Java集合框架之一

　　

Collection表示一组对象，它是集中 ，收集的意思，就是把一些数据收集起来。

Java集合大致可分为Set、List、Queue和Map

Set：代表无序、不可重复的集合；

List：代表有序、重复的集合；

ArrayList:底层实现是数组，线程不安全，效率高。所以，查询快。修改、插入、删除慢。

LinkedList:底层实现是链表，线程不安全，效率高。所以，查询慢。修改、插入、删除快。

Vector:底层实现是数组，线程安全，效率低。所以，查询快。修改、插入、删除慢。

List有三个儿子，我们到底使用谁呢?

看需求(情况)。

 

要安全吗?

要：Vector(即使要安全，也不用这个了，后面有替代的)

不要：ArrayList或者LinkedList

查询多：ArrayList

增删多：LinkedList

 

如果你什么都不懂，就用ArrayList。

 

Map：代表具有映射关系的集合；

Queue：代表一种队列集合的思想。

 

1:对象数组(掌握)

(1)数组既可以存储基本数据类型，也可以存储引用类型。它存储引用类型的时候的数组就叫对象数组。

(2)案例：

用数组存储5个学生对象，并遍历数组。

 

2:集合(Collection)(掌握)

(1)集合的由来?

我们学习的是Java -- 面向对象 -- 操作很多对象 -- 存储 -- 容器(数组和StringBuffer) -- 数组

而数组的长度固定，所以不适合做变化的需求，Java就提供了集合供我们使用。

(2)集合和数组的区别?

A:长度区别

数组固定

集合可变

B:内容区别

数组可以是基本类型，也可以是引用类型

集合只能是引用类型

C:元素内容

数组只能存储同一种类型

集合可以存储不同类型(其实集合一般存储的也是同一种类型)

(3)集合的继承体系结构?

由于需求不同，Java就提供了不同的集合类。这多个集合类的数据结构不同，但是它们都是要提供存储和遍历功能的，

我们把它们的共性不断的向上提取，最终就形成了集合的继承体系结构图。

 

Collection

|--List

|--ArrayList

|--Vector

|--LinkedList

|--Set

|--HashSet

|--TreeSet

(4)Collection的功能概述(自己补齐)

A:添加功能

B:删除功能

C:判断功能

D:获取功能

E:长度功能

F:交集(了解)

G:把集合转数组(了解)

(5)Collection集合的遍历

A:把集合转数组(了解)

B:迭代器(集合专用方式)

(6)迭代器

A:是集合的获取元素的方式。

B:是依赖于集合而存在的。

C:迭代器的原理和源码。

a:为什么定义为了一个接口而不是实现类?

b:看了看迭代器的内部类实现。

(7)Collection集合的案例(遍历方式 迭代器)

集合的操作步骤：

A:创建集合对象

B:创建元素对象

C:把元素添加到集合

D:遍历集合

 

A:存储字符串并遍历

import java.util.Collection;

import java.util.ArrayList;

import java.util.Iterator;

 

public class CollectionDemo {

    public static void main(String[] args) {

        //创建集合对象

        Collection c = new ArrayList();

 

        //创建并添加元素

        c.add("hello");

        c.add("world");

        c.add("java");

 

        //遍历集合

        Iterator it = c.iterator();

        while(it.hasNext()) {

            String s =(String) it.next();

            System.out.println(s);

        }

    }

}

 

B:存储自定义对象并遍历

public class Student {

    private String name;

    private int age;

 

    public Student(){}

 

    public Student(String name,int age) {

        this.name = name;

        this.age = age;

    }

 

    //getXxx()/setXxx()

}

 

import java.util.Collection;

import java.util.ArrayList;

import java.util.Iterator;

 

public class StudentDemo {

    public static void main(String[] args) {

        //创建集合对象

        Collection c = new ArrayList();

 

        //创建学生对象

        Student s1 = new Student("林青霞",27);

        Student s2 = new Student("风清扬",30);

        Student s3 = new Student("刘意",30);

        Student s4 = new Student("武鑫",25);
    
        Student s5 = new Student("刘晓曲",16);

 

        //添加元素

        c.add(s1);

        c.add(s2);

        c.add(s3);

        c.add(s4);

        c.add(s5);

 

        //遍历集合

        Iterator it = c.iterator();

        while(it.hasNext()) {

            Student s = (Student)it.next();

            System.out.println(s.getName()+"---"+s.getAge());

       }

    }

}

 

3:集合(List)(掌握)

(1)List是Collection的子接口

特点：有序(存储顺序和取出顺序一致)，可重复。

(2)List的特有功能：(自己补齐)

A:添加功能

B:删除功能

C:获取功能

D:迭代器功能

E:修改功能

(3)List集合的特有遍历功能

A:由size()和get()结合。

B:代码演示

//创建集合对象

List list = new ArrayList();

//创建并添加元素

list.add("hello");

list.add("world");

list.add("java");

 

//遍历集合

Iterator it = list.iterator();

while(it.hasNext()) {

String s =(String) it.next();

System.out.println(s);

}

System.out.println("----------");

 

for(int x=0; x<list.size(); x++) {

String s =(String) list.get(x);

System.out.println(s);

}

 

(4)列表迭代器的特有功能；(了解)

可以逆向遍历，但是要先正向遍历，所以无意义，基本不使用。

(5)并发修改异常

A:出现的现象

迭代器遍历集合，集合修改集合元素

B:原因

迭代器是依赖于集合的，而集合的改变迭代器并不知道。

C:解决方案

a:迭代器遍历，迭代器修改(ListIterator)

元素添加在刚才迭代的位置

b:集合遍历，集合修改(size()和get())

元素添加在集合的末尾

(6)常见数据结构

A:栈 先进后出

 堆栈，采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：

 先进后出（即，存进去的元素，要在后它后面的元素依次取出后，才能取出该元素）。例如，子弹压进弹夹，先压进去的子弹在下面，后压进去 的子弹在上面，当开枪时，先弹出上面的子弹，然后才能弹出下面的子弹。  栈的入口、出口的都是栈的顶端位置 

  压栈：就是存元素。即，把元素存储到栈的顶端位置，栈中已有元素依次向栈底方向移动一个位置。 

  弹栈：就是取元素。即，把栈的顶端位置元素取出，栈中已有元素依次向栈顶方向移动一个位置。

B:队列 先进先出

队列，采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：

先进先出（即，存进去的元素，要在后它前面的元素依次取出后，才能取出该元素）。例如，安检。排成一列，每个人依次检查，只有前面的人全部检查完毕后，才能排到当前的人进行检查。 

 队列的入口、出口各占一侧。例如，下图中的左侧为入口，右侧为出口。

C:数组 查询快，增删慢

 数组，采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：

查找元素快：通过索引，可以快速访问指定位置的元素

增删元素慢：

 指定索引位置增加元素：需要创建一个新数组，将指定新元素存储在指定索引位置，再把原数组元素根据索引，复制到新数组对应索引的位置。如下图 

指定索引位置删除元素：需要创建一个新数组，把原数组元素根据索引，复制到新数组对应索引的位置，原数组中指定索引位置元素不复制到新数组中。如下图

D:链表 查询慢，增删快

链表，采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：

 多个节点之间，通过地址进行连接。例如，多个人手拉手，每个人使用自己的右手拉住下个人的左手，依次类推，这样多个人就连在一起了。

查找元素慢：想查找某个元素，需要通过连接的节点，依次向后查找指定元素。

 增删元素快：

增加元素：操作如左图，只需要修改连接下个元素的地址即可。

 删除元素：操作如右图，只需要修改连接下个元素的地址即可。

(7)ArrayList集合

ArrayList集合数据存储的结构是数组结构。元素增删慢，查找快，由于日常开发中使用最多的功能为查询数据、遍历数据，所以ArrayList是最常用的集合。

许多程序员开发时非常随意地使用ArrayList完成任何需求，并不严谨，这种用法是不提倡的。

(8)LinkedList集合

LinkedList集合数据存储的结构是链表结构。方便元素添加、删除的集合。实际开发中对一个集合元素的添加与删除经常涉及到首尾操作，而LinkedList提供了大量首尾操作的方法。如下图

LinkedList是List的子类，List中的方法LinkedList都是可以使用，这里就不做详细介绍，我们只需要了解LinkedList的特有方法即可。在开发时，LinkedList集合也可以作为堆栈，队列的结构使用。

方法演示：   

  LinkedList<String> link = new LinkedList<String>();

        //添加元素

        link.addFirst("abc1");

        link.addFirst("abc2");

        link.addFirst("abc3");

        //获取元素

        System.out.println(link.getFirst());

        System.out.println(link.getLast());

        //删除元素

        System.out.println(link.removeFirst());

        System.out.println(link.removeLast());

       

        while(!link.isEmpty()){ //判断集合是否为空

           System.out.println(link.pop()); //弹出集合中的栈顶元素

       }

(9)Vector集合

　　Vector集合数据存储的结构是数组结构，为JDK中最早提供的集合。Vector中提供了一个独特的取出方式，就是枚举Enumeration，它其实就是早期的迭代器。此接口Enumeration的功能与 Iterator 接口的功能是类似的。Vector集合已被ArrayList替代。枚举Enumeration已被迭代器Iterator替代。

 Vector常见的方法：

 

 Enumeration枚举常见的方法：

 Vector集合对ArrayList集合使用的对比

(10)List的子类特点(面试题)

ArrayList

底层数据结构是数组，查询快，增删慢。

线程不安全，效率高。

Vector

底层数据结构是数组，查询快，增删慢。

线程安全，效率低。

LinkedList

底层数据结构是链表，查询慢，增删快。

线程不安全，效率高。

 

到底使用谁呢?看需求?

分析：

要安全吗?

要：Vector(即使要，也不使用这个，后面再说)

不要：ArrayList或者LinkedList

查询多；ArrayList

增删多：LinkedList

 

什么都不知道，就用ArrayList。

(11)List集合的案例(遍历方式 迭代器和普通for)

A:存储字符串并遍历

B:存储自定义对象并遍历

4:集合(Set)(掌握)

(1)Set接口介绍

学习Collection接口时，记得Collection中可以存放重复元素，也可以不存放重复元素，那么我们知道List中是可以存放重复元素的。那么不重复元素给哪里存放呢？那就是Set接口，它里面的集合，所存储的元素就是不重复的。

(2)HashSet集合

　　查阅HashSet集合的API介绍：此类实现Set接口，由哈希表支持（实际上是一个 HashMap集合）。HashSet集合不能保证的迭代顺序与元素存储顺序相同。

HashSet集合，采用哈希表结构存储数据，保证元素唯一性的方式依赖于：hashCode()与equals()方法。

(3)HashSet集合存储数据的结构（哈希表）

　　什么是哈希表呢？

　　哈希表底层使用的也是数组机制，数组中也存放对象，而这些对象往数组中存放时的位置比较特殊，当需要把这些对象给数组中存放时，那么会根据这些对象的特有数据结合相应的算法，计算出这个对象在数组中的位置，然后把这个对象存放在数组中。而这样的数组就称为哈希数组，即就是哈希表。

　　当向哈希表中存放元素时，需要根据元素的特有数据结合相应的算法，这个算法其实就是Object类中的hashCode方法。由于任何对象都是Object类的子类，所以任何对象有拥有这个方法。即就是在给哈希表中存放对象时，会调用对象的hashCode方法，算出对象在表中的存放位置，这里需要注意，如果两个对象hashCode方法算出结果一样，这样现象称为哈希冲突，这时会调用对象的equals方法，比较这两个对象是不是同一个对象，如果equals方法返回的是true，那么就不会把第二个对象存放在哈希表中，如果返回的是false，就会把这个值存放在哈希表中。

　　总结：保证HashSet集合元素的唯一，其实就是根据对象的hashCode和equals方法来决定的。如果我们往集合中存放自定义的对象，那么保证其唯一，就必须复写hashCode和equals方法建立属于当前对象的比较方式。

 面试题：

  两个对象 Person p1 p2
* 问题: 如果两个对象的哈希值相同 p1.hashCode()==p2.hashCode()
* 两个对象的equals一定返回true吗 p1.equals(p2) 一定是true吗
* 正确答案:不一定
*
* 如果两个对象的equals方法返回true,p1.equals(p2)==true
* 两个对象的哈希值一定相同吗
* 正确答案: 一定

(4)HashSet存储API中的类型元素

　　给HashSet中存储JavaAPI中提供的类型元素时，不需要重写元素的hashCode和equals方法，因为这两个方法，在JavaAPI的每个类中已经重写完毕，如String类、Integer类等。

 创建HashSet集合，存储String对象。

public class HashSetDemo {
    public static void main(String[] args) {

        //创建HashSet对象
        HashSet<String> hs = new HashSet<String>();
        //给集合中添加自定义对象
        hs.add("zhangsan");
        hs.add("lisi");
        hs.add("wangwu");
        hs.add("zhangsan");
        //取出集合中的每个元素
        Iterator<String> it = hs.iterator();
        while(it.hasNext()){
           String s = it.next();
           System.out.println(s);
        }

    }

}

输出结果如下，说明集合中不能存储重复元素：

wangwu

lisi

zhangsan

 

(5) HashSet存储自定义类型元素

　　给HashSet中存放自定义类型元素时，需要重写对象中的hashCode和equals方法，建立自己的比较方式，才能保证HashSet集合中的对象唯一

创建自定义对象Student

public class Student {
    private String name;
    private int age;
    public Student(String name, int age) {
        super();
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Student [name=" + name + ", age=" + age + "]";
    }
    @Override
    public int hashCode() {
        final int prime = 31;
        int result = 1;
        result = prime * result + age;
        result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
        return result;
    }
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj)
            return true;
        if(!(obj instanceof Student)){
            System.out.println("类型错误");
            return false;
        }
        Student other = (Student) obj;
        return this.age ==  other.age && this.name.equals(other.name);
    }
}

 创建HashSet集合，存储Student对象。

public class HashSetDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建HashSet对象
        HashSet hs = new HashSet();
        //给集合中添加自定义对象
        hs.add(new Student("zhangsan",21));
        hs.add(new Student("lisi",22));
        hs.add(new Student("wangwu",23));
        hs.add(new Student("zhangsan",21));
        //取出集合中的每个元素
        Iterator it = hs.iterator();
        while(it.hasNext()){
            Student s = (Student)it.next();
            System.out.println(s);
        }
    }
}

输出结果如下，说明集合中不能存储重复元素：

Student [name=lisi, age=22]

Student [name=zhangsan, age=21]

Student [name=wangwu, age=23]

(6) LinkedHashSet介绍

　　我们知道HashSet保证元素唯一，可是元素存放进去是没有顺序的，那么我们要保证有序，怎么办呢？

在HashSet下面有一个子类LinkedHashSet，它是链表和哈希表组合的一个数据存储结构。

演示代码如下：

public class LinkedHashSetDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> set = new LinkedHashSet<String>();
        set.add("bbb");
        set.add("aaa");
        set.add("abc");
        set.add("bbc");
Iterator it = set.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            System.out.println(it.next());
        }
    }
}

输出结果如下，LinkedHashSet集合保证元素的存入和取出的顺序：

bbb

aaa

abc

bbc

(7) 判断集合元素唯一的原理

 ArrayList的contains方法判断元素是否重复原理

　　ArrayList的contains方法会使用调用方法时，传入的元素的equals方法依次与集合中的旧元素所比较，从而根据返回的布尔值判断是否有重复元素。此时，当ArrayList存放自定义类型时，由于自定义类型在未重写equals方法前，判断是否重复的依据是地址值，所以如果想根据内容判断是否为重复元素，需要重写元素的equals方法。

 HashSet的add/contains等方法判断元素是否重复原理

Set集合不能存放重复元素，其添加方法在添加时会判断是否有重复元素，有重复不添加，没重复则添加。

HashSet集合由于是无序的，其判断唯一的依据是元素类型的hashCode与equals方法的返回结果。规则如下：

先判断新元素与集合内已经有的旧元素的HashCode值

l  如果不同，说明是不同元素，添加到集合。

l  如果相同，再判断equals比较结果。返回true则相同元素；返回false则不同元素，添加到集合。

所以，使用HashSet存储自定义类型，如果没有重写该类的hashCode与equals方法，则判断重复时，使用的是地址值，如果想通过内容比较元素是否相同，需要重写该元素类的hashcode与equals方法。