Java集合

一、集合框架概述

集合可以看作是一种容器,用来存储对象信息。所有集合类都位于java.util包下,但支持多线程的集合类位于java.util.concurrent包下

1.数组与集合的区别

  • 数组长度不可变化而且无法保存具有映射关系的数据;集合类用于保存数量不确定的数据,以及保存具有映射关系的数据
  • 数组元素既可以是基本类型的值,也可以是对象;集合只能保存对象

2.集合框架体系

Java集合类很多,主要分为两大类(单列集合 , 双列集合):

  • 接口Collection派生类(单列集合)

    • List子接口
    • Set子接口
    • Queue子接口
  • 接口Map派生类(双列集合)存放的 K-V

    注:Map不是Collection的子接口

其继承关系具体如下图

二、Java集合常见接口及实现类

1.Collection接口实现类的特点

  • public interface Collection extends Iterable:Collection接口继承了Iterable接口
  • collection实现子类可以存放多个元素,每个元素可以是Object
  • 有些Collection的实现类,可以存放重复的元素,有些不可以
  • 有些Collection的实现类是有序的(List),有些不是有序的(Set)
  • Collection接口没有直接的实现子类,都是通过它的子接口来实现的

2.Collection接口常用方法

2.1 Collection 接口常用方法示例

  • 以 ArrayList 实现类来演示
package com.hspedu.collection_;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class CollectionMethod {
    @SuppressWarnings({"all"})
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList();
//        add:添加单个元素
        list.add("jack");
        list.add(10);//list.add(new Integer(10))
        list.add(true);
        System.out.println("list=" + list);
//        remove:删除指定元素
        //list.remove(0);//删除第一个元素
        list.remove(true);//指定删除某个元素
        System.out.println("list=" + list);
//        contains:查找元素是否存在
        System.out.println(list.contains("jack"));//T
//        size:获取元素个数
        System.out.println(list.size());//2
//        isEmpty:判断是否为空
        System.out.println(list.isEmpty());//F
//        clear:清空
        list.clear();
        System.out.println("list=" + list);
//        addAll:添加多个元素
        ArrayList list2 = new ArrayList();
        list2.add("红楼梦");
        list2.add("三国演义");
        list.addAll(list2);
        System.out.println("list=" + list);
//        containsAll:查找多个元素是否都存在
        System.out.println(list.containsAll(list2));//T
//        removeAll:删除多个元素
        list.add("聊斋");
        list.removeAll(list2);
        System.out.println("list=" + list);//[聊斋]
//        说明:以ArrayList实现类来演示.

    }
}

2.2 Collection 接口遍历元素方式

  1. 使用 Iterator(迭代器)

    • public interface Iterator`

    • Iterator对象称为迭代器,主要用于遍历Collection集合中的元素

    • 所有实现了Collection接口的集合类都有一个iterator()方法,用以返回一个实现了Iterator接口的对象,即可以返回一个迭代器。

    • Iterator接口的方法

      注意:在调用iterator.next()方法之前必须要调用Iterator.hasNext()进行检测。若不调用,且下一条记录无效,直接调用iterator.next()会抛出NoSuchElementException异常。

    • 迭代器使用案例

      package com.hspedu.collection_;
      
      
      import java.util.ArrayList;
      import java.util.Collection;
      import java.util.Iterator;
      
      public class CollectionIterator {
          @SuppressWarnings({"all"})
          public static void main(String[] args) {
      
              Collection col = new ArrayList();
      
              col.add(new Book("三国演义", "罗贯中", 10.1));
              col.add(new Book("小李飞刀", "古龙", 5.1));
              col.add(new Book("红楼梦", "曹雪芹", 34.6));
              
              //System.out.println("col=" + col);
              //现在希望能够遍历 col集合
              //1. 先得到 col 对应的 迭代器
              Iterator iterator = col.iterator();
              //2. 使用while循环遍历
      //        while (iterator.hasNext()) {//判断是否还有数据
      //            //返回下一个元素,类型是Object
      //            Object obj = iterator.next();
      //            System.out.println("obj=" + obj);
      //        }
              //可以使用快捷键,快速生成 while => itit
              //显示所有的快捷键的的快捷键 ctrl + j
              while (iterator.hasNext()) {
                  Object obj = iterator.next();
                  System.out.println("obj=" + obj);
      
              }
              //3. 当退出while循环后 , 这时iterator迭代器,指向最后的元素
              //   iterator.next();//NoSuchElementException
              //4. 如果希望再次遍历,需要重置我们的迭代器
              iterator = col.iterator();
              System.out.println("===第二次遍历===");
              while (iterator.hasNext()) {
                  Object obj = iterator.next();
                  System.out.println("obj=" + obj);
      
              }
      
          }
      }
      
      class Book {
          private String name;
          private String author;
          private double price;
      
          public Book(String name, String author, double price) {
              this.name = name;
              this.author = author;
              this.price = price;
          }
      
          public String getName() {
              return name;
          }
      
          public void setName(String name) {
              this.name = name;
          }
      
          public String getAuthor() {
              return author;
          }
      
          public void setAuthor(String author) {
              this.author = author;
          }
      
          public double getPrice() {
              return price;
          }
      
          public void setPrice(double price) {
              this.price = price;
          }
      
          @Override
          public String toString() {
              return "Book{" +
                      "name='" + name + '\'' +
                      ", author='" + author + '\'' +
                      ", price=" + price +
                      '}';
          }
      }
      
  2. 增强for循环

    • 增强for循环就是简化版的Iterator,本质是一样的。只能用于遍历集合或者数组

    • 基本语法

      for(元素类型 元素名:集合名或者数组名){

      ​ 访问元素

      }

    • 示例:

      package com.hspedu.collection_;
      
      import java.util.ArrayList;
      import java.util.Collection;
      public class CollectionFor {
          @SuppressWarnings({"all"})
          public static void main(String[] args) {
              Collection col = new ArrayList();
      
              col.add(new Book("三国演义", "罗贯中", 10.1));
              col.add(new Book("小李飞刀", "古龙", 5.1));
              col.add(new Book("红楼梦", "曹雪芹", 34.6));
      
              //老韩解读
              //1. 使用增强for, 在Collection集合
              //2. 增强for, 底层仍然是迭代器
              //3. 增强for可以理解成就是简化版本的 迭代器遍历
              //4. 快捷键方式 I
      //        for (Object book : col) {
      //            System.out.println("book=" + book);
      //        }
              for (Object o : col) {
                  System.out.println("book=" + o);
              }
      
              //增强for,也可以直接在数组使用
      //        int[] nums = {1, 8, 10, 90};
      //        for (int i : nums) {
      //            System.out.println("i=" + i);
      //        }
      
          }
      }
      

3.List接口及其常用方法

3.1List接口基本介绍

  • List接口是Collection接口的子接口

  • List集合类元素有序(即添加顺序和取出顺序一致)、且元素可重复

  • List集合中的每个元素都有其对应的顺序索引,即支持索引

  • List容器中的元素都对应一个整数型的序号记载其在容器中的位置,可以根据序号存取容器中的元素

  • 常用实现类有:ArrayList、LinkedList和Vector

  • 示例:

    package com.hspedu.list_;
    
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
    
    public class List_ {
        @SuppressWarnings({"all"})
        public static void main(String[] args) {
            //1. List集合类中元素有序(即添加顺序和取出顺序一致)、且元素可重复
            List list = new ArrayList();
            list.add("jack");
            list.add("tom");
            list.add("mary");
            list.add("hsp");
            list.add("tom");
            System.out.println("list=" + list);//list=[jack, tom, mary, hsp, tom]
            //2. List集合中的每个元素都有其对应的顺序索引,即支持索引
            //   索引是从0开始的
            System.out.println(list.get(3));//hsp
        }
    }
    

3.2List接口常用方法

  • 示例:

    package com.hspedu.list_;
    
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
    
    public class ListMethod {
        @SuppressWarnings({"all"})
        public static void main(String[] args) {
            List list = new ArrayList();
            list.add("张三丰");
            list.add("贾宝玉");
    //        void add(int index, Object ele):在index位置插入ele元素
            //在index = 1的位置插入一个对象
            list.add(1, "韩顺平");
            System.out.println("list=" + list);
    //        boolean addAll(int index, Collection eles):从index位置开始将eles中的所有元素添加进来
            List list2 = new ArrayList();
            list2.add("jack");
            list2.add("tom");
            list.addAll(1, list2);
            System.out.println("list=" + list);
    //        Object get(int index):获取指定index位置的元素
      
    //        int indexOf(Object obj):返回obj在集合中首次出现的位置
            System.out.println(list.indexOf("tom"));//2
    //        int lastIndexOf(Object obj):返回obj在当前集合中末次出现的位置
            list.add("韩顺平");
            System.out.println("list=" + list);
            System.out.println(list.lastIndexOf("韩顺平"));
    //        Object remove(int index):移除指定index位置的元素,并返回此元素
            list.remove(0);
            System.out.println("list=" + list);
    //        Object set(int index, Object ele):设置指定index位置的元素为ele , 相当于是替换.
            list.set(1, "玛丽");
            System.out.println("list=" + list);
    //        List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从fromIndex到toIndex位置的子集合
            // 注意返回的子集合 fromIndex <= subList < toIndex
            List returnlist = list.subList(0, 2);
            System.out.println("returnlist=" + returnlist);
    
        }
    }
    

3.3List的三种遍历方式

  • 不同于Collection接口,由于List集合元素有序可以通过索引直接访问所以可以用普通的for循环进行遍历

  • 示例:

    package com.hspedu.list_;
    
    import java.util.*;
    
    public class ListFor {
        @SuppressWarnings({"all"})
        public static void main(String[] args) {
    
            //List 接口的实现子类 Vector LinkedList
            //List list = new ArrayList();
            //List list = new Vector();
            List list = new LinkedList();
    
            list.add("jack");
            list.add("tom");
            list.add("鱼香肉丝");
            list.add("北京烤鸭子");
    
            //遍历
            //1. 迭代器
            Iterator iterator = list.iterator();
            while (iterator.hasNext()) {
                Object obj =  iterator.next();
                System.out.println(obj);
    
            }
    
            System.out.println("=====增强for=====");
            //2. 增强for
            for (Object o : list) {
                System.out.println("o=" + o);
            }
    
            System.out.println("=====普通for====");
            //3. 使用普通for
            for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
                System.out.println("对象=" + list.get(i));
            }
    
    
        }
    }
    

3.4List接口的实现类

  1. ArrayList

    ArrayList是一个动态数组,也是我们最常用的集合,是List类的典型实现。它允许任何符合规则的元素插入甚至包括null。每一个ArrayList都有一个初始容量(10),该容量代表了数组的大小。随着容器中的元素不断增加,容器的大小也会随着增加。在每次向容器中增加元素的同时都会进行容量检查,当快溢出时,就会进行扩容操作。

    • 底层机制
      • ArrayList基本等同于Vector,除了ArrayList是线程不安全的,在多线程情况下,不建议使用ArrayList
      • ArrayList底层维护了一个Object类型的数组elementData; transient Object[] elementData;//transient 表示瞬间,暂时的,表示该属性不会被序列号
      • 当创建ArrayList对象时,如果使用的是无参构造器,则初始elementData容量为0,第一次添加,则扩容elementData为10,如需再次扩容,则扩容elementData为1.5倍
      • 如果使用的是指定大小的构造器,则初始elementData容量为指定大小,如果需要扩容,则直接扩容elementData为1.5倍
  2. Vector

    与ArrayList相似,但是Vector是同步的。所以说Vector是线程安全的动态数组。它的操作与ArrayList几乎一样

    • 底层机制
      • Vector底层也是一个对象数组,protected Object[] elementData
      • Vector的扩容机制与ArrayList基本相同,只需把ArrayList扩容增大倍数改成2倍就是Vector的扩容机制
  3. LinkedList

    LinkedList底层实现了双向链表和双端队列的特点,可以添加任意元素(元素可以重复),包括null,LinkedList没有实现同步,线程不安全

    • 底层机制
      • LinkedList底层维护了一个双向链表

      • LinkedList中维护了两个属性first和last分别指向首节点和尾节点,每个节点(Node对象),里面又维护了prev、next、item三个属性,其中通过prev指向前一个,通过next指向后一个节点,最终实现双向链表

      • 双向链表代码示例:

        package com.hspedu.list_;
        
        public class LinkedList01 {
            public static void main(String[] args) {
                //模拟一个简单的双向链表
        
                Node jack = new Node("jack");
                Node tom = new Node("tom");
                Node hsp = new Node("老韩");
        
                //连接三个结点,形成双向链表
                //jack -> tom -> hsp
                jack.next = tom;
                tom.next = hsp;
                //hsp -> tom -> jack
                hsp.pre = tom;
                tom.pre = jack;
        
                Node first = jack;//让first引用指向jack,就是双向链表的头结点
                Node last = hsp; //让last引用指向hsp,就是双向链表的尾结点
        
        
                //演示,从头到尾进行遍历
                System.out.println("===从头到尾进行遍历===");
                while (true) {
                    if(first == null) {
                        break;
                    }
                    //输出first 信息
                    System.out.println(first);
                    first = first.next;
                }
        
                //演示,从尾到头的遍历
                System.out.println("====从尾到头的遍历====");
                while (true) {
                    if(last == null) {
                        break;
                    }
                    //输出last 信息
                    System.out.println(last);
                    last = last.pre;
                }
        
                //演示链表的添加对象/数据,是多么的方便
                //要求,是在 tom --------- 直接,插入一个对象 smith
        
                //1. 先创建一个 Node 结点,name 就是 smith
                Node smith = new Node("smith");
                //下面就把 smith 加入到双向链表了
                smith.next = hsp;
                smith.pre = tom;
                hsp.pre = smith;
                tom.next = smith;
        
                //让first 再次指向jack
                first = jack;//让first引用指向jack,就是双向链表的头结点
        
                System.out.println("===从头到尾进行遍历===");
                while (true) {
                    if(first == null) {
                        break;
                    }
                    //输出first 信息
                    System.out.println(first);
                    first = first.next;
                }
        
                last = hsp; //让last 重新指向最后一个结点
                //演示,从尾到头的遍历
                System.out.println("====从尾到头的遍历====");
                while (true) {
                    if(last == null) {
                        break;
                    }
                    //输出last 信息
                    System.out.println(last);
                    last = last.pre;
                }
        
        
            }
        }
        
        //定义一个Node 类,Node 对象 表示双向链表的一个结点
        class Node {
            public Object item; //真正存放数据
            public Node next; //指向后一个结点
            public Node pre; //指向前一个结点
            public Node(Object name) {
                this.item = name;
            }
            public String toString() {
                return "Node name=" + item;
            }
        }
        
      • 所以LinkedList的元素的添加和删除,不是通过数组完成的相对效率较高

  4. 如何选择ArrayList和LinkedList

    • 如果改查操作多,选择ArrayList
    • 如果增删操作多,选择LinkedList

4.Set接口及其常用方法

4.1Set接口基本介绍

  • Set接口是Collection接口的子接口
  • Set集合类元素无序(添加和取出的顺序不一致),且没有索引
  • Set集合类不允许重复元素,所以最多包含一个null
  • Set接口的常用实现类:HashSet,TreeSet

4.2Set接口常用方法

  • 方法使用示例:

    package com.hspedu.set_;
    
    import java.util.HashSet;
    import java.util.Iterator;
    import java.util.Set;
    
    
    @SuppressWarnings({"all"})
    public class SetMethod {
        public static void main(String[] args) {
            //1. 以Set 接口的实现类 HashSet 来讲解Set 接口的方法
            //2. set 接口的实现类的对象(Set接口对象), 不能存放重复的元素, 可以添加一个null
            //3. set 接口对象存放数据是无序(即添加的顺序和取出的顺序不一致)
            //4. 注意:取出的顺序的顺序虽然不是添加的顺序,但它是固定的.
            Set set = new HashSet();
            set.add("john");
            set.add("lucy");
            set.add("john");//重复
            set.add("jack");
            set.add("hsp");
            set.add("mary");
            set.add(null);//
            set.add(null);//再次添加null
            for(int i = 0; i <10;i ++) {
                System.out.println("set=" + set);
            }
    
            //遍历
            //方式1: 使用迭代器
            System.out.println("=====使用迭代器====");
            Iterator iterator = set.iterator();
            while (iterator.hasNext()) {
                Object obj =  iterator.next();
                System.out.println("obj=" + obj);
    
            }
    
            set.remove(null);
    
            //方式2: 增强for
            System.out.println("=====增强for====");
    
            for (Object o : set) {
                System.out.println("o=" + o);
            }
    
            //set 接口对象,不能通过索引来获取
    
    
        }
    }
    

4.3Set接口的实现类

4.3.1.HashSet

HashSet是Set集合最常用实现类,是其经典实现。HashSet是按照hash算法来存储元素的,因此具有很好的存取和查找性能。

  • HashSet具有如下特点

    • 不能保证元素的顺序

    • 集合元素值可以是null且不能有重复元素或者对象

    • HashSet不是线程同步的,如果多线程操作HashSet集合,则应通过代码来保证其同步

    • 不能有重复元素或者对象示例:

      package com.hspedu.set_;
      import java.util.HashSet;
      
      @SuppressWarnings({"all"})
      public class HashSet01 {
          public static void main(String[] args) {
              HashSet set = new HashSet();
      
              //说明
              //1. 在执行add方法后,会返回一个boolean值
              //2. 如果添加成功,返回 true, 否则返回false
              //3. 可以通过 remove 指定删除哪个对象
              System.out.println(set.add("john"));//T
              System.out.println(set.add("lucy"));//T
              System.out.println(set.add("john"));//F
              System.out.println(set.add("jack"));//T
              System.out.println(set.add("Rose"));//T
      
      
              set.remove("john");
              System.out.println("set=" + set);//3个
      
              //
              set  = new HashSet();
              System.out.println("set=" + set);//0
              //4 Hashset 不能添加相同的元素/数据?
              set.add("lucy");//添加成功
              set.add("lucy");//加入不了
              set.add(new Dog("tom"));//OK
              set.add(new Dog("tom"));//Ok
              System.out.println("set=" + set);
      
              //在加深一下. 非常经典的面试题.
              //看源码,做分析, 先给小伙伴留一个坑,以后讲完源码,你就了然
              //去看他的源码,即 add 到底发生了什么?=> 底层机制.
              set.add(new String("hsp"));//ok
              set.add(new String("hsp"));//加入不了.
              System.out.println("set=" + set);
      
      
          }
      }
      class Dog { //定义了Dog类
          private String name;
      
          public Dog(String name) {
              this.name = name;
          }
      
          @Override
          public String toString() {
              return "Dog{" +
                      "name='" + name + '\'' +
                      '}';
          }
      }
      
  • 底层机制

    • HashSet的底层是HashMap,HashMap的底层是(数组+链表+红黑树)

    • 模拟数组链表示例:

      package com.hspedu.set_;
      
      @SuppressWarnings({"all"})
      public class HashSetStructure {
          public static void main(String[] args) {
              //模拟一个HashSet的底层 (HashMap 的底层结构)
      
              //1. 创建一个数组,数组的类型是 Node[]
              //2. 有些人,直接把 Node[] 数组称为 表
              Node[] table = new Node[16];
      
              //3. 创建结点
              Node john = new Node("john", null);
      
              table[2] = john;
              Node jack = new Node("jack", null);
              john.next = jack;// 将jack 结点挂载到john
              Node rose = new Node("Rose", null);
              jack.next = rose;// 将rose 结点挂载到jack
      
              Node lucy = new Node("lucy", null);
              table[3] = lucy; // 把lucy 放到 table表的索引为3的位置.
              System.out.println("table=" + table);
      
      
          }
      }
      class Node { //结点, 存储数据, 可以指向下一个结点,从而形成链表
          Object item; //存放数据
          Node next; // 指向下一个结点
      
          public Node(Object item, Node next) {
              this.item = item;
              this.next = next;
          }
      }
      
    • HashSet集合存储一个元素时,1)HashSet会调用该对象的hashCode()方法得到其hashCode值,2)然后根据hashCode值决定该对象的存储位置(即存放在哈希表中的位置号),3)如果该位置上没有其他元素,则直接存放;如果该位置上已经有其他元素,则需要进行equals判断,如果相等,则不再添加。如果不相等,则以链表的方式添加。

    • HashSet扩容机制

      • HashSet底层是HashMap,第一次添加时,table数组扩容到16,临界值(threshold)是16*加载因子(loadFactor)是0.75=12
      • 如果table数组使用到了临界值12,就会扩容到16*2=32,新的临界值就是32*0.75=24,依次类推
      • 在Java8中,如果一条链表的元素个数到达TREEIFY_THRESHOLD(默认是8),并且table的大小>=MIN_TREEIFY_CAPACITY(默认64),就会进行树化(红黑树),否则仍然采用数组扩容机制
4.3.2LinkedHashSet
  • LinkedHashSet是HashSet的子类

  • LinkedHashSet根据元素的hashCode值来决定元素的存储位置,同时使用链表维护元素的次序,这使得元素看起来是一插入顺序保存的

  • LinkedHashSet不允许添加重复元素

  • LinkedHashSet底层是一个LinkedHashMap,底层维护了一个数组+双向链表

    • 在LinkedHashSet中维护了一个hash表和双向链表

    • 每个节点都有before和after属性,这样可以形成双向链表

    • 在添加一个元素时,先求hash属性,再求索引,确定该元素在table的位置,然后将添加的元素加入到双向链表(机制和HashSet一样)

    • 示意图:

      注意:LinkedHashSet和HashSet底层不同之处,HashSet是table数组每个元素引出一条链表,链表与链表之间不会联系;但LinkedHashSet每个节点之间都会链接

    • 代码示例:

      package com.hspedu.set_;
      
      import java.util.LinkedHashSet;
      import java.util.Set;
      
      @SuppressWarnings({"all"})
      public class LinkedHashSetSource {
          public static void main(String[] args) {
              //分析一下LinkedHashSet的底层机制
              Set set = new LinkedHashSet();
              set.add(new String("AA"));
              set.add(456);
              set.add(456);
              set.add(new Customer("刘", 1001));
              set.add(123);
              set.add("HSP");
      
              System.out.println("set=" + set);//set=[AA, 456, com.hspedu.set_.Customer@5cad8086, 123, HSP]
              //老韩解读
              //1. LinkedHashSet 加入顺序和取出元素/数据的顺序一致
              //2. LinkedHashSet 底层维护的是一个LinkedHashMap(是HashMap的子类)
              //3. LinkedHashSet 底层结构 (数组table+双向链表)
              //4. 添加第一次时,直接将 数组table 扩容到 16 ,存放的结点类型是 LinkedHashMap$Entry
              //5. 数组是 HashMap$Node[] 存放的元素/数据是 LinkedHashMap$Entry类型
              /*
                      //继承关系是在内部类完成.
                      static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
                          Entry<K,V> before, after;
                          Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
                              super(hash, key, value, next);
                          }
                      }
      
               */
      
          }
      }
      class Customer {
          private String name;
          private int no;
      
          public Customer(String name, int no) {
              this.name = name;
              this.no = no;
          }
      }
      
4.3.3TreeSet
  • 基本介绍

    • public class TreeSet extends AbstractSet implements NavigableSet, Cloneable, java.io.Serializable

    • TreeSet是基于TreeMap实现的

    • TreeSet中的元素支持2种排序方式:自然排序 (使用无参构造器)或者 根据创建TreeSet 时提供的 Comparator 进行排序。这取决于使用的构造方法

  • 使用示例

    package com.hspedu.set_;
    
    import java.util.Comparator;
    import java.util.TreeSet;
    
    @SuppressWarnings({"all"})
    public class TreeSet_ {
        public static void main(String[] args) {   
            /*
            1. 构造器把传入的比较器对象,赋给了 TreeSet的底层的 TreeMap的属性this.comparator
    
             public TreeMap(Comparator<? super K> comparator) {
                    this.comparator = comparator;
                }
             2. 在 调用 treeSet.add("tom"), 在底层会执行到
    
                 if (cpr != null) {//cpr 就是我们的匿名内部类(对象)
                    do {
                        parent = t;
                        //动态绑定到我们的匿名内部类(对象)compare
                        cmp = cpr.compare(key, t.key);
                        if (cmp < 0)
                            t = t.left;
                        else if (cmp > 0)
                            t = t.right;
                        else //如果相等,即返回0,这个Key就没有加入
                            return t.setValue(value);
                    } while (t != null);
                }
             */
    
    //        TreeSet treeSet = new TreeSet();
            TreeSet treeSet = new TreeSet(new Comparator() {
                @Override
                public int compare(Object o1, Object o2) {
                    //下面 调用String的 compareTo方法进行字符串大小比较
                    //如果要求加入的元素,按照长度大小排序
                    //return ((String) o2).compareTo((String) o1);
                    return ((String) o1).length() - ((String) o2).length();
                }
            });
            //添加数据.
            treeSet.add("jack");
            treeSet.add("tom");//3
            treeSet.add("sp");
            treeSet.add("a");
            treeSet.add("abc");//3
            System.out.println("treeSet=" + treeSet);
    
        }
    }
    
    

5.Map接口及其常用方法

5.1Map接口基本介绍

  • Map与Collection并列存在。用于保存具有映射关系的数据:Key—Value

  • Map中的key不允许重复,value可以重复;当有相同的key时,新的value会把原来对应的value替换

  • Map中key,value可以为null

  • 常用String类作为Map的key

  • key和value之间存在单项一对一关系,即通过指定的key总能找到对应的value

  • Map中的key和value可以是任何引用类型的数据,会封装到HashMap$Node对象中

    注:Node是HashMap的一个静态内部类,实现了Entry接口。Entry接口是Map内部的一个接口;static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V>

5.2Map接口的常用方法

  • 示例:

    package com.hspedu.map_;
    
    import java.util.HashMap;
    import java.util.Map;
    
    @SuppressWarnings({"all"})
    public class MapMethod {
        public static void main(String[] args) {
            //演示map接口常用方法
            Map map = new HashMap();
            map.put("邓超", new Book("", 100));//OK
            map.put("邓超", "孙俪");//替换
            map.put("王宝强", "马蓉");//OK
            map.put("宋喆", "马蓉");//OK
            map.put("刘令博", null);//OK
            map.put(null, "刘亦菲");//OK
            map.put("鹿晗", "关晓彤");//OK
            map.put("hsp", "hsp的老婆");
    
            System.out.println("map=" + map);
    
    //        remove:根据键删除映射关系
            map.remove(null);
            System.out.println("map=" + map);
    //        get:根据键获取值
            Object val = map.get("鹿晗");
            System.out.println("val=" + val);
    //        size:获取元素个数
            System.out.println("k-v=" + map.size());
    //        isEmpty:判断个数是否为0
            System.out.println(map.isEmpty());//F
    //        clear:清除k-v
            //map.clear();
            System.out.println("map=" + map);
    //        containsKey:查找键是否存在
            System.out.println("结果=" + 	map.containsKey("hsp"));//T
    
        }
    }
    
    class Book {
        private String name;
        private int num;
    
        public Book(String name, int num) {
            this.name = name;
            this.num = num;
        }
    }
    

5.3Map接口的遍历方法

Map为了方便程序员的遍历,其实现类会创建EntrySet集合,该集合存放的元素类型Entry;此外还创建了Values集合,用于存放value,KeySet集合用于存放key;k-v的真正存放的位置在Node

final class EntrySet extends AbstractSet<Map.Entry<K,V>> 
    
final class Values extends AbstractCollection<V>
    
final class KeySet extends AbstractSet<K>
  • 代码示例:

    package com.hspedu.map_;
    
    import java.util.*;
    
    @SuppressWarnings({"all"})
    public class MapFor {
        public static void main(String[] args) {
    
            Map map = new HashMap();
            map.put("邓超", "孙俪");
            map.put("王宝强", "马蓉");
            map.put("宋喆", "马蓉");
            map.put("刘令博", null);
            map.put(null, "刘亦菲");
            map.put("鹿晗", "关晓彤");
    
            //第一组: 先取出 所有的Key , 通过Key 取出对应的Value
            Set keyset = map.keySet();
            //(1) 增强for
            System.out.println("-----第一种方式-------");
            for (Object key : keyset) {
                System.out.println(key + "-" + map.get(key));
            }
            //(2) 迭代器
            System.out.println("----第二种方式--------");
            Iterator iterator = keyset.iterator();
            while (iterator.hasNext()) {
                Object key =  iterator.next();
                System.out.println(key + "-" + map.get(key));
            }
    
            //第二组: 把所有的values取出
            Collection values = map.values();
            //这里可以使用所有的Collections使用的遍历方法
            //(1) 增强for
            System.out.println("---取出所有的value 增强for----");
            for (Object value : values) {
                System.out.println(value);
            }
            //(2) 迭代器
            System.out.println("---取出所有的value 迭代器----");
            Iterator iterator2 = values.iterator();
            while (iterator2.hasNext()) {
                Object value =  iterator2.next();
                System.out.println(value);
    
            }
    
            //第三组: 通过EntrySet 来获取 k-v
            Set entrySet = map.entrySet();// EntrySet<Map.Entry<K,V>>
            //(1) 增强for
            System.out.println("----使用EntrySet 的 for增强(第3种)----");
            for (Object entry : entrySet) {
                //将entry 转成 Map.Entry
                Map.Entry m = (Map.Entry) entry;
                System.out.println(m.getKey() + "-" + m.getValue());
            }
            //(2) 迭代器
            System.out.println("----使用EntrySet 的 迭代器(第4种)----");
            Iterator iterator3 = entrySet.iterator();
            while (iterator3.hasNext()) {
                Object entry =  iterator3.next();
                //System.out.println(next.getClass());//HashMap$Node -实现-> Map.Entry (getKey,getValue)
                //向下转型 Map.Entry
                Map.Entry m = (Map.Entry) entry;
                System.out.println(m.getKey() + "-" + m.getValue());
            }
    
    
        }
    }
    
    

5.4Map接口的实现类

  1. HashMap
  • HashMap的特点
    • HashMap是Map接口使用频率最高的实现类
    • key不能重复,但value可以重复,允许使用null键和null值;当key相同时,会覆盖原来的value
    • 和HashSet一样,不保证映射的顺序,因为底层是以hash表的方式来存储的
    • HashMap没有实现同步,因此线程是不安全,方法没有做同步互斥的操作,没有synchronized
  • 底层机制(前面HashSet已介绍)
  1. HashTable
  • HashTable的特点
  • HashTable的键和值都不能为null,否则会抛出NullPointException
  • HashTable的使用方法与HashMap基本一样
  • HashTable是线程安全的(synchronized)
  • HashTable的底层机制
    • HashTable扩容机制

      • 第一次添加时,table数组扩容到11,临界值(threshold)是11*加载因子(loadFactor)是0.75=8
      • 如果table数组使用到了临界值8(超过8),会按自己的机制进行扩容(与HashMap不同)
  1. Properties
  • Properties基本介绍

    • Properties类继承HashTable类并且实现了Map接口,也是使用键值对来保存数据
    • 使用特点与HashTable类似
    • Properties还可以用于从xxx.properties文件中,加载数据到Properties类对象,并进行读取和修改
  • 基本使用示例

    package com.hspedu.map_;
    
    import java.util.Properties;
    
    @SuppressWarnings({"all"})
    public class Properties_ {
        public static void main(String[] args) {
    
            //1. Properties 继承  Hashtable
            //2. 可以通过 k-v 存放数据,当然key 和 value 不能为 null
            //增加
            Properties properties = new Properties();
            //properties.put(null, "abc");//抛出 空指针异常
            //properties.put("abc", null); //抛出 空指针异常
            properties.put("john", 100);//k-v
            properties.put("lucy", 100);
            properties.put("lic", 100);
            properties.put("lic", 88);//如果有相同的key , value被替换
    
            System.out.println("properties=" + properties);
    
            //通过k 获取对应值
            System.out.println(properties.get("lic"));//88
    
            //删除
            properties.remove("lic");
            System.out.println("properties=" + properties);
    
            //修改
            properties.put("john", "约翰");
            System.out.println("properties=" + properties);
    
            
    
    
        }
    }
    
  1. TreeMap

    TreeMap底层是基于红黑树实现的,该映射根据其键的自然顺序进行排序,或根据创建映射时提供的Comparator进行排序,关键在于使用的构造方法的不同

  • 特点

    • TreeMap 是一个有序的key-value集合,它是通过红黑树实现的
    • TreeMap中的元素支持2种排序方式:自然排序 (使用无参构造器)或者 根据创建TreeMap 时提供的 Comparator 进行排序。这取决于使用的构造方法
  • 使用示例

    package com.hspedu.map_;
    
    import java.util.Comparator;
    import java.util.TreeMap;
    
    @SuppressWarnings({"all"})
    public class TreeMap_ {
        public static void main(String[] args) {
    
            /*
                要求:按照传入的 k(String) 的大小进行排序
             */
    //        TreeMap treeMap = new TreeMap();
            TreeMap treeMap = new TreeMap(new Comparator() {
                @Override
                public int compare(Object o1, Object o2) {
                    //按照传入的 k(String) 的大小进行排序
                    //按照K(String) 的长度大小排序
                    //return ((String) o2).compareTo((String) o1);
                    return ((String) o2).length() - ((String) o1).length();
                }
            });
            treeMap.put("jack", "杰克");
            treeMap.put("tom", "汤姆");
            treeMap.put("kristina", "克瑞斯提诺");
            treeMap.put("smith", "斯密斯");
            treeMap.put("hsp", "韩顺平");//加入不了
    
            System.out.println("treemap=" + treeMap);
    
            /*
                1. 构造器. 把传入的实现了 Comparator接口的匿名内部类(对象),传给给TreeMap的comparator
                 public TreeMap(Comparator<? super K> comparator) {
                    this.comparator = comparator;
                }
                2. 调用put方法
                2.1 第一次添加, 把k-v 封装到 Entry对象,放入root
                Entry<K,V> t = root;
                if (t == null) {
                    compare(key, key); // type (and possibly null) check
    
                    root = new Entry<>(key, value, null);
                    size = 1;
                    modCount++;
                    return null;
                }
                2.2 以后添加
                Comparator<? super K> cpr = comparator;
                if (cpr != null) {
                    do { //遍历所有的key , 给当前key找到适当位置
                        parent = t;
                        cmp = cpr.compare(key, t.key);//动态绑定到我们的匿名内部类的compare
                        if (cmp < 0)
                            t = t.left;
                        else if (cmp > 0)
                            t = t.right;
                        else  //如果遍历过程中,发现准备添加Key 和当前已有的Key 相等,就不添加
                            return t.setValue(value);
                    } while (t != null);
                }
             */
    
        }
    }
    
    

6.集合实现类的选择

7.Collections工具类

  1. 基本介绍

    • Collections是一个操作List、Set和Map等集合的工具类
    • Collections中提供了一系列静态方法对集合进行排序、查询和修改等操作
  2. 用法示例:

    package com.hspedu.collections_;
    
    import java.util.*;
    
    /**
     * @author 韩顺平
     * @version 1.0
     */
    @SuppressWarnings({"all"})
    public class Collections_ {
        public static void main(String[] args) {
    
            //创建ArrayList 集合,用于测试.
            List list = new ArrayList();
            list.add("tom");
            list.add("smith");
            list.add("king");
            list.add("milan");
            list.add("tom");
    
    
    //        reverse(List):反转 List 中元素的顺序
            Collections.reverse(list);
            System.out.println("list=" + list);
    //        shuffle(List):对 List 集合元素进行随机排序
    //        for (int i = 0; i < 5; i++) {
    //            Collections.shuffle(list);
    //            System.out.println("list=" + list);
    //        }
    
    //        sort(List):根据元素的自然顺序对指定 List 集合元素按升序排序
            Collections.sort(list);
            System.out.println("自然排序后");
            System.out.println("list=" + list);
    //        sort(List,Comparator):根据指定的 Comparator 产生的顺序对 List 集合元素进行排序
            //我们希望按照 字符串的长度大小排序
            Collections.sort(list, new Comparator() {
                @Override
                public int compare(Object o1, Object o2) {
                    //可以加入校验代码.
                    return ((String) o2).length() - ((String) o1).length();
                }
            });
            System.out.println("字符串长度大小排序=" + list);
    //        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
    
            //比如
            Collections.swap(list, 0, 1);
            System.out.println("交换后的情况");
            System.out.println("list=" + list);
    
            //Object max(Collection):根据元素的自然顺序,返回给定集合中的最大元素
            System.out.println("自然顺序最大元素=" + Collections.max(list));
            //Object max(Collection,Comparator):根据 Comparator 指定的顺序,返回给定集合中的最大元素
            //比如,我们要返回长度最大的元素
            Object maxObject = Collections.max(list, new Comparator() {
                @Override
                public int compare(Object o1, Object o2) {
                    return ((String)o1).length() - ((String)o2).length();
                }
            });
            System.out.println("长度最大的元素=" + maxObject);
    
    
            //Object min(Collection)
            //Object min(Collection,Comparator)
            //上面的两个方法,参考max即可
    
            //int frequency(Collection,Object):返回指定集合中指定元素的出现次数
            System.out.println("tom出现的次数=" + Collections.frequency(list, "tom"));
    
            //void copy(List dest,List src):将src中的内容复制到dest中
    
            ArrayList dest = new ArrayList();
            //为了完成一个完整拷贝,我们需要先给dest 赋值,大小和list.size()一样
            for(int i = 0; i < list.size(); i++) {
                dest.add("");
            }
            //拷贝
            Collections.copy(dest, list);
            System.out.println("dest=" + dest);
    
            //boolean replaceAll(List list,Object oldVal,Object newVal):使用新值替换 List 对象的所有旧值
            //如果list中,有tom 就替换成 汤姆
            Collections.replaceAll(list, "tom", "汤姆");
            System.out.println("list替换后=" + list);
    
            
        }
    }
    
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