🌟 Java集合框架
Java集合框架是Java编程语言提供的一组类和接口，用于表示集合，并提供了相关的操作和算法。在Java集合框架中，集合分为三种类型：List、Set和Map。其中，List是有序的集合，允许重复元素；Set是无序且不允许重复元素的集合；而Map是一种映射关系，它将一个键与一个值相关联。这些集合提供了非常多的操作，比如添加、删除、查找、排序等。
🍊 Collection
Java集合框架中的根接口是Collection，它提供了基本的集合操作。在Collection接口中有两个子接口：List和Set。
🎉 List
List接口是有序的集合，允许重复元素。List接口有三个主要的实现类：ArrayList、Vector和LinkedList。其中，ArrayList底层是一个数组，使用空间较少，线程不安全，因此性能较高。默认情况下，ArrayList的初始容量为10，当添加元素时，如果当前容量不足，则会进行扩容，扩容为原来的1.5倍。Vector是一个线程安全的List实现，它的底层也是一个数组，但是比ArrayList慢。LinkedList底层是双向链表，因此添加和删除元素的性能非常高，但是查找元素的性能较低。
示例代码如下：
import java.util.List; import java.util.ArrayList; import java.util.Vector; import java.util.LinkedList; public class ListExample { public static void main(String[] args) { // ArrayList示例 List<String> arrayList = new ArrayList<>(); arrayList.add("a"); arrayList.add("b"); arrayList.add("c"); arrayList.add("a"); // 允许重复元素 System.out.println("ArrayList示例：" + arrayList); // Vector示例 List<String> vector = new Vector<>(); vector.add("d"); vector.add("e"); vector.add("f"); System.out.println("Vector示例：" + vector); // LinkedList示例 List<String> linkedList = new LinkedList<>(); linkedList.add("g"); linkedList.add("h"); linkedList.add("i"); linkedList.add("g"); // 允许重复元素 System.out.println("LinkedList示例：" + linkedList); } }
🎉 Set
Set接口是无序并且不允许重复元素的集合。Set接口有三个主要的实现类：HashSet、LinkedHashSet和TreeSet。其中，HashSet底层实现是基于HashMap，使用哈希表来存储元素。当向HashSet中添加元素时，会根据元素的hashCode值来计算存储位置，如果该位置已经有元素，则将其链接在链表的末尾；如果链表长度达到8，则将链表转换为红黑树，以提高查找效率。LinkedHashSet是HashSet的子类，底层实现也是基于HashMap，但是额外维护了一个链表，用于维护元素的插入顺序。TreeSet底层使用红黑树来存储元素，因此可以保证元素的有序性，并且提供了一些基于排序的操作。
示例代码如下：
import java.util.HashSet; import java.util.LinkedHashSet; import java.util.TreeSet; public class SetExample { public static void main(String[] args) { // 创建一个HashSet集合 HashSet<String> hashSet = new HashSet<>(); // 添加元素到HashSet中 hashSet.add("apple"); hashSet.add("banana"); hashSet.add("orange"); hashSet.add("watermelon"); hashSet.add("grape"); hashSet.add("pineapple"); // 遍历HashSet集合中所有元素 for (String fruit : hashSet) { System.out.println(fruit); } // 创建一个LinkedHashSet集合 LinkedHashSet<String> linkedHashSet = new LinkedHashSet<>(); // 添加元素到LinkedHashSet中 linkedHashSet.add("apple"); linkedHashSet.add("banana"); linkedHashSet.add("orange"); linkedHashSet.add("watermelon"); linkedHashSet.add("grape"); linkedHashSet.add("pineapple"); // 遍历LinkedHashSet集合中所有元素 for (String fruit : linkedHashSet) { System.out.println(fruit); } // 创建一个TreeSet集合 TreeSet<String> treeSet = new TreeSet<>(); // 添加元素到TreeSet中 treeSet.add("apple"); treeSet.add("banana"); treeSet.add("orange"); treeSet.add("watermelon"); treeSet.add("grape"); treeSet.add("pineapple"); // 遍历TreeSet集合中所有元素 for (String fruit : treeSet) { System.out.println(fruit); } } }
🎉 Map
Map是一种映射关系，它将一个键与一个值相关联。Map接口中的键是无序、不可重复的，值是无序但可重复的。Map接口有四个主要的实现类：HashMap、LinkedHashMap、TreeMap和HashTable。其中，HashMap底层实现是基于哈希表，它使用键的hashCode值来计算存储位置，并使用链表（JDK1.8之后，链表长度达到8时会自动转化为红黑树）来解决哈希冲突。LinkedHashMap是HashMap的子类，它维护了一个双向链表来维护元素的插入顺序。TreeMap底层使用红黑树来存储元素，根据键的自然排序或指定的比较器来排序键。HashTable是一个线程安全的Map实现，它的底层实现与HashMap相似，但不允许键或值为空，且操作都是同步的。
示例代码如下：
import java.util.*; public class MapExamples { public static void main(String[] args) { // 创建HashMap示例 Map<String, Integer> hashMap = new HashMap<>(); hashMap.put("Alice", 25); hashMap.put("Bob", 30); hashMap.put("Charlie", 35); System.out.println("HashMap: " + hashMap); // 创建LinkedHashMap示例 Map<String, Integer> linkedHashMap = new LinkedHashMap<>(); linkedHashMap.put("Alice", 25); linkedHashMap.put("Bob", 30); linkedHashMap.put("Charlie", 35); System.out.println("LinkedHashMap: " + linkedHashMap); // 创建TreeMap示例 Map<String, Integer> treeMap = new TreeMap<>(); treeMap.put("Alice", 25); treeMap.put("Bob", 30); treeMap.put("Charlie", 35); System.out.println("TreeMap: " + treeMap); // 创建HashTable示例 Hashtable<String, Integer> hashTable = new Hashtable<>(); hashTable.put("Alice", 25); hashTable.put("Bob", 30); hashTable.put("Charlie", 35); System.out.println("HashTable: " + hashTable); } }
🍊 集合的选择
在Java集合框架中，集合的选择应该根据集合的特点和使用场景进行选择。例如，如果需要有序并且允许重复元素的集合，则应该选择List接口；如果需要无序并且不允许重复元素的集合，则应该选择Set接口；如果需要维护映射关系，则应该选择Map接口。但是，具体的实现类的选择应该根据集合的性能需求和使用场景进行选择。例如，如果需要高效的随机访问和修改元素，则应该选择ArrayList；如果需要高效的添加和删除元素，则应该选择LinkedList。如果需要维护元素的插入顺序，则应该选择LinkedHashSet或LinkedHashMap。如果需要元素的自然排序或者指定的比较器进行排序，则应该选择TreeSet或TreeMap。如果需要线程安全，则应该选择Vector或HashTable。
Java代码示例：
🎉 1. 有序并允许重复元素的集合 List
List<String> list=new ArrayList<String>(); list.add("Hello"); list.add("World"); list.add("Java"); System.out.println(list);
🎉 2. 无序并且不允许重复元素的集合 Set
Set<String> set=new HashSet<String>(); set.add("Hello"); set.add("World"); set.add("Java"); System.out.println(set);
🎉 3. 维护映射关系的集合 Map
Map<String,Integer> map=new HashMap<String,Integer>(); map.put("Hello",1); map.put("World",2); map.put("Java",3); System.out.println(map);
🎉 4. 高效的随机访问和修改元素 ArrayList
List<String> list=new ArrayList<String>(); list.add("Hello"); list.add("World"); list.add("Java"); System.out.println(list.get(1)); list.set(1,"Python"); System.out.println(list);
🎉 5. 高效的添加和删除元素 LinkedList
List<String> list=new LinkedList<String>(); list.add("Hello"); list.add("World"); list.add("Java"); System.out.println(list); list.addFirst("Python"); list.removeLast(); System.out.println(list);
🎉 6. 维护元素的插入顺序 LinkedHashSet
Set<String> set=new LinkedHashSet<String>(); set.add("Hello"); set.add("World"); set.add("Java"); System.out.println(set);
🎉 7. 元素的自然排序或者指定的比较器进行排序 TreeSet
Set<String> set=new TreeSet<String>(); set.add("Hello"); set.add("World"); set.add("Java"); System.out.println(set);
🎉 8. 线程安全 Vector
List<String> list=new Vector<String>(); list.add("Hello"); list.add("World"); list.add("Java"); System.out.println(list);
🎉 9. 线程安全 HashTable
Map<String,Integer> map=new Hashtable<String,Integer>(); map.put("Hello",1); map.put("World",2); map.put("Java",3); System.out.println(map);
