集合框架的概述
1.集合、数组都是对多个数据进行存储操作的结构,简称Java容器。
说明:此时的存储,主要指的是内存层面的存储,不涉及到持久化的存储(.txt,.jpg,.avi,数据库中)
2.1 数组在存储多个数据方面的特点:
- 一旦初始化以后,其长度就确定了。
- 数组一旦定义好,其元素的类型也就确定了。我们也就只能操作指定类型的数据了。
- 比如:String[] arr;int[] arr1;Object[] arr2;
2.2 数组在存储多个数据方面的缺点:
- 一旦初始化以后,其长度就不可修改。
- 数组中提供的方法非常有限,对于添加、删除、插入数据等操作,非常不便,同时效率不高。
- 获取数组中实际元素的个数的需求,数组没有现成的属性或方法可用
- 数组存储数据的特点:有序、可重复。对于无序、不可重复的需求,不能满足。
集合框架
|----Collection接口:单列集合,用来存储一个一个的对象
|----List接口:存储有序的、可重复的数据。 -->“动态”数组
|----实现类:ArrayList、LinkedList、Vector
|----Set接口:存储无序的、不可重复的数据 -->高中讲的“集合”
|----实现类:HashSet、LinkedHashSet、TreeSet
|----Map接口:双列集合,用来存储一对(key - value)一对的数据 -->高中函数:y = f(x)
|----实现类:HashMap、LinkedHashMap、TreeMap、Hashtable、Properties
Collection接口继承树
List接口框架
|----Collection接口:单列集合,用来存储一个一个的对象
|----List接口:存储有序的、可重复的数据。 -->“动态”数组,替换原有的数组
|----ArrayList:作为List接口的主要实现类;线程不安全的,效率高;底层使用Object[] elementData存储
|----LinkedList:对于频繁的插入、删除操作,使用此类效率比ArrayList高;底层使用双向链表存储
|----Vector:作为List接口的古老实现类;线程安全的,效率低;底层使用Object[] elementData存储
Set接口框架
|----Collection接口:单列集合,用来存储一个一个的对象
|----Set接口:存储无序的、不可重复的数据 -->高中讲的“集合”
|----HashSet:作为Set接口的主要实现类;线程不安全的;可以存储null值
|----LinkedHashSet:作为HashSet的子类;遍历其内部数据时,可以按照添加的顺序遍历对于频繁的遍历操作, LinkedHashSet效率高于HashSet.
|----TreeSet:可以按照添加对象的指定属性,进行排序。
Map接口继承树
Collection接口中的方法的使用
向Collection接口的实现类的对象中添加数据obj时,要求obj所在类要重写equals().因为contains()方法时调用equals()方法进行挨个对比
-
添加
- add(Object obj)
- addAll(Collection coll)
-
获取有效元素的个数
-
清空集合
-
是否是空集合
-
是否包含某个元素
- boolean contains(Object obj):是通过元素obj的equals方法来判断是否
是同一个对象,比如:string类型重写equals()不比地址,比内容
- boolean containsAll(Collection c):也是调用元素的equals方法来比
较的。拿两个集合的元素挨个比较。
-
删除
-
取两个集合的交集
- boolean retainAll(Collection c):把交集的结果存在当前集合中,不影响c
-
集合是否相等
- boolean equals(Object obj),内容相同顺序不同返回false
-
转成对象数组
-
获取集合对象的哈希值
-
遍历
- iterator():返回迭代器对象,用于集合遍历
public class CollectionTest {
@Test
public void test1(){
Collection coll = new ArrayList();
//add(Object e):将元素e添加到集合coll中
coll.add("AA");
coll.add("BB");
coll.add(123);//自动装箱
coll.add(new Date());
//size():获取添加的元素的个数
System.out.println(coll.size());//4
//addAll(Collection coll1):将coll1集合中的元素添加到当前的集合中
Collection coll1 = new ArrayList();
coll1.add(456);
coll1.add("CC");
coll.addAll(coll1);
System.out.println(coll.size());//6
System.out.println(coll);
//clear():清空集合元素
coll.clear();
//isEmpty():判断当前集合是否为空
System.out.println(coll.isEmpty());
}
}
public class CollectionTest {
@Test
public void test1(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
// Person p = new Person("Jerry",20);
// coll.add(p);
coll.add(new Person("Jerry",20));
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
//1.contains(Object obj):判断当前集合中是否包含obj
//我们在判断时会调用obj对象所在类的equals()。
boolean contains = coll.contains(123);
System.out.println(contains);
System.out.println(coll.contains(new String("Tom")));
// System.out.println(coll.contains(p));//true
System.out.println(coll.contains(new Person("Jerry",20)));//false -->true
//2.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。
Collection coll1 = Arrays.asList(123,4567);
System.out.println(coll.containsAll(coll1));
}
@Test
public void test2(){
//3.remove(Object obj):从当前集合中移除obj元素。
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new Person("Jerry",20));
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
coll.remove(1234);
System.out.println(coll);
coll.remove(new Person("Jerry",20));
System.out.println(coll);
//4. removeAll(Collection coll1):差集:从当前集合中移除coll1中所有的元素。
Collection coll1 = Arrays.asList(123,456);
coll.removeAll(coll1);
System.out.println(coll);
}
@Test
public void test3(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new Person("Jerry",20));
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
//5.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
// Collection coll1 = Arrays.asList(123,456,789);
// coll.retainAll(coll1);
// System.out.println(coll);
//6.equals(Object obj):要想返回true,需要当前集合和形参集合的元素都相同。
Collection coll1 = new ArrayList();
coll1.add(456);
coll1.add(123);
coll1.add(new Person("Jerry",20));
coll1.add(new String("Tom"));
coll1.add(false);
System.out.println(coll.equals(coll1));
}
@Test
public void test4(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new Person("Jerry",20));
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
//7.hashCode():返回当前对象的哈希值
System.out.println(coll.hashCode());
//8.集合 --->数组:toArray()
Object[] arr = coll.toArray();
for(int i = 0;i < arr.length;i++){
System.out.println(arr[i]);
}
//拓展:数组 --->集合:调用Arrays类的静态方法asList()
List<String> list = Arrays.asList(new String[]{"AA", "BB", "CC"});
System.out.println(list);
List arr1 = Arrays.asList(new int[]{123, 456});
System.out.println(arr1.size());//1,把123 456识别为一个元素了
List arr2 = Arrays.asList(new Integer[]{123, 456});
System.out.println(arr2.size());//2
//9.iterator():返回Iterator接口的实例,用于遍历集合元素。放在IteratorTest.java中测试
}
}
iterator迭代器
只有Collection有iterator
集合元素的遍历操作,使用迭代器Iterator接口
-
内部的方法:hasNext() 和 next()
-
集合对象每次调用iterator()方法都得到一个全新的迭代器对象,默认游标都在集合的第一个元素之前。
-
内部定义了remove(),可以在遍历的时候,删除集合中的元素。此方法不同于集合直接调用remove()。不可以在没有调用过next()方法时就remove,也不可以在同一个位置多次调用remove()
@Test//遍历集合
public void test1(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new Person("Jerry",20));
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
Iterator iterator = coll.iterator();
System.out.println(iterator);
//方式一:
// System.out.println(iterator.next());
// System.out.println(iterator.next());
// System.out.println(iterator.next());
// System.out.println(iterator.next());
// System.out.println(iterator.next());
// //报异常:NoSuchElementException
// System.out.println(iterator.next());
//方式二:不推荐
// for(int i = 0;i < coll.size();i++){
// System.out.println(iterator.next());
// }
//方式三:推荐
hasNext():判断是否还有下一个元素,不会使指针下移
while(iterator.hasNext()){
//next():①指针下移 ②将下移以后集合位置上的元素返回
System.out.println(iterator.next());
}
}
@Test
public void test2(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new Person("Jerry",20));
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
//错误方式一:
// Iterator iterator = coll.iterator();
// while((iterator.next()) != null){
// System.out.println(iterator.next());
// }
//错误方式二:
//集合对象每次调用iterator()方法都得到一个全新的迭代器对象,默认游标都在集合的第一个元素之前。
while (coll.iterator().hasNext()){
System.out.println(coll.iterator().next());
}
}
测试Iterator中的remove()
//测试Iterator中的remove()
//如果还未调用next()或在上一次调用 next 方法之后已经调用了 remove 方法,
// 再调用remove都会报IllegalStateException。
@Test
public void test3(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new Person("Jerry",20));
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
//删除集合中"Tom"
Iterator iterator = coll.iterator();
while (iterator.hasNext()){
// iterator.remove();
Object obj = iterator.next();
if("Tom".equals(obj)){
iterator.remove();
// iterator.remove();
}
}
//遍历集合
iterator = coll.iterator();
while (iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
}
foreach循环
for(集合元素的类型 局部变量 : 集合对象)
内部仍然调用了迭代器。
@Test
public void test1(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new Person("Jerry",20));
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
//for(集合元素的类型 局部变量 : 集合对象)
//内部仍然调用了迭代器。
for(Object obj : coll){
System.out.println(obj);
}
}
@Test
public void test2(){
int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5,6};
//for(数组元素的类型 局部变量 : 数组对象)
for(int i : arr){
System.out.println(i);
}
}
//练习题
@Test
public void test3(){
String[] arr = new String[]{"MM","MM","MM"};
// //方式一:普通for赋值(可以改变数组值)
// for(int i = 0;i < arr.length;i++){
// arr[i] = "GG";
// }
//方式二:增强for循环(重新造出来了一个s,给s赋值,无法改变数组值)
for(String s : arr){
s = "GG";
}
for(int i = 0;i < arr.length;i++){
System.out.println(arr[i]);
}/
}
List接口中的常用方法
void add(int index, Object ele):在index位置插入ele元素
boolean addAll(int index, Collection eles):从index位置开始将eles中的所有元素添加进来
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
int lastIndexOf(Object obj):返回obj在当前集合中末次出现的位置
Object remove(int index):移除指定index位置的元素,并返回此元素
Object set(int index, Object ele):设置指定index位置的元素为ele
List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从fromIndex到toIndex位置的子集合
总结:常用方法
增:add(Object obj)
删:remove(int index) / remove(Object obj)
改:set(int index, Object ele)
查:get(int index)
插:add(int index, Object ele)
元素的个数:size()
遍历:① Iterator迭代器方式
② 增强for循环
③ 普通的循环
@Test
public void test2(){
ArrayList list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add(456);
list.add("AA");
list.add(new Person("Tom",12));
list.add(456);
//int indexOf(Object obj):返回obj在集合中首次出现的位置。如果不存在,返回-1.
int index = list.indexOf(4567);
System.out.println(index);
//int lastIndexOf(Object obj):返回obj在当前集合中末次出现的位置。如果不存在,返回-1.
System.out.println(list.lastIndexOf(456));
//Object remove(int index):移除指定index位置的元素,并返回此元素
Object obj = list.remove(0);
System.out.println(obj);
System.out.println(list);
//Object set(int index, Object ele):设置指定index位置的元素为ele
list.set(1,"CC");
System.out.println(list);
//List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从fromIndex到toIndex位置的左闭右开区间的子集合
List subList = list.subList(2, 4);
System.out.println(subList);
System.out.println(list);
}
@Test
public void test1(){
ArrayList list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add(456);
list.add("AA");
list.add(new Person("Tom",12));
list.add(456);
System.out.println(list);
//void add(int index, Object ele):在index位置插入ele元素
list.add(1,"BB");
System.out.println(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 list1 = Arrays.asList(1, 2, 3);
list.addAll(list1);
// list.add(list1);
System.out.println(list.size());//9
//Object get(int index):获取指定index位置的元素
System.out.println(list.get(0));
}
//遍历方式
@Test
public void test3(){
ArrayList list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add(456);
list.add("AA");
//方式一:Iterator迭代器方式
Iterator iterator = list.iterator();
while(iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
System.out.println("***************");
//方式二:增强for循环
for(Object obj : list){
System.out.println(obj);
}
System.out.println("***************");
//方式三:普通for循环
for(int i = 0;i < list.size();i++){
System.out.println(list.get(i));
}
}
ArrayList的源码分析
jdk 7情况下:
ArrayList list = new ArrayList();//底层创建了长度是10的Object[]数组elementData
list.add(123);//elementData[0] = new Integer(123);
...
list.add(11);//如果此次的添加导致底层elementData数组容量不够,则扩容。
默认情况下,扩容为原来的容量的1.5倍,同时需要将原有数组中的数据复制到新的数组中。
结论:建议开发中使用带参的构造器:ArrayList list = new ArrayList(int capacity)
jdk 8中ArrayList的变化:
ArrayList list = new ArrayList();//底层Object[] elementData初始化为{}.并没有创建长度为10的数组
list.add(123);//第一次调用add()时,底层才创建了长度10的数组,并将数据123添加到elementData[0]
...
后续的添加和扩容操作与jdk 7 无异
小结:jdk7中的ArrayList的对象的创建类似于单例的饿汉式,而jdk8中的ArrayList的对象的创建类似于单例的懒汉式,延迟了数组的创建,节省内存。
LinkedList的源码分析
LinkedList:双向链表,内部没有声明数组,而是定义了Node类型的first和last,用于记录首末元素。同时,定义内部类Node,作为LinkedList中保存数据的基本结构。
Node除了保存数据,还定义了两个变量:
prev变量记录前一个元素的位置
next变量记录下一个元素的位置
LinkedList list = new LinkedList(); 内部声明了Node类型的first和last属性,默认值为null
list.add(123);//将123封装到Node中,创建了Node对象。
其中,Node定义为:体现了LinkedList的双向链表的说法:
private static class Node<E> {
E item;
Node<E> next;
Node<E> prev;
Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}
对于频繁的插入或删除元素的操作,建议使用LinkedList类,效率较高
新增方法:
void addFirst(Object obj)
void addLast(Object obj)
Object getFirst()
Object getLast()
Object removeFirst()
Object removeLast()
Vector的源码分析
Vector 是一个古老的集合,JDK1.0就有了。大多数操作与ArrayList
相同,区别之处在于Vector是线程安全的。
在各种list中,最好把ArrayList作为缺省选择。当插入、删除频繁时,
使用LinkedList;Vector总是比ArrayList慢,所以尽量避免使用。
jdk7和jdk8中通过Vector()构造器创建对象时,底层都创建了长度为10的数组。
在扩容方面,默认扩容为原来的数组长度的2倍。
新增方法:
void addElement(Object obj)
void insertElementAt(Object obj,int index)
void setElementAt(Object obj,int index)
void removeElement(Object obj)
void removeAllElements()
Set接口
Set接口框架:
|----Collection接口:单列集合,用来存储一个一个的对象
|----Set接口:存储无序的、不可重复的数据 -->高中讲的“集合”
|----HashSet:作为Set接口的主要实现类;线程不安全的;可以存储null值
|----LinkedHashSet:作为HashSet的子类;遍历其内部数据时,可以按照添加的顺序遍历对于频繁的遍历操作, LinkedHashSet效率高于HashSet.
|----TreeSet:可以按照添加对象的指定属性,进行排序。
-
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。
-
要求:向Set(主要指:HashSet、LinkedHashSet)中添加的数据,其所在的类一定要重写hashCode()和equals()
要求:重写的hashCode()和equals()尽可能保持一致性:相等的对象必须具有相等的散列码
重写两个方法的小技巧:对象中用作 equals() 方法比较的 Field,都应该用来计算 hashCode 值。
一、Set:存储无序的、不可重复的数据(底层是Map)
以HashSet为例说明:
- 无序性:不等于随机性。存储的数据在底层数组中并非按照数组索引的顺序添加,而是根据数据的哈希值决定的。(有序无序说的是存储的顺序是不是和添加的顺序相同)
- 不可重复性:保证添加的元素按照equals()判断时,不能返回true.即:相同的元素只能添加一个。
二、添加元素的过程:以HashSet为例:
我们向HashSet中添加元素a,首先调用元素a所在类的hashCode()方法,计算元素a的哈希值,
此哈希值接着通过某种算法计算出在HashSet底层数组中的存放位置(即为:索引位置),判断
数组此位置上是否已经有元素:
如果此位置上没有其他元素,则元素a添加成功。 --->情况1
如果此位置上有其他元素b(或以链表形式存在的多个元素),则比较元素a与元素b的hash值:
如果hash值不相同,则元素a添加成功。--->情况2
如果hash值相同,进而需要调用元素a所在类的equals()方法:
equals()返回true,元素a添加失败
equals()返回false,则元素a添加成功。--->情况2
对于添加成功的情况2和情况3而言:元素a 与已经存在指定索引位置上数据以链表的方式存储。
jdk 7 :元素a放到数组中,指向原来的元素。
jdk 8 :原来的元素在数组中,指向元素a
总结:七上八下
HashSet底层:数组+链表的结构。
Set接口是Collection的子接口,set接口没有提供额外的方法
Set 集合不允许包含相同的元素,如果试把两个相同的元素加入同一个Set 集合中,则添加操作失败。
Set 判断两个对象是否相同不是使用 == 运算符,而是根据 equals() 方法
HashSet
HashSet底层:数组+链表的结构。
HashSet 是 Set 接口的典型实现,大多数时候使用 Set 集合时都使用这个实现类。
HashSet 按 Hash 算法来存储集合中的元素,因此具有很好的存取、查找、删除
性能。
HashSet 具有以下特点:
不能保证元素的排列顺序
HashSet 不是线程安全的
集合元素可以是 null
HashSet 集合判断两个元素相等的标准:两个对象通过 hashCode() 方法比较相
等,并且两个对象的 equals() 方法返回值也相等。
对于存放在Set容器中的对象,对应的类一定要重写equals()和hashCode(Object
obj)方法,以实现对象相等规则。即:“相等的对象必须具有相等的散列码”。
向HashSet中添加元素的过程
- 当向 HashSet 集合中存入一个元素时,HashSet 会调用该对象的 hashCode() 方法来得到该对象的 hashCode 值,然后根据 hashCode 值,通过某种散列函数决定该对象在 HashSet 底层数组中的存储位置。(这个散列函数会与底层数组的长度相计算得到在数组中的下标,并且这种散列函数计算还尽可能保证能均匀存储元素,越是散列分布,该散列函数设计的越好
- 如果两个元素的hashCode()值相等,会再继续调用equals方法,如果equals方法结果为true,添加失败;如果为false,那么会保存该元素,但是该数组的位置已经有元素了,那么会通过链表的方式继续链接
- 如果两个元素的 equals() 方法返回 true,但它们的 hashCode() 返回值不相等,hashSet 将会把它们存储在不同的位置,但依然可以添加成功
set.add(new User("Tom",12));
set.add(new User("Tom",12));
//这种情况虽然内存地址不同,hashcode()值相同,且equals()返回true,但是不能重复添加,添加失败
@Test
public void test1(){
Set set = new HashSet();
set.add(456);
set.add(123);
set.add(123);
set.add("AA");
set.add("CC");
set.add(new User("Tom",12));
set.add(new User("Tom",12));
set.add(129);
Iterator iterator = set.iterator();
while(iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
}
HashSet扩容机制
底层也是数组,初始容量为16,当如果使用率超过0.75,(16*0.75=12)就会扩大容量为原来的2倍。(16扩容为32,依次为64,128…等)
重写 hashCode() 方法的基本原则
- 在程序运行时,同一个对象多次调用 hashCode() 方法应该返回相同的值。
- 当两个对象的 equals() 方法比较返回 true 时,这两个对象的 hashCode() 方法的返回值也应相等。
- 对象中用作 equals() 方法比较的 Field,都应该用来计算 hashCode 值。
重写 equals() 方法的基本原则
以自定义的Customer类为例,何时需要重写equals()?
- 当一个类有自己特有的“逻辑相等”概念,当改写equals()的时候,总是 要改写hashCode(),根据一个类的equals方法(改写后),两个截然不 同的实例有可能在逻辑上是相等的,但是,根据Object.hashCode()方法, 它们仅仅是两个对象。
- 因此,违反了“相等的对象必须具有相等的散列码”
- 结论:复写equals方法的时候一般都需要同时复写hashCode方法。通常参与计算hashCode的对象的属性也应该参与到equals()中进行计算
Eclipse/IDEA工具里hashCode()的重写
以Eclipse/IDEA为例,在自定义类中可以调用工具自动重写equals和hashCode。
问题:为什么用Eclipse/IDEA复写hashCode方法,有31这个数字?
- 选择系数的时候要选择尽量大的系数。因为如果计算出来的hash地址越大,所谓的 “冲突”就越少,查找起来效率也会提高。(减少冲突)
- 并且31只占用5bits,相乘造成数据溢出的概率较小。
- 31可以 由i*31== (i<<5)-1来表示,现在很多虚拟机里面都有做相关优化。(提高算法效率)
- 31是一个素数,素数作用就是如果我用一个数字来乘以这个素数,那么最终出来的结 果只能被素数本身和被乘数还有1来整除!(减少冲突)
HashSet使用易错点
- 重写equals和hashcode后 改变已经添加进HashSet容器里的对象的属性值 ,hashcode值改变 ,remove()方法根据hashccode值找不到这个被改变属性的对象 ,会造成删除失败 ,并且该对象的存储索引和原来没有变化。
@Test
public void test3(){
HashSet set = new HashSet();
Person p1 = new Person(1001,"AA");
Person p2 = new Person(1002,"BB");
set.add(p1);
set.add(p2);
System.out.println(set);
p1.name = "CC";//修改了name,并且person重写了hashcode,hashcode值改变,下边remove的时候找不到原来的索引值,删不掉,set里有两个对象
set.remove(p1);
System.out.println(set);
//精彩部分
set.add(new Person(1001,"CC"));
System.out.println(set);
set.add(new Person(1001,"AA"));
System.out.println(set);
}
LinkedHashSet
数组+链表1+链表2,链表1负责链接同索引值的对象,链表2负责记录插入顺序
LinkedHashSet作为HashSet的子类,在添加数据的同时,每个数据还维护了两个引用,记录此数据前一个数据和后一个数据。
优点:对于频繁的遍历操作,LinkedHashSet效率高于HashSet
@Test
public void test2(){
Set set = new LinkedHashSet();
set.add(456);
set.add(123);
set.add(123);
set.add("AA");
set.add("CC");
set.add(new User("Tom",12));
set.add(new User("Tom",12));
set.add(129);
Iterator iterator = set.iterator();
while(iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
}
LinkedHashSet底层结构
TreeSet
- TreeSet 是 SortedSet 接口的实现类,TreeSet 可以确保集合元素处于排序状态
- TreeSet底层使用红黑树结构存储数据
- 新增的方法如下: (了解)
- Comparator comparator()
- Object first()
- Object last()
- Object lower(Object e)
- Object higher(Object e)
- SortedSet subSet(fromElement, toElement)
- SortedSet headSet(toElement)
- SortedSet tailSet(fromElement
- 向TreeSet中添加的数据,要求是相同类的对象。
- 两种排序方式:自然排序(实现Comparable接口) 和 定制排序(Comparator)
- 自然排序中,比较两个对象是否相同的标准为:compareTo()返回0.不再是equals().因为二叉树中子树上的值必须比根 小 或者 大,存不了 被参考的属性 相同的对象
- 定制排序中,比较两个对象是否相同的标准为:compare()返回0.不再是equals().存不了 被参考的属性 相同的对象
TreeSet 两种排序方法:自然排序和定制排序。默认情况下,TreeSet 采用自然排序。
自然排序的TreeSet:
@Test
public void test1(){
TreeSet set = new TreeSet();
//失败:不能添加不同类的对象
// set.add(123);
// set.add(456);
// set.add("AA");
// set.add(new User("Tom",12));
//举例一:
// set.add(34);
// set.add(-34);
// set.add(43);
// set.add(11);
// set.add(8);
//举例二:
set.add(new User("Tom",12));
set.add(new User("Jerry",32));
set.add(new User("Jim",2));
set.add(new User("Mike",65));
set.add(new User("Jack",33));
set.add(new User("Jack",56));
Iterator iterator = set.iterator();
while(iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
}
定制排序的TreeSet
@Test
public void test2(){
Comparator com = new Comparator() {
//按照年龄从小到大排列
@Override
public int compare(Object o1, Object o2) {
if(o1 instanceof User && o2 instanceof User){
User u1 = (User)o1;
User u2 = (User)o2;
return Integer.compare(u1.getAge(),u2.getAge());
}else{
throw new RuntimeException("输入的数据类型不匹配");
}
}
};
TreeSet set = new TreeSet(com);
set.add(new User("Tom",12));
set.add(new User("Jerry",32));
set.add(new User("Jim",2));
set.add(new User("Mike",65));
set.add(new User("Mary",33));
set.add(new User("Jack",33));
set.add(new User("Jack",56));
Iterator iterator = set.iterator();
while(iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
}
默认compareto方法对比汉字的时候,是按照汉字的utf-8值排列,不是按照汉字对应的拼音排序,所以默认的方法可能会出现排序错误,因此如果想要按照汉字对应的拼音排序,就要重写compareto方法。建议导入网上已经相关的已经写好的jar包
Map接口
Map的实现类的结构
|----Map:双列数据,存储key-value对的数据 —类似于高中的函数:y = f(x)
|----HashMap:作为Map的主要实现类;线程不安全的,效率高;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
HashMap的底层: 数组+链表 (jdk7及之前)
数组+链表+红黑树 (jdk 8)
Map结构的理解
Map中的key:无序的、不可重复的,使用Set存储所有的key —> key所在的类要重写equals()和hashCode() (以HashMap为例)
Map中的value:无序的、可重复的,使用Collection存储所有的value —>value所在的类要重写equals()
一个键值对:key-value构成了一个Entry对象。
Map中的entry:无序的、不可重复的,使用Set存储所有的entry
Map常用方法
以HashMap为例:
添加、删除、修改操作:
Object put(Object key,Object value):将指定key-value添加到(或修改)当前map对象中
void putAll(Map m):将m中的所有key-value对存放到当前map中
Object remove(Object key):移除指定key的key-value对,并返回value
void clear():清空当前map中的所有数据
@Test
public void test3(){
Map map = new HashMap();
//添加
map.put("AA",123);
map.put(45,123);
map.put("BB",56);
//修改
map.put("AA",87);
System.out.println(map);
Map map1 = new HashMap();
map1.put("CC",123);
map1.put("DD",123);
map.putAll(map1);
System.out.println(map);
//remove(Object key)
Object value = map.remove("CC");
System.out.println(value);
System.out.println(map);
//clear()
map.clear();//与map = null操作不同
System.out.println(map.size());//0
System.out.println(map);//{}
}
元素查询的操作:
Object get(Object key):获取指定key对应的value
boolean containsKey(Object key):是否包含指定的key
boolean containsValue(Object value):是否包含指定的value
int size():返回map中key-value对的个数
boolean isEmpty():判断当前map是否为空
boolean equals(Object obj):判断当前map和参数对象obj是否相等,即判断两个map是否相等
@Test
public void test4(){
Map map = new HashMap();
map.put("AA",123);
map.put(45,123);
map.put("BB",56);
// Object get(Object key)
System.out.println(map.get(45));
//containsKey(Object key)
boolean isExist = map.containsKey("BB");
System.out.println(isExist);
isExist = map.containsValue(123);
System.out.println(isExist);
map.clear();
System.out.println(map.isEmpty());
}
元视图操作的方法:
Set keySet():返回所有key构成的Set集合
Collection values():返回所有value构成的Collection集合
Set entrySet():返回所有key-value对构成的Set集合
遍历:key集 、valuess集 、key-values集
@Test
public void test5(){
Map map = new HashMap();
map.put("AA",123);
map.put(45,1234);
map.put("BB",56);
//遍历所有的key集:keySet()
Set set = map.keySet();
Iterator iterator = set.iterator();
while(iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
System.out.println();
//遍历所有的valuess集:values()
Collection values = map.values();
for(Object obj : values){
System.out.println(obj);
}
System.out.println();
//遍历所有的key-values集
//方式一:entrySet()
Set entrySet = map.entrySet();
Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
while (iterator1.hasNext()){
Object obj = iterator1.next();
//entrySet集合中的元素都是entry
Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());
}
System.out.println();
//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);
}
}
常用方法:
添加:put(Object key,Object value)
删除:remove(Object key)
修改:put(Object key,Object value)
查询:get(Object key)
长度:size()
遍历:keySet() / values() / entrySet()
HashMap的底层实现原理?
以jdk7为例说明:
HashMap map = new HashMap();
在实例化以后,底层创建了长度是16的一维数组Entry[] table。
...可能已经执行过多次put...
map.put(key1,value1):
首先,调用key1所在类的hashCode()计算key1哈希值,此哈希值经过某种算法计算以后,得到在Entry数组中的存放位置。
如果此位置上的数据为空,此时的key1-value1添加成功。 ----情况1
如果此位置上的数据不为空,(意味着此位置上存在一个或多个数据(以链表形式存在)),比较key1和已经存在的一个或多个数据的哈希值:
如果key1的哈希值与已经存在的数据的哈希值都不相同,此时key1-value1添加成功。----情况2
如果key1的哈希值和已经存在的某一个数据(key2-value2)的哈希值相同,继续比较:调用key1所在类的equals(key2)方法,比较:
如果equals()返回false:此时key1-value1添加成功。----情况3
如果equals()返回true:使用value1替换value2。
补充:关于情况2和情况3:此时key1-value1和原来的数据以链表的方式存储。
扩容:
在不断的添加过程中,会涉及到扩容问题,当超出临界值(且要存放的位置非空)时,扩容。默认的扩容方式:扩容为原来容量的2倍,并将原有的数据复制过来。复制之后元素的索引因为 取余数 改变的原因而改变,重新计算每个元素(包括同一索引里的链表)的索引
jdk8 相较于jdk7在底层实现方面的不同:
- new HashMap():底层没有创建一个长度为16的数组
- jdk 8底层的数组是:Node[],而非Entry[]
- 首次调用put()方法时,底层创建长度为16的数组
-
jdk7底层结构只有:数组+链表。jdk8中底层结构:数组+链表+红黑树。
- 形成链表时,七上八下(jdk7:新的元素指向旧的元素。jdk8:旧的元素指向新的元素)
-
当数组的某一个索引位置上的元素以链表形式存在的数据个数 > 8 且当前数组的长度 > 64时,(如果以链表形式存在的数据个数> 8 ,数组<=64选择则扩容)此时此索引位置上的所数据改为使用红黑树存储。(treeifyBin()方法中binCount等于7才有机会触发红黑树,而binCount等于7时,整个链表已经有9个Node节点了。故总结:Node节点数量大于8时触发红黑树。)
HashMap重要常量:
DEFAULT_INITIAL_CAPACITY : HashMap的默认容量,16
DEFAULT_LOAD_FACTOR:HashMap的默认加载因子:0.75(太小会降低数组利用率,增加扩容频率,太大会增大哈希碰撞,降低效率)
threshold:扩容的临界值,=容量*填充因子:16 * 0.75 => 12
TREEIFY_THRESHOLD:Bucket中链表长度大于该默认值,转化为红黑树:8
MIN_TREEIFY_CAPACITY:桶中的Node被树化时最小的hash表容量:64((当桶中Node的
数量大到需要变红黑树时,若hash表容量小于MIN_TREEIFY_CAPACITY时,此时应执行
resize扩容操作这个MIN_TREEIFY_CAPACITY的值至少是TREEIFY_THRESHOLD的4
倍。)
table:存储元素的数组,总是2的n次幂
entrySet:存储具体元素的集
size:HashMap中存储的键值对的数量
modCount:HashMap扩容和结构改变的次数。
threshold:扩容的临界值,=容量*填充因子
loadFactor:填充因子
LinkedHashMap的底层实现原理(了解)
源码中:
static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
Entry<K,V> before, after;//能够记录添加的元素的先后顺序
Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
super(hash, key, value, next);
}
}
TreeMap
向TreeMap中添加key-value,要求key必须是由同一个类创建的对象
因为要按照key进行排序:自然排序 、定制排序
两种排序方式
自然排序
@Test
public void test1(){
TreeMap map = new TreeMap();
User u1 = new User("Tom",23);
User u2 = new User("Jerry",32);
User u3 = new User("Jack",20);
User u4 = new User("Rose",18);
map.put(u1,98);
map.put(u2,89);
map.put(u3,76);
map.put(u4,100);
Set entrySet = map.entrySet();
Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
while (iterator1.hasNext()){
Object obj = iterator1.next();
Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());
}
}
定制排序
@Test
public void test2(){
TreeMap map = new TreeMap(new Comparator() {
@Override
public int compare(Object o1, Object o2) {
if(o1 instanceof User && o2 instanceof User){
User u1 = (User)o1;
User u2 = (User)o2;
return Integer.compare(u1.getAge(),u2.getAge());
}
throw new RuntimeException("输入的类型不匹配!");
}
});
User u1 = new User("Tom",23);
User u2 = new User("Jerry",32);
User u3 = new User("Jack",20);
User u4 = new User("Rose",18);
map.put(u1,98);
map.put(u2,89);
map.put(u3,76);
map.put(u4,100);
Set entrySet = map.entrySet();
Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
while (iterator1.hasNext()){
Object obj = iterator1.next();
Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());
}
}
Properties
常用来处理配置文件。key和value都是String类型
jdbc.properties文件内容
name=Tom宋红康
password=abc123
Java测试类
public static void main(String[] args) {
FileInputStream fis = null;
try {
Properties pros = new Properties();
fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
pros.load(fis);//加载流对应的文件
String name = pros.getProperty("name");
String password = pros.getProperty("password");
System.out.println("name = " + name + ", password = " + password);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if(fis != null){
try {
fis.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
Collections工具类
Collections:操作Collection、Map的工具类
常用方法
reverse(List):反转 List 中元素的顺序
shuffle(List):对 List 集合元素进行随机排序
sort(List):根据元素的自然顺序对指定 List 集合元素按升序排序
sort(List,Comparator):根据指定的 Comparator 产生的顺序对 List 集合元素进行排序
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
Object max(Collection):根据元素的自然顺序,返回给定集合中的最大元素
Object max(Collection,Comparator):根据 Comparator 指定的顺序,返回给定集合中的最大元素
Object min(Collection)
Object min(Collection,Comparator)
int frequency(Collection,Object):返回指定集合中指定元素的出现次数
void copy(List dest,List src):将src中的内容复制到dest中
boolean replaceAll(List list,Object oldVal,Object newVal):使用新值替换 List 对象的所有旧值
@Test
public void test1(){
List list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add(43);
list.add(765);
list.add(765);
list.add(765);
list.add(-97);
list.add(0);
System.out.println(list);
// Collections.reverse(list);
// Collections.shuffle(list);
// Collections.sort(list);
// Collections.swap(list,1,2);
int frequency = Collections.frequency(list, 123);
System.out.println(list);
System.out.println(frequency);
}
@Test
public void test2(){
List list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add(43);
list.add(765);
list.add(-97);
list.add(0);
//报异常:IndexOutOfBoundsException("Source does not fit in dest")
// List dest = new ArrayList();//dest集合默认长度为0
// Collections.copy(dest,list);
//正确的:
List dest = Arrays.asList(new Object[list.size()]);
System.out.println(dest.size());//list.size();
Collections.copy(dest,list);
System.out.println(dest);
}
synchronizedXxx() 方法
Collections 类中提供了多个 synchronizedXxx() 方法,该方法可使将指定集合包装成线程同步的集合,从而可以解决多线程并发访问集合时的线程安全问题
//返回的list1即为线程安全的List
List list1 = Collections.synchronizedList(list);
面试题
- 面试题:ArrayList、LinkedList、Vector三者的异同?
同: 三个类都是实现了List接口,存储数据的特点相同:存储有序的、可重复的数据
异: ArrayList:作为List接口的主要实现类;线程不安全的,效率高;底层使用Object[] elementData存储
LinkedList:对于频繁的插入、删除操作,使用此类效率比ArrayList高;底层使用双向链表存储
Vector:作为List接口的古老实现类;线程安全的,效率低;底层使用Object[] elementData存储
- 请问ArrayList/LinkedList/Vector的异同?谈谈你的理解?ArrayList底层是什么?扩容机制?Vector和ArrayList的最大区别?
ArrayList和LinkedList的异同
二者都线程不安全,相对线程安全的Vector,执行效率高。 此外,ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构,LinkedList基于链表的数据结构。对于随机访问get和set,ArrayList觉得优于LinkedList,因为LinkedList要移动指针。对于新增和删除操作add(特指插入)和remove,LinkedList比较占优势,因为ArrayList要移动数据。
ArrayList和Vector的区别
Vector和ArrayList几乎是完全相同的,唯一的区别在于Vector是同步类(synchronized),属于强同步类。因此开销就比ArrayList要大,访问要慢。正常情况下,大多数的Java程序员使用ArrayList而不是Vector,因为同步完全可以由程序员自己来控制。Vector每次扩容请求其大小的2倍空间,而ArrayList是1.5倍。Vector还有一个子类Stack。
- 区分List中remove(int index)和remove(Object obj)
考察:区分两个重载的remove()方法,传入int类型的x,删除的是索引a处的元素,而传入integer类型的a,删除的是和a相同的元素
@Test
public void testListRemove() {
List list = new ArrayList();
list.add(1);
list.add(2);
list.add(3);
updateList(list);
System.out.println(list);//
}
private void updateList(List list) {
// list.remove(2);这里remove的是索引为2的元素
list.remove(new Integer(2));这里是删除包装类中整型为2的元素
}
运行结果:[1, 3]
- 重写equals和hashcode后 改变已经添加进HashSet容器里的对象的属性值 ,hashcode值改变 ,remove()方法根据hashccode值找不到这个被改变属性的对象 ,会造成删除失败 ,并且该对象的存储索引和原来没有变化。
@Test
public void test3(){
HashSet set = new HashSet();
Person p1 = new Person(1001,"AA");
Person p2 = new Person(1002,"BB");
set.add(p1);
set.add(p2);
System.out.println(set);
p1.name = "CC";//修改了name,并且person重写了hashcode,hashcode值改变,下边remove的时候找不到原来的索引值,删不掉,set里有两个对象
set.remove(p1);
System.out.println(set);
//精彩部分
set.add(new Person(1001,"CC"));
System.out.println(set);
set.add(new Person(1001,"AA"));
System.out.println(set);
}
- HashMap的底层实现原理?
- HashMap 和 Hashtable的异同?
- CurrentHashMap 与 Hashtable的异同?
- Collection 和 Collections的区别?