03- Java集合

作者: XAbo | 来源:发表于2020-11-29 18:42 被阅读0次

一、泛型

泛型通配符：通配符表示一种未知类型,并且对这种未知类型存在约束关系。不能创建对象使用，只能作为方法的参数使用。泛型没有继承概念。

? extends T(上边界通配符upper bounded wildcard) 对应协变关系,表示 ? 是继承自 T的任意子类型.也表示一种约束关系,只能提供数据,不能接收数据。
? 的默认实现是 ? extends Object, 表示 ? 是继承自Object的任意类型。
? super T(下边界通配符lower bounded wildcard) 对应逆变关系,表示 ? 是 T的任意父类型.也表示一种约束关系,只能接收数据,不能提供你数据。

2.1 泛型类

泛型的类型参数只能是类类型，不能是简单类型。
不能对确切的泛型类型使用instanceof操作。

//此处T可以随便写为任意标识，常见的如T、E、K、V等形式的参数常用于表示泛型
//在实例化泛型类时，必须指定T的具体类型
public class Generic<T>{ 
    //key这个成员变量的类型为T,T的类型由外部指定  
    private T key;
    public Generic(T key) { //泛型构造方法形参key的类型也为T，T的类型由外部指定
        this.key = key;
    }
    public T getKey(){ //泛型方法getKey的返回值类型为T，T的类型由外部指定
        return key;
    }
}

2.2 泛型接口

//定义一个泛型接口
public interface Generator<T> {
    public T next();
}

/**
 * 未传入泛型实参时，与泛型类的定义相同，
 * 在声明类的时候，需将泛型的声明也一起加到类中
 * 即：class FruitGenerator<T> implements Generator<T>{
 * 如果不声明泛型，如：class FruitGenerator implements 
 * Generator<T>，编译器会报错："Unknown class"
 */
class FruitGenerator<T> implements Generator<T>{
    public T next() {
        return null;
    }
}

/**
 * 传入泛型实参时：
 * 定义一个生产器实现这个接口,虽然我们只创建了一个泛型接口Generator<T>
 * 但是我们可以为T传入无数个实参，形成无数种类型的Generator接口。
 * 在实现类实现泛型接口时，如已将泛型类型传入实参类型，则所有使用
 * 泛型的地方都要替换成传入的实参类型
 * 即：Generator<T>，public T next();中的的T都要替换成传入的String类型。
 */
public class FruitGenerator implements Generator<String> {
    private String[] fruits = new String[]{"Apple", "Banana", "Pear"};
    public String next() {
        Random rand = new Random();
        return fruits[rand.nextInt(3)];
    }
}

2.3 泛型方法

泛型类，是在实例化类的时候指明泛型的具体类型；泛型方法，是在调用方法的时候指明泛型的具体类型。

public class Generic<T>{
    private T key;
    public Generic(T key) {
        this.key = key;
    }
    //这并不是一个泛型方法。
    public T getKey(){
        return key;
    }
    //这并不是一个泛型方法。
    public void setKey(T key){
        this.key = key;
    }
    /**
     * 这才是一个真正的泛型方法。
     * 首先在public与返回值之间的<T>必不可少，这表明这是一个泛型方法，并且声明了一个泛型T
     * 这个T可以出现在这个泛型方法的任意位置.
     */
    public static <T> void init(T t){
       System.out.println("static");
    }
    public <T> T showKeyName(Generic<T> container){
        T test = container.getKey();
        return test;
    }
    public <T> void setKeyName(Generic<T> container){
       System.out.println(container);
    }
}

二、集合特性

集合框架图

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。所以如果我们明确所插入元素的多少，最好指定一个初始容量值，避免过多的进行扩容操作而浪费时间、效率。 ArrayList擅长于随机访问。同时ArrayList是非同步的。
LinkedList是List接口的另一个实现，除了可以根据索引访问集合元素外，LinkedList还实现了Deque接口，可以当作双端队列来使用，也就是说，既可以当作“栈”使用，又可以当作队列使用。LinkedList的实现机制与ArrayList的实现机制完全不同，ArrayLiat内部以数组的形式保存集合的元素，所以随机访问集合元素有较好的性能；LinkedList内部以链表的形式保存集合中的元素，所以随机访问集合中的元素性能较差，但在插入删除元素时有较好的性能。
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。
Stack继承自Vector，实现一个后进先出的堆栈。Stack提供5个额外的方法使得Vector得以被当作堆栈使用。基本的push和pop 方法，还有peek方法得到栈顶的元素，empty方法测试堆栈是否为空，search方法检测一个元素在堆栈中的位置。Stack刚创建后是空栈。
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(先判断对象的哈希值(hashCode)是否相等，在判断对象的equals是否相等，所有集合中对象不会重复,使用HashSet存储自定义对象，一定要重写：hashCode和equals)，因此具有很好的存取和查找性能。不能使用普通for循环遍历。哈希值就是系统随机给出的十进制地址。HashSet具有如下特点：1.不能保证元素的顺序。2.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。3.集合元素值可以是null。

哈希表
去重原理
LinkedHashSet是HashSet的一个子类，具有HashSet的特性，也是根据元素的hashCode值来决定元素的存储位置。但它使用链表维护元素的次序，元素的顺序与添加顺序一致。由于LinkedHashSet需要维护元素的插入顺序，因此性能略低于HashSet，但在迭代访问Set里的全部元素时由很好的性能。
TreeSet时SortedSet接口的实现类，TreeSet可以保证元素处于排序状态，它采用红黑树的数据结构来存储集合元素。TreeSet支持两种排序方法：自然排序和定制排序，默认采用自然排序。
HashMap与Hashtable是Map接口的两个典型实现，它们之间的关系完全类似于ArrayList与Vertor。HashTable是一个古老的Map实现类，它提供的方法比较繁琐，目前基本不用了，HashMap与Hashtable主要存在以下两个典型区别：1.HashMap是线程不安全，HashTable是线程安全的。2. HashMap可以使用null值最为key或value；Hashtable不允许使用null值作为key和value，如果把null放进HashTable中，将会发生空指针异常。为了成功的在HashMap和Hashtable中存储和获取对象，用作key的对象必须实现hashCode()方法和equals()方法。
LinkedHashMap使用双向链表来维护key-value对的次序（其实只需要考虑key的次序即可），该链表负责维护Map的迭代顺序，与插入顺序一致，因此性能比HashMap低，但在迭代访问Map里的全部元素时有较好的性能。
TreeMap是SortedMap的实现类，是一个红黑树的数据结构，每个key-value对作为红黑树的一个节点。TreeMap存储key-value对时，需要根据key对节点进行排序。TreeMap也有两种排序方式：1.自然排序：TreeMap的所有key必须实现Comparable接口，而且所有的key应该是同一个类的对象，否则会抛出ClassCastException。2.定制排序：创建TreeMap时，传入一个Comparator对象，该对象负责对TreeMap中的所有key进行排序。

1.1 实例

Map:使用entrySet遍历Map

package com.itheima.demo01.Map;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.Set;

/*
    Map集合的第一种遍历方式:通过键找值的方式
    Map集合中的方法:
         Set<K> keySet() 返回此映射中包含的键的 Set 视图。
    实现步骤:
        1.使用Map集合中的方法keySet(),把Map集合所有的key取出来,存储到一个Set集合中
        2.遍历set集合,获取Map集合中的每一个key
        3.通过Map集合中的方法get(key),通过key找到value
 */
public class Demo02KeySet {
    public static void main(String[] args) {
        //创建Map集合对象
        Map<String,Integer> map = new HashMap<>();
        map.put("赵丽颖",168);
        map.put("杨颖",165);
        map.put("林志玲",178);

        //1.使用Map集合中的方法keySet(),把Map集合所有的key取出来,存储到一个Set集合中
        Set<String> set = map.keySet();

        //2.遍历set集合,获取Map集合中的每一个key
        //使用迭代器遍历Set集合
        Iterator<String> it = set.iterator();
        while (it.hasNext()){
            String key = it.next();
            //3.通过Map集合中的方法get(key),通过key找到value
            Integer value = map.get(key);
            System.out.println(key+"="+value);
        }
        System.out.println("-------------------");
        //使用增强for遍历Set集合
        for(String key : set){
            //3.通过Map集合中的方法get(key),通过key找到value
            Integer value = map.get(key);
            System.out.println(key+"="+value);
        }
        System.out.println("-------------------");
        //使用增强for遍历Set集合
        for(String key : map.keySet()){
            //3.通过Map集合中的方法get(key),通过key找到value
            Integer value = map.get(key);
            System.out.println(key+"="+value);
        }
    }
}

Map:使用entrySet遍历Map

package com.itheima.demo01.Map;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.Set;

/*
    Map集合遍历的第二种方式:使用Entry对象遍历

    Map集合中的方法:
        Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() 返回此映射中包含的映射关系的 Set 视图。
    实现步骤:
        1.使用Map集合中的方法entrySet(),把Map集合中多个Entry对象取出来,存储到一个Set集合中
        2.遍历Set集合,获取每一个Entry对象
        3.使用Entry对象中的方法getKey()和getValue()获取键与值
 */
public class Demo03EntrySet {
    public static void main(String[] args) {
        //创建Map集合对象
        Map<String,Integer> map = new HashMap<>();
        map.put("赵丽颖",168);
        map.put("杨颖",165);
        map.put("林志玲",178);
        //1.使用Map集合中的方法entrySet(),把Map集合中多个Entry对象取出来,存储到一个Set集合中
        Set<Map.Entry<String, Integer>> set = map.entrySet();
        //2.遍历Set集合,获取每一个Entry对象
        //使用迭代器遍历Set集合
        Iterator<Map.Entry<String, Integer>> it = set.iterator();
        while(it.hasNext()){
            Map.Entry<String, Integer> entry = it.next();
            //3.使用Entry对象中的方法getKey()和getValue()获取键与值
            String key = entry.getKey();
            Integer value = entry.getValue();
            System.out.println(key+"="+value);
        }
        System.out.println("-----------------------");
        for(Map.Entry<String,Integer> entry:set){
            //3.使用Entry对象中的方法getKey()和getValue()获取键与值
            String key = entry.getKey();
            Integer value = entry.getValue();
            System.out.println(key+"="+value);
        }
    }
}

Map:存放自定义类型

package com.itheima.demo02.Map;
import java.util.Objects;
public class Person {
    private String name;
    private  int age;

    public Person() {
    }
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Person person = (Person) o;
        return age == person.age &&
                Objects.equals(name, person.name);
    }
    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, 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;
    }
}

package com.itheima.demo02.Map;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;

/*
    HashMap存储自定义类型键值
    Map集合保证key是唯一的:
        作为key的元素,必须重写hashCode方法和equals方法,以保证key唯一
 */
public class Demo01HashMapSavePerson {
    public static void main(String[] args) {
        show02();
    }
    /*
        HashMap存储自定义类型键值
        key:Person类型
            Person类就必须重写hashCode方法和equals方法,以保证key唯一
        value:String类型
            可以重复
     */
    private static void show02() {
        //创建HashMap集合
        HashMap<Person,String> map = new HashMap<>();
        //往集合中添加元素
        map.put(new Person("女王",18),"英国");
        map.put(new Person("秦始皇",18),"秦国");
        map.put(new Person("普京",30),"俄罗斯");
        map.put(new Person("女王",18),"毛里求斯");
        //使用entrySet和增强for遍历Map集合
        Set<Map.Entry<Person, String>> set = map.entrySet();
        for (Map.Entry<Person, String> entry : set) {
            Person key = entry.getKey();
            String value = entry.getValue();
            System.out.println(key+"-->"+value);
        }
    }
    /*
        HashMap存储自定义类型键值
        key:String类型
            String类重写hashCode方法和equals方法,可以保证key唯一
        value:Person类型
            value可以重复(同名同年龄的人视为同一个)
     */
    private static void show01() {
        //创建HashMap集合
        HashMap<String,Person> map = new HashMap<>();
        //往集合中添加元素
        map.put("北京",new Person("张三",18));
        map.put("上海",new Person("李四",19));
        map.put("广州",new Person("王五",20));
        map.put("北京",new Person("赵六",18));
        //使用keySet加增强for遍历Map集合
        Set<String> set = map.keySet();
        for (String key : set) {
            Person value = map.get(key);
            System.out.println(key+"-->"+value);
        }
    }
}

Map：LinkedHashMap的有序

package com.itheima.demo03.Map;
import java.util.HashMap;
import java.util.LinkedHashMap;
/*
    java.util.LinkedHashMap<K,V> entends HashMap<K,V>
    Map 接口的哈希表和链接列表实现，具有可预知的迭代顺序。
    底层原理:
        哈希表+链表(记录元素的顺序)
 */
public class Demo01LinkedHashMap {
    public static void main(String[] args) {
        HashMap<String,String> map = new HashMap<>();
        map.put("a","a");
        map.put("c","c");
        map.put("b","b");
        map.put("a","d");
        System.out.println(map);// key不允许重复,无序 {a=d, b=b, c=c}

        LinkedHashMap<String,String> linked = new LinkedHashMap<>();
        linked.put("a","a");
        linked.put("c","c");
        linked.put("b","b");
        linked.put("a","d");
        System.out.println(linked);// key不允许重复,有序 {a=d, c=c, b=b}
    }
}

Map:Hashtable的用法

package com.itheima.demo03.Map;
import java.util.HashMap;
import java.util.Hashtable;
/*
    java.util.Hashtable<K,V>集合 implements Map<K,V>接口
    Hashtable:底层也是一个哈希表,是一个线程安全的集合,是单线程集合,速度慢
    HashMap:底层是一个哈希表,是一个线程不安全的集合,是多线程的集合,速度快

    HashMap集合(之前学的所有的集合):可以存储null值,null键
    Hashtable集合,不能存储null值,null键

    Hashtable和Vector集合一样,在jdk1.2版本之后被更先进的集合(HashMap,ArrayList)取代了
    Hashtable的子类Properties依然活跃在历史舞台
    Properties集合是一个唯一和IO流相结合的集合
 */
public class Demo02Hashtable {
    public static void main(String[] args) {
        HashMap<String,String> map = new HashMap<>();
        map.put(null,"a");
        map.put("b",null);
        map.put(null,null);
        System.out.println(map);//{null=null, b=null}

        Hashtable<String,String> table = new Hashtable<>();
        //table.put(null,"a");//NullPointerException
        //table.put("b",null);//NullPointerException
        table.put(null,null);//NullPointerException
    }
}

03- Java集合

一、泛型

2.1 泛型类

2.2 泛型接口

2.3 泛型方法

二、集合特性

1.1 实例

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