○ 前言：
- 在开发实践中，我们需要一些能够动态增长长度的容器来保存我们的数据，java中为了解决数据存储单一的情况，java中就提供了不同结构的集合类，可以让我们根据不同的场景进行数据存储的选择，如Java中提供了 数组实现的集合，链表实现的集合，哈希结构，树结构等。
体系图
Java中的集合体系如图：
○ 分类：集合可以分为单列集合和双列集合.
单列集合
● Collection接口定义了单列集合共有的方法，其子接口Set和List分别定义了存储方式。
● List接口继承了Collection接口,有三个实现的类,分别是：ArrayList (数组列表) | LinkedList
(链表列表) | Vector 数组列表 (且线程安全).
● Set接口继承了Collection接口,有两个实现的类,分别是：HashSet | TreeSet .
○ 区别：
• List：可以有重复元素 • Set：不可以有重复元素
List 接口及实现类
● ArrayList
• 底层有一个数组,可以动态扩展数组长度,并提供了一系列方法操作 ; 查询快,在中间增加 / 删除慢.
○ 常用方法：
ArrayList<String> s=new ArrayList<>(); s.add("a"); s.add("b"); s.add("c"); s.add("d"); System.out.println(s.get(2));//根据索引得到指定位置的元素 s.remove(0);//删除并返回指定位置的元素 System.out.println(s); s.set(0,"X");//替换指定元素并返回数组 System.out.println(s); s.size(); System.out.println(s.size());//返回实际元素个数 s.addFirst("X"); s.addLast("X");
● LinkedList
• 底层是一个链表结构 ; 查询慢,但增加 / 删除元素快。(特点)
○ 我们发现ArrayList和LinkedList的特点正好相反,原因如图：
● Vector
○ 和ArrayList一样，底层也是数组实现，不同的是Vector的方法默认加了锁，线程是安全的。
【常用方法】
○ 迭代器遍历 ( Iterator )
List集合遍历有三种方式：for循环，增强for循环和迭代器。
○ 增强for循环 遍历元素时,不允许修改集合元素(删除,添加)
○ for循环 是允许操作(删除)元素的,但要注意索引的变化与元素位置的移动。
○ 而使用迭代器即可以修改集合元素，且不用担心操作元素时索引的变化与元素位置的移动(优点)
● Iterator
public static void main(String[] args) { ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<String>(); arrayList.add("a"); arrayList.add("b"); arrayList.add("c"); arrayList.add("d"); //获得集合对象的迭代器对象 Iterator<String> it = arrayList.iterator(); while (it.hasNext()){ String s = it.next();//获取到下一个元素 if(s.equals("a")){ it.remove();//使用迭代器对象删除元素 } }
● ListIterator
• ListIterator迭代器 只能对List接口下的实现类遍历.（条件）
○ 从指定的位置开始向前或者向后遍历
public static void main(String[] args) { ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<String>(); arrayList.add("a"); arrayList.add("b"); arrayList.add("c"); arrayList.add("d"); //ListIterator 迭代器 只能对List接口下的实现类遍历, //listIterator(index); 可以从指定的位置开始向前或者向后遍历 ListIterator<String> listIterator = arrayList.listIterator(2); while (listIterator.hasNext()){ System.out.println(listIterator.next()); } }
○ 逆序遍历
public static void main(String[] args) { ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<String>(); arrayList.add("a"); arrayList.add("b"); arrayList.add("c"); arrayList.add("d"); ListIterator<String> listIterator = arrayList.listIterator(arrayList.size()); //4 3 2 1 0 while (listIterator.hasPrevious()){ //获取上一个元素 System.out.println(listIterator.previous()); } }
Set 接口及实现类
○ Set中所储存的元素是不重复的，无序的，且Set中的元素没有索引。
○ 由于Set中元素无索引，所有其实现类中没有get() [通过索引获取指定位置元素] 且不能通过for循 环进行遍历
● HashSet
○ HashSet 是一个不允许有重复元素的集合，是无序的，不是线程安全的。
public static void main(String[] args) { HashSet set =new HashSet<>(); set.add("a"); set.add("a"); set.add("b"); set.add("c"); //元素是不重复的 System.out.println(set);//输出：[a,b,c] HashSet set1 =new HashSet<>(); set1.add("c"); set1.add("s"); set1.add("x"); set1.add("d"); //元素是无序的 System.out.println(set1);//输出：[c,s,d,x] }
★ HashSet在添加元素时，是如何判断元素重复的? （面试高频题）
○ 在底层会先调用hashCode()，注意，Object中的hashCode()返回的是对象的地址，此时并不会调用；此时调用的是类中重写的hashCode(),返回的是根据内容计算的哈希值，遍历时，会用哈希值先比较是否相等，会提高比较的效率；但哈希值会存在问题：内容不同，哈希值相同；这种情况下再调equals比较内容，这样既保证效率又确保安全。
● TreeSet
○ TreeSet可以根据值进行排序，底层使用了树形结构，树结构本身就是有序的。
TreeSet<Integer> treeSet =new TreeSet<>(); treeSet.add(2); treeSet.add(1); treeSet.add(4); treeSet.add(4); treeSet.add(3); System.out.println(treeSet);//输出[1,2,3,4]
● 向树形结构中添加元素时,如何判断元素大小以及元素是否重复?
○ 向TreeSet中添加的元素类型必须实现Comparable接口，重写compareTo() ; 每次添加元素时,调 用compareTo()进行元素大小判断 (小于0放左子结点，等于0表示重复，大于0放右子节点）
● TreeSet集合的遍历只能通过 增强for循环 和 迭代器(Iterator) 遍历. (元素没有索引)
双列集合
Map接口
Map接口共性：
○ 数据存储是以 ( 键,值 ) 形式存储
○ 键不能重复，值可以重复。
○ 通过键找到值，一个键只能映射到一个值。
● HashMap
○ HashMap中的键是无序的
//可以存储两组值(键K,值V) HashMap<String,String> map =new HashMap<>(); map.put("a","aa"); //put() 向map中添加一组键 值对 map.put("w","ww"); map.put("c","cc"); map.put("s","ss"); map.put("a","aaa"); /* 替代之前的键a */ System.out.println(map); //键是无序的
输出：{a=aaa, c=cc, s=ss, w=ww}
○ HashMap中的常用方法
//常用方法 HashMap<String,String> map =new HashMap<>(); map.put("a","aa"); //put() 向map中添加一组键 值对 map.remove("a"); //删除指的的键，返回对应的值 map.clear(); //清空键值对 map.isEmpty(); //判断键值对的个数是否为空 map.containsKey("a"); //是否含对应键 map.containsValue("aaa");//是否含对应值 map.get("s"); //传键返值 map.size(); //有几组键值对
★ HashMap底层存储数据的结构 ：（面试高频题）
○ 底层使用了一个长度默认为16的哈希数组，用来确定元素的位置，每次用key计算出哈希值，再 用哈希值%数组长度确定元素位置，将元素放在哈希表中指定的位置。
○ 后来继续添加元素，如果出现位置相同且不重复的元素，那么将后来元素添加到之前元素的next 节点。
○ 当链表长度等于8且哈希数组的长度大于64时链表会自动转为红黑树。
补充: 哈希表负载因子为0.75 , 当哈希表使用数组的0.75倍时会自动扩容为原来数组长的2倍。
● TreeMap
○ 底层使用树形结构存储键值
○ 键可以排序
○ 键元素类型必须实现Comparable接口，重写compareTo()
● Hashtable
○ 底层实现也是用到key的哈希值计算位置判断元素是否重复
○ 方法上都添加了synchronized
HashMap和Hashtable的区别：
● Hashtable中不能存储为null的键和为null值，但HashMap中可以。
HashMap<Integer,String> map =new HashMap<>(); map.put(1,"a"); map.put(2,null); map.put(null,null); System.out.println(map); //输出：{null=null, 1=a, 2=null} Hashtable<String,String> table =new Hashtable<>(); table.put(null,"a"); //报错 System.out.println(table);
○ Map集合遍历
//可以存储两组值(键K,值V) HashMap<String,String> map =new HashMap<>(); map.put("a","aa"); //put() 向map中添加一组键 值对 map.put("w","ww"); map.put("c","cc"); map.put("s","ss"); map.put("a","aaa"); /* 替代之前的键a */ System.out.println(map); //键是无序的 //遍历方式2：(推荐) Set<Map.Entry<String,String>> entries =map.entrySet(); for (Map.Entry entry:entries){ System.out.println(entry.getKey()+":"+entry.getValue()); } //遍历方式1：拿到所有的键 Set<String> keyset =map.keySet(); for (String key:keyset){ System.out.println(key+":"+map.get(key)); }
Collections类
概述：Collections是集合类的工具类，与数组的工具类Arrays类似.
常用方法：
1. sort(Comparator<? super E>):void List
对集合中的元素排序。
2.reverse(List<?>):void
反转集合中的元素。
3.shuffle(List<?>):void
打乱元素中的元素。
4.fill(List<? super T>,T):void
用T元素替换掉集合中的所有的元素。
5.copy(List<? super T>,List<? extend T>):void
复制并覆盖相应索引的元素
6.swap(List<?>,int,int):void
交换集合中指定元素索引的位置.
7.replaceAll(List,T,T):boolean
替换成指定的元素。
代码演示：
import java.util.ArrayList; import java.util.Collections; import java.util.Comparator; public class collections { public static void main(String[] args) { ArrayList<Integer> list =new ArrayList<>(); list.add(1); list.add(2); /* addAll(Collection<? super T> c, T... elements); */ Collections.addAll(list,3,4,5,6);//将指定的可变长度参数添加到指定集合中 System.out.println(list); Collections.sort(list); //排序(默认升序) System.out.println("升序:"+list); //Collections.binarySearch() 二分查找 System.out.println(Collections.binarySearch(list,5));//二分查找 //创建了一个实现Comparator接口的匿名内部类对象，省去了创建一个类简化语法 Collections.sort(list, new Comparator<Integer>() { @Override public int compare(Integer o1, Integer o2) { return o2.intValue()- o1.intValue(); //降序 } }); System.out.println("降序:"+list); ArrayList<Integer> list1 =new ArrayList<>(); Collections.addAll(list1,1,2,3,4); Collections.fill(list1,5); System.out.println(list1); Collections.replaceAll(list1,5,6); // Collections.swap(list,0,1);//交换指定位置上元素 //System.out.println(list); // 2134 //copy(list2,list1) 集合复制 目标集合size > 原集合size //fill(list,v)用指定的值填充集合 //max / min //replaceAll //reverse 逆序 //Collections.shuffle(list); 随机排序 } }
