Java集合框架

集合框架：用于存储数据的容器。

特点：

• 对象封装数据，对象多了也需要存储。集合用于存储对象。
• 对象的个数确定可以使用数组。如果不确定可以用集合。因为集合是可变长度的。

集合和数组的区别：

1. 数组是固定长度的；集合可变长度的。
2. 数组可以存储基本数据类型，也可以存储引用数据类型；集合只能存储引用数据类型。
3. 数组存储的元素必须是同一个数据类型；集合存储的对象可以是不同数据类型。

数据结构：就是容器中存储数据的方式。

对于集合容器，有很多种。因为每一个容器的自身特点不同，其实原理在于每个容器的内部数据结构不同。

集合容器在不断向上抽取过程中。出现了集合体系。

在使用一个体系时，原则：参阅顶层内容。建立底层对象。

Collection

|--List：有序(元素存入集合的顺序和取出的顺序一致)，元素都有索引。元素可以重复。

|--Set：无序(存入和取出顺序有可能不一致)，不可以存储重复元素。必须保证元素唯一性。

1，添加：

add(object)：添加一个元素

addAll(Collection) ：添加一个集合中的所有元素。

2，删除：

clear()：将集合中的元素全删除，清空集合。

remove(obj) ：删除集合中指定的对象。注意：删除成功，集合的长度会改变。

removeAll(collection) ：删除部分元素。部分元素和传入Collection一致。

3，判断：

boolean contains(obj) ：集合中是否包含指定元素 。

boolean containsAll(Collection) ：集合中是否包含指定的多个元素。

boolean isEmpty()：集合中是否有元素。 

4，获取：

int size()：集合中有几个元素。

5，取交集：

boolean  retainAll(Collection) ：对当前集合中保留和指定集合中的相同的元素。如果两个集合元素相同，返回flase；如果retainAll修改了当前集合，返回true。

6，获取集合中所有元素：

Iterator  iterator()：迭代器

7，将集合变成数组：

toArray();

Iterator

迭代器：是一个接口。作用：用于取集合中的元素。

boolean	hasNext()  如果仍有元素可以迭代，则返回 true。
E	next()       返回迭代的下一个元素。
void	remove()   从迭代器指向的 collection 中移除迭代器返回的最后一个元素（可选操作）。

每一个集合都有自己的数据结构，都有特定的取出自己内部元素的方式。为了便于操作所有的容器，取出元素。将容器内部的取出方式按照一个统一的规则向外提供，这个规则就是Iterator接口。

也就说，只要通过该接口就可以取出Collection集合中的元素，至于每一个具体的容器依据自己的数据结构，如何实现的具体取出细节，这个不用关心，这样就降低了取出元素和具体集合的耦合性。

Iterator it = coll.iterator();//获取容器中的迭代器对象，至于这个对象是是什么不重要。这对象肯定符合一个规则Iterator接口。

public static void main(String[] args) {

    Collection coll = new ArrayList();

    coll.add("abc0");

    coll.add("abc1");

    coll.add("abc2");

    //--------------方式1----------------------

    Iterator it = coll.iterator();

    while(it.hasNext())
    {
         System.out.println(it.next());
    }

    //---------------方式2用此种----------------------

    for(Iterator it = coll.iterator();it.hasNext(); )
    {
        System.out.println(it.next());
    }
}        

List

List本身是Collection接口的子接口，具备了Collection的所有方法。【List的特有方法都有索引，这是该集合最大的特点】

List：有序(元素存入集合的顺序和取出的顺序一致)，元素都有索引。元素可以重复。

|--ArrayList：底层的数据结构是数组,线程不同步，ArrayList替代了Vector，查询元素的速度非常快。

|--LinkedList：底层的数据结构是链表，线程不同步，增删元素的速度非常快。

|--Vector：底层的数据结构就是数组，线程同步的，Vector无论查询和增删都巨慢。

1，添加：

add(index,element) ：在指定的索引位插入元素。

addAll(index,collection) ：在指定的索引位插入一堆元素。

2，删除：

remove(index) ：删除指定索引位的元素。 返回被删的元素。

3，获取：

Object get(index) ：通过索引获取指定元素。

int indexOf(obj) ：获取指定元素第一次出现的索引位，如果该元素不存在返回-1；【所以，通过-1，可以判断一个元素是否存在】

int lastIndexOf(Object o) ：反向索引指定元素的位置。

List subList(start,end) ：获取子列表。

4，修改：

Object set(index,element) ：对指定索引位进行元素的修改。

5，获取所有元素：

ListIterator listIterator()：list集合特有的迭代器。

List集合支持对元素的增、删、改、查。

List集合因为角标有了自己的获取元素的方式： 遍历。

for(int x=0; x<list.size(); x++)
{
    System.out.print("get:"+ list.get(x) +" ");
}

在进行list列表元素迭代的时候，如果想要在迭代过程中，想要对元素进行操作的时候，比如满足条件添加新元素。会发生.ConcurrentModificationException并发修改异常。

导致的原因是：

集合引用和迭代器引用在同时操作元素，通过集合获取到对应的迭代器后，在迭代中，进行集合引用的元素添加，迭代器并不知道，所以会出现异常情况。

如何解决呢？

既然是在迭代中对元素进行操作,找迭代器的方法最为合适.可是Iterator中只有hasNext,next,remove方法.通过查阅的它的子接口,ListIterator,发现该列表迭代器接口具备了对元素的增、删、改、查的动作。

ListIterator是List集合特有的迭代器。

ListIterator it = list.listIterator;//取代Iterator it = list.iterator;

方法摘要
void	add(E e) 将指定的元素插入列表（可选操作）。
boolean	hasNext() 以正向遍历列表时，如果列表迭代器有多个元素，则返回 true（换句话说，如果 next 返回一个元素而不是抛出异常，则返回 true）。
boolean	hasPrevious() 如果以逆向遍历列表，列表迭代器有多个元素，则返回 true。
E	next() 返回列表中的下一个元素。
int	nextIndex() 返回对 next 的后续调用所返回元素的索引。
E	previous() 返回列表中的前一个元素。
int	previousIndex() 返回对 previous 的后续调用所返回元素的索引。
void	remove() 从列表中移除由 next 或 previous 返回的最后一个元素（可选操作）。
void	set(E e) 用指定元素替换 next 或 previous 返回的最后一个元素（可选操作）。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

可变长度数组的原理：

当元素超出数组长度，会产生一个新数组，将原数组的数据复制到新数组中，再将新的元素添加到新数组中。

• ArrayList：是按照原数组的50%延长。构造一个初始容量为 10 的空列表。
• Vector：是按照原数组的100%延长。

注意：对于list集合，底层判断元素是否相同，其实用的是元素自身的equals方法完成的。所以建议元素都要复写equals方法，建立元素对象自己的比较相同的条件依据。

LinkedList 的特有方法:

• addFirst();
• addLast();
• 在jdk1.6以后。
• offerFirst();
• offerLast();

 

• getFirst():获取链表中的第一个元素。如果链表为空，抛出NoSuchElementException;
• getLast();
• 在jdk1.6以后。
• peekFirst();获取链表中的第一个元素。如果链表为空，返回null。
• peekLast();

 

• removeFirst()：获取链表中的第一个元素，但是会删除链表中的第一个元素。如果链表为空，抛出NoSuchElementException
• removeLast();
• 在jdk1.6以后。
• pollFirst();获取链表中的第一个元素，但是会删除链表中的第一个元素。如果链表为空，返回null。
• pollLast();

Set

Set接口中的方法和Collection中方法一致的。Set接口取出方式只有一种，迭代器。

|--HashSet：底层数据结构是哈希表，线程是不同步的。无序，高效；

　　HashSet集合保证元素唯一性：通过元素的hashCode方法，和equals方法完成的。

　　1.当元素的hashCode值相同时，才继续判断元素的equals是否为true。

　　　　如果为true，那么视为相同元素，不存。如果为false，那么存储。

　　2.如果hashCode值不同，那么不判断equals，从而提高对象比较的速度。

|--LinkedHashSet：有序，hashset的子类。

|--TreeSet：对Set集合中的元素的进行指定顺序的排序。不同步。TreeSet底层的数据结构就是二叉树。

哈希表：

1，对对象元素中的关键字(对象中的特有数据)，进行哈希算法的运算，并得出一个具体的算法值，这个值称为哈希值。

2，哈希值就是这个元素的位置。

3，如果哈希值出现冲突，再次判断这个关键字对应的对象是否相同。如果对象相同，就不存储，因为元素重复。如果对象不同，就存储，在原来对象的哈希值基础 +1顺延。

4，存储哈希值的结构，我们称为哈希表。

5，既然哈希表是根据哈希值存储的，为了提高效率，最好保证对象的关键字是唯一的。

这样可以尽量少的判断关键字对应的对象是否相同，提高了哈希表的操作效率。

• 对于ArrayList集合，判断元素是否存在，或者删元素底层依据都是equals方法。
• 对于HashSet集合，判断元素是否存在，或者删除元素，底层依据的是hashCode方法和equals方法。

TreeSet

用于对Set集合进行元素的指定顺序排序，排序需要依据元素自身具备的比较性。

　　如果元素不具备比较性，在运行时会发生ClassCastException异常。

　　　　所以需要元素实现Comparable接口，强制让元素具备比较性，复写compareTo方法。

　　　　　　依据compareTo方法的返回值，确定元素在TreeSet数据结构中的位置。

TreeSet方法保证元素唯一性的方式：就是参考比较方法的结果是否为0，如果return 0，视为两个对象重复，不存。

注意：在进行比较时，如果判断元素不唯一，比如，同姓名，同年龄，才视为同一个人。

在判断时，需要分主要条件和次要条件，当主要条件相同时，再判断次要条件，按照次要条件排序。

 

TreeSet集合排序的两种方式，Comparable和Comparator区别：

1：让元素自身具备比较性，需要元素对象实现Comparable接口，覆盖compareTo方法。

2：让集合自身具备比较性，需要定义一个实现了Comparator接口的比较器，并覆盖compare方法，并将该类对象作为实际参数传递给TreeSet集合的构造函数。

第二种方式较为灵活。

Map集合

|--Hashtable：底层是哈希表数据结构，是线程同步的。不可以存储null键，null值。

|--HashMap：底层是哈希表数据结构，是线程不同步的。可以存储null键，null值。替代了Hashtable.

|--TreeMap：底层是二叉树结构，可以对map集合中的键进行指定顺序的排序。

Map集合存储和Collection有着很大不同：

1. Collection一次存一个元素；Map一次存一对元素。
2. Collection是单列集合；Map是双列集合。

Map中的存储的一对元素：一个是键，一个是值，键与值之间有对应(映射)关系。

特点：要保证map集合中键的唯一性。

Map常用方法：

1，添加。

put(key,value)：当存储的键相同时，新的值会替换老的值，并将老值返回。如果键没有重复，返回null。

void putAll(Map);

2，删除。

void clear()：清空

value remove(key) ：删除指定键。

3，判断。

boolean isEmpty()：

boolean containsKey(key)：是否包含key

boolean containsValue(value) ：是否包含value

4，取出。

int size()：返回长度

value get(key) ：通过指定键获取对应的值。如果返回null，可以判断该键不存在。当然有特殊情况，就是在hashmap集合中，是可以存储null键null值的。

Collection values()：获取map集合中的所有的值。

5，想要获取map中的所有元素：

原理：map中是没有迭代器的，collection具备迭代器，只要将map集合转成Set集合，可以使用迭代器了。之所以转成set，是因为map集合具备着键的唯一性，其实set集合就来自于map，set集合底层其实用的就是map的方法。

★ 把map集合转成set的方法：

1. Set keySet();
2. Set entrySet();//取的是键和值的映射关系。

Entry就是Map接口中的内部接口,为什么要定义在map内部呢？

entry是访问键值关系的入口，是map的入口，访问的是map中的键值对。

取出map集合中所有元素的方式一：keySet()方法。

可以将map集合中的键都取出存放到set集合中。对set集合进行迭代。迭代完成，再通过get方法对获取到的键进行值的获取。

Set keySet = map.keySet();
Iterator it = keySet.iterator();

while(it.hasNext())
{
    Object key = it.next();
    Object value = map.get(key);
    System.out.println(key+":"+value);
}

取出map集合中所有元素的方式二：entrySet()方法。

Set entrySet = map.entrySet();
Iterator it = entrySet.iterator();

while(it.hasNext()) 
{
    Map.Entry  me = (Map.Entry)it.next();
    System.out.println(me.getKey()+"::::"+me.getValue());
}

使用集合的技巧：

• 看到Array就是数组结构，有角标，查询速度很快。
• 看到link就是链表结构：增删速度快，而且有特有方法。addFirst； addLast； removeFirst()； removeLast()； getFirst()；getLast()；
• 看到hash就是哈希表，就要想要哈希值，就要想到唯一性，就要想到存入到该结构的中的元素必须覆盖hashCode，equals方法。
• 看到tree就是二叉树，就要想到排序，就想要用到比较。

比较的两种方式：

一个是Comparable：覆盖compareTo方法；

一个是Comparator：覆盖compare方法。

LinkedHashSet，LinkedHashMap:这两个集合可以保证哈希表有存入顺序和取出顺序一致，保证哈希表有序。

集合什么时候用？

当存储的是一个元素时，就用Collection。当存储对象之间存在着映射关系时，就使用Map集合。

保证唯一，就用Set。不保证唯一，就用List。

 

Collections：它的出现给集合操作提供了更多的功能。这个类不需要创建对象，内部提供的都是静态方法。

静态方法：

Collections.sort(list);//list集合进行元素的自然顺序排序。
Collections.sort(list,new ComparatorByLen());//按指定的比较器方法排序。

class ComparatorByLen implements Comparator<String>
{    
    public int compare(String s1,String s2)
    {
        int temp = s1.length()-s2.length();
        return temp==0?s1.compareTo(s2):temp;
    }
}

• Collections.max(list); //返回list中字典顺序最大的元素。
• int index = Collections.binarySearch(list,"zz");//二分查找，返回角标。
• Collections.reverseOrder();//逆向反转排序。
• Collections.shuffle(list);//随机对list中的元素进行位置的置换。

将非同步集合转成同步集合的方法：Collections中的  XXX synchronizedXXX(XXX);

• List synchronizedList(list);
• Map synchronizedMap(map);

原理：定义一个类，将集合所有的方法加同一把锁后返回。

Collection 和 Collections的区别：

Collections是个java.util下的类，是针对集合类的一个工具类,提供一系列静态方法,实现对集合的查找、排序、替换、线程安全化（将非同步的集合转换成同步的）等操作。

Collection是个java.util下的接口，它是各种集合结构的父接口，继承于它的接口主要有Set和List,提供了关于集合的一些操作,如插入、删除、判断一个元素是否其成员、遍历等。

 

Arrays：

用于操作数组对象的工具类，里面都是静态方法。

asList方法：将数组转换成list集合。

String[] arr = {"abc","kk","qq"};

List<String> list = Arrays.asList(arr);//将arr数组转成list集合。

将数组转换成集合，有什么好处呢？用aslist方法，将数组变成集合；

可以通过list集合中的方法来操作数组中的元素：isEmpty()、contains、indexOf、set； 

注意（局限性）：数组是固定长度，不可以使用集合对象增加或者删除等，会改变数组长度的功能方法。比如add、remove、clear。（会报不支持操作异常UnsupportedOperationException）；

如果数组中存储的引用数据类型，直接作为集合的元素可以直接用集合方法操作。

如果数组中存储的是基本数据类型，asList会将数组实体作为集合元素存在。

集合变数组：用的是Collection接口中的方法：toArray();

如果给toArray传递的指定类型的数据长度小于了集合的size，那么toArray方法，会自定再创建一个该类型的数据，长度为集合的size。

如果传递的指定的类型的数组的长度大于了集合的size，那么toArray方法，就不会创建新数组，直接使用该数组即可，并将集合中的元素存储到数组中，其他为存储元素的位置默认值null。

所以，在传递指定类型数组时，最好的方式就是指定的长度和size相等的数组。

将集合变成数组后有什么好处？限定了对集合中的元素进行增删操作，只要获取这些元素即可。

Jdk5.0新特性：

Collection在jdk1.5以后，有了一个父接口Iterable，这个接口的出现的将iterator方法进行抽取，提高了扩展性。

增强for循环：foreach语句，foreach简化了迭代器。

格式：// 增强for循环括号里写两个参数，第一个是声明一个变量，第二个就是需要迭代的容器

for( 元素类型 变量名 : Collection集合 & 数组 ) {

…

}

高级for循环和传统for循环的区别：

1. 高级for循环在使用时，必须要明确被遍历的目标。这个目标，可以是Collection集合或者数组，如果遍历Collection集合，在遍历过程中还需要对元素进行操作，比如删除，需要使用迭代器。
2. 如果遍历数组，还需要对数组元素进行操作，建议用传统for循环因为可以定义角标通过角标操作元素。如果只为遍历获取，可以简化成高级for循环，它的出现为了简化书写。

高级for循环可以遍历map集合吗？不可以。但是可以将map转成set后再使用foreach语句。

可以使用增强for循环迭代数组、collection、map:

String [] arr = {"a", "b", "c"};//数组的静态定义方式，只试用于数组首次定义的时候

for(String s : arr)
{
    System.out.println(s);
}

 单列集合 Collection：

List list = new ArrayList();

list.add("aaa");

// 增强for循环, 没有使用泛型的集合能不能使用增强for循环迭代？能
for(Object obj : list)
{
    String s = (String) obj;
    System.out.println(s);
}

双列集合 Map：

Map map = new HashMap();

map.put("a", "aaa");

//必须掌握这种方式
Set entrys = map.entrySet(); // 1.获得所有的键值对Entry对象

iter = entrys.iterator(); // 2.迭代出所有的entry

while(iter.hasNext()) 
{
    Map.Entry entry = (Entry) iter.next();
    String key = (String) entry.getKey(); // 分别获得key和value
    String value = (String) entry.getValue();
    System.out.println(key + "=" + value);
}

增强for循环迭代：原则上map集合是无法使用增强for循环来迭代的，因为增强for循环只能针对实现了Iterable接口的集合进行迭代；Iterable是jdk5中新定义的接口，就一个方法iterator方法，只有实现了Iterable接口的类，才能保证一定有iterator方法，java有这样的限定是因为增强for循环内部还是用迭代器实现的，而实际上，我们可以通过某种方式来使用增强for循环。

for(Object obj : map.entrySet())
{
    Map.Entry entry = (Entry) obj;  // obj 依次表示Entry
    System.out.println(entry.getKey() + "=" + entry.getValue());
}

集合迭代注意问题：在迭代集合的过程中，不能对集合进行增删操作（会报并发访问异常）；可以用迭代器的方法进行操作（子类listIterator：有增删的方法）。

增强for循环注意问题：在使用增强for循环时，不能对元素进行赋值；

int[] arr = {1,2,3};

for(int num : arr) 
{
    num = 0; //不能改变数组的值
}

System.out.println(arr[1]); //2

可变参数（...）：用到函数的参数上，当要操作的同一个类型元素个数不确定的时候，可是用这个方式，这个参数可以接受任意个数的同一类型的数据。

和以前接收数组不一样的是：

1. 以前定义数组类型，需要先创建一个数组对象，再将这个数组对象作为参数传递给函数。现在，直接将数组中的元素作为参数传递即可。底层其实是将这些元素进行数组的封装，而这个封装动作，是在底层完成的，被隐藏了。所以简化了用户的书写，少了调用者定义数组的动作。
2. 如果在参数列表中使用了可变参数，可变参数必须定义在参数列表结尾(也就是必须是最后一个参数，否则编译会失败。)。
3. 如果要获取多个int数的和呢？可以使用将多个int数封装到数组中，直接对数组求和即可。