一、泛型(Generics)
为了能够更好的学习容器,我们首先要先来学习一个概念:泛型。
泛型基本概念,泛型是JDK5.0以后增加的新特性。
泛型的本质就是“数据类型的参数化”,处理的数据类型不是固定的,而是可以作为参数传入。我们可以把“泛型”理解为数据类型的一个占位符(类似:形式参数),即告诉编译器,在调用泛型时必须传入实际类型.
参数化类型,白话说就是:
1.把类型当作是参数一样传递。
2. <数据类型> 只能是引用类型。
泛型的好处
在不使用泛型的情况下,我们可以使用Object类型来实现任意的参数类型,但是在使用时需要我们强制进行类型转换。这就要求程序员明确知道实际类型,不然可能引起类型转换错误;但是,在编译期我们无法识别这种错误,只能在运行期发现这种错误。使用泛型的好处就是可以在编译期就识别出这种错误,有了更好的安全性;同时,所有类型转换由编译器完成,在程序员看来都是自动转换的,提高了代码的可读性。
总结一下,就是使用泛型主要是两个好处:
1、代码可读性更好【不用强制转换】
2、程序更加安全【只要编译时期没有警告,运行时期就不会出现ClassCastException异常】
类型擦除
编码时采用泛型写的类型参数,编译器会在编译时去掉,这称之为“类型擦除”。
泛型主要用于编译阶段,编译后生成的字节码class文件不包含泛型中的类型信息,涉及类型转换仍然是普通的强制类型转换。类型参数在编译后会被替换成Object,运行时虚拟机并不知道泛型。
泛型主要是方便了程序员的代码编写,以及更好的安全性检测。
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1.泛型是在JDK哪个版本中增加的新特性?
A JDK5.0
B JDK6.0
C JDK7.0
D JDK8.0
2.泛型的本质是什么?
A 数据的参数化
B 对象的参数化
C 数据类型的参数化
D 基本类型的参数化
答案
1=>A 2=>C
泛型类
泛型标记
定义泛型时,一般采用几个标记:E、T、K、V、N、?。他们约定
俗称的含义如下:
泛型标记 | 对应单词 | 说明 |
E | Element | 在容器中使用,表示容器中的元素 |
T | Type | 表示普通的JAVA类 |
K | Key | 表示键,例如:Map中的键Key |
V | Value | 表示值 |
N | Number | 表示数值类型 |
? | 表示不确定的JAVA类型 |
泛型类的使用
语法结构
public class 类名<泛型标识符号> { } public class 类名<泛型标识符号,泛型标识符号> { }
示例
public class Generic<T> { private T flag; public void setFlag(T flag){ this.flag = flag; } public T getFlag(){ return this.flag; } }
public class Test { public static void main(String[] args) { //创建对象时,指定泛型具体类型。 Generic<String> generic = new Generic<>(); generic.setFlag("admin"); String flag = generic.getFlag(); System.out.println(flag); //创建对象时,指定泛型具体类型。 Generic<Integer> generic1 = new Generic<>(); generic1.setFlag(100); Integer flag1 = generic1.getFlag(); System.out.println(flag1); } }
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1.如下哪个选项是正确定义泛型类的语法
A public class <泛型标识符号> 类名
B public <泛型标识符号> class 类名
C <泛型标识符号> public class 类名
D public class 类名<泛型标识符号>
答案
1=>D
泛型接口
泛型接口和泛型类的声明方式一致。
泛型接口的使用
语法结构
public interface 接口名<泛型标识符号> { } public interface 接口名<泛型标识符号,泛型标识符号>{ }
示例
public interface IGeneric<T> { T getName(T name); } //在实现接口时传递具体数据类型 public class IgenericImpl implements Igeneric<String> { @Override public String getName(String name) { return name; } } //在实现接口时仍然使用泛型作为数据类型 public class IGenericImpl2<T> implements IGeneric<T>{ @Override public T getName(T name) { return name; } } public class Test { public static void main(String[] args) { IGeneric<String> igeneric= new IGenericImpl(); String name = igeneric.getName("old"); System.out.println(name); IGeneric<String> igeneric1 = new IGenericImpl2<>(); String name1 = igeneric1.getName("it"); System.out.println(name1); } }
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1.如下哪个选项是正确定义泛型接口的语法
A public interface<泛型标识符号> 接口名
B public <泛型标识符号> interface 接口名
C <泛型标识符号> public interface 接口名
D public interface 接口名<泛型标识符号>
答案
1=>D
泛型方法
类上定义的泛型,在方法中也可以使用。但是,我们经常需要仅仅在某一个方法上使用泛型,这时候可以使用泛型方法。
调用泛型方法时,不需要像泛型类那样告诉编译器是什么类型,编译器可以自动推断出类型
泛型方法的使用
非静态方法
非静态方法可以使用泛型类中所定义的泛型,也可以将泛型定义在方法上。
语法结构
//无返回值方法 public <泛型标识符号> void getName(泛型标识符号name) { } //有返回值方法 public <泛型标识符号> 泛型标识符号 getName(泛型标识符号 name) { }
示例
public class MethodGeneric { public <T> void setName(T name){ System.out.println(name); } public <T> T getAge(T age){ return age; } }
public class Test2 { public static void main(String[] args) { MethodGeneric methodGeneric = new MethodGeneric(); methodGeneric.setName("old"); Integer age = methodGeneric.getAge(123); System.out.println(age); }
静态方法
静态方法中使用泛型时有一种情况需要注意一下,那就是静态方法无法访问类上定义的泛型,所以必须要将泛型定义在方法上。
语法结构
//无返回值静态方法 public static <泛型标识符号> void setName(泛型标识符号 name){ } //有返回值静态方法 public static <泛型标识符号> 泛型表示符号getName(泛型标识符号 name){ }
示例
public class MethodGeneric { public static <T> void setFlag(T flag){ System.out.println(flag); } public static <T> T getFlag(T flag){ return flag; } }
public class Test4 { public static void main(String[] args) { MethodGeneric.setFlag("old"); Integer flag1 = MethodGeneric.getFlag(123123); System.out.println(flag1); } }
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1.如下哪个选项是正确定义泛型方法的语法
A <泛型标识符号> public void getName(泛型标识符号 name)
B public void <泛型标识符号> getName(泛型标识符号 name)
C public <泛型标识符号> void getName(泛型标识符号 name)
D public void getName <泛型标识符号>(泛型标识符号 name)
答案
1=>C
泛型方法与可变参数
在泛型方法中,泛型也可以定义可变参数类型。
语法结构
public <泛型标识符号> void showMsg(泛型标识符号... agrs){ }
示例
public class MethodGeneric { public <T> void method(T...args){ for(T t:args){ System.out.println(t); } } } public class Test5 { public static void main(String[] args) { MethodGeneric methodGeneric = new MethodGeneric(); String[] arr = new String[]{"a","b","c"}; Integer[] arr2 = new Integer[]{1,2,3}; methodGeneric.method(arr); methodGeneric.method(arr2); } }
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1.如下哪个选项是正确的在可变参数中使用泛型
A public <泛型标识符号> void showMsg(泛型标识符号... agrs)
B public void showMsg(<泛型标识符号>... agrs)
C public <泛型标识符号> void showMsg(<泛型标识符号>... agrs)
D public <泛型标识符号> void showMsg(Object... agrs)
答案
1=>A
泛型中的通配符
无界通配符
“?”表示类型通配符,用于代替具体的类型。它只能在“<>”中使用。可以解决当具体类型不确定的问题。
语法结构
public void showFlag(Generic<?> generic){ }
示例
public class Generic<T> { private T flag; public void setFlag(T flag){ this.flag = flag; } public T getFlag(){ return this.flag; } } public class ShowMsg { public void showFlag(Generic<?> generic){ System.out.println(generic.getFlag()); } } public class Test3 { public static void main(String[] args) { ShowMsg showMsg = new ShowMsg(); Generic<Integer> generic = new Generic<>(); generic.setFlag(20); showMsg.showFlag(generic); Generic<Number> generic1 = new Generic<>(); generic1.setFlag(50); showMsg.showFlag(generic1); Generic<String> generic2 = new Generic<>(); generic2.setFlag("old"); showMsg.showFlag(generic2); } }
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1.在泛型中,无界通配符使用什么符号来表示?
A !
B ?
C #
D *
答案
1=>B
统配符的上下限定
统配符的上限限定
对通配符的上限的限定:<? extends 类型> ?实际类型可以是上限限定中所约定的类型,也可以是约定类型的子类型;
语法结构
public void showFlag(Generic<? extends Number> generic){ }
示例
public class ShowMsg { public void showFlag(Generic<? extends Number> generic){ System.out.println(generic.getFlag()); } } public class Test4 { public static void main(String[] args) { ShowMsg showMsg = new ShowMsg(); Generic<Integer> generic = new Generic<>(); generic.setFlag(20); showMsg.showFlag(generic); Generic<Number> generic1 = new Generic<>(); generic1.setFlag(50); showMsg.showFlag(generic1); } }
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1.对通配符的上限的限定是指
A 实际类型只能是上限限定中所约定的类型;
B 实际类型只能是上限限定中所约定类型的子类型;
C 实际类型可以是上限限定中所约定的类型,也可以是约定类型的子类型;
D 实际类型可以是上限限定中所约定的类型,也可以是约定类型的父类型;
答案
1=>C
通配符的下限限定
对通配符的下限的限定:<? super 类型> ?实际类型可以是下限限定中所约定的类型,也可以是约定类型的父类型;
语法结构
public void showFlag(Generic<? super Integer> generic){ }
示例
public class ShowMsg { public void showFlag(Generic<? super Integer> generic){ System.out.println(generic.getFlag()); } } public class Test6 { public static void main(String[] args) { ShowMsg showMsg = new ShowMsg(); Generic<Integer> generic = new Generic<>(); generic.setFlag(20); showMsg.showFlag(generic); Generic<Number> generic1 = new Generic<>(); generic1.setFlag(50); showMsg.showFlag(generic1); } }
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1.对通配符的下限的限定是指
A 实际类型只能是下限限定中所约定的类型;
B 实际类型只能是下限限定中所约定类型的子类型;
C 实际类型可以是下限限定中所约定的类型,也可以是约定类型的子类型;
D 实际类型可以是下限限定中所约定的类型,也可以是约定类型的父类型;
答案
1=>D
泛型局限性和常见错误
泛型主要用于编译阶段,编译后生成的字节码class文件不包含泛型中的类型信息。 类型参数在编译后会被替换成Object,运行时虚拟机并不知道泛型。因此,使用泛型时,如下几种情况是错的:
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1.如下哪个选项是错误的使用泛型?
A Generic
B Generic
C Generic
D Generic
答案
1=>D
二、容器介绍
容器简介
容器,是用来容纳物体、管理物体。生活中,我们会用到各种各样的容器。如锅碗瓢盆、箱子和包等。
程序中的“容器”也有类似的功能,用来容纳和管理数据。比如,如下新闻网站的新闻列表、教育网站的课程列表就是用“容器”来管理:
开发和学习中需要时刻和数据打交道,如何组织这些数据是我们编程中重要的内容。 我们一般通过“容器”来容纳和管理数据。事实上,我们前面所学的数组就是一种容器,可以在其中
放置对象或基本类型数据。
数组的优势:是一种简单的线性序列,可以快速地访问数组元素,效率高。如果从查询效率和类型检查的角度讲,数组是最好的。
数组的劣势:不灵活。容量需要事先定义好,不能随着需求的变化而扩容。比如:我们在一个用户管理系统中,要把今天注册的所有用户取出来,那么这样的用户有多少个?我们在写程序时是无法确定的。因此,在这里就不能使用数组。
基于数组并不能满足我们对于“管理和组织数据的需求”,所以我们需要一种更强大、更灵活、容量随时可扩的容器来装载我们的对象。 这就是我们今天要学习的容器,也叫集合(Collection)。
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1.Java中容器的作用是什么?
A 容纳数据
B 处理数据
C 生产数据
D 销毁数据
答案
1=>A
容器的结构
结构图
单例集合
双例集合
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1.如下哪个接口不是容器接口?
A List
B Set
C Map
D Comparable
答案
1=>D
单例集合
Collection接口介绍
Collection 表示一组对象,它是集中、收集的意思。Collection接口的两个子接口是List、Set接口。
Collection接口中定义的方法
方法 | 说明 |
boolean add(Object element) | 增加元素到容器中 |
boolean remove(Object element) | 从容器中移除元素 |
boolean contains(Object element) | 容器中是否包含该元素 |
int size() | 容器中元素的数量 |
boolean isEmpty() | 容器是否为空 |
void clear() | 清空容器中所有元素 |
Iterator iterator() | 获得迭代器,用于遍历所有元素 |
boolean containsAll(Collection c) | 本容器是否包含c容器中的所有元素 |
boolean addAll(Collection c) | 将容器c中所有元素增加到本容器 |
boolean removeAll(Collection c) | 移除本容器和容器c中都包含的元素 |
boolean retainAll(Collection c) | 取本容器和容器c中都包含的元素,移除非交集元素 |
Object[] toArray() | 转化成Object数组 |
由于List、Set是Collection的子接口,意味着所有List、Set的实现类都有上面的方法。
JDK8之后,Collection接口新增的方法(将在JDK新特性和函数式编程中介绍):
新增方法 | 说明 |
removeIf | 作用是删除容器中所有满足filter指定条件的元素 |
stream parallelStream |
stream和parallelStream 分别返回该容器的Stream视图表示,不同之处在于parallelStream()返回并行的Stream,Stream是Java函数式编程的核心类 |
spliterator | 可分割的迭代器,不同以往的iterator需要顺序迭代,Spliterator可以分割为若干个小的迭代器进行并行操作,可以实现多线程操作提高效率 |
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1.如下哪个接口不是Collection接口的子接口?
A List
B Set
C Map
D Queue
答案
1=>C
List接口介绍
List接口特点
List是有序、可重复的容器。
有序:有序(元素存入集合的顺序和取出的顺序一致)。List中每个元 素都有索引标记。可以根据元素的索引标记(在List中的位置)访问 元素,从而精确控制这些元素。
可重复:List允许加入重复的元素。更确切地讲,List通常允许满足 e1.equals(e2) 的元素重复加入容器。
List接口中的常用方法
除了Collection接口中的方法,List多了一些跟顺序(索引)有关的方 法,参见下表:
ArrayList容器的基本使用
ArrayList是List接口的实现类。是List存储特征的具体实现。 ArrayList底层是用数组实现的存储。 特点:查询效率高,增删效率 低,线程不安全。
public class ArrayListTest { public static void main(String[] args) { //实例化ArrayList容器 List<String> list = new ArrayList<>(); //添加元素 boolean flag1 = list.add("oldlu"); boolean flag2 = list.add("itbz"); boolean flag3 = list.add("sxt"); boolean flag4 = list.add("sxt"); System.out.println(flag1+"\t"+flag2+"\t"+flag3+"\t"+flag4); //删除元素 boolean flag4 = list.remove("oldlu"); System.out.println(flag4); //获取容器中元素的个数 int size = list.size(); System.out.println(size); //判断容器是否为空 boolean empty = list.isEmpty(); System.out.println(empty); //容器中是否包含指定的元素 boolean value = list.contains("itbz"); System.out.println(value); //清空容器 list.clear(); Object[] objects1 = list.toArray(); System.out.println(Arrays.toString(objects1)); } }
ArrayList容器的索引操作
public class ArrayListTest2 { public static void main(String[] args) { //实例化容器 List<String> list = new ArrayList<>(); //添加元素 list.add("oldlu"); list.add("itbz"); //向指定位置添加元素 list.add(0,"sxt"); System.out.println("获取元素"); String value1 = list.get(0); System.out.println(value1); System.out.println("获取所有元素方式一"); //使用普通for循环 for(int i=0;i<list.size();i++){ System.out.println(list.get(i)); } System.out.println("获取所有元素方式二"); //使用Foreach循环 for(String str:list){ System.out.println(str); } System.out.println("元素替换"); list.set(1,"kevin"); for(String str:list){ System.out.println(str); } System.out.println("根据索引位置删除元素); String value2 = list.remove(1); System.out.println(value2); System.out.println("----------------"); for(String str:list){ System.out.println(str); } System.out.println("查找元素第一次出现的位置"); int value3 = list.indexOf("sxt"); System.out.println(value3); System.out.println("查找元素最后一次出现的位置"); list.add("sxt"); for(String str:list){ System.out.println(str); } int value4 = list.lastIndexOf("sxt"); System.out.println(value4); } }
ArrayList的并集、交集、差集
并集
//并集操作:将另一个容器中的元素添加到当前容器中 List<String> a = new ArrayList<>(); a.add("a"); a.add("b"); a.add("c"); List<String> b = new ArrayList<>(); b.add("a"); b.add("b"); b.add("c"); //a并集b a.addAll(b); for(String str :a){ System.out.println(str); }
交集
//交集操作:保留相同的,删除不同的 List<String> a1 = new ArrayList<>(); a1.add("a"); a1.add("b"); a1.add("c"); List<String> b1 = new ArrayList<>(); b1.add("a"); b1.add("d"); b1.add("e"); //交集操作 a1.retainAll(b1); for(String str :a1){ System.out.println(str); }
差集
//差集操作:保留不同的,删除相同的 List<String> a2 = new ArrayList<>(); a2.add("a"); a2.add("b"); a2.add("c"); List<String> b2= new ArrayList<>(); b2.add("b"); b2.add("c"); b2.add("d"); a2.removeAll(b2); for(String str :a2){ System.out.println(str); }
ArrayList源码分析
ArrayList底层是用数组实现的存储。
成员变量
/** * Default initial capacity. */ private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10; /** * The array buffer into which the elements of the ArrayList are stored. /** * The array buffer into which the elements of the ArrayList are stored. * The capacity of the ArrayList is the length of this array buffer. Any * empty ArrayList with elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA * will be expanded to DEFAULT_CAPACITY when the first element is added. */ transient Object[] elementData; // nonprivate to simplify nested class access /** * The size of the ArrayList (the number of elements it contains). * * @serial */ private int size;
数组初始大小
/** * Default initial capacity. */ private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
添加元素
/** * Appends the specified element to the end of this list. * * @param e element to be appended to this list * @return <tt>true</tt> (as specified by {@link Collection#add}) */ public boolean add(E e) { ensureCapacityInternal(size + 1); //Increments modCount!! elementData[size++] = e; return true; }
判断数组是否扩容
//容量检查 private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity)); } //容量确认 private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { modCount++; //判断是否需要扩容,数组中的元素个数-数组长度,如果大于0表明需要扩容 if (minCapacity - elementData.length > 0) grow(minCapacity); }
数组扩容
/** * Increases the capacity to ensure that it can hold at least the * number of elements specified by the minimum capacity argument. * * @param minCapacity the desired minimum capacity */ private void grow(int minCapacity) { // overflow-conscious code int oldCapacity = elementData.length; //扩容1.5倍 int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); if (newCapacity - minCapacity < 0) newCapacity = minCapacity; if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); // minCapacity is usually close to size, so this is a win: elementData = Arrays.copyOf(elementData,newCapacity); }
Vector容器的基本使用
Vector底层是用数组实现的,相关的方法都加了同步检查,因此“线 程安全,效率低”。 比如,indexOf方法就增加了synchronized同步 标记。
Vector的使用
Vector的使用与ArrayList是相同的,因为他们都实现了List接口, 对List接口中的抽象方法做了具体实现。
public class VectorTest { public static void main(String[] args) { //实例化Vector List<String> v = new Vector<>(); v.add("a"); v.add("b"); v.add("a"); for(int i=0;i<v.size();i++){ System.out.println(v.get(i)); } System.out.println("----------------------"); for(String str:v){ System.out.println(str); } } }
Vector源码分析
成员变量
/** * The array buffer into which the components of the vector are * stored. The capacity of the vector is the length of this array buffer, * and is at least large enough to contain all the vector's elements. * * <p>Any array elements following the last element in the Vector are null. * * @serial */ protected Object[] elementData; /** * The number of valid components in this {@code Vector} object. * Components {@code elementData[0]} through * {@code elementData[elementCount-1]} are the actual items. * * @serial */ protected int elementCount; /** * The amount by which the capacity of the vector is automatically * incremented when its size becomes greater than its capacity. If * the capacity increment is less than or equal to zero, the capacity * of the vector is doubled each time it needs to grow. * * @serial */ protected int capacityIncrement;
构造方法
public Vector() { this(10); }
添加元素
/** * Appends the specified element to the end of this Vector. * * @param e element to be appended to this Vector * @return {@code true} (as specified by {@link Collection#add}) * @since 1.2 */ public synchronized boolean add(E e) { modCount++; ensureCapacityHelper(elementCount + 1); elementData[elementCount++] = e; return true; }
数组扩容
/** * This implements the unsynchronized semantics of ensureCapacity. * Synchronized methods in this class can internally call this * method for ensuring capacity without incurring the cost of an * extra synchronization. * * @see #ensureCapacity(int) */ private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) { // overflow-conscious code //判断是否需要扩容,数组中的元素个数-数组长度,如果大于0表明需要扩容 if (minCapacity - elementData.length >0) grow(minCapacity); }
private void grow(int minCapacity) { // overflow-conscious code int oldCapacity = elementData.length; //扩容2倍 int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ? capacityIncrement : oldCapacity); if (newCapacity - minCapacity < 0) newCapacity = minCapacity; if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); }
LinkedList容器介绍
LinkedList底层用双向链表实现的存储。特点:查询效率低,增删 效率高,线程不安全。 双向链表也叫双链表,是链表的一种,它的每个数据节点中都有两 个指针,分别指向前一个节点和后一个节点。 所以,从双向链表中 的任意一个节点开始,都可以很方便地找到所有节点。
LinkedList的存储结构图
每个节点都应该有3部分内容:
class Node<E> { Node<E> previous; //前一个节点 E element; //本节点保存的数据 Node<E> next; //后一个节点 }
List实现类的选用规则
如何选用ArrayList、LinkedList、Vector?
1 需要线程安全时,用Vector。
2 不存在线程安全问题时,并且查找较多用ArrayList(一般使用它)
3 不存在线程安全问题时,增加或删除元素较多用LinkedList
LinkedList容器的使用(List标准)
LinkedList实现了List接口,所以LinkedList是具备List的存储特征的 (有序,元素有重复)。
public class LinkedListTest { public static void main(String[] args) { //实例化LinkedList容器 List<String> list = new LinkedList<>(); //添加元素 boolean a = list.add("a"); boolean b = list.add("b"); boolean c = list.add("c"); list.add(3,"a"); System.out.println(a+"\t"+b+"\t"+c); for(int i=0;i<list.size();i++){ System.out.println(list.get(i)); } } }
LinkedList容器的使用(非List标准)
public class LinkedListTest2 { public static void main(String[] args) { System.out.println("-------LinkedList-------------"); //将指定元素插入到链表开头 LinkedList<String> linkedList1 = new LinkedList<>(); linkedList1.addFirst("a"); linkedList1.addFirst("b"); linkedList1.addFirst("c"); for (String str:linkedList1){ System.out.println(str); } System.out.println("----------------------"); //将指定元素插入到链表结尾 LinkedList<String> linkedList = new LinkedList<>(); linkedList.addLast("a"); linkedList.addLast("b"); linkedList.addLast("c"); for (String str:linkedList){ System.out.println(str); } System.out.println("---------------------------"); //返回此链表的第一个元素 System.out.println(linkedList.getFirst()); //返回此链表的最后一个元素 System.out.println(linkedList.getLast()); System.out.println("-----------------------"); //移除此链表中的第一个元素,并返回这个元素 linkedList.removeFirst(); //移除此链表中的最后一个元素,并返回这个元素 linkedList.removeLast(); for (String str:linkedList){ System.out.println(str); } System.out.println("-----------------------"); linkedList.addLast("c"); //从此链表所表示的堆栈处弹出一个元素,等效于removeFirst linkedList.pop(); for (String str:linkedList){ System.out.println(str); } System.out.println("-------------------"); //将元素推入此链表所表示的堆栈 这个等效于addFisrt(E e) linkedList.push("h"); for (String str:linkedList){ System.out.println(str); } } }
LinkedList的源码分析
添加元素
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; } }
成员变量
transient int size = 0; /** * Pointer to first node. * Invariant: (first == null && last == null) || * (first.prev == null && first.item != null) */ transient Node<E> first; /** * Pointer to last node. * Invariant: (first == null && last == null) || * (last.next == null && last.item != null) */ transient Node<E> last;
添加元素
/** * Appends the specified element to the end of this list. * * <p>This method is equivalent to {@link #addLast}. * * @param e element to be appended to this list * @return {@code true} (as specified by {@link Collection#add}) */ public boolean add(E e) { linkLast(e); return true; } /** * Links e as last element. */ void linkLast(E e) { final Node<E> l = last; final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null); last = newNode; if (l == null) first = newNode; else l.next = newNode; size++; modCount++; }
头尾添加元素
addFirst
/** * Inserts the specified element at the beginning of this list. * * @param e the element to add */ public void addFirst(E e) { linkFirst(e); } /** * Links e as first element. */ private void linkFirst(E e) { final Node<E> f = first; final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f); first = newNode; if (f == null) last = newNode; else f.prev = newNode; size++; modCount++; }
addLast
/** * Appends the specified element to the end of this list. * * <p>This method is equivalent to {@link #add}. * * @param e the element to add */ public void addLast(E e) { linkLast(e); } /** * Links e as last element. */ void linkLast(E e) { final Node<E> l = last; final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null); last = newNode; if (l == null) first = newNode; else l.next = newNode; size++; modCount++; }
获取元素
/** * Returns the element at the specified position in this list. * * @param index index of the element to return * @return the element at the specified position in this list * @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc} */ public E get(int index) { checkElementIndex(index); return node(index).item; }
private void checkElementIndex(int index) { if (!isElementIndex(index)) throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index)); }
/** * Tells if the argument is the index of an existing element. */ private boolean isElementIndex(int index) { return index >= 0 && index < size; }
/** * Returns the (non-null) Node at the specified element index. */ Node<E> node(int index) { // assert isElementIndex(index); if (index < (size >> 1)) { Node<E> x = first; for (int i = 0; i < index; i++) x = x.next; return x; } else { Node<E> x = last; for (int i = size - 1; i > index; i--) x = x.prev; return x; } }
Set接口介绍
Set接口继承自Collection接口,Set接口中没有新增方法,它和 Collection接口保持完全一致。我们在前面学习List接口的使用方 式,在Set中仍然适用。因此,学习Set的使用将没有任何难度。
Set接口特点
Set特点:无序、不可重复。无序指Set中的元素没有索引,我们只 能遍历查找;不可重复指不允许加入重复的元素。更确切地讲,新 元素如果和Set中某个元素通过equals()方法对比为true,则只能保 留一个。
Set常用的实现类有:HashSet、TreeSet等,我们一般使用 HashSet。
HashSet容器的使用
HashSet是Set接口的实现类。是Set存储特征的具体实现。
public class HashSetTest { public static void main(String[] args) { //实例化HashSet Set<String> set = new HashSet<>(); //添加元素 set.add("a"); set.add("b1"); set.add("c2"); set.add("d"); set.add("a"); //获取元素,在Set容器中没有索引,所以没有对应的get(int index)方法 for(String str: set){ System.out.println(str); } System.out.println("--------------------"); //删除元素 boolean flag = set.remove("c2"); System.out.println(flag); for(String str: set){ System.out.println(str); } System.out.println("------------------------"); int size = set.size(); System.out.println(size); } }
HashSet存储特征分析
HashSet 是一个不保证元素的顺序且没有重复元素的集合,是线程 不安全的。HashSet允许有null 元素。
无序:
在HashSet中底层是使用HashMap存储元素的。HashMap底层使 用的是数组与链表实现元素的存储。元素在数组中存放时,并不是 有序存放的也不是随机存放的,而是对元素的哈希值进行运算决定 元素在数组中的位置。
不重复:
当两个元素的哈希值进行运算后得到相同的在数组中的位置时,会 调用元素的equals()方法判断两个元素是否相同。如果元素相同则 不会添加该元素,如果不相同则会使用单向链表保存该元素。
通过HashSet存储自定义对象
创建Users对象
public class Users { private String username; private int userage; public Users(String username, int userage) { this.username = username; this.userage = userage; } public Users() { } @Override public boolean equals(Object o) { if (this == o) return true; if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false; Users users = (Users) o; if (userage != users.userage) return false; return username != null ? username.equals(users.username) : users.username == null; } @Override public int hashCode() { int result = username != null ? username.hashCode() : 0; result = 31 * result + userage; return result; } public String getUsername() { return username; } public void setUsername(String username) { this.username = username; } public int getUserage() { return userage; } public void setUserage(int userage) { this.userage = userage; } @Override public String toString() { return "Users{" + "username='" + username + '\'' + ", userage=" + userage + '}'; } }
在HashSet中存储Users对象
public class HashSetTest2 { public static void main(String[] args) { //实例化HashSet Set<Users> set = new HashSet<>(); Users u = new Users("oldlu",18); Users u1 = new Users("oldlu",18); set.add(u); set.add(u1); System.out.println(u.hashCode()); System.out.println(u1.hashCode()); for(Users users:set){ System.out.println(users); } } }
HashSet底层源码分析
成员变量
private transient HashMap<E,Object> map; // Dummy value to associate with an Object in the backing Map private static final Object PRESENT = new Object();
添加元素
/** * Adds the specified element to this set if it is not already present. * More formally, adds the specified element <tt>e</tt> to this set if * this set contains no element <tt>e2</tt> such that * <tt>(e==null ? e2==null : e.equals(e2)) </tt>. * If this set already contains the element, the call leaves the set * unchanged and returns <tt>false</tt>. * * @param e element to be added to this set * @return <tt>true</tt> if this set did not already contain the specified * element */ public boolean add(E e) { return map.put(e, PRESENT)==null; }
TreeSet容器的使用
TreeSet实现了Set接口,它是一个可以对元素进行排序的容器。底 层实际是用TreeMap实现的,内部维持了一个简化版的TreeMap, 通过key来存储元素。 TreeSet内部需要对存储的元素进行排序,因 此,我们需要给定排序规则。
排序规则实现方式:
1、通过元素自身实现比较规则。
2、通过比较器指定比较规则。
public class TreeSetTest { public static void main(String[] args) { //实例化TreeSet Set<String> set = new TreeSet<>(); //添加元素 set.add("c"); set.add("a"); set.add("d"); set.add("b"); set.add("a"); //获取元素 for(String str :set){ System.out.println(str); } } }
通过元素自身实现比较规则
在元素自身实现比较规则时,需要实现Comparable接口中的 compareTo方法,该方法中用来定义比较规则。TreeSet通过调用 该方法来完成对元素的排序处理。
创建Users类
public class Users implements Comparable<Users>{ private String username; private int userage; public Users(String username, intuserage) { this.username = username; this.userage = userage; } public Users() { } @Override public boolean equals(Object o) { System.out.println("equals..."); if (this == o) return true; if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false; Users users = (Users) o; if (userage != users.userage) return false; return username != null ? username.equals(users.username) : users.username == null; } @Override public int hashCode() { int result = username != null ? username.hashCode() : 0; result = 31 * result + userage; return result; } public String getUsername() { return username; } public void setUsername(String username) { this.username = username; } public int getUserage() { return userage; } public void setUserage(int userage) { this.userage = userage; } @Override public String toString() { return "Users{" + "username='" + username + '\'' + ", userage=" + userage + '}'; } //定义比较规则 //正数:大,负数:小,0:相等 @Override public int compareTo(Users o) { if(this.userage > o.getUserage()){ return 1; } if(this.userage == o.getUserage()){ return this.username.compareTo(o.getUsername()); } return -1; } }
Set<Users> set1 = new TreeSet<>(); Users u = new Users("oldlu",18); Users u1 = new Users("admin",22); Users u2 = new Users("sxt",22); set1.add(u); set1.add(u1); set1.add(u2); for(Users users:set1){ System.out.println(users); }
通过比较器实现比较规则
通过比较器定义比较规则时,我们需要单独创建一个比较器,比较 器需要实现Comparator接口中的compare方法来定义比较规则。 在实例化TreeSet时将比较器对象交给TreeSet来完成元素的排序处 理。此时元素自身就不需要实现比较规则了。
创建Student类
public class Student { private String name; private int age; public Student(String name, int age) { this.name = name; this.age = age; } public Student() { } @Override public String toString() { return "Student{" + "name='" + name + '\'' + ", age=" + age + '}'; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public int getAge() { return age; } public void setAge(int age) { this.age = age; } @Override public boolean equals(Object o) { if (this == o) return true; if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false; Student student = (Student) o; if (age != student.age) return false; return name != null ? name.equals(student.name) : student.name == null; } @Override public int hashCode() { int result = name != null ? name.hashCode() : 0; result = 31 * result + age; return result; } }
创建比较器
public class StudentComparator implements Comparator<Student> { //定义比较规则 @Override public int compare(Student o1, Student o2) { if(o1.getAge() > o2.getAge()){ return 1; } if(o1.getAge() == o2.getAge()){ return o1.getName().compareTo(o2.getName()); } return -1; } }
public class TreeSetTest3 { public static void main(String[] args) { //创建TreeSet容器,并给定比较器对象 Set<Student> set = new TreeSet<>(new StudentComparator()); Student s = new Student("oldlu",18); Student s1 = new Student("admin",22); Student s2 = new Student("sxt",22); set.add(s); set.add(s1); set.add(s2); for(Student student:set){ System.out.println(student); } } }
TreeSet底层源码分析
成员变量
/** * The backing map. */ private transient NavigableMap<E,Object> m; // Dummy value to associate with an Object in the backing Map private static final Object PRESENT = new Object();
构造方法
public TreeSet() { this(new TreeMap<E,Object>()); }
添加元素
/** * Adds the specified element to this set if it is not already present. * More formally, adds the specified element <tt>e</tt> to this set if * this set contains no element <tt>e2</tt> such that * <tt>(e==null ? e2==null : e.equals(e2))</tt>. * If this set already contains the element, the call leaves the set * unchanged and returns <tt>false</tt>. * * @param e element to be added to this set * @return <tt>true</tt> if this set did not already contain the specified * element */ public boolean add(E e) { return map.put(e, PRESENT)==null; }
单例集合使用案例
需求: 产生1-10之间的随机数([1,10]闭区间),将不重复的10个随机数放到 容器中。
使用List类型容器实现
public class ListDemo { public static void main(String[] args) { List<Integer> list = new ArrayList<>(); while(true){ //产生随机数 int num = (int) (Math.random()*10+1); //判断当前元素在容器中是否存在 if(!list.contains(num)){ list.add(num); } //结束循环 if(list.size() == 10){ break; } } for(Integer i:list){ System.out.println(i); } } }
使用Set类型容器实现
public class SetDemo { public static void main(String[] args) { Set<Integer> set = new HashSet<>(); while(true){ int num = (int)(Math.random()*10+1); //将元素添加容器中,由于Set类型容器是、不允许有重复元素的,所以不需要判断。 set.add(num); //结束循环 if(set.size() == 10){ break; } } for(Integer i:set){ System.out.println(i); } } }
双例集合
Map接口介绍
Map接口定义了双例集合的存储特征,它并不是Collection接口的 子接口。双例集合的存储特征是以key与value结构为单位进行存 储。体现的是数学中的函数 y=f(x)感念。
Map与Collecton的区别:
1、Collection中的容器,元素是孤立存在的(理解为单身),向集 合中存储元素采用一个个元素的方式存储。
2、Map中的容器,元素是成对存在的(理解为现代社会的夫妻)。每 个元素由键与值两部分组成,通过键可以找对所对应的值。
3、Collection中的容器称为单列集合,Map中的容器称为双列集 合。
4、Map中的集合不能包含重复的键,值可以重复;每个键只能对应 一个值。
5、Map中常用的容器为HashMap,TreeMap等。
Map接口中常用的方法表
HashMap容器的使用
HashMap采用哈希算法实现,是Map接口最常用的实现类。 由于 底层采用了哈希表存储数据,我们要求键不能重复,如果发生重 复,新的键值对会替换旧的键值对。 HashMap在查找、删除、修 改方面都有非常高的效率。
public class HashMapTest { public static void main(String[] args) { //实例化HashMap容器 Map<String,String> map = new HashMap<>(); //添加元素 map.put("a","A"); map.put("b","B"); map.put("c","C"); map.put("a","D"); //获取容器中元素数量 int size = map.size(); System.out.println(size); System.out.println("---------------"); //获取元素 //方式一 String v = map.get("a"); System.out.println(v); System.out.println("---------------"); //方式二 Set<String> keys = map.keySet(); for(String key:keys){ String v1 = map.get(key); System.out.println(key+" ----"+v1); } System.out.println("-------------------"); //方式三 Set<Map.Entry<String,String>> entrySet = map.entrySet(); for(Map.Entry<String,String> entry:entrySet){ String key = entry.getKey(); String v2 = entry.getValue(); System.out.println(key+" ---------- "+v2); } System.out.println("--------------------"); //Map容器的并集操作 Map<String,String> map2 = new HashMap<>(); map2.put("f","F"); map2.put("c","CC"); map.putAll(map2); Set<String> keys2 = map.keySet(); for(String key:keys2){ System.out.println("key: "+key+" Value: "+map.get(key)); } System.out.println("---------------"); //删除元素 String v3 = map.remove("a"); System.out.println(v3); Set<String> keys3 = map.keySet(); for(String key:keys3){ System.out.println("key: "+key+" Value: "+map.get(key)); } System.out.println("-------------------"); //判断Key是否存在 boolean b = map.containsKey("b"); System.out.println(b); //判断Value是否存在 boolean cc = map.containsValue("CC"); System.out.println(cc); } }
HashTable类和HashMap用法几乎一样,底层实现几乎一样,只不 过HashTable的方法添加了synchronized关键字确保线程同步检 查,效率较低。
HashMap与HashTable的区别
1 HashMap: 线程不安全,效率高。允许key或value为null
2 HashTable: 线程安全,效率低。不允许key或value为null
HashMap的底层源码分析
底层存储介绍
HashMap底层实现采用了哈希表,这是一种非常重要的数据结构。 对于我们以后理解很多技术都非常有帮助。 数据结构中由数组和链表来实现对数据的存储,他们各有特点。
(1) 数组:占用空间连续。 寻址容易,查询速度快。但是,增加和 删除效率非常低。
(2) 链表:占用空间不连续。 寻址困难,查询速度慢。但是,增加 和删除效率非常高。 那么,我们能不能结合数组和链表的优点(即查询快,增删效率也 高)呢? 答案就是“哈希表”。 哈希表的本质就是“数组+链表”。
Oldlu建议
对于本章中频繁出现的“底层实现”讲解,建议学有余力的童鞋将 它搞通。刚入门的童鞋如果觉得有难度,可以暂时跳过。入门 期间,掌握如何使用即可,底层原理是扎实内功,便于大家应 对一些大型企业的笔试面试。
HashMap中的成员变量
/** * The default initial capacity - MUST be a power of two. */ static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16 /** * The maximum capacity, used if a higher value is implicitly specified * by either of the constructors with arguments. * MUST be a power of two <= 1<<30. */ static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30; /** * The load factor used when none specified in constructor. */ static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f; /** * The bin count threshold for using a tree rather than list for a * bin. Bins are converted to trees when adding an element to a * bin with at least this many nodes. The value must be greater * than 2 and should be at least 8 to mesh with assumptions in * tree removal about conversion back to plain bins upon * shrinkage. */ static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8; /** * The bin count threshold for untreeifying a (split) bin during a * resize operation. Should be less than TREEIFY_THRESHOLD, and at * most 6 to mesh with shrinkage detection under removal. */ static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6; /** * The smallest table capacity for which bins may be treeified. * (Otherwise the table is resized if too many nodes in a bin.) * Should be at least 4 * TREEIFY_THRESHOLD to avoid conflicts * between resizing and treeification thresholds. */ static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64; /** * The number of key-value mappings contained in this map. */ transient int size; /** * The table, initialized on first use, and resized as * necessary. When allocated, length is always a power of two. * (We also tolerate length zero in some operations to allow * bootstrapping mechanics that are currently not needed.) */ transient Node<K,V>[] table;
HashMap中存储元素的节点类型
Node类
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> { final int hash; final K key; V value; Node<K,V> next; Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) { this.hash = hash; this.key = key; this.value = value; this.next = next; } public final K getKey() { return key; } public final V getValue() { return value; } public final String toString() { return key + "=" + value; } public final int hashCode() { return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value); } public final V setValue(V newValue) { V oldValue = value; value = newValue; return oldValue; } public final boolean equals(Object o) { if (o == this) return true; if (o instanceof Map.Entry) { Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry<?,?>)o; if (Objects.equals(key, e.getKey()) && Objects.equals(value, e.getValue())) return true; } return false; } }
TreeNode类
/** * Entry for Tree bins. Extends LinkedHashMap.Entry (which in turn * extends Node) so can be used as extension of either regular or * linked node. */ static final class TreeNode<K,V> extends LinkedHashMap.Entry<K,V> { TreeNode<K,V> parent; // red-black tree links TreeNode<K,V> left; TreeNode<K,V> right; TreeNode<K,V> prev; // needed to unlink next upon deletion boolean red; TreeNode(int hash, K key, V val, Node<K,V> next) { super(hash, key, val, next); } /** * Returns root of tree containing thisnode. */ final TreeNode<K,V> root() { for (TreeNode<K,V> r = this, p;;) { if ((p = r.parent) == null) return r; r = p; } }
它们的继承关系
HashMap中的数组初始化
在JDK1.8的HashMap中对于数组的初始化采用的是延迟初始化方 式。通过resize方法实现初始化处理。resize方法既实现数组初始 化,也实现数组扩容处理。
/** * Initializes or doubles table size. If null, allocates in * accord with initial capacity target held in field threshold. * Otherwise, because we are using power-oftwo expansion, the * elements from each bin must either stay at same index, or move * with a power of two offset in the new table. * * @return the table */ final Node<K,V>[] resize() { Node<K,V>[] oldTab = table; int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length; int oldThr = threshold; int newCap, newThr = 0; if (oldCap > 0) { if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) { threshold = Integer.MAX_VALUE; return oldTab; } else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY && oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY) newThr = oldThr << 1; // double threshold } else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold newCap = oldThr; else { // zero initialthreshold signifies using defaults newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY; newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY); } if (newThr == 0) { float ft = (float)newCap * loadFactor; newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ? (int)ft : Integer.MAX_VALUE); } threshold = newThr; @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"}) Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V> [])new Node[newCap]; table = newTab; if (oldTab != null) { for (int j = 0; j < oldCap; ++j) { Node<K,V> e; if ((e = oldTab[j]) != null) { oldTab[j] = null; if (e.next == null) newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e; else if (e instanceof TreeNode) ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap); else { // preserve order Node<K,V> loHead = null,loTail = null; Node<K,V> hiHead = null,hiTail = null; Node<K,V> next; do { next = e.next; if ((e.hash & oldCap) == 0) { if (loTail ==null) loHead = e; else loTail.next = e; loTail = e; } else { if (hiTail == null) hiHead = e; else hiTail.next = e; hiTail = e; } } while ((e = next) != null); if (loTail != null) { loTail.next = null; newTab[j] = loHead; } if (hiTail != null) { hiTail.next = null; newTab[j + oldCap] = hiHead; } } } } } return newTab; }
HashMap中计算Hash值
1 获得key对象的hashcode
首先调用key对象的hashcode()方法,获得key的hashcode值。
2 根据hashcode计算出hash值(要求在[0, 数组长度-1]区 间)hashcode是一个整数,我们需要将它转化成[0, 数组长度-1] 的范围。我们要求转化后的hash值尽量均匀地分布在[0,数组长 度-1]这个区间,减少“hash冲突”
2.1 一种极端简单和低下的算法是: hash值 = hashcode/hashcode; 也就是说,hash值总是1。意味着,键值对对象都会存储到 数组索引1位置,这样就形成一个非常长的链表。相当于每存 储一个对象都会发生“hash冲突”,HashMap也退化成了一个 “链表”。
2.2 一种简单和常用的算法是(相除取余算法): hash值 = hashcode%数组长度;
这种算法可以让hash值均匀的分布在[0,数组长度-1]的区间。 但是,这种算法由于使用了“除法”,效率低下。JDK后来改进 了算法。首先约定数组长度必须为2的整数幂,这样采用位运 算即可实现取余的效果:hash值 = hashcode&(数组长 度-1)。
/** * Associates the specified value with the specified key in this map. * If the map previously contained a mapping for the key, the old * value is replaced. * * @param key key with which the specified value is to be associated * @param value value to be associated with the specified key * @return the previous value associated with <tt>key</tt>, or * <tt>null</tt> if there was no mapping for <tt>key</tt>. * (A <tt>null</tt> return can also indicate that the map * previously associated <tt>null</tt> with <tt>key</tt>.) */ public V put(K key, V value) { return putVal(hash(key), key, value, false, true); } static final int hash(Object key) { int h; return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16); }
/** * Implements Map.put and related methods * * @param hash hash for key * @param key the key * @param value the value to put * @param onlyIfAbsent if true, don't change existing value * @param evict if false, the table is in creation mode. * @return previous value, or null if none */ final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict) { Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i; if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0) n = (tab = resize()).length; if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) tab[i] = newNode(hash, key, value, null); else { Node<K,V> e; K k; if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) e = p; else if (p instanceof TreeNode) e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value); else { for (int binCount = 0; ; ++binCount) { if ((e = p.next) == null) { p.next = newNode(hash, key, value, null); if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st treeifyBin(tab, hash); break; } if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) break; p = e; } } if (e != null) { // existing mapping for key V oldValue = e.value; if (!onlyIfAbsent || oldValue == null) e.value = value;afterNodeAccess(e); return oldValue; } } ++modCount; if (++size > threshold) resize(); afterNodeInsertion(evict); return null; }
HashMap中添加元素
/** * Associates the specified value with the specified key in this map. * If the map previously contained a mapping for the key, the old * value is replaced. * * @param key key with which the specified value is to be associated * @param value value to be associated with the specified key * @return the previous value associated with <tt>key</tt>, or * <tt>null</tt> if there was no mapping for <tt>key</tt>. * (A <tt>null</tt> return can also indicate that the map * previously associated <tt>null</tt> with <tt>key</tt>.) */ public V put(K key, V value) { return putVal(hash(key), key, value,false, true); }
HashMap中数组扩容
/** * Implements Map.put and related methods * * @param hash hash for key * @param key the key * @param value the value to put * @param onlyIfAbsent if true, don't change existing value * @param evict if false, the table is in creation mode. * @return previous value, or null if none */ final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict) { Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i; if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0) n = (tab = resize()).length; if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) tab[i] = newNode(hash, key, value, null); else { Node<K,V> e; K k; if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) e = p; else if (p instanceof TreeNode) e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value); else { for (int binCount = 0; ; ++binCount) { if ((e = p.next) == null) { p.next = newNode(hash, key, value, null); if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st treeifyBin(tab,hash); break; } if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) break; p = e; } } if (e != null) { // existing mapping for key V oldValue = e.value; if (!onlyIfAbsent || oldValue == null) e.value = value; afterNodeAccess(e); return oldValue; } } ++modCount; if (++size > threshold) resize(); afterNodeInsertion(evict); return null; }
/** * Initializes or doubles table size. If null, allocates in * accord with initial capacity target held in field threshold. * Otherwise, because we are using power-oftwo expansion, the * elements from each bin must either stay at same index, or move * with a power of two offset in the new table. * * @return the table */ final Node<K,V>[] resize() { Node<K,V>[] oldTab = table; int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length; int oldThr = threshold; int newCap, newThr = 0; if (oldCap > 0) { if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) { threshold = Integer.MAX_VALUE; return oldTab; } else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY && oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY) newThr = oldThr << 1; // double threshold } else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold newCap = oldThr; else { // zero initial threshold signifies using defaults newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY; newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY); } if (newThr == 0) { float ft = (float)newCap * loadFactor; newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ? (int)ft : Integer.MAX_VALUE); } threshold = newThr; @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"}) Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V> [])new Node[newCap]; table = newTab; if (oldTab != null) { for (int j = 0; j < oldCap; ++j) { Node<K,V> e; if ((e = oldTab[j]) != null) { oldTab[j] = null; if (e.next == null) newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e; else if (e instanceof TreeNode) ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap); else { // preserve order Node<K,V> loHead = null, loTail = null; Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null; Node<K,V> next; do { next = e.next; if ((e.hash & oldCap) == 0) { if (loTail == null) loHead = e; else loTail.next = e; loTail = e; } else { if (hiTail == null) hiHead = e; else hiTail.next = e; hiTail = e; } } while ((e = next) != null); if (loTail != null) { loTail.next = null; newTab[j] = loHead; } if (hiTail != null) { hiTail.next = null; newTab[j + oldCap] = hiHead; } } } } } return newTab; }
TreeMap容器的使用
TreeMap和HashMap同样实现了Map接口,所以,对于API的用法 来说是没有区别的。HashMap效率高于TreeMap;TreeMap是可 以对键进行排序的一种容器,在需要对键排序时可选用TreeMap。 TreeMap底层是基于红黑树实现的。
在使用TreeMap时需要给定排序规则:
1、元素自身实现比较规则
2、通过比较器实现比较规则
元素自身实现比较规则
public class Users implements Comparable<Users>{ private String username; private int userage; public Users(String username, int userage) { this.username = username; this.userage = userage; } public Users() { } @Override public boolean equals(Object o) { System.out.println("equals..."); if (this == o) return true; if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false; Users users = (Users) o; if (userage != users.userage) return false; return username != null ? username.equals(users.username) : users.username == null; } @Override public int hashCode() { int result = username != null ? username.hashCode() : 0; result = 31 * result + userage; return result; } public String getUsername() { return username; } public void setUsername(String username) { this.username = username; } public int getUserage() { return userage; } public void setUserage(int userage) { this.userage = userage; } @Override public String toString() { return "Users{" + "username='" + username + '\'' + ", userage=" + userage + '}'; } //定义比较规则 //正数:大,负数:小,0:相等 @Override public int compareTo(Users o) { if(this.userage < o.getUserage()){ return 1; } if(this.userage == o.getUserage()){ return this.username.compareTo(o.getUsername()); } return -1; } }
public class TreeMapTest { public static void main(String[] args) { //实例化TreeMap Map<Users,String> map = new TreeMap<>(); Users u1 = new Users("oldlu",18); Users u2 = new Users("admin",22); Users u3 = new Users("sxt",22); map.put(u1,"oldlu"); map.put(u2,"admin"); map.put(u3,"sxt"); Set<Users> keys = map.keySet(); for(Users key :keys){ System.out.println(key+" --------- "+map.get(key)); } } }
通过比较器实现比较规则
public class Student { private String name; private int age; public Student(String name, int age) { this.name = name; this.age = age; } public Student() { } @Override public String toString() { return "Student{" + "name='" + name + '\'' + ", age=" + age + '}'; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public int getAge() { return age; } public void setAge(int age) { this.age = age; } @Override public boolean equals(Object o) { if (this == o) return true; if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false; Student student = (Student) o; if (age != student.age) return false; return name != null ? name.equals(student.name) : student.name == null; } @Override public int hashCode() { int result = name != null ? name.hashCode() : 0; result = 31 * result + age; return result; } }
public class StudentComparator implements Comparator<Student> { //定义比较规则 @Override public int compare(Student o1, Student o2) { if(o1.getAge() > o2.getAge()){ return 1; } if(o1.getAge() == o2.getAge()){ return o1.getName().compareTo(o2.getName()); } return -1; } }
public class TreeMapTest { public static void main(String[] args) { Map<Student,String> treeMap = new TreeMap<>(new StudentComparator()); Student s1 = new Student("oldlu",18); Student s2 = new Student("admin",22); Student s3 = new Student("sxt",22); treeMap.put(s1,"oldlu"); treeMap.put(s2,"admin"); treeMap.put(s3,"sxt"); Set<Student> keys1 = treeMap.keySet(); for(Student key :keys1){ System.out.println(key+" ----"+treeMap.get(key)); } } }
TreeMap的底层源码分析
TreeMap是红黑二叉树的典型实现。我们打开TreeMap的源码,发 现里面有一行核心代码:
private transient Entry<K,V> root = null;
root用来存储整个树的根节点。我们继续跟踪Entry(是TreeMap的 内部类)的代码:
可以看到里面存储了本身数据、左节点、右节点、父节点、以及节 点颜色。 TreeMap的put()/remove()方法大量使用了红黑树的理 论。在本节课中,不再展开。需要了解更深入的,可以参考专门的 数据结构书籍。 TreeMap和HashMap实现了同样的接口Map,因此,用法对于调 用者来说没有区别。HashMap效率高于TreeMap;在需要排序的 Map时才选用TreeMap。
Iterator接口
Iterator迭代器接口介绍
Collection接口继承了Iterable接口,在该接口中包含一个名为 iterator的抽象方法,所有实现了Collection接口的容器类对该方法 做了具体实现。iterator方法会返回一个Iterator接口类型的迭代器 对象,在该对象中包含了三个方法用于实现对单例容器的迭代处 理。
Iterator对象的工作原理:
Iterator接口定义了如下方法:
1 boolean hasNext(); //判断游标当前位置的下一个位置是否还有元素没有被遍历;
2 Object next(); //返回游标当前位置的下一个元素并将游标移动到下一个位置;
3 void remove(); //删除游标当前位置的元素,在执行完next后该操作只能执行一次;
Iterator迭代器的使用
迭代List接口类型容器
public class IteratorListTest { public static void main(String[] args) { //实例化容器 List<String> list = new ArrayList<>(); list.add("a"); list.add("b"); list.add("c"); //获取元素 //获取迭代器对象 Iterator<String> iterator = list.iterator(); //方式一:在迭代器中,通过while循环获取元素 while(iterator.hasNext()){ String value = iterator.next(); System.out.println(value); } System.out.println("-------------------------------"); //方法二:在迭代器中,通过for循环获取元素 for(Iterator<String> it = list.iterator();it.hasNext();){ String value = it.next(); System.out.println(value); } } }
迭代Set接口类型容器
public class IteratorSetTest { public static void main(String[] args) { //实例化Set类型的容器 Set<String> set = new HashSet<>(); set.add("a"); set.add("b"); set.add("c"); //方式一:通过while循环 //获取迭代器对象 Iterator<String> iterator = set.iterator(); while(iterator.hasNext()){ String value = iterator.next(); System.out.println(value); } System.out.println("-------------------------"); //方式二:通过for循环 for(Iterator<String> it = set.iterator();it.hasNext();){ String value = it.next(); System.out.println(value); } } }
迭代Map接口类型容器
public class IteratorMapTest { public static void main(String[] args) { //实例化HashMap容器 Map<String, String> map = new HashMap<String, String>(); //添加元素 map.put("a", "A"); map.put("b", "B"); map.put("c", "C"); //遍历Map容器方式一 Set<String> keySet = map.keySet(); for (Iterator<String> it = keySet.iterator(); it.hasNext();){ String key = it.next(); String value = map.get(key); System.out.println(key+" ------------- "+value); } System.out.println("------------------------"); //遍历Map容器方式二 Set<Map.Entry<String, String>> entrySet = map.entrySet(); Iterator<Map.Entry<String, String>> iterator = entrySet.iterator(); while(iterator.hasNext()){ Map.Entry entry = iterator.next(); System.out.println(entry.getKey()+" ------------ "+ entry.getValue()); } } }
在迭代器中删除元素
public class IteratorRemoveTest { public static void main(String[] args) { List<String> list = new ArrayList<>(); list.add("a"); list.add("b"); list.add("c"); list.add("d"); Iterator<String> iterator = list.iterator(); while(iterator.hasNext()){ //不要在一次循环中多次调用next方法。 String value = iterator.next(); iterator.remove(); } System.out.println("----------------"); for(Iterator<String> it = list.iterator(); it.hasNext();){ System.out.println(it.next()); list.add("dddd"); } } }
遍历集合的方法总结
遍历List方法一:普通for循环
for(int i=0;i<list.size();i++){//list为集合的对象名 String temp = (String)list.get(i); System.out.println(temp); }
遍历List方法二:增强for循环(使用泛型!)
for (String temp : list) { System.out.println(temp); }
遍历List方法三:使用Iterator迭代器(1)
for(Iterator iter= list.iterator();iter.hasNext();){ String temp = (String)iter.next(); System.out.println(temp); }
遍历List方法四:使用Iterator迭代器(2)
Iterator iter =list.iterator(); while(iter.hasNext()){ Object obj = iter.next(); iter.remove();//如果要遍历时,删除集合中的元素,建议使用这种方式! System.out.println(obj); }
遍历Set方法一:增强for循环
for(String temp:set){ System.out.println(temp); }
遍历Set方法二:使用Iterator迭代器
for(Iterator iter = set.iterator();iter.hasNext();){ String temp = (String)iter.next(); System.out.println(temp); }
遍历Map方法一:根据key获取value
Map<Integer, Man> maps = new HashMap<Integer, Man>(); Set<Integer> keySet = maps.keySet(); for(Integer id : keySet){ System.out.println(maps.get(id).name); }
遍历Map方法二:使用entrySet
Set<Map.Entry<Integer, Man>> ss = maps.entrySet(); for (Iterator<Map.Entry<Integer, Man>> iterator = ss.iterator(); iterator.hasNext();) { Map.Entry e = iterator.next(); System.out.println(e.getKey()+"-- "+e.getValue()); }
Collections工具类
类 java.util.Collections 提供了对Set、List、Map进行排序、填充、 查找元素的辅助方法。
Collections工具类的常用方法
public class CollectionsTest { public static void main(String[] args) { List<String> list = new ArrayList<>(); list.add("c"); list.add("b"); list.add("a"); //对元素排序 Collections.sort(list); for(String str:list){ System.out.println(str); } System.out.println("-------------------"); List<Users> list2 = new ArrayList<>(); Users u = new Users("oldlu",18); Users u2 = new Users("sxt",22); Users u3 = new Users("admin",22); list2.add(u); list2.add(u2); list2.add(u3); //对元素排序 Collections.sort(list2); for(Users user:list2){ System.out.println(user); } System.out.println("-------------------"); List<Student> list3 = new ArrayList<>(); Student s = new Student("oldlu",18); Student s1 = new Student("sxt",20); Student s2 = new Student("admin",20); list3.add(s); list3.add(s1); list3.add(s2); Collections.sort(list3,new StudentComparator()); for(Student student:list3){ System.out.println(student); } System.out.println("-------------------"); List<String> list4 = new ArrayList<>(); list4.add("a"); list4.add("b"); list4.add("c"); list4.add("d"); //洗牌 Collections.shuffle(list4); for(String str:list4){ System.out.println(str); } } }