩容调用的是Arrays.copyOf()

12. Vector底层结构和源码分析

• 底层是一个对象数组，object[] elementData
• 是线程同步，操作方法基本都带有synchronized
• 需要线程同步安全时建议使用Vector

13. LinkedList

• 底层实现了双向链表和双端队列特点
• 可以添加任意元素，包括null
• 线程不安全，没有实现同步
• 底层维护一个双向链表，first和last分别指向首节点和尾节点
• 元素添加和删除不是通过数组完成的，相对来说效率较高
• 模拟一个简单的双向链表

LinkedList linkedList = new LinkedList();
linkedList.add(100);
linkedList.add("hello");
linkedList.remove();
linkedList.getFirst();

14. ArrayList vs LinkedList
    

• 改查操作较多，使用ArrayList
• 增删操作较多，使用LinkedList
• 一般来说在程序中，80%-90%都是查询，大部分情况下选择ArrayList
• 根据业务灵活选择

15. Set接口

• 无序，添加和取出的顺序不一致，没有索引，添加的顺序和取出的顺序不一致，但是取出的顺序是固定的
• 不允许有重复元素，最多包含一个null
• 是Collection的子接口，常用方法和Collection一样
• 遍历方式：1.使用迭代器 2. 增强for 3.不能使用索引的方式来获取

16. HashSet实现类

• 是set的实现类
• 底层是HashMap
• 可以存放null，但是只能有一个null
• 无序，不保证取出顺序和添加顺序一致
• 不能有重复元素/对象
• add方法添加元素，返回boolean值，是否添加成功

Set set = HashSet();
set.add(new Dog("tom")); //t
set.add(new Dog("tom")); //t
set.add(new String("tom")); //t
set.add(new String("tom")); //f

17. HashSet底层模拟（模拟HashMap）

• HashSet底层是HashMap，HashMap底层是数组+单向链表+红黑树（链表满足一定量时且数组在某个范围之内，就会把链表进行树化）

// 模拟简单的数组+链表
// 创建一个数组，数组类型是Node[]
// 有些人把Node[] 称为表
// 考虑效率
Node[] table = new Node[16];
Node rose = new Node(null, "rose");
Node jack = new Node(rose, "jack");
Node john = new Node(jack, "john");
table[2] = john;
System.out.println(table);

18. HashSet底层机制

• HashSet底层是HashMap
• 添加一个元素时先获取元素的Hash值，然后转成索引值。
• 找到存储数据table表，看这个索引位置是否已经存放元素
• 如果没有，直接加入
• 如果有，调用equals比较，如果相同就放弃添加；如果不相同就添加到最后。
• JDK8中，一条链表元素个数大于等于8(TREEIFY_THRESHOLD),并且table的大小大于等于64(MIN_TREEIFY_CAPACITY)，就会进行树化。

19. HashSet扩容机制

• HashSet底层是HashMap，第一次添加时，table数组扩容到16，临界值是16*0.75 = 12
• 如果table数组使用到了12，就会扩容到16 * 2 = 32，新的临界值就是32* 0.75 = 24，依此类推
• Java8中，一条链表的 元素个数到8，且table大小到64，就会进行树化，否则仍然采用数组扩容机制。

20. LinkedHashSet

• 是HashSet子类
• LinkedHashSet底层是LinkedHashMap，底层维护了一个数组+双向链表
• LinkedHashSet根据元素的hashcode值来决定元素的存储位置，同时使用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。
• 不允许添加重复元素
• 加入顺序和取出的顺序一致
• 第一次添加时，table数组扩容到16，存放的结点类型是LinkedHashMap$Entry
• 数组是HashMap$Node,存放的数据类型是LinkedHashMap$Entry
• 每一个节点有before和after属性，这样可以形成双向链表

21. 序列化和反序列化
    经常听到实现Serializable接口就可以进行序列化，那么序列化到底是什么？
    序列化：将数据结构or对象转为二进制字节流的过程
    反序列化：二进制字节流转为数据结构or对象的过程

• 序列化一般在OSI七层协议的表示层，TCP/IP四层协议的应用层
• JDK自带的序列化，只需要实现java.io.Serializable
• SerialVersionUID用于版本控制。序列化时会和数据一起写入二进制序列。反序列时会检查是否和当前类的serialVersionUID一致，不一致会抛出InvalidClassException异常。推荐手动指定SerialVersionUID，否则编译器回动态生成默认的序列化号。
• 很少使用JDK自带的序列化方式。常用的序列化协议：hessian、kyro、protostuff
• kryo是专门针对java语言序列化方式且性能非常好。