Java集合框架详解-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_57469302/article/details/128444903

集合

集合：java提供的一个容器

数组：集合

数组可以存储基本数据类型，大小不可变

集合只能存储引用数据类型，大小可以改变

单列集合Collection 拥有List和Set

双列集合Map

Collection集合

如果创建Collection集合的时候没有指定数据类型，自动提升为Object类型

常用方法

创建对象

 Collection<Integer> coll = new ArrayList<>();
 Collection<Integer> coll1 = new ArrayList<>();

遍历

 for (int i = 0; i < 12; i++) {
     coll.add(i);
 }
 for (int i = 6; i < 45; i++) {
     coll1.add(i);
 }

是否一个集合包含另一个集合元素contains（Collection？）

 boolean contains = coll1.contains(coll);

//删除所有包含coll元素的内容removeAll（Collection？）

 //        boolean removeAll = coll1.removeAll(coll);

/交集retainAll（Collection？）

 boolean b = coll.retainAll(coll1);

删除coll.clear();

 coll.clear();

是否为空coll.isEmpty();

 coll.isEmpty();

包含的个数coll.size();

 coll.size();

集合的遍历方式

增强for
iterator

hashNext（）表示当前迭代器里面是否还有下一个元素

next（）表示的就是下一个元素

增强for

 Collection<Integer> coll = new ArrayList();
         for (int i = 0; i < 5; i++) {
             coll.add(i);
         }
         for (Integer integer : coll) {
             System.out.println(integer);
         }
     }

iterator迭代器

 Iterator<Integer> iterator = coll.iterator();
 while (iterator.hasNext()) {
     String next =  iterator.next();
 }

List集合

创建List集合的方式：多态的方式创建

接口

实现了List接口的实现类集合，称为List集合

可以使用索引精确控制每个元素

以一种线性方式进行存储，可以通过索引访问集合中的指定元素

特点:元素有序，存入顺序和取出顺序一致
- 它是一个元素存取有序的集合。
- 带有索引的集合，通过索引就可以精确的操作集合中的元素（与数组的索引是一个道理）。
- 可以有重复的元素，通过元素的equals方法，来比较是否为重复的元素。

List常用方法：

//指定位置插入元素

 List<String> list = new ArrayList<>();
 for (int i = 0; i < 8; i++) {
     list.add(i+"");
 }
 list.add(0,"a");

//获取指定位置元素

 System.out.println(list.get(0));

//替换指定位置的元素

 list.set(0,"b");

//返回泛型类型的数组

 //        String[]  s = new  String[list.size()];
         String[] strings = list.toArray(new String[list.size()]);

//根据索引移除元素

 list.remove(0);

List的子类

ArraysList集合

集合数据存储的结构是数组结构。元素增删慢，查找快，由于日常开发中使用最多的功能为: 查询数据、遍历数据，所以array List为最常用的数组
- ArraysList中维护了一个Object类型的数组elementDate
[debug]源码 transient Object[] elementDate;

transient表示瞬间，短暂的，表示该属性不会背序列化
- 当创建ArrayList对象时，如果用的是无参构造器，则初始elementDate容量为10，如需要再次扩容，则扩容elementDate为1.5倍数
  - ```
   Arraylist()
```
- 如果使用的是指定大小的构造器，则初始elementDate容量为指定大小，如果需要扩容，则直接扩容为elementDate的1.5倍,
  - ```
   Arraylist(int)
```

ArraysList底层分析机制

使用Arrays.copyof扩容保证内容不变

Vector集合

底层也是一个数组

线程是同步的，安全

在使用线程时候考虑使用Vector

扩容
- 无参，默认10，满后按照2倍扩容
- 如果指定大小，直接按照两倍扩容

LinkedList链表

LinkedList底层实现了一个双向链表和段高端队列

可以添加任意元素(元素可以重复)包括null

线程不安全，没有同步

集合数据存储的结构是链表结构。方便元素添加、删除的集合。

双向链表（数据域和指针域）

特点：查询慢，增删快

ArrayList和LinkedLIst比较

ArraysList：可变数组增删效率较低改查效率较高

LinkedList：双向链表增删效率较高，通过链表追加 改查效率较低

set接口

无序、
不允许重复元素、最多包含一个元素，包括null
继承Collection接口
- 其中包括 linkedset 和hashset

hashset集合

元素不可重复，元素无序
底层是一个HashMap支持
根据对象的哈希值来确定集合中的储存位置
具有良好的存取性能，保证元素的唯一性
- 依赖hashCode 和equals方法

HashSet集合存储数据的结构（哈希表）

哈希表是由数组+链表+红黑树实现

保证集合中的唯一，是由hashCode和equals来决定的

HashSet存储自定义类型元素

存放一个自定义元素时，需要重写对象的HashCode和equals方法，建立自己的比较方式

LinkedHashSet

元素唯一，具有顺序

链表和哈希表组合的一个数据存储结构

Collections工具类

往集合中添加一些元素

public static <T> boolean addAll(Collection<T> c, T... elements)

打乱顺序

public static void shuffle(List<?> list) 打乱顺序

将集合中元素按照默认规则排序

public static <T> void sort(List<T> list)

:将集合中元素按照指定规则排

public static <T> void sort(List<T> list，Comparator<? super T> )

Comparator比较器

:将集合中元素按照默认规则排序。

public static <T> void sort(List<T> list)
两个对象之间比较大小
- Comparable:要求了被排序的类型
  
  需要实现Comparable接口完成比较的功能
```
 public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {}
```
- Comparator :public int compare(String o1 , String o2)
- 两个对象比较的结果有三种：大于，等于，小于。
  
  如果要按照升序排序，则o1 小于o2，返回（负数），相等返回0，01大于02返回（正数）如果要按照
  
  降序排序则o1 小于o2，返回（正数），相等返回0，01大于02返回（负数）

Comparable和Comparator两个接口的区别。

Comparable : 强行对实现它的每个类的对象进行整体排序。这种排序被称为类的自然排序，类的compareTo方法被称为它的自然比较方法。只能在类中实现compareTo()一次，不能经常修改类的代码实现自己想要的排序。实现此接口的对象列表（和数组）可以通过Collections.sort（和Arrays.sort）进行自动排序，对象可以用作有序映射中的键或有序集合中的元素，无需指定比较器。
Comparator强行对某个对象进行整体排序。可以将Comparator 传递给sort方法（如Collections.sort或Arrays.sort），从而允许在排序顺序上实现精确控制。还可以使用Comparator来控制某些数据结构（如有序set或有序映射）的顺序，或者为那些没有自然顺序的对象collection提供排序

map集合

Map实现类的结构

Map：双列数据，存储key-value对的数据 ----类似高中的函数 y= f（x）
- HashMap：作为Map的主要实现类线程不安全效率高：存储null的key和value
  - -LinkedHashMap：保证再遍历map元素是，可以按照添加的顺序实现遍历；原因：在原有的Hashmap底层基础上，添加了一堆指针，指向前一个和后一个，队友频繁的遍历操作，此类执行效率高于HashMap
- -TreeMap：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，或者定制排序；
  
  底层使用红黑树；
- -Hashtable：古老的实现类：线程安全，效率低，不能储存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+红黑树

二、结构的理解

Map中的key ：无序的，不可重复的，
- 使用Set存储所有的key---重写equals和hashCode（HashMap为列）
Map中的value：无序的，可以重复的，
- 使用Collection存储所有的value--------value所在的类要重些equals（）。
一个键值对：key和value构成了一个Entry对象。

Entry：无序的，不可重复的，使用Set存储所有的entry

三、HashMap的底层实现原理

1.new HashMap（）底层没有创建一个长度为16的数组

2.jdk 8 底层的数组是Node[],而不是Entry[]

3.首次调用put（）方法时候，底层创建长度为16的数组

4.jdk7底层结构只有：数组+链表，jdk中底层结构：数组+链表+红黑树

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，此时索引的位置上的所有数据改为使用红黑树存储

DEFAULT_INITTAL_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

MIN_TREEIFY_CAPACITY:桶中的Node被树化时最小的hash表容量：64