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  • Java集合知识点总结

    来源于博客园,csdn,b站等各大知识分享平台,只是整理方便自己复习,没有任何商用,有问题联系立马删除!

    集合的概述
    集合:集合是java中提供的一种容器,可以用来存储多个数据。java.util包下
    集合与数组的区别:
    * 数组的长度是固定的。集合的长度是可变的。
    * 数组中存储的是同一类型的元素,可以存储基本数据类型值。集合存储的都是对象。而且对象的类型可以不一致。在开发中一般当对象多的时候,使用集合进行存储。
    集合的体系图:

    Collection:单列集合类的根接口,用于存储一系列符合某种规则的元素,它有两个重要的子接口,分别是java.util.Listjava.util.Set。其中,List的特点是元素有序、元素可重复。Set的特点是元素无序,而且不可重复。List接口的主要实现类有java.util.ArrayListjava.util.LinkedListSet接口的主要实现类有java.util.HashSetjava.util.TreeSet

    那么根据上面的图进行自顶向下去分析:
    Collection接口时所有单列集合的父接口,因此定义了一些方法可以满足使用,(list和set通用),注意:操作的仅仅是单列集合。

    • public boolean add(E e): 把给定的对象添加到当前集合中 。
    • public void clear() :清空集合中所有的元素。
    • public boolean remove(E e): 把给定的对象在当前集合中删除。
    • public boolean contains(E e): 判断当前集合中是否包含给定的对象。
    • public boolean isEmpty(): 判断当前集合是否为空。
    • public int size(): 返回集合中元素的个数。
    • public Object[] toArray(): 把集合中的元素,存储到数组中。

    创建集合以多态的形式进行创建,用ArrayList作为其实现类去使用

    Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
    

    添加元素:
    coll.add();
    输出集合:
    System.out.println(coll);

    之前也说过,直接输出说明重写了toString方法,

    迭代器(Iterator)

    在程序开发中,经常需要遍历集合中的所有元素。针对这种需求,JDK专门提供了一个接口java.util.IteratorIterator接口也是Java集合中的一员,但它与CollectionMap接口有所不同,Collection接口与Map接口主要用于存储元素,而Iterator主要用于迭代访问(即遍历)Collection中的元素,因此Iterator对象也被称为迭代器。

    Iterator是一个接口,所以每个集合都存在这个方法生成一个迭代器。
    public Iterator iterator(): 获取集合对应的迭代器,用来遍历集合中的元素的。

    迭代:即Collection集合元素的通用获取方式。在取元素之前先要判断集合中有没有元素,如果有,就把这个元素取出来,继续在判断,如果还有就再取出出来。一直把集合中的所有元素全部取出。这种取出方式专业术语称为迭代。

    常用的方法如下所示:
    * public E next():返回迭代的下一个元素。
    * public boolean hasNext():如果仍有元素可以迭代,则返回 true。

    使用:

    Iterator<String> it = coll.iterator();//  泛型指的是 迭代出 元素的数据类型
            while(it.hasNext()){ //判断是否有迭代元素
                String s = it.next();//获取迭代出的元素
                System.out.println(s);
            }
    

    如果使用next()后没有元素,会报出java.util.NoSuchElementException没有集合元素的错误。

    关于迭代器的实现原理可以阅读更高级的jvm书籍或者Java书籍去获得,作者也并未深究,因为目前的还没学习完
    如果学过c,你可以理解成指针,它的内部就是指针进行的,如果不好理解就可以用链表相关的去进行一个理解。后续补上····

    这里关于遍历,除了while,for,dowhile还有一种,foreach,也就是增强for
    格式:

    for(元素的数据类型  变量 : Collection集合or数组){ 
      	//写操作代码
    }
    

    它用于遍历Collection和数组。通常只进行遍历元素,不要在遍历的过程中对集合元素进行增删操作。

    
    int[] arr = {3,5,6,87};
    		for(int a : arr){//a代表数组中的每个元素
    			System.out.println(a);
    		}
    

    泛型

    概念:
    * 泛型:可以在类或方法中预支地使用未知的类型。

    tips:一般在创建对象时,将未知的类型确定具体的类型。当没有指定泛型时,默认类型为Object类型。

    定义格式:

    修饰符 class 类名<代表泛型的变量> {  }
    

    例如,API中的ArrayList集合:

    class ArrayList<E>{ 
        public boolean add(E e){ }
    
        public E get(int index){ }
       	....
    }
    

    使用泛型: 即什么时候确定泛型。

    在创建对象的时候确定泛型

    例如,ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();

    此时,变量E的值就是String类型,那么我们的类型就可以理解为:

    class ArrayList<String>{ 
         public boolean add(String e){ }
    
         public String get(int index){  }
         ...
    }
    

    再例如,ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();

    此时,变量E的值就是Integer类型,那么我们的类型就可以理解为:

    class ArrayList<Integer> { 
         public boolean add(Integer e) { }
    
         public Integer get(int index) {  }
         ...
    }
    

    举例自定义泛型类

    public class MyGenericClass<MVP> {//没有MVP类型,在这里代表 未知的一种数据类型 未来传递什么就是什么类型
    	private MVP mvp;
         
        public void setMVP(MVP mvp) {
            this.mvp = mvp;
        }
         
        public MVP getMVP() {
            return mvp;
        }
    }
    

    使用:

    public class GenericClassDemo {
      	public static void main(String[] args) {// 创建一个泛型为String的类
             MyGenericClass<String> my = new MyGenericClass<String>();    	// 调用setMVP
             my.setMVP("大胡子登登");// 调用getMVP
             String mvp = my.getMVP();
             System.out.println(mvp);//创建一个泛型为Integer的类
             MyGenericClass<Integer> my2 = new MyGenericClass<Integer>(); 
             my2.setMVP(123);   	  
             Integer mvp2 = my2.getMVP();
        }
    }
    

    含有泛型的方法

    定义格式:

    修饰符 <代表泛型的变量> 返回值类型 方法名(参数){  }
    
    
      public <MVP> void show(MVP mvp) {
        	System.out.println(mvp.getClass());
        }
        
        public <MVP> MVP show2(MVP mvp) {	
        	return mvp;
        }
    
      public static void main(String[] args) {// 创建对象
            MyGenericMethod mm = new MyGenericMethod();// 演示看方法提示
            mm.show("aaa");
            mm.show(123);
            mm.show(12.45);
        }
    

    含有泛型的接口

    定义格式:

    修饰符 interface接口名<代表泛型的变量> {  }
    

    同上

    泛型通配符

    当使用泛型类或者接口时,传递的数据中,泛型类型不确定,可以通过通配符<?>表示。但是一旦使用泛型的通配符后,只能使用Object类中的共性方法,集合中元素自身方法无法使用。

    通配符基本使用

    泛型的通配符:不知道使用什么类型来接收的时候,此时可以使用? ?表示未知通配符。

    
    public static void main(String[] args) {
        Collection<Intger> list1 = new ArrayList<Integer>();
        getElement(list1);
        Collection<String> list2 = new ArrayList<String>();
        getElement(list2);
    }
    public static void getElement(Collection<?> coll){}
    

    泛型不存在继承关系 Collection list = new ArrayList();这种是错误的。

    通配符高级使用----受限泛型

    之前设置泛型的时候,实际上是可以任意设置的,只要是类就可以设置。但是在JAVA的泛型中可以指定一个泛型的上限下限

    泛型的上限

    • 格式类型名称 <? extends 类 > 对象名称
    • 意义只能接收该类型及其子类

    泛型的下限

    • 格式类型名称 <? super 类 > 对象名称
    • 意义只能接收该类型及其父类型

    比如:现已知Object类,String 类,Number类,Integer类,其中Number是Integer的父类

    public static void main(String[] args) {
        Collection<Integer> list1 = new ArrayList<Integer>();
        Collection<String> list2 = new ArrayList<String>();
        Collection<Number> list3 = new ArrayList<Number>();
        Collection<Object> list4 = new ArrayList<Object>();
        
        getElement(list1);
        getElement(list2);//报错
        getElement(list3);
        getElement(list4);//报错
      
        getElement2(list1);//报错
        getElement2(list2);//报错
        getElement2(list3);
        getElement2(list4);
      
    }
    // 泛型的上限:此时的泛型?,必须是Number类型或者Number类型的子类
    public static void getElement1(Collection<? extends Number> coll){}
    // 泛型的下限:此时的泛型?,必须是Number类型或者Number类型的父类
    public static void getElement2(Collection<? super Number> coll){}
    

    List集合接口

    api文档中的介绍:

    java.util.List接口继承自Collection接口,是单列集合的一个重要分支,习惯性地会将实现了List接口的对象称为List集合。在List集合中允许出现重复的元素,所有的元素是以一种线性方式进行存储的,在程序中可以通过索引来访问集合中的指定元素。另外,List集合还有一个特点就是元素有序,即元素的存入顺序和取出顺序一致。

    List集合的特点:

    1. 它是一个元素存取有序的集合。例如,存元素的顺序是11、22、33。那么集合中,元素的存储就是按照11、22、33的顺序完成的)。
    2. 它是一个带有索引的集合,通过索引就可以精确的操作集合中的元素(与数组的索引是一个道理)。
    3. 集合中可以有重复的元素,通过元素的equals方法,来比较是否为重复的元素。

    常用的方法:

    • public void add(int index, E element): 将指定的元素,添加到该集合中的指定位置上。
    • public E get(int index):返回集合中指定位置的元素。
    • public E remove(int index): 移除列表中指定位置的元素, 返回的是被移除的元素。
    • public E set(int index, E element):用指定元素替换集合中指定位置的元素,返回值的更新前的元素。

    List的子类

      ####ArrayList集合
    

    java.util.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。

      ####LinkedList集合
    

    java.util.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
    它是一个双向链表:

    常用方法:

    • public void addFirst(E e):将指定元素插入此列表的开头。
    • public void addLast(E e):将指定元素添加到此列表的结尾。
    • public E getFirst():返回此列表的第一个元素。
    • public E getLast():返回此列表的最后一个元素。
    • public E removeFirst():移除并返回此列表的第一个元素。
    • public E removeLast():移除并返回此列表的最后一个元素。
    • public E pop():从此列表所表示的堆栈处弹出一个元素。
    • public void push(E e):将元素推入此列表所表示的堆栈。
    • public boolean isEmpty():如果列表不包含元素,则返回true。

    在linkedList和ArrayList中都可以使用List和Collection的方法,因为他们都是子类

    Set接口

    API文档介绍:

    java.util.Set接口和java.util.List接口一样,同样继承自Collection接口,它与Collection接口中的方法基本一致,并没有对Collection接口进行功能上的扩充,只是比Collection接口更加严格了。与List接口不同的是,Set接口中元素无序,并且都会以某种规则保证存入的元素不出现重复。

    Set集合取出元素,使用迭代器和增强for

    HashSet集合

    API文档:

    java.util.HashSetSet接口的一个实现类,它所存储的元素是不可重复的,并且元素都是无序的(即存取顺序不一致)。java.util.HashSet底层的实现其实是一个java.util.HashMap支持

    HashSet是根据对象的哈希值来确定元素在集合中的存储位置,因此具有良好的存取和查找性能。保证元素唯一性的方式依赖于:hashCodeequals方法。

    public static void main(String[] args) {
            //创建 Set集合
            HashSet<String>  set = new HashSet<String>();
    
            //添加元素
            set.add(new String("cba"));
            set.add("abc");
            set.add("bac"); 
            set.add("cba");  
            //遍历
            for (String name : set) {
                System.out.println(name);
            }
        }
    

    结果:

          cba
          abc
          bac
    

    HashSet集合存储结构哈希表:

    JDK1.8之前,哈希表底层采用数组+链表实现,即使用链表处理冲突,同一hash值的链表都存储在一个链表里。但是当位于一个桶中的元素较多,即hash值相等的元素较多时,通过key值依次查找的效率较低。而JDK1.8中,哈希表存储采用数组+链表+红黑树实现,当链表长度超过阈值(8)时,将链表转换为红黑树,这样大大减少了查找时间。

    哈希表的构成:

    哈希表是由数组+链表+红黑树(JDK1.8增加了红黑树部分)实现的

    DK1.8**引入红黑树大程度优化了HashMap的性能,那么对于我们来讲保证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。

    HashSet存储自定义类型

    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

    LinkedHashSet

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

    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<String> it = set.iterator();
    		while (it.hasNext()) {
    			System.out.println(it.next());
    		}
    	}
    结果:
      bbb
      aaa
      abc
      bbc
    

    可变参数:
    JDK1.5之后,如果我们定义一个方法需要接受多个参数,并且多个参数类型一致,我们可以对其简化成如下格式:

    修饰符 返回值类型 方法名(参数类型... 形参名){  }
    

    其实这个书写完全等价与

    修饰符 返回值类型 方法名(参数类型[] 形参名){  }
    

    只是后面这种定义,在调用时必须传递数组,而前者可以直接传递数据即可。

    JDK1.5以后。出现了简化操作。... 用在参数上,称之为可变参数。

    同样是代表数组,但是在调用这个带有可变参数的方法时,不用创建数组(这就是简单之处),直接将数组中的元素作为实际参数进行传递,其实编译成的class文件,将这些元素先封装到一个数组中,在进行传递。这些动作都在编译.class文件时,自动完成了。

    注意:如果在方法书写时,这个方法拥有多参数,参数中包含可变参数,可变参数一定要写在参数列表的末尾位置。

    工具类Collections

    基本概念:
    java.utils.Collections是集合工具类,用来对集合进行操作。
    常用:

    • public static <T> boolean addAll(Collection<T> c, T... elements) :往集合中添加一些元素。
    • public static void shuffle(List<?> list) 打乱顺序:打乱集合顺序。
    • public static <T> void sort(List<T> list):将集合中元素按照默认规则排序。
    • public static <T> void sort(List<T> list,Comparator<? super T> ):将集合中元素按照指定规则排序。

    主要说明按规则排序sort

    Comparator比较器
    public static <T> void sort(List<T> list,Comparator<? super T> )方法灵活的完成,这个里面就涉及到了Comparator这个接口,位于位于java.util包下,排序是comparator能实现的功能之一,该接口代表一个比较器,比较器具有可比性!顾名思义就是做排序的,通俗地讲需要比较两个对象谁排在前谁排在后,那么比较的方法就是:

    • public int compare(String o1, String o2):比较其两个参数的顺序。

      两个对象比较的结果有三种:大于,等于,小于。

      如果要按照升序排序,
      则o1 小于o2,返回(负数),相等返回0,01大于02返回(正数)
      如果要按照降序排序
      则o1 小于o2,返回(正数),相等返回0,01大于02返回(负数)

    操作如下:

    public class CollectionsDemo3 {
        public static void main(String[] args) {
            ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
            list.add("cba");
            list.add("aba");
            list.add("sba");
            list.add("nba");
            //排序方法  按照第一个单词的降序
            Collections.sort(list, new Comparator<String>() {
                @Override
                public int compare(String o1, String o2) {
                    return o2.charAt(0) - o1.charAt(0);
                }
            });
            System.out.println(list);
        }
    }
    

    结果如下:

    [sba, nba, cba, aba]
    

    Comparable:强行对实现它的每个类的对象进行整体排序。这种排序被称为类的自然排序,类的compareTo方法被称为它的自然比较方法。只能在类中实现compareTo()一次,不能经常修改类的代码实现自己想要的排序。实现此接口的对象列表(和数组)可以通过Collections.sort(和Arrays.sort)进行自动排序,对象可以用作有序映射中的键或有序集合中的元素,无需指定比较器。

    Comparator强行对某个对象进行整体排序。可以将Comparator 传递给sort方法(如Collections.sort或 Arrays.sort),从而允许在排序顺序上实现精确控制。还可以使用Comparator来控制某些数据结构(如有序set或有序映射)的顺序,或者为那些没有自然顺序的对象collection提供排序。

    Map集合接口:

    现实生活中,我们常会看到这样的一种集合:IP地址与主机名,身份证号与个人,系统用户名与系统用户对象等,这种一一对应的关系,就叫做映射。Java提供了专门的集合类用来存放这种对象关系的对象,即java.util.Map接口。

    • ollection`中的集合,元素是孤立存在的(理解为单身),向集合中存储元素采用一个个元素的方式存储。
    • Map中的集合,元素是成对存在的(理解为夫妻)。每个元素由键与值两部分组成,通过键可以找对所对应的值。
    • Collection中的集合称为单列集合,Map中的集合称为双列集合。
    • 需要注意的是,Map中的集合不能包含重复的键,值可以重复;每个键只能对应一个值。

    常用子类:

    • HashMap<K,V>:存储数据采用的哈希表结构,元素的存取顺序不能保证一致。由于要保证键的唯一、不重复,需要重写键的hashCode()方法、equals()方法。
    • LinkedHashMap<K,V>:HashMap下有个子类LinkedHashMap,存储数据采用的哈希表结构+链表结构。通过链表结构可以保证元素的存取顺序一致;通过哈希表结构可以保证的键的唯一、不重复,需要重写键的hashCode()方法、equals()方法。

    Map接口中的集合都有两个泛型变量<K,V>,在使用时,要为两个泛型变量赋予数据类型。两个泛型变量<K,V>的数据类型可以相同,也可以不同。

    常用方法:

    • public V put(K key, V value): 把指定的键与指定的值添加到Map集合中。
    • public V remove(Object key): 把指定的键 所对应的键值对元素 在Map集合中删除,返回被删除元素的值。
    • public V get(Object key) 根据指定的键,在Map集合中获取对应的值。
    • boolean containsKey(Object key) 判断集合中是否包含指定的键。
    • public Set<K> keySet(): 获取Map集合中所有的键,存储到Set集合中。
    • public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet(): 获取到Map集合中所有的键值对对象的集合(Set集合)。

    使用put方法时,若指定的键(key)在集合中没有,则没有这个键对应的值,返回null,并把指定的键值添加到集合中;

    若指定的键(key)在集合中存在,则返回值为集合中键对应的值(该值为替换前的值),并把指定键所对应的值,替换成指定的新值。

    Map集合中遍历找值的方式

    键找值方式:即通过元素中的键,获取键所对应的值

    分析步骤:

    1. 获取Map中所有的键,由于键是唯一的,所以返回一个Set集合存储所有的键。方法提示:keyset()
    2. 遍历键的Set集合,得到每一个键。
    3. 根据键,获取键所对应的值。方法提示:get(K key)
    public static void main(String[] args) {
            //创建Map集合对象 
            HashMap<String, String> map = new HashMap<String,String>();
            //添加元素到集合 
            map.put("胡歌", "霍建华");
            map.put("郭德纲", "于谦");
            map.put("薛之谦", "大张伟");
    
            //获取所有的键  获取键集
            Set<String> keys = map.keySet();
            // 遍历键集 得到 每一个键
            for (String key : keys) {
              	//key  就是键
                //获取对应值
                String value = map.get(key);
                System.out.println(key+"的CP是:"+value);
            }  
        }
    

    Entry键值找值方式

    我们已经知道,Map中存放的是两种对象,一种称为key(键),一种称为value(值),它们在在Map中是一一对应关系,这一对对象又称做Map中的一个Entry(项)Entry将键值对的对应关系封装成了对象。即键值对对象,这样我们在遍历Map集合时,就可以从每一个键值对(Entry)对象中获取对应的键与对应的值。

    既然Entry表示了一对键和值,那么也同样提供了获取对应键和对应值得方法:

    • public K getKey():获取Entry对象中的键。
    • public V getValue():获取Entry对象中的值。

    在Map集合中也提供了获取所有Entry对象的方法:

    • public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet(): 获取到Map集合中所有的键值对对象的集合(Set集合)。

    键值对方式:即通过集合中每个键值对(Entry)对象,获取键值对(Entry)对象中的键与值。

    操作步骤:

    1. 获取Map集合中,所有的键值对(Entry)对象,以Set集合形式返回。方法提示:entrySet()

    2. 遍历包含键值对(Entry)对象的Set集合,得到每一个键值对(Entry)对象。

    3. 通过键值对(Entry)对象,获取Entry对象中的键与值。 方法提示:getkey() getValue()

            Set<Entry<String,String>> entrySet = map.entrySet();// 获取 所有的 entry对象  entrySet
            for (Entry<String, String> entry : entrySet) { // 遍历得到每一个entry对象
                String key = entry.getKey();
                String value = entry.getValue();  
                System.out.println(key+"的CP是:"+value);
    

    Map集合不能直接使用迭代器或者foreach进行遍历。但是转成Set之后就可以使用了。

    HashMap存储自定义键值

    重写hashcode方法和equals方法确保key唯一,不重复

    LinkHashMap

    在HashMap下面有一个子类LinkedHashMap,它是链表和哈希表组合的一个数据存储结构。
    确保有序且速度快

    JDK9对集合添加的优化

    通常,我们在代码中创建一个集合(例如,List 或 Set ),并直接用一些元素填充它。 实例化集合,几个 add方法 调用,使得代码重复。

    public class Demo01 {
        public static void main(String[] args) {
            List<String> list = new ArrayList<>();
            list.add("abc");
            list.add("def");
            list.add("ghi");
            System.out.println(list);
        }
    }
    

    Java 9,添加了几种集合工厂方法,更方便创建少量元素的集合、map实例。新的List、Set、Map的静态工厂方法可以更方便地创建集合的不可变实例。

    例子:

    public class HelloJDK9 {  
        public static void main(String[] args) {  
            Set<String> str1=Set.of("a","b","c");  
            //str1.add("c");这里编译的时候不会错,但是执行的时候会报错,因为是不可变的集合  
            System.out.println(str1);  
            Map<String,Integer> str2=Map.of("a",1,"b",2);  
            System.out.println(str2);  
            List<String> str3=List.of("a","b");  
            System.out.println(str3);  
        }  
    } 
    

    需要注意以下两点:

    1:of()方法只是Map,List,Set这三个接口的静态方法,其父类接口和子类实现并没有这类方法,比如 HashSet,ArrayList等待;

    2:返回的集合是不可变的;

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