java集合类详解

java 集合类详解

1. 概念

• Java集合类存放于 java.util 包中，是一个用来存放对象的容器。

  • 集合只能存放对象

  • 集合存放的是多个对象的引用，对象本身还是放在堆内存中

  • 集合可以存放不同类型，不限数量的数据类型

• 集合类的详解

  • Collection接口：List和Set的父接口，即各种List和Set和其子类都直接或间接继承至Collection接口

    • List下有ArrayList，LinkedList，Vector（都是有序可重复）

      • ArrayList：底层数据结构是数组，查询快，增删慢，效率高，且线程不安全
      • LinkedList：底层数据结构是链表，查询慢，增删快，效率高，且线程不安全，
      • Vector：底层数据结构是数组，查询快，增删慢，线程安全，效率低

    • Set下有HashSet，LinkedHashSet，TreeSet（都是无序且唯一）

      • HashSet：底层数据结构是哈希表（无序唯一），线程不安全，可以存储null元素，效率高

        • 依赖于两个方法hashCode（）和equals（）来保证唯一

      • LinkedHashSet：底层数据结构是链表和哈希表（FIFO插入有序，唯一）

        • 以链表保证元素有序

        • 以哈希表保证元素唯一

      • TreeSet ：底层数据结构是红黑树（唯一，有序）

        TreeSet底层数据结构采用红黑树来实现，元素唯一且已经排好序；唯一性同样需要重写hashCode和equals()方法，二叉树结构保证了元素的有序性。根据构造方法不同，分为自然排序（无参构造）和比较器排序（有参构造），自然排序要求元素必须实现Compareable接口，并重写里面的compareTo()方法，元素通过比较返回的int值来判断排序序列，返回0说明两个对象相同，不需要存储；比较器排序要在TreeSet初始化是时候传入一个实现Comparator接口的比较器对象，或者采用匿名内部类的方式new一个Comparator对象，重写里面的compare()方法；

  • Map接口：Map用于保存具有映射关系的数据，Map里保存着两组数据：key和value，它们都可以使任何引用类型的数据，但key不能重复。所以通过指定的key就可以取出对应的value。

    • Map下有HashMap，LinkedHashMap（继承自HashMap）， TreeMap（有序），Hashtable

      • HashMap（重点）

        • 具有很快的访问速度
        • 最多只允许一条记录的键为Null;允许多条记录的值为 Null
        • 不支持线程的同步，即任一时刻可以有多个线程同时写HashMap;可能会导致数据的不一致
        • 如果需要同步，可以用 Collections的synchronizedMap方法使HashMap具有同步的能力，或者使用ConcurrentHashMap
        • HashMap基于哈希表结构实现的 ，当一个对象被当作键时，必须重写hasCode和equals方法

      • LinkedHashMap

        • 主要是用链表实现来扩展HashMap类，HashMap中条目是没有顺序的，但是在LinkedHashMap中元素既可以按照它们插入图的顺序排序，也可以按它们最后一次被访问的顺序排序

      • TreeMap

        • TreeMap基于红黑树数据结构的实现，键值可以使用Comparable或Comparator接口来排序
        • TreeMap继承自AbstractMap，同时实现了接口NavigableMap，而接口NavigableMap则继承自SortedMap。SortedMap是Map的子接口，使用它可以确保图中的条目是排好序的

      • Hashtable

        Hashtable和前面介绍的HashMap很类似，它也是一个散列表，存储的内容是键值对映射，不同之处在于，Hashtable是继承自Dictionary的，Hashtable中的函数都是同步的，这意味着它也是线程安全的，另外，Hashtable中key和value都不可以为null。

  • 框架图

  

  • 集合的选择

2. 基本方法

• Collection常用方法

  • add(E e) ，添加元素

  • clear() ，暴力清除集合中所有元素

  • contains(Object o)， 返回值类型：boolean。判断集合是否包含某个元素

  • isEmpty() ，返回值类型：boolean。如果此集合不包含元素，则返回true。

  • iterator() 迭代器。返回值类型：Iterator

  • size() 返回值类型：int。返回集合中的元素数

• List常用的方法（继承自collection，即可以使用Collection的方法）

  • void add(int index,Object element)：在指定位置添加元素
  • Object get(int index)：获取指定位置的元素
  • ListIterator listIterator()：List集合特有的迭代器。该迭代器继承了Iterator迭代器，所以，就可以直接使用hasNext()和next()方法
  • Object previous()：获取上一个元素
  • boolean hasPrevious()：判断是否有元素
  • Object remove(int index)：根据索引删除元素，返回被删除的元素
  • Object set(int index,Object element)：根据索引修改元素，返回被修改的元素

• LinkedListt的特有方法

  • 添加功能

    public void addFirst(Object e)

    public void addLast(Object e)

  • 获取功能

    puclic Object getFirst()

    public Object getLast()

  • 删除功能

    public Object removeFirst()

    public Object removeLast()

• ArrayList无特有方法

• Set的方法，基本都继承自Collection

• Map中常用的方法

  • put(K key, v value)：向map集合中添加Key为key，Value为value的元素，当添加成功时返回null，否则返回value。
  • void putAll(Map<? extends K,? extends V> m)：向map集合中添加指定集合的所有元素
  • void clear（）：把map集合中所有的键值删除
  • boolean containsKey（Object key）：检出map集合中有没有包含Key为key的元素，如果有则返回true，否则返回false。
  • boolean containsValue(Object value)：检出map集合中有没有包含Value为value的元素，如果有则返回true，否则返回false。
  • Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()： 返回map到一个Set集合中，以map集合中的Key=Value的形式返回到set中。
  • boolean equals(Object o)：判断两个Set集合的元素是否相同
  • V get(Object key)：根据map集合中元素的Key来获取相应元素的Value
  • int hashCode()：返回map集合的哈希码值
  • boolean equals(Object o):判断两个Set集合的元素是否相同
  • boolean isEmpty()：检出map集合中是否有元素，如果没有则返回true，如果有元素则返回false
  • Set keySet()：返回map集合中所有Key
  • V remove(Object key）:删除Key为key值的元素
  • int size():返回map集合中元素个数
  • Collection values():返回map集合中所有的Value到一个Collection集合

3. 遍历

• 迭代器（接口）

  1. 概念

     迭代器（Iterator）是一种设计模式、提供了一种方法，来对集合、容器进行遍历的方式，不需要关注底层数据结构和数据类型，来达到底层和上层遍历解耦的目的

  2. 迭代器方法

     • boolean hasNext() ：判断集合是否还有元素； true表示还存在元素 ，false表示不存在元素
     • E next()：返回当前数据
     • void remove()：删除元素

  3. 实现

     public static void main(String[] args) {
         ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<>();
         arrayList.add(1);
         arrayList.add(2);
         arrayList.add(3);
         arrayList.add(4);
         arrayList.add(5);
     	Iterator<Integer> iterator = arrayList.iterator();
     	while (iterator.hasNext()){
     	    Integer value = iterator.next();
     	    System.out.print(value+" ");
     	}
     	System.out.println();
     }
     /*
     注意事项：
     在使用next()方法前必须调用hasNext()方法
     使用remove()方法前必须调用next()方法
     */
     

• 通过for循环遍历

  for (int i = 0; i < arrayList.size(); i++) {
      System.out.print(arrayList.get(i)+" ");
  }
  System.out.println();
  

• 通过增强for循环遍历

  for (Integer i :arrayList) {
      System.out.print(i+" ");
  }
  System.out.println();
  

• Map的遍历

  //增强for
  for(Map.Entry<String, String> entry : map.entrySet()){
      String mapKey = entry.getKey();
      String mapValue = entry.getValue();
      System.out.println(mapKey+":"+mapValue);
  }
  //for循环
  for(String key : map.keySet()){
      System.out.println(key);
  }
  //value
  for(String value : map.values()){
      System.out.println(value);
  }
  //通过迭代器Iterator
  Iterator<Entry<String, String>> entries = map.entrySet().iterator();
  while(entries.hasNext()){
      Entry<String, String> entry = entries.next();
      String key = entry.getKey();
      String value = entry.getValue();
      System.out.println(key+":"+value);
  }
  //通过键找值（效率低）
  for(String key : map.keySet()){
      String value = map.get(key);
      System.out.println(key+":"+value);
  }