集合与框架

引言

Java 集合框架，又被称为容器，是定义在 java.util 包下的一组接口和它的实现类。

其主要作用是可以将多个元素置于一个单元中，用于对这些元素进行即平时我们增删查改。

一、类和接口总览

其中 Iterable 是一个接口，表示实现该接口的类是可以逐个元素进行遍历的。

Collection 也是一个接口，该接口中规范了后序集合框架中常用的一些方法

至于后续的一些接口和实现类，小伙伴可以自己去 IDEA 编译器中查看。后面会提到怎么操作来查看这些方法。

二、集合框架的重要性

• 使用成熟的集合框架，有助于我们便捷、快速的写出高效、稳定的代码
• 学习背后的数据结构知识，有助于我们理解各个集合的优缺点及使用场景

三、集合框架后的集合类

1. Collection：一个接口，包含了大部分集合框架中常用的一些方法。
   
2. List：是一个接口，规范了ArrayList 和 LinkedList中要实现的方法。
   

ArrayList：实现了List接口，底层为动态类型顺序表

LinkedList：实现了List接口，底层为双向链表

3. Stack：底层是栈，栈是一种特殊的顺序表。
   
4. Queue：底层是队列，队列是一种特殊的顺序表。
   
5. Deque：双端队列。
   
6. Set：集合，是一个接口，里面放置的是 K 模型。

HashSet：底层为哈希桶，查询的时间复杂度为O(1)
TreeSet：底层为红黑树，查询的时间复杂度为O( log2N )， key 是有序的

7. Map：映射，里面存储的是 K-V 模型的键值对。

HashMap：底层为哈希桶，查询时间复杂度为O(1)

TreeMap：底层为红黑树，查询的时间复杂度为O( log2N )， key 是有序的

四、Collection 接口

在 IDEA 编译器中，我们点击左下角 Structure，或者使用快捷键 [ Alt + 7 ]，即可找到对应的接口或类的方法。

程序清单1：

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        Collection<String> collection= new ArrayList<String>();
        collection.add("hello");
        collection.add("world");
        System.out.println(collection);
        collection.clear();
        System.out.println(collection);
        System.out.println(collection.isEmpty());
    }
}

输出结果：

程序清单2：

public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        Collection<String> collection= new ArrayList<String>();
        collection.add("hello");
        collection.add("world");
        System.out.println(collection);
        System.out.println("---------------");
        Object[] objects = collection.toArray();
        System.out.println(Arrays.toString(objects));
    }
}

输出结果：

五、包装类

程序清单3：

public class Test3 {
    public static void main(String[] args) {
        String str = "123";
        int ret = Integer.valueOf(str);
        System.out.println(ret + 1);
    }
}

输出结果：

装箱操作

新建一个 Integer 类型对象，将输入参数的值放入对象的某个属性当中。

拆箱操作

将 Integer 对象中的值取出，放到一个基本数据类型中。

例子1

程序清单4：

public class Test4 {
    public static void main(String[] args) {
        Integer a1 = 123; //隐式装箱
        int b1 = a1; //隐式拆箱
        System.out.println(a1 + b1);
        System.out.println("------------");
        Integer a2 = Integer.valueOf(123);
        Integer a3 = new Integer(123);
        //上面两行代码都是显示装箱操作
        int b2 = a2.intValue();
        Double c2 = a2.doubleValue();
        //上面两行代码都是显示拆箱操作
        System.out.println(a2);
        System.out.println(a3);
        System.out.println(b2);
    }
}

输出结果：

例子2

程序清单5：

public class Test5 {
    public static void main(String[] args) {
        Integer a1 = 123;
        Integer b1 = 123;
        System.out.println(a1 == b1);
        Integer a2 = 129;
        Integer b2 = 129;
        System.out.println(a2 == b2);
    }
}

输出结果：

在源代码中，我们发现 cache 数组返回值是有范围限制的，而这个范围限制和 i 有很大关联，当我们取得的值在数组范围内，我们就存储，当不在数组范围内，我们就返回并创建一个新的对象。那么我们现在对这个 cache 数组进行分析。

由上面的图可以发现，边界 low = -128，high = 127

那么对应的区间即为 [ -128, 127 ]，我们将两边区间代入数组，就像高等数学中，我们知道定义域，往函数式一带，就能求出值域。

//数组 cache
cache[i + (-IntegerCache.low)

当 i = -128，cache[ 0 ]

当 i = 127，cache[ 255 ]

那么我们模拟数组内部的结果就如下图所示：数组的长度为256，cache[ 0 ] = -128，cache[ 255 ] = 127.

经过上面的分析之后，我们再回过头看程序清单中对应的代码：

Integer a2 = 129;
Integer b2 = 129;
System.out.println(a2 == b2);

129 > 127，很明显，这已经不在数组范围之内了，那么系统就会产生新的对象，这样导致的结果就是两者拿到的地址不同，所以输出 false.