【集合系列】- 初探java集合框架图（二）-阿里云开发者社区

4.3、PriorityQueue

PriorityQueue也是一个队列的实现类，此实现类中存储的元素排列并不是按照元素添加的顺序进行排列，而是内部会按元素的大小顺序进行排列，是一种能够自动排序的队列。

例子

public static void main(String[] args) {
        PriorityQueue<Integer> queue1 = new PriorityQueue<>(10);
        System.out.println("处理前的数据");
        Random rand = new Random();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
                Integer num = rand.nextInt(90) + 10;
                System.out.print(num + ", ");
            queue1.offer(num); // 随机两位数
        }
        System.out.println("\n处理后的数据");
        for (int i = 0; i < 10; i++) { // 默认是自然排序 [升序]
            System.out.print(queue1.poll() + ", ");
        }
}

输出结果：

处理前的数据
36, 23, 24, 11, 12, 26, 79, 96, 14, 73,
处理后的数据
11, 12, 14, 23, 24, 26, 36, 73, 79, 96,

05、映射表(Map)

Map是一个双列集合，其中保存的是键值对，键要求保持唯一性，值可以重复。

Map 主要实现类：HashMap、LinkedHashMap、TreeMap、IdentityHashMap、WeakHashMap、Hashtable、Properties。

5.1、HashMap

关于HashMap，相信大家都不陌生，继承自AbstractMap，key 不可重复，因为使用的是哈希表存储元素，所以输入的数据与输出的数据，顺序基本不一致，另外，HashMap最多只允许一条记录的 key 为 null。

5.2、LinkedHashMap

HashMap 的子类，内部使用链表数据结构来记录插入的顺序，使得输入的记录顺序和输出的记录顺序是相同的。LinkedHashMap与HashMap最大的不同处在于，LinkedHashMap输入的记录和输出的记录顺序是相同的！

5.3、TreeMap

能够把它保存的记录根据键排序，默认是按键值的升序排序，也可以指定排序的比较器，当用 Iterator 遍历时，得到的记录是排过序的；如需使用排序的映射，建议使用 TreeMap。TreeMap实际使用的比较少！

5.4、IdentityHashMap

继承自AbstractMap，与HashMap有些不同，在获取元素的时候，通过==代替equals ()来进行判断，比较的是内存地址。

get方法源码部分

public V get(Object key) {
        Object k = maskNull(key);
        Object[] tab = table;
        int len = tab.length;
        int i = hash(k, len);
        while (true) {
            Object item = tab[i];
      //用==比较k和元素是否相等
            if (item == k)
                return (V) tab[i + 1];
            if (item == null)
                return null;
            i = nextKeyIndex(i, len);
        }
}

5.5、WeakHashMap

WeakHashMap继承自AbstractMap，被称为缓存Map，向WeakHashMap中添加元素，再次通过键调用方法获取元素方法时，不一定获取到元素值，因为WeakHashMap 中的 Entry 可能随时被 GC 回收。

5.6、Hashtable

Hashtable，一个元老级的类，键值不能为空，与HashMap不同的是，方法都加了synchronized同步锁，是线程安全的，但是效率上，没有HashMap快！

同时，HashMap 是 HashTable 的轻量级实现，他们都完成了Map 接口，区别在于 HashMap 允许K和V为空，而HashTable不允许K和V为空，由于非线程安全，效率上可能高于 Hashtable。

如果需要在多线程环境下使用HashMap，可以使用如下的同步器来实现或者使用并发工具包中的ConcurrentHashMap类

Map<String, Object> map =Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());

5.7、Properties

Properties继承自HashTable，Properties新增了load()和和store()方法，可以直接导入或者将映射写入文件，另外，Properties的键和值都是String类型。

06、比较器

Comparable和Comparator接口都是用来比较大小的，一般在TreeSet、TreeMap接口中使用的比较多，主要用于解决排序问题。

6.1、Comparable

Comparable：对实现它的每个类的对象进行整体排序

package java.lang;
import java.util.*;
public interface Comparable<T> {
  public int compareTo(T o);
}

若一个类实现了Comparable 接口，实现 Comparable 接口的类的对象的 List 列表 ( 或数组)可以通过 Collections.sort（或 Arrays.sort）进行排序。

此外，实现 Comparable 接口的类的对象可以用作 “有序映射 ( 如 TreeMap)” 中的键或 “有序集合 (TreeSet)” 中的元素，而不需要指定比较器。

使用例子：

/**
  * 实体类Person实现Comparable接口
  */
public class Person implements Comparable<Person>{
    private int age;
    private String name;
    public Person(String name, int age){
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    @Override
    public int compareTo(Person o){
        return this.age-o.age;
    }
    @Override
    public String toString(){
        return name+":"+age;
    }
}

测试

public static void main(String[] args) {
    Person person1 = new Person("张三",18);
    Person person2 = new Person("李四",17);
    Person person3 = new Person("王五",19);
    List<Person> list = new ArrayList<>();
    list.add(person1);
    list.add(person2);
    list.add(person3);
    System.out.println(list);
    Collections.sort(list);
    System.out.println(list);
}

输出：

[张三:18, 李四:17, 王五:19]
[李四:17, 张三:18, 王五:19]

6.2、Comparator

Comparator：也是对实现它的每个类的对象进行排序

package java.util;
import ***;
public interface Comparator<T> {
  int compare(T o1, T o2);
  ......
}

如果我们的这个类Person无法修改或者没有继承Comparable接口，我们又要对其进行排序，Comparator就可以派上用场了。

将类Person实现的Comparable接口去掉

/**
  * 实体类Person
  */
public class Person {
    private int age;
    private String name;
  public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    public Person(String name, int age){
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    @Override
    public String toString(){
        return name+":"+age;
    }
}

测试类：

public static void main(String[] args) {
    Person person1 = new Person("张三",18);
    Person person2 = new Person("李四",17);
    Person person3 = new Person("王五",19);
    List<Person> list = new ArrayList<>();
    list.add(person1);
    list.add(person2);
    list.add(person3);
    System.out.println(list);
    Collections.sort(list, new Comparator<Person>() {
      @Override
      public int compare(Person o1, Person o2) {
        if(o1 == null || o2 == null){
          return 0;
        }
        //o1比o2小,返回负数
        //o1等于o2,等于0
        //o1大于o2,返回正数
        return o1.getAge()-o2.getAge();
      }
    });
    System.out.println(list);
}

输出：

[张三:18, 李四:17, 王五:19]
[李四:17, 张三:18, 王五:19]

07、常用工具类

7.1、Collections类

java.util.Collections工具类为集合框架提供了很多有用的方法，这些方法都是静态的，在编程中可以直接调用。整个Collections工具类源码差不多有4000行，这里只针对一些典型的方法进行阐述。

7.1.1、addAll

addAll：向指定的集合c中加入特定的一些元素elements

public static <T> boolean addAll(Collection<? super T> c, T… elements)

7.1.2、binarySearch

binarySearch：利用二分法在指定的集合中查找元素

#集合元素T实现Comparable接口的方式，进行查询
public static <T> int binarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> list, T key)
#元素以外部实现Comparator接口的方式，进行查询
public static <T> int binarySearch(List<? extends T> list, T key, Comparator<? super T> c)

7.1.3、sort

#集合元素T实现Comparable接口的方式，进行排序
public static <T extends Comparable<? super T>> void sort(List<T> list)
#元素以外部实现Comparator接口的方式，进行排序
public static <T> void sort(List<T> list, Comparator<? super T> c)

7.1.4、shuffle

shuffle：混排，随机打乱原来的顺序，它打乱在一个List中可能有的任何排列的踪迹。

#方法一
public static void shuffle(List<?> list)
#方法二，指定随机数访问
public static void shuffle(List<?> list, Random rnd)

7.1.5、reverse

reverse：集合排列反转

#直接反转集合的元素
public static void reverse(List<?> list)
#返回可以使集合反转的比较器Comparator
public static <T> Comparator<T> reverseOrder()
#集合的反转的反转，如果cmp不为null，返回cmp的反转的比较器，如果cmp为null，效果等同于第二个方法.
public static <T> Comparator<T> reverseOrder(Comparator<T> cmp)

7.1.6、synchronized系列

synchronized系列：确保所封装的集合线程安全（强同步）

#同步Collection接口下的实现类
public static <T> Collection<T> synchronizedCollection(Collection<T> c)
#同步SortedSet接口下的实现类
public static <T> SortedSet<T> synchronizedSortedSet(SortedSet<T> s)
#同步List接口下的实现类
public static <T> List<T> synchronizedList(List<T> list)
#同步Map接口下的实现类
public static <K,V> Map<K,V> synchronizedMap(Map<K,V> m)
#同步SortedMap接口下的实现类
public static <K,V> SortedMap<K,V> synchronizedSortedMap(SortedMap<K,V> m)

7.2、Arrays类

java.util.Arrays工具类也为集合框架提供了很多有用的方法，这些方法都是静态的，在编程中可以直接调用。整个Arrays工具类源码有3000多行，这里只针对一些典型的方法进行阐述。

7.2.1、asList

asList：将一个数组转变成一个List，准确来说是ArrayList

public static <T> List<T> asList(T... a) {
        return new ArrayList<>(a);
}

注意：这个List是定长的，企图添加或者删除数据都会报错java.lang.UnsupportedOperationException

7.2.2、sort

sort：对数组进行排序，适合byte,char,double,float,int,long,short等基本类型，还有Object类型

#基本数据类型，例子int类型数组
public static void sort(int[] a)
#Object类型数组
#如果使用Comparable进行排序，Object需要实现Comparable
#如果使用Comparator进行排序，可以使用外部比较方法实现
public static void sort(Object[] a)

7.2.3、binarySearch

binarySearch：通过二分查找法对已排序的数组进行查找。如果数组没有经过Arrays.sort排序，那么检索结果未知。

适合byte,char,double,float,int,long,short等基本类型，还有Object类型和泛型。

#基本数据类型，例子int类型数组，key为要查询的参数
public static int binarySearch(int[] a, int key)
#Object类型数组，key为要查询的参数
#如果使用Comparable进行排序，Object需要实现Comparable
#如果使用Comparator进行排序，可以使用外部比较方法实现
public static int binarySearch(Object[] a, Object key)

7.2.4、copyOf

copyOf：数组拷贝，底层采用System.arrayCopy（native方法）实现。

适合byte,char,double,float,int,long,short等基本类型，还有泛型数组。

#基本数据类型，例子int类型数组，newLength新数组长度
public static int[] copyOf(int[] original, int newLength)
#T为泛型数组，newLength新数组长度
public static <T> T[] copyOf(T[] original, int newLength)

7.2.5、copyOfRange

copyOfRange：数组拷贝，指定一定的范围，底层采用System.arrayCopy（native方法）实现。

适合byte,char,double,float,int,long,short等基本类型，还有泛型数组。

#基本数据类型，例子int类型数组，from：开始位置，to：结束位置
public static int[] copyOfRange(int[] original, int from, int to)
#T为泛型数组，from：开始位置，to：结束位置
public static <T> T[] copyOfRange(T[] original, int from, int to)

7.2.6、equals和deepEquals

equals：判断两个数组的每一个对应的元素是否相等（equals, 对于两个数组的元素a和a2有a==null ? a2==null : a.equals(a2)）

#基本数据类型，例子int类型数组，a为原数组，a2为目标数组
public static boolean equals(int[] a, int[] a2)
#Object数组，a为原数组，a2为目标数组
public static boolean equals(Object[] a, Object[] a2)

deepEquals：主要针对一个数组中的元素还是数组的情况(多维数组比较)

#Object数组，a1为原数组，a2为目标数组
public static boolean deepEquals(Object[] a1, Object[] a2)

7.2.7、toString和deepToString

toString：将数组转换成字符串，中间用逗号隔开

#基本数据类型，例子int类型数组，a为数组
public static String toString(int[] a)
#Object数组，a为数组
public static String toString(Object[] a)

deepToString：当数组中又包含数组，就不能单纯的利用Arrays.toString()了，使用此方法将数组转换成字符串

#Object数组，a为数组
public static String deepToString(Object[] a)

08、迭代器

JCF的迭代器（Iterator）为我们提供了遍历容器中元素的方法。只有容器本身清楚容器里元素的组织方式，因此迭代器只能通过容器本身得到。每个容器都会通过内部类的形式实现自己的迭代器。

ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
list.add(new String("a1"));
list.add(new String("a2"));
list.add(new String("a3"));
Iterator<String> it = list.iterator();//得到迭代器
while(it.hasNext()){
    String obj = it.next();//访问元素
    System.out.println(obj);
}

JDK 1.5 引入了增强的for循环，简化了迭代容器时的写法

//使用增强for迭代
ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
list.add(new String("a1"));
list.add(new String("a2"));
list.add(new String("a3"));
for(String obj : list){
  //enhanced for statement
    System.out.println(obj);
}

09、总结

以上，主要是对java集合的整体架构进行简单的介绍，如果有理解不当之处，欢迎指正。

10、参考

1、JDK1.7&JDK1.8 源码

2、Otokaze's Blog - Java Collection框架

3、CSDN - 朱小厮 - Comparable与Comparator浅析

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最后，我想重复一句话：选择和一群优秀的人一起成长，你成长的速度绝对会不一样！

【集合系列】- 初探java集合框架图（二）