Java 集合

作者: Java慈祥 | 来源:发表于2021-11-21 18:10 被阅读0次

Java 集合是一个常用的技术，无论是在： 开发使用，还是面试总是高频的提及到~

正因如此： 本篇是对个人使用集合的, 总结方法... 不适合初学者,适合面试|复习...

Java 集合

集合和数组：

数组声明了它容纳的元素的类型，而集合可以不声明存储Object类型 可以通过泛型进行规范！
数组是静态的，一个数组实例具有固定的大小，一旦创建了就无法改变容量了。
集合是可以动态扩展容量，可以根据需要动态改变大小，集合提供更多的成员方法，能满足更多的需求。
集合: 和数组一样Java中用来存储数据的作用，弥补了数组长度固定的缺点更灵活

Java 集合框架概述

Java 集合可分为 Collection 和 Map 两种体系

Collection接口: 单列数据，定义了存取一组对象的方法的集合

List：元素有序、可重复的集合
Set：元素无序、不可重复的集合

Map接口：双列数据，保存具有映射关系 key-value 的集合

Collection 接口：

2021042520100832

简介

Collection集合主要有List和Set两大接口 不常用的 Queue接口

List 接口

一个有序，(元素存入集合的顺序和取出的顺序一致) 的集合容器 元素可以重复，可以插入多个null元素，元素都有索引
有三个实现类： ArrayList LinkedList Vector

Set 接口

一个无序, （存入和取出顺序有可能不一致) 的集合容器
- 不可以存储重复元素，只允许存入一个null元素 必须保证元素唯一性
常用实现类： HashSet LinkedHashSet TreeSet

Collection接口的常用方法：

JDK不提供此接口的任何直接实现，而是提供更具体的子接口：set list 都默认继承了Collection 的方法();

boolean     .add( object );             //在列表 末尾添元素 和数组一样 起始索引位置从 0 开使,可储存null; 数值类型会自动装箱;
void        .add( int,object );         //指定索引位置添加元素 但 不可指定 在超过目前 集合长度;
void        .forEach(System.out::print);//jdk8 新特性;一种循环遍历;  
void        .clear();                   //清空集合;
int         .size();                    //返回集合元素个数; 
boolean     .contains( object );        //判断集合在是否存在指定元素; ture/flase; 底层相当于是调 equls();比,String类重写了所以比较的是值;
                                        //没重写当然就是比较地址咯;
boolean     .containAll( Collection );  //判断参数是个集合,判断参数集合自己有没有,都有就true 一个没有就false
boolean     .equals( Coll... );         //想要返回 true,需要当前集合元素 和 参数集合元素值都相同 地址 ;根据new ArrayList 或其它集合/其顺序也要相同;
Object      .get( int );                //返回指定索引的元素;( 注意这是Object 类型需要类型转换 );
List        .sublist(int1,int2);        //返回集合 1-2 位置的子集合;
Object      .set(int,Object);           //设置指定 int 位置的元素;


注意不可以在,集合进行循环遍历的时候移除元素!   因为集合长度发送改变,循环遍历报错！
Object      .remove( int );             //删除指定下标中的元素; 返回删除的元素;
boolean     .remove( object/int );      //移除集合中指定元素; true移除成功 false移除失败:不存在要移除元素; 
                                        //虽然数值类型会装箱,int下标删除了..需要确保下标存在
boolean     .removeAll( Collection );   //从集合中移除指定: 一个集合元素; 两个集合A B, A.removeAll(B); //把A B集合中一样的元素移除掉了(交集);

正确的删除需要使用：Iterator对象~
Iterator    .iterator();                //返回一个 Iterator对象; 

数组集合相互转换
Object[]    .toArray();                 //可以将集合返回一个 Object[] 数组;
集合        Arrays.aslist( 数组 );       //Arrays类的静态方法: 将数组转换成集合;

List 接口

Arraylist

Arraylist: 对数组进行封装,实现长度可变的数组(根据增删自动改变元素在集合中位置)

Arraylist 底层其实就是一个，可以动态调节长度的数组
- JDK1.7：ArrayList饿汉式，直接创建一个初始容量为10的数组
- JDK1.8：ArrayList懒汉式，一开始创建一个长度为0的数组，当添加第一个元素时再创建一个始容量为10的数组
优: 更利于遍历和随机访问元素

基本使用：

开发常用的就是这个，这里就以 Arraylist 举例了

public void jh(){
    /** 创建集合对象 */
    //      Collection coll = new ArrayList();
    ArrayList arrayList = new ArrayList();      //List集合存储Object类型元素,支持重复元素!
    arrayList.add(1);
    arrayList.add(2);
    arrayList.add(2);
    arrayList.add(3);
    arrayList.add("2");
    arrayList.add(null);                        //可以存储null
    System.out.println("arrayList集合遍历:");
    for (Object o : arrayList) {
        System.out.println(o);
    }

    /** 常用方法 */
    //contains(Object obj):判断当前集合中是否包含obj   :判断时会调用obj对象所在类的equals(),自定义对象需要重写equals
    System.out.println("arrayList集合是否存在 1:"+arrayList.contains(1));

    //containsAll(Collection coll1) 判断形参coll1中的所有元素是否都存在于当前集合中
    ArrayList arrayList2 = new ArrayList();
    arrayList2.add(1);
    arrayList2.add(2);
    System.out.println("arrayList集合是否存在 arrayList2的所有元素:"+arrayList.containsAll(arrayList2));

    //retainAll(Collection coll1):交集：获取当前集合和coll1集合的交集，并返回给当前集合
    //        arrayList.retainAll(arrayList2);
    //        System.out.println("retainAll(Collection coll1):交集：获取当前集合和coll1集合的交集，并返回给当前集合");
    //        for (Object o : arrayList) {
    //            System.out.println(o);
    //        }

    /** 注释上面: retainAll() 让两个集合元素 A.retainAll(B) A集合只保留B 交集共同的数据了~ */
    //remove(Object obj):从当前集合中移除obj元素
    //removeAll(Collection coll1):差集：从当前集合中移除coll1中所有的元素
    arrayList.removeAll(arrayList2);
    System.out.println("removeAll(Collection coll1):差集：从当前集合中移除coll1中所有的元素");
    for (Object o : arrayList) {
        System.out.println(o);
    }

    /** 数组 ———》List集合 */
    System.out.println("使用: Arrays. asList(array) 进行转换");
    List<String> list = Arrays.asList(new String[]{"AA", "BB", "CC"});
    System.out.println(list);

    /** List集合 ———》数组 */
    System.out.println("使用: List 自带的 toArray() 方法");
    Object[] objects = list.toArray();
    for (Object obj : objects) {
        if(obj instanceof String)           //　对象 instanceof 类型  比较对象是否属于改类型~
            System.out.print(obj+"　");
    }
}

LinkedList

LinkedList：采用双向链表存储方式

优:

在插入删除时效率更高，同Arraylist一样都实现list接口比Arraylist多了一些方法 缺点就是查找遍历没有Arraylist 快

LinkedList 新增方法

void    .addFist( object );         //在集合 首部 添加元素 (索引0);
void    .addLast( object );         //在集合 末尾 添加元素;
Object  .getFist(  );               //返回 第一元素;
Object  .getLast(  );               //返回 最后一个元素; 
Object  .removrFist(  );            //删除 并 返回第一个元素;
Object  .removeLast(  );            //删除 并 返回最后一个元素;

Vector

Vector 读：歪课特 远古代码，jdk1.0就有的

通过 Vector(); 构造器创建对象：

底层就创建了长度为10的数组,扩容方面就是扩展为原数组长度的二倍;

ArrayList/LinkedList/vector的异同？

ArrayList和LinkedList的异同

二者都是线程不安全的，相对于线程安全的Vector，执行效率高
ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，LinkedList是基于链表的数据结构
对于随机访问get和set： ArrayList优于LinkedList, LinkedList要移动指针
对于新增(特质插入)add和删除remove操作：LinkedList占优，因为ArrayList要移动数据

ArrayList和Vector的异同:

Vector和ArrayList几乎是完全相同的
Vector是同步类（Synchronized）,强同步类： 开销就比ArrayList大，访问要慢~
Vector每次扩容请求其大小的2倍空间，而ArrayList是1.5倍

Set 接口

简介：

Set接口实现 Collection接口

存储一组无序的(不等于随机,而是根据数据的哈希值决定的),不可重复的，集合数据
Set接口中没有额外定义新的方法,使用的都是Collection 中声明过的方法:
Set 接口的实现类：HashSet LinkedHashSet TreeSet

HashSet

唯一，无序。基于 HashMap 实现，底层采用 HashMap 保存数据
20210425154507925
**它不允许集合中有重复的值, **

将对象存储在HashSet之前，要先确保对象重写equals()和hashCode()方法，这样才能比较对象的值是否相等，以确保set中没有储存相等的对象

LinkedHashSet： 作为HashSet子类,遍历器内部数据时,可以按照添加的顺序遍历

作为HashSet类的子类,在添加数据同时,每个数据还维护两个引用, 记录了此数据前一个数据和后一个数据
优：频繁的遍历操作,效率高

ThreeSet

有序，唯一）：红黑树(自平衡的排序二叉树

向TreeSet添加的数据，要求是相同的类型的

自定义类需要：指定排序规则

自然排序： 定义类继承 Comparable 重写 compareTo(obj);

**定制排序： ** TreeSet在new 时就传入一个 Comparator类对象

List数据去重

五种有效方法:

[方案一:借助HashSet的特性进行去重]
[方案二 : 利用set集合特性保持顺序一致去重] TreeSet LinkedHashSet
[方案三 : 使用list自身方法remove()–>不推荐] 循环遍历判断，remove()
[方案四 : 使用Java8特性去重]

/** 方案一 */
@org.junit.Test
    public  void distinct() {
    List<String> lists = Arrays.asList(new String[]{"AA", "BB", "CC","CC"});
    HashSet<String> sets = new HashSet<>();
    for (String s : lists) {
        sets.add(s);
    }
    System.out.println("去重后的Set集合: "+sets);
}

@org.junit.Test
    /** 方案二 */
    public  void distinct2() {
    List<String> lists = Arrays.asList(new String[]{"AA", "BB", "CC","CC"});
    //方式一
    List<String> listNew = new ArrayList<String>(new TreeSet<String>(lists));
    System.out.println("TreeSet"+listNew);
    //方式二
    List<String> listNew2 = new ArrayList<String>(new LinkedHashSet<String>(lists));
    System.out.println("LinkedHashSet"+listNew);
}

@org.junit.Test
    /** 方案四 */
    public  void distinct4() {
    List<String> lists = Arrays.asList(new String[]{"AA", "BB", "CC","CC"});
    List<String> myList = lists.stream().distinct().collect(Collectors.toList());
    System.out.println("JDK8.0新特性:"+myList);
}

Iterator 迭代器接口

Iterator 中：迭代器　读：艾特瑞特~

可以通过，Collection类的 .iterator() 方法返回一个 Iterator迭代器对象

Map中存在keySet()方法返回Set类型对象,Set接口实现Collection 因此间接存在 iterator(); 方法....

Iterator接口的方法

boolean hasNext();  //判断是否 存在下一个可访问的元素;
Object  next();     //返回要访问的下一个元素;
void    remove();   //移除当前的集合元素可保证从源集合中安全地删除对象;  注意(图:Iterator移除)

迭代器是通过集合.iterator() 方法获取 表示对该集合的迭代
迭代器存在 游标的概念：
20210411153710844
默认游标都在集合的第一个元素之前，因此：通过Next(); 获取下一个元素！
注意: 在调用it.next()方法之前必须要调用it.hasNext()进行检测

若不调用，且下一条记录无效直接调用 i.next()会抛出 NoSuchElementException异常。

202104111540176

Iterator 仅用于遍历集合

边遍历边修改集合的唯一正确方式是使用 Iterator.remove() 方法，如下：

Iterator<Integer> it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
   *// do something*
   it.remove();
}

一种最常见的错误代码如下：

for(Integer i : list){
   list.remove(i)
}

运行以上错误代码会报 ConcurrentModificationException 异常
这是因为当使用 foreach(for(Integer i : list)) 语句时，会自动生成一个iterator 来遍历该 list
但同时该 list 正在被 .remove() 修改。Java 一般不允许一个线程在遍历 Collection 时另一个线程修改它

Map 接口：

20210425201023880

简介

双列集合,存储一对 key-value 数据---》

**K键：无序唯一 **
V值：无序重复;

HashMap:作为Map的主要实现类；线程不安全的，效率高；允许存储null的key和value

LinkedHashMap:保证在遍历map元素时，可以按照添加的顺序实现遍历

原因： 在原有的HashMap底层结构基础上，添加了一对指针，指向前一个和后一个元素

对于频繁的遍历操作，此类执行效率高于HashMap

TreeMap:保证按照添加的key-value对进行排序，实现排序遍历。此时考虑key的自然排序或定制排序 底层使用红黑树

Hashtable:作为古老的实现类

线程安全的，效率低；不能存储null的key和value
Properties: 常用来处理配置文件。key和value都是String类型

实现类有：

HashMap LinkedHasMap TreeMap Hashtable(jdk1.0) Properties

Map常用方法:

Object  .put(Object key,Object value);  //以 键值对 方式存储  注意（键 唯一 值 可以重复 //相同的键 后面的替代前面的 键值对 元素）    
Object  .get(key);                      //根据键 返回对应的值对象不存在对应键 返回 null;
Object  .remove(key);                   //根据键 删除指定 键值对 对象
int     .size();                        //返回元素个数
boolean .containsKey( object key );     //判断 是否存在 指定键值对 对象;
boolean .isEmpty();                     //判断 是否存在 键值对 对象
void    .clear();                       //清空该集合所有 元素;
Set     .keySet();                      //返回 键的集合 Set类型集合;    set是Collection 的实现类, 通过 .iterator(); 方法返回一个Iterator对象,进行遍历！
Collection  .values();                  //返回 值的集合 collection 类型集合;

实例：

@Test
public void mapTest(){
    Map map = new HashMap();       //只能存储 K 唯一, 值可以重复的元素,重复的key 会替代之前的数据！
    map.put(1, "AA");
    map.put(1, "AA");
    map.put(1, "BB");
    map.put(2, "AA");
    map.put(2, "BB");
    map.put(3, "CC");

    System.out.println("遍历所有的key-value");
    System.out.println("方式一: entrySet()");
    Set entrySet = map.entrySet();                  //获取所有的: entrySet()方法返回一个实现Map.Entry接口的对象集合
    Iterator iterator1 = entrySet.iterator();       //set 属于 collection.iterator(); 获取迭代器！
    while (iterator1.hasNext()){
        Object obj = iterator1.next();
        Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
        System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());
    }
    System.out.println();
    System.out.println("方式二: 迭代器");
    //方式二:
    Set keySet = map.keySet();
    Iterator iterator2 = keySet.iterator();
    while(iterator2.hasNext()){
        Object key = iterator2.next();
        Object value = map.get(key);
        System.out.println(key + "=====" + value);

    }
    System.out.println();
    System.out.println("方式三: 通过ForEach循环进行遍历: 此数省略~");
    System.out.println();
    System.out.println("方式四: 通过Java8 Lambda表达式遍历:");
    map.forEach((k, v) -> System.out.println("key: " + k + " value:" + v));

    System.out.println();
    System.out.println("根据Key 寻找value="+map.get(1));

    System.out.println("remove(Object key) 根据key移除元素~");

    System.out.println();
    System.out.println("boolean containsKey(Object key): 是否包含指定的key"+map.containsKey(1));

    System.out.println();
    System.out.println("map.clear()   清空map,与map = null操作不同");
    System.out.println("map.isEmpty() 判断map是否为空");
}

Map.Entry的定义

Map的entrySet()方法返回一个实现Map.Entry接口的对象集合

集合中每个对象都是底层Map中一个特定的键/值对 通过这个集合的迭代器 获得每一个条数据的键或值

Map.Entry中的常用方法

Object getKey(): 返回条目的关键字
Object getValue(): 返回条目的值
Object setValue(Object value): 将相关映像中的值改为value，并且返回旧值

常见面试题：

集合源码解析

HashMap的底层实现原理？

在 JDK 1.7 中 HashMap 是以数组加链表的形式组成的

JDK 1.8 之后新增了红黑树的组成结构，当链表大于 8 并且容量大于 64 时，链表结构会转换成红黑树结构

HashMap 基于 Hash 算法实现的：

当我们往Hashmap 中 put 元素时

首先计算 key的hash值，这里调用了 hash方法

hash方法实际是让key.hashCode()与key.hashCode()>>>16进行, 异或操作 目的是减少碰撞

>>> 无符号右移 3>>>1: 3无符号右移一位等于 3/2=1 (三 除 二的一次幂) 二进制码最高位无论是 0 或1 都0表示,结果为一个正数;
&   与运算符  二进制码 0: true 1:false 将两个二级制码逐个位 码进行比较,返回成一个新的二级制码; 就是它的结果;
^   异运算符  二进制码 0: true 1:false 将两个二级制码逐个位 码进行比较,返回成一个新的二级制码; 就是它的结果;
|   或运算符  二进制码 0: true 1:false 将两个二级制码逐个位 码进行比较,返回成一个新的二级制码; 就是它的结果;

计算机的每个对象最终都会转义成二进制:
0101010101001
而: 与 异 或 就是针对这些二进制操作的运算符
& 与运算符 
  a &= b; 等同于 a = a & b;      有0为0，否则为1
  0 & 0 = 0;
  1 & 1 = 1;
  1 & 0 = 0;
  
| 或运算符    
  有1为1，否则为0
  0 | 0 = 0;
  1 | 1 = 1;
  1 | 0 = 1;
  
^ 异运算符
  相同为0，不同为1
  0 ^ 0 = 0;
    1 ^ 1 = 0;
    1 ^ 0 = 1;
异 或 与 就是将两边的对象的 二进制每一个值进行比较,返回一个新的对象~

我们都知道HashMap 底层实现是: 数组+链表 JDK8: 数组+链表+红黑树

① 根据K 的 hashCode() 计算出 哈希值 进行取模算法, 得到在一个在数组上的坐标.
② 判断数组的坐标上是否存在元素, 没有就直接新增, 如果存在则: ③
③ 与该坐标的元素 hash值一样, 则比较两个元素的 equals(); 如果equals() 不同则新增, 如果相同则不新增覆盖该元素!
JDK8.0
④ 遍历table[i]，判断链表长度是否大于8, 大于8的话把链表转换为红黑树，在红黑树中执行插入操作，否则进行链表的插入操作;
⑤ 插入成功后，判断实际存在的键值对数量size是否超多了最大容量threshold，如果超过，进行扩容

HashMap 和 Hashtable的异同？

相同:

都是 K-V 存储结构
HashMap和HashTable都实现了Serializable接口，因此它支持序列化，实现了Cloneable接口，能被克隆

不同:

HashMap的初始容量为16，Hashtable初始容量为11，两者的填充因子默认都是0.75
HashMap是非线程安全的，只是用于单线程环境下 多线程环境下可以采用concurrent并发包下的concurrentHashMap HashTable是线程安全的
HashMap中key和value都允许为null key为null的键值对永远都放在以table[0]为头结点的链表中
HashTable在遇到null时，会抛出NullPointerException异常

HashMap中String、Integer这样的包装类适合作为K？

String、Integer等包装类的特性能够保证Hash值的不可更改性和计算准确性，能够有效的减少Hash碰撞的几率

都是final类型，即不可变性，保证key的不可更改性，不会存在获取hash值不同的情况
内部已重写了equals()、hashCode()等方法，遵守了HashMap内部的规范

泛型

JDK5.0新增

是程序设计语言的一种风格或范式 , 泛型允许程序员在强类型程序，编写代码时使用一些特定的[类型]
这种参数类型可以用在：类、接口和方法中，==分别被称为泛型类、泛型接口、泛型方法==
集合中存储的对象什么都是 Object 类型因此每次获取都需要进行类型判断转换 instanceof

泛型集合在集合的基础上指定存储类型

List<String>

Java 集合

Java 集合

集合和数组：

Java 集合框架概述

Collection 接口：

简介

Collection接口的常用方法：

List 接口

Arraylist

LinkedList

LinkedList 新增方法

Vector

ArrayList/LinkedList/vector的异同？

Set 接口

简介：

List数据去重

Iterator 迭代器接口

Iterator接口的方法

Iterator 仅用于遍历集合

Map 接口：

简介

Map常用方法:

实例：

Map.Entry的定义

常见面试题：

HashMap的底层实现原理？

HashMap 和 Hashtable的异同？

HashMap中String、Integer这样的包装类适合作为K？

泛型

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