Java集合框架

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本章节对应知识库

集合框架 (yuque.com)

面试相关

集合中安全与不安全的类

不安全：ArrayList、HashMap、HashSet

安全：Vector、Hashtable

两种遍历集合的方式

public class exer1 {
    public static void main(String[] args) {
        HashMap hashMap = new HashMap();
        hashMap.put("张杰","逆战");
        hashMap.put("邓紫棋","喜欢你");
        hashMap.put("群星","逆战");
        hashMap.put("张杰","天下");
        //遍历 方式1
        Iterator iterator = hashMap.keySet().iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
        System.out.println("======");
        Iterator iterator1 = hashMap.keySet().iterator();;
        while (iterator1.hasNext()){
            System.out.println(iterator1.next());
        }
        //遍历方式2：增强for循环
        System.out.println("======");
        for(Object obj: hashMap.entrySet()){
            System.out.println(obj);
        }
    }
}

数组存储的特点

》数组一旦初始化，其长度是确定的

》数组中的多个元素是依次紧密排列的，有序的，可重复的

》（优点）数组一旦初始化完成，其元素的类型就确定的。不是此类型的元素，就不能添加到此数组中

int[] arr = new int[10];
arr[1] = 1;
arr[2] = "aa"; //编译报错
Object[] arr1 = new Object[10];
arr[0] = new String();
arr[1] = new Date();

(优点)元素的类型既可以是基本数据类型，也可以是引用数据类型

数据存储的弊端

》数组一旦初始化，其长度就不可变

》数组中存储数据特点单一，对于无序的、不可重复的场景的多个数据就无能为力

》数组中可用的方法、属性都极少。具体的需求，都需要自己来组织代码逻辑

集合框架（java.util包下）

java.util.Collection：存储一个一个的数据

子接口：List:存储有序的、可重复的数据(动态数组)

ArrayList(主要实现类)、LinkedList、Vector

子接口：Set：存储无序的、不可重复的数据

HashSet(主要实现类)、LinkedHashSet、TreeSet

java.util.Map :存储一对一对的数据（key-value键值对，（x1、y1）(x2、y2)->y=f(x)，类似于高中的函数）

HashMap(主要实现类)、LinkedHashMap、TreeMap、Hashtable、Properties

集合与数组的相互转换

集合——》数组：toArray()

数组——》集合：调用Arrays的静态方法asList(Object ... objs)，返回一个List

Collection

向Collection中添加元素要求

要求元素所属的类的equals()方法重写

原因：

因为Collection中的相关方法（contains()/remove()）在使用时，要调用元素所在类的equals()方法。

迭代器（Iterator）

迭代器是用来遍历Collection，不能用来遍历Map(因为Map里面存储的键值)

设计模式的一种

迭代器不负责存储数据，只用来遍历集合元素

迭代器创建对象

Iterator itertor = 对象名.Iterator();

遍历Iterator对象

while(iterator.hasNext()){

System.out.pringtln(iteror.next());

}

增强for循环（foreach循环）（jdk5）

作用

用来遍历数组、集合

for(要遍历的集合或数组的类型 临时变量名：要遍历的集合或数组的变量名){

操作临时变量的输出

}

说明

》针对集合来讲，增强for循环的底层仍然使用的是迭代器

》增强for循环的执行过程，是将集合和数中的元素依次赋值给临时变量，注意，循环体对临时变量的修改，可能不会导致原有集合和数组中的元素的修改。

一般for循环

一般for循环是用来遍历List

List

由于时Colletion类的子类，所以Colletion类方法List都可以使用

但是继承关系，所以新增了多种方法

增

add(Object obj)

addAll(Collection coll)

删

remove(Obeject obj)

remove(int index)

改

set(int index,Object ele)

查

get(int index)

插

add(int index,Object ele)

addAll(int index,Collection eles)

长度

size()

遍历

Iterator()

增强for循环

一般for循环

List实现类

java.util.Collection：存储一个一个的数据

子接口：List：存储有序的、可重复的数据（动态数组）

ArrayList:List的主要实现类；线程不安全；底层使用Object[]数组存储

在添加数据、查找数据时，效率高效，在插入、删除数据时，效率低效

LinkedList:底层使用双向链表的方式进行存储数据；在对集合中的数据进行频繁删除，插入操作 时，建议使用此类

在插入数据、删除数据时，效率较高，在添加数据、查找数据时，效率低效

Vector:List的古老实现类；线程安全的，效率低；底层使用Object[]数组储存

Set

Set实现类

java.util.Collection:存储一个一个的数据

子接口：Set：存储无序的、不可重复的数据

HashSet：主要实现类，底层使用的时HashMap，即使用的是数组+单向链表+红黑树进行存储

LinkedHashSet：是HashSet子类，在现有的数组+单向链表+红黑树结构基础上，又添加 了一组双向链表，用于记录添加的元素先后顺序。即我们可以按照添加元素的顺序进行遍历

TreeSet：底层使用红黑树进行存储，可以按照添加的元素的指定属性的大小顺序进行遍历。

开发中，Set使用频率比List、Map少，用来过滤重复数据

无序性：！=随机性

添加元素的顺序和遍历的元素的顺序不一致，是不是无序性呢？No！

这里的无序性，指的是与添加的元素的位置有关，不像ArrayList一样依次紧密排列

这里根据的是添加元素的哈希值，计算的其在数组中的存储位置。此位置不是依次排列的，表现为无序性

不可重复性：

是根据哈希值先判断两个存储数据的哈希值是否相等，若相等，则判断值是否相等，或者是否存 在，不存在则放入，存在则覆盖数据。

比较标准，需判断hashCode()得到的哈希值以及equals()得到的boolean型的结果

哈希值相同且equals()返回true，则认为元素相同

添加到HashSet和LinkedHahSet元素的要求

要求元素所在类要重写两个方法：equals()和hashCode()

TreeSet

底层使用红黑树进行存储，可以按照添加的元素的指定属性的大小顺序进行遍历。

添加元素的属性必须保持一致，否则会保错异常ClassException

必须考虑排序：①自然排序②定制排序

判断数据是否相同的标准

不再是考虑hashCode()和equals()方法，也意味着添加到TreeSet中的元素所在的类不需要重写这两种方法

比较元素的方法为排序：①自然排序②定制排序（compareTo()或者compare()的返回值）

如果compareTo()或者compare()的返回值为0，则认为两个对象相等

由于TreeSet中存放的元素不能相同，则后一个元素如果i相同，则不能添加到TreeSet中

Map

java.util.Map:存储一对一对的数据（key-value键值对，（x1,y1）,(x2,y2)->y=f(x)）

HashMap:主要的实现类，线程不安全，效率高，可以添加null的key和value的值，底层使用的 数组+单向链表+红黑树结构存储

LinkedHashMap:是HashMap的子类，在HashMap使用的数据结构基础上，增加了一 对双向链表，用于记录添加的元素的先后顺序，即添加的顺序即为打·· 印输出的顺序，进而遍历元素时，就可以按照添加的元素显示

TreeMap：底层使用的红黑树存储，可以添加按照key-value中的key元素指定的属性大小顺序遍 历，需要考虑①自然排序②定制排序（compareTo()或者compare()的返回值）

Hashtable:古老的实现类，线程安全，效率低，不可以添加null的key或value的值;底层使用的是数组+单向链表存储

Properties:其key和value都是String类型。常用来处理属性文件

HashMapkey存储位置

存储在数组+链表+红黑树。key、value作为树的node属性出现。

HashMap中的元素特点

》HashMap中的所有的key彼此之间是不可重复的，无序的。所有的key就构成了一个Set集合。——》key所在类要重写HashCode()和equals()方法

》HashMap中的所有的value彼此之间是可重复的、无序的。所有的value就构成一个Collection集合——》value所在的类要重写equals（）

》HashMap中的一个key—value，就构成了一个entry

》HasnMap中的所有entry彼此之间是不可重复的、无序的。所以entry就构成了一个Set集合

Map中的常用方法

• 添加、修改操作：

• Object put(Object key,Object value)：将指定key-value添加到(或修改)当前map对象中
• void putAll(Map m):将m中的所有key-value对存放到当前map中

• 删除操作：

• Object remove(Object key)：移除指定key的key-value对，并返回value
• void clear()：清空当前map中的所有数据

• 元素查询的操作：

• Object get(Object key)：获取指定key对应的value
• boolean containsKey(Object key)：是否包含指定的key
• boolean containsValue(Object value)：是否包含指定的value
• int size()：返回map中key-value对的个数
• boolean isEmpty()：判断当前map是否为空
• boolean equals(Object obj)：判断当前map和参数对象obj是否相等

• 元视图操作的方法：

• Set keySet()：返回所有key构成的Set集合
• Collection values()：返回所有value构成的Collection集合
• Set entrySet()：返回所有key-value对构成的Set集合

import java.util.HashMap;
public class TestMapMethod {
    public static void main(String[] args) {
        //创建 map对象
        HashMap map = new HashMap();
        //添加元素到集合
        map.put("黄晓明", "杨颖");
        map.put("李晨", "李小璐");
        map.put("李晨", "范冰冰");
        map.put("邓超", "孙俪");
        System.out.println(map);
        //删除指定的key-value
        System.out.println(map.remove("黄晓明"));
        System.out.println(map);
        //查询指定key对应的value
        System.out.println(map.get("邓超"));
        System.out.println(map.get("黄晓明"));
    }
}

TreeMap

底层使用红黑树进行存储，可以按照添加的key-value的中key元素的指定属性的大小顺序进行遍历。

添加元素的属性必须保持一致，否则会保错异常ClassException

必须考虑排序：①自然排序②定制排序

向TreeMap中添加的key属性必须保持一致，即唯一

Properties

Properties是HashTable的子类

Colletions

Collections是一个操作Set、List、Map等集合的工具类

Colletion和Colletions的区别

Colletion：集合框架的接口，其子类包括Set、List等子接口

Collections是一个操作Set、List、Map等集合的工具类

Map不是直接继承自Collection接口。实际上，Map是继承自Collection接口的另一个接口，叫做Map接口。Map接口提供了键值对数据的存储和访问方法，与Collection接口提供的基本集合操作方法不同。

以下是一些与Map相关的常用实现类：

• HashMap：基于哈希表的实现，提供快速的插入和查找操作。
• TreeMap：基于红黑树的实现，按键进行排序，可以进行二分查找。
• LinkedHashMap：在HashMap的基础上，通过链表维护插入顺序或访问顺序。
• ConcurrentHashMap：支持高并发访问的线程安全Map实现。

这些实现类都是基于Map接口的扩展，具有不同的特性和适用场景。

常用方法

Collections 中提供了一系列静态的方法对集合元素进行排序、查询和修改等操作，还提供了对集合对象设置不可变、对集合对象实现同步控制等方法（均为static方法）：

排序操作：

• reverse(List)：反转 List 中元素的顺序
• shuffle(List)：对 List 集合元素进行随机排序
• sort(List)：根据元素的自然顺序对指定 List 集合元素按升序排序
• sort(List，Comparator)：根据指定的 Comparator 产生的顺序对 List 集合元素进行排序
• swap(List，int， int)：将指定 list 集合中的 i 处元素和 j 处元素进行交换

查找

• Object max(Collection)：根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最大元素
• Object max(Collection，Comparator)：根据 Comparator 指定的顺序，返回给定集合中的最大元素
• Object min(Collection)：根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最小元素
• Object min(Collection，Comparator)：根据 Comparator 指定的顺序，返回给定集合中的最小元素
• int binarySearch(List list,T key)在List集合中查找某个元素的下标，但是List的元素必须是T或T的子类对象，而且必须是可比较大小的，即支持自然排序的。而且集合也事先必须是有序的，否则结果不确定。
• int binarySearch(List list,T key,Comparator c)在List集合中查找某个元素的下标，但是List的元素必须是T或T的子类对象，而且集合也事先必须是按照c比较器规则进行排序过的，否则结果不确定。
• int frequency(Collection c，Object o)：返回指定集合中指定元素的出现次数

复制、替换

• void copy(List dest,List src)：将src中的内容复制到dest中
• boolean replaceAll(List list，Object oldVal，Object newVal)：使用新值替换 List 对象的所有旧值
• 提供了多个unmodifiableXxx()方法，该方法返回指定 Xxx的不可修改的视图。

添加

• boolean addAll(Collection  c,T... elements)将所有指定元素添加到指定 collection 中。

同步

• Collections 类中提供了多个 synchronizedXxx() 方法，该方法可使将指定集合包装成线程同步的集合，从而可以解决多线程并发访问集合时的线程安全问题：