Day15-20集合框架
一、集合的由来
如果我们要操作很多对象，我们就要把很多对象进行存储。这个时候，我们会想到了我们前面学过数组，那么我们可以把自定义对象放到数组中。
为什么我们不采用数组存对象呢？因为数组长度是固定，而我们很多时候对对象的个数是不确定的。所以，我们产生了集合框架，它是用于存储对象的。
1、集合和数组的区别
A：集合长度是可变的，集合中不能存储基本数据类型值，只能存储对象。
B：数组的长度是固定的，可以存储对象，也可以存储基本数据类型。
什么时候用哪个?
长度不固定，用集合。
长度固定，可以集合，可用数组。
2、集合的体系结构
由于每种容器的数据结构不同，所以我们集合框架中有很多种容器。这个时候，我们把容器进行不断的向上抽取，最终形成了集合的体系结构。
Collection
|--List
|--ArrayList
|--Vector
|--LinkedList
|--Set
|--HashSet
|--TreeSet
按照我们学习体系的习惯：先学习顶层对象，后使用底层对象。
二、collection接口
1、添加
Boolean add(E e):在集合中添加一个对象，如果添加成功，返回true，如果失败，返回false
Boolean addAll(Collection<?extend E> e)：在集合中添加另一个集合，成功true,失败false;
2、删除
Boolean remove(object obj):删除一个对象,会改变集合的长度
Boolean removeAll(Colleciton con);删除一个集合，还有两个集合中相同的元素
void clear():删除所有
3、判断
Boolean contains(object obj):在集合中是否包含指定的对象
Boolean containsAll(Collection con):在集合是否包含另一个集合
Boolean isEmpty( )：判断集合是否为空
4、获取
int size( )：得到集合的尺寸大小 数组:length 字符串:length( );
Iterator iterator( )：取出元素的方式。迭代器。该对象必须依赖于绝缘体容器，因为每一个容器的数据结构都不同。所以该迭代器对象是在容器中进行内部实现的，对于使用容器者而言，绝缘体的实现不重要，只要通过容器获取到该实现的迭代器的对象即可，也就是iterator方法，Iterator接口就是对所有的collection容器进行元素取出的公共接口。
将每一个容器中的取出方式进行了封装，并对外暴露，这样无论是什么容器或者数据结构，只要内部取出方式实现了Iterator接口，都可以通过该接口取出这些容器中的元素。
他的出现，将容器的取出方式和容器的数据结构相分离，降低了耦合性，而取出方式因为直接在访问容器的元素，并依赖具体的数据结构，所以被定义在了容器中。通过内部类来实现Iterator接口。
Collection c = new ArrayList();
c.add("hello");
Iteratot it = c.iterator();//返回的是Iteratot的子类对象
while(it.hasNext()){
String str = (String)it.next();
System.out.println(str);
}
for(object obj:con)用于数组和集合(高级for循环)
注意：迭代要强转，只能有一个next( )方法，否则会有NoSuchElementException异常。
5、交集
boolean retainAll(Collection c)：返回两个集合的交集元素，删除其他元素，功能和removeAll相反。有A,B两个集合，做完交集后，A集合中的元素发生变化，取得是A和B相同的元素，B不变化。boolean值的问题-------->只要A集合变化,那么返回true.否则false
6、集合转数组
Object[] toArray()：把集合转换成对象。
三、List接口
有序（存入和取出的顺序一致，）元素都有索引（角标），元素可以重复。
特有的常见方法：有一个共性特点就是都可以操作角标，可以完成对元素的增删改查。
规律：凡是有索引的容器，都有增删改查的方法。
1、添加
void add(index,element):在指定位置增加元素
void add(index,collection):在指定位置添加集合
2、删除
Object remove(index):删除指定的元素----获取并删除
3、修改
Object set(index,element):在指定位置改变元素，并返回被替换掉的元素。
4、获取
Object get(index):获取指定的元素
int subList(startindex,iendndex):获取子列表
int indexOf(object ):返回对象所在的位置
int lastIndexOf(object):返回对象最后出现的位置
ListIterator：拥有了对元素进行增删改查的方法------->list特有的！
5、List接口的子类
Vector:内部是数组数据结构，是线程安全的。增删查询都很慢！
ArrayList:内部是数组数据结构，是不同步的，代替了vector.，查询的速度快
内存原理：
在arrayList集合中，是一种线性表，每个对象存储都是有序的，用角标确定对象所存储的位置，查询时，直接通过角标进行查询，速度会很快，但是如果要进行增添、修改、删除操作的话，就要影响后面角标的对象，大部分对象都要移动，直接影响运行效率。
ListkedList:内部是链表数据结构，是不同步的，增删元素的速度很快。
内存原理：
LinkedList是一种链式存储方式，在每个对象中都存储有下一个对象的地址。所以要查询集合中的对象，必须通过地址值来逐个访问，首先从表头开始，逐一向下一个进行询问，直到找到为止，所以这样导致查询对象相对于arrayList来说非常慢，但是他有一个优点，增加、删除、修改就很快，如果要增加一个对象，直接把这个对象的地址赋给上一个对象，并存储下一个对象的地址。所以修改和删除也是对地址进行操作。大大提高运行效率。
四、Set接口
1、特点
元素不能重复，无序，Set接口中的方法和collection的方法一样
HashSet：内部实际结构是哈希表，是不同步的。
哈希表：将对象经过哈希算法计算成该对象的哈希值，并把哈希值存放在哈希表中，其实哈希值就相当于数组中的角标。所以在查找的时候直接根据哈希值查询，速度很快。
哈希表确定元素是否相同
- 判断的是两个元素的哈希值是否相同，如果相同，再判断两个对象的内容是否相同
- 判断哈希值相同，其实判断的是对象的hashcode的方法，判断内容相同，用的是equlas方法
注意：如果哈希值不同，是不用判断equals.
Hahset集合数据是哈希表，所以存储元素的时候，使用的元素的hashcode方法来确定位置，如果位置相同，在通过元素的equals来确定是否相同。也就是通过对象的hashcode和equals方法来完成对象唯一性的，如果对象的hashcode值不同，那么不用判断equals方法，就直接存储到哈希表中，如果对象的hashcode值相同，那么要再次判断对象的equals 方法是否为true，如果为true，视为相同元素，不存，如果为false，那么视为不同元素，就进行存储。
记住：如果元素要存储到hashset集合中，必须覆盖hashcode方法和equals方法，一般情况下，如果定义的类会产生很多对象，比如人，学生，数，通常都需要覆盖equlas,hashcode方法。建立对象判断是否相同的依据。
TreeSet：可以对集合中的元素进行排序，是不不同步的，
判断元素唯一性的方式：即使根据比较方法的返回结果是否是0，是0，就是相同的元素，不存，
- Treeset对元素进行排序的方式一：
让元素自身具备比较功能，就需要实现comparable接口，覆盖comparaTo( )方法。如果不要按照对象中具备的自然顺序进行排序，如果对象中不具备自然顺序，怎么办？
- 可以使用treeset集合第二种排序方式二：
让集合自身比较功能，定义一个类实现comparator接口，覆盖compare方法。将该类对象作为参数传递给treeset集合的构造函数。
2、集合的使用技巧
同步与非同步：
明确具体集合对象名称的后缀，如果后缀是List都所属于List体系，通常是非同步的，如果后缀是Set都所属set体系，通常是非同步的；这些体系的其他子类对象，后缀不是所属接口名的，一般都是同步的。如vector
数据结构：
前缀是数据结构，后缀是所属体系。
ArrayList：看到Array，明确是数组结构，查询快。
需要唯一吗？
需要：set
需要制定顺序吗：
需要：TreeSet
不需要：hashset
但是想要一个和存储一致的顺序（有序）：linkedhashset
不需要：list
选要频繁增删吗：
需要：linkedlist
不需要：arraylist
如果记录每一个容器的结构和所属体系呢？
看名字！
List
Arraylist
Linkedlist
Set
Hashset
Treeset
后缀名就是该集合所属的体系。
前缀名就是该集合的数据结构。
看到array：就要想到数组，就要想到查询快，有角标。
看到link:就要想到链表，就要想到增删快，就要想到 add get remove+first last的方法。
看到hash：就要想到哈希表，就要想到唯一性，就要想到hashcode和equals
看到tree:就要想到排序，想到二叉树，就要想到comparable和comparator
通常这些常用的是线程不安全的。
五、泛型
Jdk1.5出现的安全机制。解决类型安全问题，只能用于编译时期，提高安全性
1、好处
- 将运行时期的问题classCastExceptoin转到了编译时期。
- 避免了强制转换的麻烦。
2、什么时候用
当操作的引用数据类型不确定的时候，就使用泛型，将要操作的引用数据类型传入即可，其实<>就是一个用于接收具体引用数据类型的参数范围。
在程序中，只要用到了带有<>的类或者接口，就要明确传入的引用数据类型。
泛型技术是给编译器使用的技术，用于编译时期，确保了类型的安全。运行时，会将泛型去掉。生成的class问题中是不带泛型的，这个叫泛型的擦除。为什么擦除呢？因为为了兼容运行的类加载器。
泛型的补偿：下运行时，通过获取元素的类型进行转换动作，不用使用者在强制转换了。
泛型类：什么时候用？当类中的操作的引用数据类型不确定时候，就可以使用泛型类来表示。
当方法静态时，不能访问类上定义的泛型，如果静态方法使用泛型，只能将泛型定义在方法上。写在返回值的前面。
泛型接口：将泛型定义在接口上。
泛型的通配符：？未知类型
泛型的限定：?extends E--------->接收E类型或者E的子类型。
？extends E:接收E类型或者E的子类对象，上限
一般在存储元素的时候都是用上限，因为这样取出都是按照上限类型来运算的，不会出现类型安全隐患。
？super E:接收E类型或者E的父类对象，下限
什么时候用下限呢？通常对集合中的元素进行取出操作时。可以用下限。
六、Map
一次添加一对元素，conllection一次添加一个元素
Conllection是单列集合，map是双列集合。其实map集合中存储的就是键值对。
Map集合中必须保证键的唯一性。
1、常用的方法
- 添加
value put(key,value):费前一个和Key关联的值，如果没有返回null
- 删除
void clear():清空Map集合。
value remove(key):根据指定的Key翻出这个键值对。
- 判断
Booelean containsKey(key):判断是否包含指定的建
Boolean containsValue(value):判断是否包含指定的值
Boolean isEmpty():判断是否为空
- 获取
value get(key):通过键获取值，如果没有改建返回null,当然可以通过返回Null，来判断是否包含指定键。
int size():获取键值对的大小
2、从map中获取值的方法
@Test
public void show(){
Map<Student,String> map = new HashMap<Student,String>();
map.put(new Student("mm",23),"湖北");
map.put(new Student("lisi",27),"北京");
map.put(new Student("wangwu",29),"山东");
map.put(new Student("zhaoliu",43),"四川");
map.put(new Student("houqi",33),"深圳");
map.put(new Student("maba",53),"江苏");
map.put(new Student("wangcai",13),"浙江");
/*for (Integer i : map.keySet()) {
System.out.println(map.get(i));
}*/
for (Entry<Student,String> it : map.entrySet()) {
Student s = it.getKey();
String str = map.get(it.getKey());
//System.out.println(it.getKey()+" "+map.get(it.getKey()));
System.out.println(s.getName()+": "+s.getAge()+" "+str);
}
}
Map常用的子类；
Hashtable:内部结构是哈希表，是同步的，不允许Null作为建，null作为值，
Properties：用来存储简直对型对配置文件的信息，可以和IO技术相结合。
Hashmap：内部构造是哈希表，不是同步的。允许null键，null为null
Treemap：内部构造是二叉树，不是同步的，可以对map集合进行排序
给非同步的集合加锁
非同步的----List list=new ArrayList();
返回同步----list=Mycollecitions.sycList(list);
Class Mycollections{
Public List static sycList(List list){
Return new MyList(list);
}
}
Class MyList implements List{
Private List list;
Private static vfinal Object lock=new Object();
MyList(List list){
This.list=list;
}
Public Boolean add(Object obj){
Synchoronized(lock){
Return list.add(obj);
}
}
Public Boolean remove(Object obj){
Synchoronized(lock){
Return list.remove(obj);
}
}
}
3、Map和Collection的区别？
1.collection是用于存储单列对象的集合，可以是一组单个对象，而map是存储双列对象集合，也就是以键值对的形式存储。是两组对象，一组是用来存储键，一组是存储值。
2.collection增加的方法是add,map是put.
3.如果要取出集合中的元素，collection可以直接使用迭代器，但是map不能直接用迭代器，可以先把Map集合转换成set集合，再用迭代器取出元素。
4.如果没有映射关系，使用collection ,对象与对象之间产生映射关系就用map集合。
4、Map的练习(字母次数)，明确查表的应用，注重思想？
public class MapTest1 {
/**
* 1.将字符串转成字符数组
* 2.因为字符串中单个字符和字符出现的个数产生了对应关系，所以使用了map集合
* 3.对字符数组进行遍历，得到数组中的元素，并对其进行判断，非a到z,或A到Z不能进行操作
* 4.定义一个计数器变量
* 5.将数组中的元素取出来，得到元素和出现的次数，并存储在集合中
* 6.将集合中的元素迭代，并以字符串的形式打印出来
*/
public static void main(String[] args) {
String str = "abwwbaabbwwdsdscabcssas";
String s = getCount(str);
System.out.println(s);
}
public static String getCount(String str){
char[] chs = str.toCharArray();
TreeMap<Character,Integer> tm = new TreeMap<Character,Integer>();
for (char c : chs) {
if(!(c>='a'&&c<='z'||c>='A'&&c<='Z')){
continue;
}
int count =1;
Integer value = tm.get(c);
if(value!=null){
count = ++value;
}
tm.put(c, count);
}
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (char c : tm.keySet()) {
sb.append(c).append("(").append(tm.get(c)).append(")");
}
return sb.toString();
}
}
5、Collecitons中常见方法举例？
static <T extends Comparable<? super T>> void sort(List<T> list) ：将集合进行排序，并可以指定集合参数的类型，要继承comparable接口，
static void swap(List<?> list, int i, int j) ：根据指定的位置交换集合中的元素
static void shuffle(List<?> list) ：对集合中元素位置随机发生变化
static <T> int binarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> list, T key) ：使用二分查找给出指定的值在集合中的位置
static<T>List<T>synchronizedList(List<T> list)
6、Collection和Collections的区别？
collection
collection是所有单列集合中的父接口，是以一组单个对象存储形式，根据需求，对象在内存中存储数据结构形式不同，collection就产生许多子接口，其中常用的是list接口和set接口，而List有ArrayList和linkedList两个常用的实现类，它是有序可重复的，set接口有hashset和treeset两个实现类，是无序不可重复的。
collections
他是对集合操作的一种工具类，类中的方法全部都是静态的，可以对集合的排序，交换位置，二分查找，元素顺序随机变化。等操作。
7、Arrays常见方法？
java.util.Arrays
public class Arrays extends Object
static <T> List<T> asList(T...a):将数组转换成List集合
static int binarySearch(int[] a,int key):使用二叉树查找法早找指定元素在数组中的位置
static int[] copyOf(int[] original,int newLength)：指定数组的长度并复制到其他数组
static int[] copyOfRange(int[] original, int from,int to)：复制指定的范围
static boolean equals(int[] a,int[] a1)：判断两个数组是否相等，
statid void fill(int[] a,int val)：将数组中的值变为指定的值，相当于初始化值
static int hashCode(int[] a)：返回数组的哈希值
static void sort(int[] a,int fromIndex,int toIndex)：指定数组范围并进行排序
static <T> String toString(int[]a)：将数组转换成字符串
static boolean deepEqasls(Object[] al,Object[] a2):判断两个对象的深度是否相等
8、数组和集合转换，数组转集合为什么？集合转数组为什么？要注意什么？
数组转集合：可以对数组中的元素通过集合中的方法进行操作，只要不影响其长度，可以使用集合中的任意方法。
集合转数组：为了限制集合中元素操作，他只有一个length属性可以操作
注意：不管是集合转数组还是数组转集合，长度是不可以改变的，不能对其进行增删操作。
9、增强for循环和传统for循环的区别？foreach可以遍历map吗？什么时候使用map？
在循环多次的时候，传统的循环可以对其循环条件的控制，而增强for不能控制，增强for只能是简化书写，遍历集合或数组中的元素，
不能直接遍历map集合，但是可以通过把map集合转成set集合后，再根据set集合迭代出元素。
当分析问题时，发现存在着映射关系，这时可以考虑到数组和map。
10、可变参数的使用方式，和注意事项，并举例？
可变参数的使用格式：
1.int add(T... a):该函数可以添加多个同种类型的数据，相当于函数的参数是数组形式。
2.int add(T a,T... a1):在传参数是，除了第一个为a，其他全部都是属于可变参数。
注意：可变参数必须放在其他参数的最后边。
传入的实参必须是根据形参的同种类型的参数