文章目录
- Collection接口和常用方法
- Collection接口遍历元素方式1 -使用Iterator(迭代器)
- Collection接口遍历对象方式2-for循环增强
- List接口和常用方法
- List[ArrayList, LinkedList, Vector]的三种遍历方式
- ArrayList的注意事项
- ArrayList的底层操作机制源码分析
- Vector和ArrayList的比较
- LinkedList底层结构
- LinkedList的底层操作机制
- ArrayList和LinkedList的比较
- Set接口和常用方法
- HashSet的全面说明
- HashSet底层机制说明
- HashSet的扩容和转成红黑树机制
- Set接口实现类 - LinkedHashSet
- Map接口和常用方法
- 常用方法
- Map遍历方式
- HashMap小结
- HashMap底层机制
- Map接口实现类 -HashTable的基本介绍
- Map接口实现类 - Properties基本介绍
- 总结-开发中如何选择集合实现类
- Collections工具类
集合的理解和好处
前面我们保存多个数据使用的是数组,那么数组有不足的地方,我们分析一下。
1)长度开始时必须指定,而且一旦指定,不能更改
2)保存的必须为同一类型的元素
3)使用数组进行增加元素的示意代码-比较麻烦
那么集合有哪些好处呢?
1)可以动态保存任意多个对象,使用比较方便!
2)提供了一系列方便的操作对象的方法: add、 remove、 set、 get等
3)使用集合添加, 删除新元素的示意代码-简洁了
Collection接口和常用方法
public interface Collection<E> extends Iterable<E>
1)collection实现子类可以存放多个元素,每个元素可以是Object
2)有些Collection的实现类,可以存放重复的元素,有些不可以
3)有些Collection的实现类,有些是有序的(List),有些不是有序(Set)
4)Collection接口没有直接的实现子类,是通过它的子接口Set和List来实现的
Collection接口常用方法,以实现子类ArrayList来演示
- add:添加单个元素
- remove:删除指定元素
- contains:查找元素是否存在
- size:获取元素个数
- isEmpty:判断是否为空
- clear:清空
- addAll:添加多个元素
- containsAll:查找多个元素是否都存在
- removeAll:删除多个元素
Collection接口遍历元素方式1 -使用Iterator(迭代器)
- 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的结构
- Iterator仅用于遍历集合,Iterator 本身并不存放对象。
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
public class Collection01 {
public static void main(String[] args) {
ArrayList al = new ArrayList();
al.add("AA");
al.add(11);
al.add("三国演义");
Iterator iterator = al.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
Object obj = iterator.next();
System.out.println(obj);
}
}
}
Collection接口遍历对象方式2-for循环增强
增强for循环,可以代替iterator迭代器, 特点: 增强for就是简化版的iterator, 本质一样。只能用于遍历集合或数组。
基本语法
for(元素类型 元素名:集合名或数组名) {
访问元素
}
List接口和常用方法
List接口是Collection接口的子接口
- List集合类中元素有序(即添加顺序和取出顺序一 致)、 且可重复
- 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
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
- 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 , 相当于是替换
- List subList(int fromIndex, int tolndex): 返回从fromIndex到tolndex位置的子集合
List[ArrayList, LinkedList, Vector]的三种遍历方式
方式一:使用iterator
方式二:使用增强for
方式三:使用普通for
ArrayList的注意事项
- permits all elements, includling null , ArrayList可以加入nulI,并且多个
- ArrayList是由数组来实现数据存储的
- ArrayList基本等同于Vector ,除了ArrayList是线程不安全(执行效率高)看源码.
在多线程情况下,不建议使用ArrayList
ArrayList的底层操作机制源码分析
- ArrayList中维护了-个Object类型的数组elementData. [debug 看源码]
transient Object[] elementData; - 当创建对象时,如果使用的是无参构造器,则初始elementData容量为0 (jdk7是10)
- 当添加元素时:先判断是否需要扩容,如果需要扩容,则调用grow方法,否则直接添加元素到合适位置
- 如果使用的是无参构造器,如果第一次添加, 需要扩容的话,则扩容elementData为10,
如果需要再次扩容的话,则扩容elementData为1.5倍。 - 如果使用的是指定容量capacity的构造器,则初始elementData容量为capacity
- 如果使用的是指定容量capacity的构造器,如果需要打容,则直接扩容elementData为 1.5倍。
Vector和ArrayList的比较
LinkedList底层结构
- LinkedList底层实现了双向链表和双端队列特点
- 可以添加任意元素(元素可以重复),包括null
- 线程不安全,没有实现同步
LinkedList的底层操作机制
- 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 - 所以LinkedList的元素的添加和删除,不是通过数组完成的,相对来说效率较高。
- 模拟一个简单的双向链表走代码
ArrayList和LinkedList的比较
这俩都是线程不安全的
如何选择ArrayList和LinkedList:
1)如果我们改查的操作多,选择ArrayList
2)如果我们增删的操作多,选择LinkedList
3)一般来说,在程序中,80%-90%都是查询,因此大部分情况下会选择ArrayList
4)在一个项目中,根据业务灵活选择,也可能这样,一个模块使用的是ArrayList,另外一个模块是LinkedList.
Set接口和常用方法
1 无序(添加和取出的顺序不一致),没有索引
2 不允许重复元素,所以最多包含一个null
3 JDK APl中Set接口的实现类有: AbstractSet, ConcurrentSkipListSet, CopyOnWriteArraySet, EnumSet, HashSet, JobStateReasons, LinkedHashSet, TreeSet
和List接口一样,Set接口也是Collection的子接口,因此,常用方法和Collection接口一样.
同Collection的遍历方式一样,因为Set接口是Collection接口的子接口。
1.可以使用迭代器
2.增强for
3.不能使用索引的方式来获取元素.
HashSet的全面说明
- HashSet实现了Set接口
- HashSet实际上是HashMap,看下源码.
- 可以存放null值,但是只能有一个null
- HashSet不保证元素是有序的,取决于hash后,再确定索引的结果.
- 不能有重复元素/对象.在前面Set接口使用已经讲过
HashSet底层机制说明
分析HashSet的添加元素底层是如何实现(hash() + equals())
- HashSet 底层是HashMap
- 添加一个元素时,先得到hash值-会转成->索引值
- 找到存储数据表table ,看这个索引位置是否已经存放的有元素
- 如果没有,直接加入
- 如果有,调用equals比较,如果相同,就放弃添加,如果不相同,则添加到最后
- 在Java8中,如果条链表的元素个数超过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)
HashSet的扩容和转成红黑树机制
- HashSet底层是HashMap,第一次添加时,table 数组扩容到16,临界值(threshold)是如
- 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
Set接口实现类 - LinkedHashSet
- LinkedHashSet是HashSet的子类
- LinkedHashSet底层是一个LinkedHashMap,底层维护了一个数组+双向链表
- 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(图),这使得元素看起来是以插入顺序保存的。
- LinkedHashSet不允许添重复元素
Map接口和常用方法
注意:这里讲的是JDK8的Map接口特点 Map_ java
- 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和value可以是任何引用类型的数据,会封装到HashMap$Node对象中
- Map中的key不允许重复,原因和HashSet一样,前面分析过源码.
- Map中的value可以重复
- Map的key可以为null, value也可以为null,注意key为null,只能有一个,value为null ,可以多个.
- 常用String类作为Map的key
- key和value之间存在单向一对一关系,即通过指定的key总能找到对应的value
- Map存放数据的key-value示意图,-对k-v是放在一 个Node中的,有因为Node实现了Entry接口,有些书上也说一对k-v就是一个Entry(如图)
常用方法
- put:添加
- remove:根据键删除映射关系
- get:根据键获取值
- size:获取元素个数
- isEmpty:判断个数是否为0
- clear:清除
- containsKey:查找键是否存在
Map遍历方式
1)containsKey:查找键是否存在
2)keySet:获取所有的键
3)entrySet:获取所有关系k-v
4)values:获取所有的值
HashMap小结
- Map接口的常用实现类: HashMap、 HashTable和Properties。
- HashMap是Map接口使用频率最高的实现类。
- HashMap是以key-val对的方式来存储数据(HashMap$Node)
- key不能重复,但是是值可以重复,允许使用null键和null值。
- 如果添加相同的key,则会覆盖原来的key-val ,等同于修改.(key不会替换,val会替换)
- 与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,因此是线程不安全的
HashMap底层机制
- HashMap底层维护了Node类型的数组table,默认为null
- 当创建对象时,将加载因子(loadfactor)初始化为0.75.
- 当添加key-val时,通过key的哈希值得到在table的索引。然后判断该索引处是否有元素,如果没有元素直接添加。如果该索引处有元素,继续判断该元素的key是否和准备加入的key相等,如果相等,则直接替换val;如果不相等需要判断是树结构还是链表结构,做出相应处理。如果添加时发现容量不够,则需要扩容。
- 第1次添加,则需要扩容table容量为16,临界值(threshold)为12.
- 以后再扩容,则需要扩容table容量为原来的2倍,临界值为原来的2倍,即24,依次类推
- 在Java8中,如果一条链表的元素个数超过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)
Map接口实现类 -HashTable的基本介绍
- 存放的元素是键值对:即K-V
- hashtable的键和值都不能为null,否则会抛出NullPointerException
- hashTable使用方法基本上和HashMap-样
- hashTable是线程安全的,hashMap 是线程不安全的
- 简单看下底层结构
Map接口实现类 - Properties基本介绍
- Properties类继承自Hashtable类并且实现了Map接口, 也是使用一种键值对的形式来保存数据。
- 他的使用特点和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
- 说明: 工作后xx.properties 文件通常作为配置文件,这个知识点在I0流举例,有兴趣可先看文章
总结-开发中如何选择集合实现类
1)先判断存储的类型(一组对象[单列]或一组键值对[双列])
2)一组对象[单列]: Collection接口
允许重复: List
增删多: LinkedList [底层维护了一个双向链表]
改查多: ArrayList [底层维护Object类型的可变数组]
不允许重复: Set
无序: HashSet [底层是HashMap ,维护了一个哈希表即(数组+链表红黑树)]
排序: TreeSet
插入和取出顺序一致: LinkedHashSet , 维护数组+双向链表
3)一组键值对:Map
键无序: HashMap [底层是:哈希表jdk7: 数组+链表,jdk8:数组+链表+红黑树]
键排序: TreeMap
键插入和取出顺序一致: LinkedHashMap
读取文件Properties
Collections工具类
- 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
ections工具类