一、集合框架的概述
1.集合、数组都是对多个数据进行存储操作的结构，简称Java容器。
说明：此时的存储，主要指的是内存层面的存储，不涉及到持久化的存储（.txt,.jpg,.avi,数据中）
2.1 数组在存储多个数据方面的特点：
>一旦初始化以后，其长度就确定了
>数组一旦定义好，其元素的类型也都确定了。我们也就只能操作指定类型的数据了。
比如：String[] arr,int[] arr1,Object[] arr2;
2.2 数组在存储多个数据方面的缺点：
>一旦初始化以后，其长度就不可修改。
>数组中提供的方法非常有限，对于添加、删除、插入数据等操作，非常不便，同时效率不高
>获取数组中实际元素的个数的需求，数组没有现成的属性或方法可用
>数组存储数据的特点：有序，可重复。对于无序，不可重复的需求，不能满足
3.集合框架
|---Collection接口：单列集合，用来存储一个一个的对象
|---List接口：存储有序的、可重复的数据 “动态数组”
|---ArraysList、LinkedList、Vector
|---Set接口：存储无序的、不可重复的数据 “中学讲的”
|---HashSet、LinkedHashSet、TreeSet
|---Map接口：双列集合，用来存储一对(key-value)一对的数据 “高中函数”：y = f(x)
|--HashMap、LinkedHashMap、TreeMap、Hashtable、Properties
图示如下：
二、Collection接口及其方法
1、添加 add(Object obj) addAll(Collection coll)
2、获取有效元素的个数 int size()
3、清空集合 void clear()
4、是否是空集合 boolean isEmpty()
5、是否包含某个元素 boolean contains(Object obj)：是通过元素的equals方法来判断是否是同一个对象
boolean containsAll(Collection c)：也是调用元素的equals方法来比较的。拿两个集合的元素挨个比较。
6、删除 boolean remove(Object obj) ：通过元素的equals方法判断是否是 要删除的那个元素。只会删除找到的第一个元素
boolean removeAll(Collection coll)：取当前集合的差集
7、取两个集合的交集 boolean retainAll(Collection c)：把交集的结果存在当前集合中，不影响c 8、集合是否相等 boolean equals(Object obj)
9、转成对象数组 Object[] toArray()
10、获取集合对象的哈希值 hashCode()
11、遍历 iterator()：返回迭代器对象，用于集合遍历
代码实现：
@Test public void test1(){ Collection coll = new ArrayList(); //add(Object e):将元素e添加到集合coll中 coll.add("AA"); coll.add("BB"); coll.add("123");//自动装箱 coll.add(new Date()); //size():添加元素的个数 System.out.println(coll.size());//4 //addAll(Collection coll1)：将coll1集合中的元素添加到当前的集合中 Collection coll1 = new ArrayList(); coll1.add(456); coll1.add("CC"); coll.addAll(coll1); System.out.println(coll.size());//6 System.out.println(coll); //clear():清空集合元素 coll.clear(); //isEmpty():判断当前集合是否为空 System.out.println(coll.isEmpty()); } /** * Collection接口中声明的方法的测试 * * 结论： * 向Collection接口实现类的对象中添加数据obj时，要求obj所在类重写equals() * * * @author wyyyyyk * @create 2022-07-18 10:54 */ public class CollectionTest { @Test public void test1(){ Collection coll = new ArrayList(); coll.add(123); coll.add(456); // Person p = new Person("Jerry",20); // coll.add(p); coll.add(new Person("Jerry",20)); coll.add(new String("Tom")); coll.add(false); //1.contains(Object obj):判断集合中是否包含obj //我们在判断时会调用obj对象所在类的equals() boolean contains = coll.contains(123); System.out.println(contains); System.out.println(coll.contains(new String("Tom"))); // System.out.println(coll.contains(p));true System.out.println(coll.contains(new Person("Jerry",20)));//false-->true //2.containsAll(Collection coll1):判断形参coll1中的所有元素是否都存在于当前集合中 Collection coll1 = Arrays.asList(123,4567); System.out.println(coll.containsAll(coll1)); } @Test public void test2(){ //3.remove(Object obj):从当前集合中移除obj元素 Collection coll = new ArrayList(); coll.add(123); coll.add(456); coll.add(new Person("Jerry",20)); coll.add(new String("Tom")); coll.add(false); coll.remove(1234); System.out.println(coll); coll.remove(new Person("Jerry",20)); System.out.println(coll); //4.removeAll(Collection coll1):从当前集合中移除coll1中所有的元素 Collection coll1 = Arrays.asList(123,456); coll.removeAll(coll1); System.out.println(coll); } @Test public void test3(){ Collection coll = new ArrayList(); coll.add(123); coll.add(456); coll.add(new Person("Jerry",20)); coll.add(new String("Tom")); coll.add(false); //5.retainAll(Collection coll1):交集：获取当前集合和coll1集合的交际，并返回给当前集合 // Collection coll1 = Arrays.asList(123,456,789); // coll.retainAll(coll1); // System.out.println(coll); //6.equals(Object obj):要想返回true，需要当前集合和形参集合的元素都相同 Collection coll1 = new ArrayList(); coll1.add(123); coll1.add(456); coll1.add(new Person("Jerry",20)); coll1.add(new String("Tom")); coll1.add(false); System.out.println(coll.equals(coll1)); } @Test public void test4(){ Collection coll = new ArrayList(); coll.add(123); coll.add(456); coll.add(new Person("Jerry",20)); coll.add(new String("Tom")); coll.add(false); //7.hashCode():返回当前对象的哈希值 System.out.println(coll.hashCode()); //8.集合--->数组：toArray() Object[] arr = coll.toArray(); for (int i = 0; i < arr.length; i++) { System.out.println(arr[i]); } //拓展：数组--->集合:调用Arrays类的静态方法() List<String> list = Arrays.asList(new String[]{"AA", "BB", "CC"}); System.out.println(list); List arr1 = Arrays.asList(new int[]{123, 456}); System.out.println(arr1);//1 List arr2 = Arrays.asList(new Integer[]{123, 456}); System.out.println(arr2.size());//2 //9.iterator():返回Iterator接口的实例，用于遍历集合元素，放在IteratorTest.java中测试 } }
重要结论：向Collection接口实现类的对象中添加数据obj时，要求obj所在类重写equals()
三、Iterator迭代器接口
Iterator对象称为迭代器(设计模式的一种)，主要用于遍历 Collection 集合中的元素。 GOF给迭代器模式的定义为：提供一种方法访问一个容器(container)对象中各个元素，而又不需暴露该对象的内部细节。迭代器模式，就是为容器而生。类似于“公 交车上的售票员”、“火车上的乘务员”、“空姐”。 Collection接口继承了java.lang.Iterable接口，该接口有一个iterator()方法，那么所 有实现了Collection接口的集合类都有一个iterator()方法，用以返回一个实现了 Iterator接口的对象。 Iterator 仅用于遍历集合，Iterator 本身并不提供承装对象的能力。如果需要创建 Iterator 对象，则必须有一个被迭代的集合。 集合对象每次调用iterator()方法都得到一个全新的迭代器对象，默认游标都在集合 的第一个元素之前。
/** * //集合元素的遍历,使用迭代器Iterator接口 * 1.内部的放啊：hashiNext（） 和 next（） * 2.集合对象每次调用iterator()方法都得到一个全新的迭代器对象，默认游标都在集合的第一个元素之前。 * 3.内部定义了remove(),可以在遍历的时候，删除集合中的元素，此方法不同于集合直接调用remove() * * @author wyyyyyk * @create 2022-07-19 14:06 */ public class IteratorTest { @Test public void test1(){ Collection coll = new ArrayList(); coll.add(123); coll.add(456); coll.add(new Person("Jerry",20)); coll.add(new String("Tom")); coll.add(false); Iterator iterator = coll.iterator(); //方式一： // System.out.println(iterator.next()); // System.out.println(iterator.next()); // System.out.println(iterator.next()); // System.out.println(iterator.next()); // System.out.println(iterator.next()); // //报异常：NoSuchElementException // System.out.println(iterator.next()); //方式二：不推荐 // for (int i = 0; i < coll.size(); i++) { // System.out.println(iterator.next()); // } //方式三： while (iterator.hasNext()){ System.out.println(iterator.next()); } } @Test public void test2(){ Collection coll = new ArrayList(); coll.add(123); coll.add(456); coll.add(new Person("Jerry",20)); coll.add(new String("Tom")); coll.add(false); //错误方式一： // Iterator iterator = coll.iterator(); // while(iterator.next() != null){ // System.out.println(iterator.next()); // } //错误方式二： //集合对象每次调用iterator()方法都得到一个全新的迭代器对象，默认游标都在集合 //的第一个元素之前。 while (coll.iterator().hasNext()){ System.out.println(coll.iterator().next()); } } //测试Iterator中的remove()的使用 //如果还未调用next()或在上一次调用 next 方法之后已经调用了 remove 方法， //再调用remove都会报IllegalStateException。 @Test public void test3(){ Collection coll = new ArrayList(); coll.add(123); coll.add(456); coll.add(new Person("Jerry",20)); coll.add(new String("Tom")); coll.add(false); //删除集合中的“Tom” Iterator iterator = coll.iterator(); while(iterator.hasNext()){ // iterator.remove(); Object obj = iterator.next(); if("Tom".equals(obj)){ iterator.remove(); // iterator.remove(); } } //重新遍历 iterator = coll.iterator(); while (iterator.hasNext()){ System.out.println(iterator.next()); } } }
补充：使用 foreach 循环(增强for循环)遍历集合元素
Java 5.0 提供了 foreach 循环迭代访问 Collection和数组。 遍历操作不需获取Collection或数组的长度，无需使用索引访问元素。 遍历集合的底层调用Iterator完成操作。 foreach还可以用来遍历数组。
/** * jdk5.0新增foreach循环，用于遍历集合、数组 * * * @author wyyyyyk * @create 2022-07-19 14:45 */ public class ForTest { @Test public void test1(){ Collection coll = new ArrayList(); coll.add(123); coll.add(456); coll.add(new Person("Jerry",20)); coll.add(new String("Tom")); coll.add(false); //for(集合中元素的类型 局部变量 集合对象) //内部仍然调用了迭代器 for(Object obj : coll){ System.out.println(obj); } } @Test public void test2(){ int[] arr = new int[] {1,2,3,4,5,6}; //for(数组中元素的类型 局部变量 数组对象) for (int i : arr){ System.out.println(i); } } @Test public void test3(){ String[] arr = new String[]{"MM","MM","MM"}; //方式一：普通for循环 // for (int i = 0; i < arr.length; i++) { arr[i] = "GG"; } //方式二：增强for循环 for(String s : arr){ s = "GG"; } for (int i = 0; i < arr.length; i++) { System.out.println(arr[i]); } } }
四、Collection子接口之一： List接口及其实现类
鉴于Java中数组用来存储数据的局限性，我们通常使用List替代数组， List集合类中元素有序、且可重复，集合中的每个元素都有其对应的顺序索引。 List容器中的元素都对应一个整数型的序号记载其在容器中的位置，可以根据 序号存取容器中的元素。 JDK API中List接口的实现类常用的有：ArrayList、LinkedList和Vector。
/** * 1.List接口框架 * |---Collection接口：单列集合，用来存储一个一个的对象 * * |---List接口：存储有序的、可重复的数据 “动态数组” * * |---ArrayList：作为List接口的主要实现类，线程不安全的，效率高：底层使用Object[] elementData存储 * |---LinkedList：对于频繁的插入、删除操作，使用此类效率比ArrayList高：底层使用双向链表存储 * |---Vector：作为List接口的古老实现类，线程安全的，效率低：底层使用Object[]存储 * * 2.ArrayList的源码分析： * 2.1jdk 7 情况下 * ArrayList list = new ArrayList();//底层创建了长度是10的Object[]数组elementData * list.add(123);//elementData[0] = new Integer(123); * .... * list.add(11);//如果此次的添加导致底层elementData数组容量不够，则扩容 * 默认情况下，扩容为原来的1.5倍，同时需要将原有数组中的数据复制到新的数组中 * * 结论：建议开发使用带参的构造器：ArrayList list = new ArrayList(int copacity) * * 2.2jdk 8 中ArrayList的变化： * ArrayList list = new ArrayList();//底层Object[] elementData初始化为{}，并没有创建长度为10的数组 * * list.add(123);//第一次调用add()时，底层才创建了长度为10的数组，并将数据123添加到/elementData[0] * ... * 后续的添加和扩容与jdk7无异 * 2.3小结jdk7中ArrayList的创建类似于单例的饿汉式，而jdk8中的ArrayList的对象的 * 创建类似于单例的懒汉式，延迟了数组的创建，节省内存 * * 3.LinkedList的源码分析 * LinkedList list = new LinkedList();内部声明了Node类型的first和last属性，默认值为null * list.add(123);//将123封装到Node中，创建了Node对象。 * * 其中，Node定义为：体现了LinkedList的双向链表的说法 * private static class Node<E> { * E item; * Node<E> next; * Node<E> prev; * * Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) { * this.item = element; * this.next = next; * this.prev = prev; * } * } * * 4.Vector的源码分析：jdk7和jdk8中通过Vector()构造器，底层斗创建了长度为10的数组 * 在扩容方面，默认扩容为原来数组长度的2倍 * *面试题：ArrayList、LinkList、Vector三者的异同？ * 同：三个类都是实现了List接口，存储数据的特点相同：存储有序的、可重复的数据 * 不同：见上 * * 5.List接口的常用方法 * * * * @author wyyyyyk * @create 2022-07-19 15:15 */ public class ListTest { /* void add(int index, Object ele):在index位置插入ele元素 boolean addAll(int index, Collection eles):从index位置开始将eles中的所有元素添加进来 Object get(int index):获取指定index位置的元素 int indexOf(Object obj):返回obj在集合中首次出现的位置 int lastIndexOf(Object obj):返回obj在当前集合中末次出现的位置 Object remove(int index):移除指定index位置的元素，并返回此元素 Object set(int index, Object ele):设置指定index位置的元素为ele List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从fromIndex到toIndex位置的子集合 总结：常用方法 增:add(Object obj) 删:remove(int index) / remove(Object obj) 改:set(int index, Object ele) 查:get(int index) 插:add(int index, Object ele) 长度:size() 遍历:①Iterator迭代器方式 ②增强for循环 ③普通循环 */ @Test public void test3(){ ArrayList list = new ArrayList(); list.add(123); list.add(456); list.add("AA"); //方式一：①Iterator迭代器方式 Iterator iterator = list.iterator(); while (iterator.hasNext()){ System.out.println(iterator.next()); } System.out.println("*************************"); //方式二：②增强for循环0 for (Object obj : list){ System.out.println(obj); } System.out.println("*************************"); //方式三：③普通循环 for (int i = 0; i < list.size(); i++) { System.out.println(list.get(i)); } } @Test public void test2(){ ArrayList list = new ArrayList(); list.add(123); list.add(456); list.add("AA"); list.add(new Person("Tom",12)); list.add(456); //int indexOf(Object obj):返回obj在集合中首次出现的位置,如果不存在返回-1 int index = list.indexOf(4567); System.out.println(index); //int lastIndexOf(Object obj):返回obj在当前集合中末次出现的位置,如果不存在返回-1 System.out.println(list.lastIndexOf(456)); //Object remove(int index):移除指定index位置的元素，并返回此元素 Object obj = list.remove(0); System.out.println(obj); System.out.println(list); //Object set(int index, Object ele):设置指定index位置的元素为ele list.set(1,"CC"); System.out.println(list); //List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从fromIndex到toIndex位置的子集合 System.out.println(list.subList(2,4)); } @Test public void test1(){ ArrayList list = new ArrayList(); list.add(123); list.add(456); list.add("AA"); list.add(new Person("Tom",12)); list.add(456); System.out.println(list); //void add(int index, Object ele):在index位置插入ele元素 list.add(1,"BB"); System.out.println(list); //boolean addAll(int index, Collection eles):从index位置开始将eles中的所有元素添加进来 List list1 = Arrays.asList(1, 2, 3); list.addAll(list1); System.out.println(list.size());//9 //Object get(int index):获取指定index位置的元素 System.out.println(list.get(0)); } }
基于List接口的面试题：
面试题： 请问ArrayList/LinkedList/Vector的异同？谈谈你的理解？ArrayList底层 是什么？扩容机制？Vector和ArrayList的最大区别?
ArrayList和LinkedList的异同 二者都线程不安全，相对线程安全的Vector，执行效率高。 此外，ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，LinkedList基于链表的数据结构。对于 随机访问get和set，ArrayList觉得优于LinkedList，因为LinkedList要移动指针。对于新增和删除操作add(特指插入)和remove，LinkedList比较占优势，因为ArrayList要移动数据。 ArrayList和Vector的区别 Vector和ArrayList几乎是完全相同的,唯一的区别在于Vector是同步类(synchronized)，属于 强同步类。因此开销就比ArrayList要大，访问要慢。正常情况下,大多数的Java程序员使用 ArrayList而不是Vector,因为同步完全可以由程序员自己来控制。Vector每次扩容请求其大 小的2倍空间，而ArrayList是1.5倍。Vector还有一个子类Stack。
