集合
- Java集合框架概述
- 数组在存储多个数据方面的特点:
- 数组在存储多个数据方面的缺点:
- Collection接口方法
- Collection接口中的方法
- Iterator迭代器接口
- Collection子接口一:List
- ArrayList
- LinkedList
- Vector
- List接口方法
- Collection子接口二:Set
- HashSet
- LinkedHashSet
- TreeSet
- Map接口
- Map结构的理解
- Map中定义的方法
- 添加、删除、修改操作:
- 元素查询的操作:
- 元视图操作的方法:
- HashMap
- HashMap的底层实现原理
- jdk7
- jdk8
- LinkedHashMap
- LinkedHashMap的底层实现原理(了解)
- TreeMap
- TreeMap 的 Key 的排序:
- Hashtable
- Properties
- Collections工具类
- 常用方法(都为static方法)
- 排序操作
- 查找、替换
- 同步控制
Java集合框架概述
- 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,主要指的时内存层面的存储,不涉及到持久化的存储(.txt,.jpg,.avi,数据库中)
数组在存储多个数据方面的特点:
- 一旦初始化后,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;
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,数组没有线程的属性或方法可用
- 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。
Java集合可分为Collection和Map两种体系
Collection接口方法
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。("动态"数组)
- ArrayList、LinkedList、Vector
Set:元素无序、不可重复的集合。
- HashSet、LinkedHashSet、TreeSet
Collection接口中的方法
- 1、添加
- add(Object obj)
- addAll(Collection coll)
- 2、获取有效元素的个数
- int size()
- 3、清空集合
- void clear()
- 4、是否是空集合
- boolean isEmpty()
- 5、是否包含某个元素
- boolean contains(Object obj):是通过元素的equals方法来判断是否是同一个对象
- 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
- 6、删除
- boolean remove(Object obj):通过元素的equals方法判断是否是要删除的那个元素。只会删除找到的第一个元素
- boolean removeAll(Collection coll):取当前集合的差集
- 7、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
- 8、集合是否相等
- boolean equals(Object obj)
- 9、转成对象数组
- Object[] toArray()
- 10、获取集合对象的哈希值
- hashCode():返回当前对象的哈希值
- 11、遍历
- iterator():返回迭代器对象,用于集合遍历
Iterator迭代器接口
主要用于遍历Collection集合中的元素
- 迭代器的内部方法: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()
foreach(也叫增强for循环)也可以用于循环迭代访问Collection和数组
- 遍历操作不需要获取Collection或数组的长度,无需使用索引访问元素
- 遍历集合的底层调用Iterator完成操作
- 格式:
//遍历Collection集合
for(集合元素的类型 局部变量 : 集合对象){}
for(Object obj : coll){
System.out.println(obj);
}
//遍历数组
for(数组元素的类型 局部变量 : 数组对象){}
for(int i : arr){
System.out.println(i);
}
Collection子接口一:List
元素有序、且可重复
List接口的具体实现类常用的有:ArrayList、LinkedList、Vector
三个实现类的异同?
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
不同点:
ArrayList
- 作为List接口的主要实现类;线程不安全,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
List接口方法
List除了从Collection集合继承的方法外,List集合里添加了一些根据索引来操作集合元素的方法
- void add(int index, Object ele):在index位置插入ele元素
- void add(int index, Object ele):在index位置插入ele元素
- 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 else)
- 长度:size()
- 遍历:a、Iterator迭代器方式 b、增强for循环 c、普通的循环
Collection子接口二:Set
元素无序、不可重复
- 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
- 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
添加元素的过程,以HashSet为例
Set接口的具体实现类常用的有:HashSet、LinkedHashSet、TreeSet
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:1、对象中用作equals()方法比较的Field,都应该用来计算hashCode。2、直接在javaBean中自动生成
HashSet
作为Set接口的主要实现类;线程不安全;可以存储null值
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
中存放位置(即:索引位置),判断数组此位置上是否已经有元素,
- 如果此位置上没有元素,则元素a添加到此处—>情况一
- 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—>情况二
- 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—>情况三
- equals()返回false,则元素a添加成功
对于添加成功的情况二和情况三而言: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
。
- jdk7:元素a放到数组中,指向原来的元素
- jdk8:原来的元素在数组中,指向元素a
总结:7上8下
HashSet底层是:数组+链表
LinkedHashSet
LinkedHashSet继承于HashSet
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
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
TreeSet
可以按照添加对象的指定属性,进行排序
- 1、向TreeSet中添加的数据,要求是相同类的对象
- 2、两种排序方式:自然排序(实现Comparable接口)和定制排序(Comparator)
- 3、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()
- 4、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()
Map接口
双列数据,保存具有映射关系“key-value对”的集合
- HashMap、LinkedHashMap、TreeMap、Hashtable、Properties
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中定义的方法
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
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
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
总结:
- 添加:Object put(Object key,Object value)
- 删除:Object remove(Object key)
- 修改:Object put(Object key,Object value)
- 查询:Object get(Object key)
- 长度: int size()
- 遍历:keySet()/valueSet()/entrySet()
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
HashMap的底层实现原理
jdk7
HashMap map = new HashMap();
在实例化以后,底层创建了长度为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1和情况3:此时key1-value1和原来的数据以链表的方式存储。
在不断的添加过程中,会涉及到扩容问题,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。
jdk8
jdk8相较于jdk7在底层实现方面的不同:
- 1、new HashMap():底层没有创建一个长度为16的数组
- 2、jdk8底层的数组是:Node[],而非Entry[]
- 3、首次调用put()方法时,底层创建长度为16的数组
- 4、jdk7底层结构是:数组+链表。jdk8底层结构是:数组+链表+红黑树。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,此时此索引位置上的所有数据
改为使用红黑树存储
。
HashMap的底层:数组+链表(jdk7)
数组+链表+红黑树(jdk8)
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,添加了一堆引用,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
LinkedHashMap的底层实现原理(了解)
数组Entry[]继承了HashMap的Node数组,并在数组中添加了指向前一个和后一个的引用,所有可按照添加顺序实现遍历
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
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
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
TreeMap 的 Key 的排序:
- 自然排序:TreeMap 的所有的 Key 必须实现 Comparable 接口,而且所有的 Key 应该是同一个类的对象,否则将会抛出 ClasssCastException
- 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。此时不需要 Map 的 Key 实现Comparable 接口
TreeMap判断两个key相等的标准:两个key通过compareTo()方法或
者compare()方法返回0
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
面试题:
- 1、HashMap的底层实现原理?(重点)
- 2、HashMap和Hashtable的异同
- 3、CurrentHashMap与Hashtable的区别
Collections工具类
Collections:操作Collection(Set、List)、Map集合的工具类
面试题:Collection和Collections的区别?
常用方法(都为static方法)
排序操作
- 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
查找、替换
- 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
同步控制
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
@Test
public void test2(){
List list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add(3);
list.add(56);
list.add(98);
list.add(10);
list.add(3);
List dest = Arrays.asList(new Object[list.size()]);
System.out.println(dest.size());
Collections.copy(dest,list);
System.out.println(dest);
//返回的list1即为线程安全的List
List list1 = Collections.synchronizedList(list);
}