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  • 5月17日-集合构架Collection学习

    一、集合框架图

    简单概述:

    1.所有集合类都位于java.util包下。

        1.1.Java的集合类主要由两个接口派生而出:CollectionMap,Collection和Map是Java集合框架的根接口,这两个接口又包含了一些子接口或实现类。

        1.2.Collection:单列集合接口    Map:双列集合接口


    2.补充知识:

    1.集合接口:6个接口(短虚线表示),表示不同集合类型,是集合框架的基础。
    2. 抽象类:5个抽象类(长虚线表示),对集合接口的部分实现。可扩展为自定义集合类。
    3. 实现类:8个实现类(实线表示),对接口的具体实现。


    3..Set、List和Map可以看做集合的三大类:
         3.1:List集合继承Collection集合

                    特点:有序集合     允许重复   有索引,可以根据索引找到集合中元素      可以通过for循环遍历输出

          3.2:Set集合继承Collection集合

        特点:无序集合   不允许重复   没有索引,只能通过元素本身来访问(这也是集合里元素不允许被重复的原因)
      3.3:Map集合

          特点成对存在,访问时只能根据每对元素的key值来访问它的value值。

    二、总体分析

    大致说明:
    看上面的框架图,先抓住它的主干,即Collection和Map

    1、Collection是一个接口,是高度抽象出来的集合,它包含了集合的基本操作和属性Collection包含了List和Set两大分支
    (1)List集合

      1.1:List集合时一个有索引的集合,那么它的第一个元素的索引其实也就是数组下标的第一个值:0;

       1.2:List集合的子类有两个:ArrayListLinkedList;其实还有一个子类Vector,但是不常用。

    (2)Set集合

      2.1:Set集合的子类有两个:HashSetTreeSet,HashSet依赖于HashMap,它实际上是通过HashMap实现的;TreeSet依赖于TreeMap,它实际上是通过TreeMap实现的。

    (3)Map接口-------映射接口,即key-value键值对。

    (4)Iterator  迭代器(遍历集合的工具)

      4.1:Collection依赖于Iterator,是因为Collection的实现类都要实现iterator()函数,返回一个Iterator对象。ListIterator是专门为遍历List而存在的。

    5)Collections是操作集合的工具类

    三、Collection接口

      Collection接口是处理对象集合的根接口,其中定义了很多对元素进行操作的方法。

      Collection接口有两个主要的子接口ListSet,注意Map不是Collection的子接口,这个要牢记
    Collection接口中的方法如下: (下面其中最常用的方法:

         集合中元素个数:     size();      int类型

       添加元素:           add();    

       清空:                clean();

       移除指定索引的元素:         remove();             

       包含:                contains();      boolean类型

       判断集合是否为空:          isEmpty();            boolean类型

       集合转数组:              toArray();

       替换元素:                               set();

    方法展示如下:

    注意:

    1,有几个比较常用的方法,比如方法add()添加一个元素到集合中,addAll()将指定集合中的所有元素添加到集合中,contains()方法检测集合中是否包含指定的元素,toArray()方法返回一个表示集合的数组。

    2,Collection中有一个iterator()函数,它的作用是返回一个Iterator接口。通常,我们通过Iterator迭代器来遍历集合。ListIterator是List接口所特有的,在List接口中,通过ListIterator()返回一个ListIterator对象。

    1.List接口

       List集合代表一个有序集合,集合中每个元素都有其对应的顺序索引。List集合允许使用重复元素,可以通过索引来访问指定位置的集合元素。

        List接口继承于Collection接口,它可以定义一个允许重复有序集合。因为List中的元素是有序的,所以我们可以通过使用索引(元素在List中的位置,类似于数组下标)来访问List中的元素,这类似于Java的数组。

        List接口为Collection直接接口。List所代表的是有序的Collection,即它用某种特定的插入顺序来维护元素顺序。用户可以对列表中每个元素的插入位置进行精确地控制,同时可以根据元素的整数索引(在列表中的位置)访问元素,并搜索列表中的元素。实现List接口的集合主要有:ArrayList、LinkedList、Vector(不常用)。

        List接口继承了Collection集合,所以Collection集合中的方法,List集合都可以用

    (1)ArrayList

          ArrayList是一个动态数组,也是我们最常用的集合。它允许任何符合规则的元素插入甚至包括null。每一个ArrayList都有一个初始容量(10),该容量代表了数组的大小。随着容器中的元素不断增加,容器的大小也会随着增加。在每次向容器中增加元素的同时都会进行容量检查,当快溢出时,就会进行扩容操作。所以如果我们明确所插入元素的多少,最好指定一个初始容量值,避免过多的进行扩容操作而浪费时间、效率。

          size、isEmpty、get、set、iterator 和 listIterator 操作都以固定时间运行。add 操作以分摊的固定时间运行,也就是说,添加 n 个元素需要 O(n) 时间(由于要考虑到扩容,所以这不只是添加元素会带来分摊固定时间开销那样简单)。

          ArrayList擅长于随机访问。同时ArrayList是非同步的。

    (2)LinkedList

          同样实现List接口的LinkedList与ArrayList不同,ArrayList是一个动态数组,而LinkedList是一个双向链表。所以它除了有ArrayList的基本操作方法外还额外提供了get,remove,insert方法在LinkedList的首部或尾部。

          由于实现的方式不同,LinkedList不能随机访问,它所有的操作都是要按照双重链表的需要执行。在列表中索引的操作将从开头或结尾遍历列表(从靠近指定索引的一端)。这样做的好处就是可以通过较低的代价在List中进行插入和删除操作。

          LinfedList继承了List,同时他也继承了Collection的方法,但是他还有几个方法:

              addFist();                      在首位添加

              addLast();                     在末尾添加

              pop();        弹出   

              push();         插入(在头部插入)

     

    2.Set接口

         Set是一种不包括重复元素的Collection。它维持它自己的内部排序,所以随机访问没有任何意义。与List一样,它同样允许null的存在但是仅有一个。由于Set接口的特殊性,所有传入Set集合中的元素都必须不同,同时要注意任何可变对象,如果在对集合中元素进行操作时,导致e1.equals(e2)==true,则必定会产生某些问题。Set接口有三个具体实现类,分别是散列集HashSet、链式散列集LinkedHashSet和树形集TreeSet。

         此外需要说明一点,在set接口中的不重复是有特殊要求的。
         举一个例子:对象A和对象B,本来是不同的两个对象,正常情况下它们是能够放入到Set里面的,但是如果对象A和B的都重写了hashcode和equals方法,并且重写后的hashcode和equals方法是相同的话。那么A和B是不能同时放入到Set集合中去的,也就是Set集合中的去重写hashcode与equals方法直接相关。 

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
    if (this == o) return true;
    if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;

    Person person = (Person) o;

    if (age != person.age) return false;
    return name.equals(person.name);
    }
    }
    复制代码
    复制代码//重写hashCode方法
    @Override
    public int hashCode() {
    int result = name.hashCode();
    result = 31 * result + age;
    return result;
    }
    复制代码

    说明:,当使用==运算符判断返回false,使用equals方法比较返回true,所以不能添加到Set集合中,最后只能输出一个元素。

    (1)HashSet

         HashSet 是一个没有重复元素的集合。它是由HashMap实现的不保证元素的顺序(这里所说的没有顺序是指:元素插入的顺序与输出的顺序不一致),而且HashSet允许使用null 元素。HashSet是非同步的,如果多个线程同时访问一个哈希set,而其中至少一个线程修改了该set,那么它必须保持外部同步。 HashSet按Hash算法来存储集合的元素,因此具有很好的存取和查找性能。

    HashSet的实现方式大致如下,通过一个HashMap存储元素,元素是存放在HashMap的Key中,而Value统一使用一个Object对象。

    HashSet使用和理解中容易出现的误区:

    a.HashSet中存放null值
      HashSet中是允许存入null值的,但是在HashSet中仅仅能够存入一个null值。

    b.HashSet中存储元素的位置是固定的
      HashSet中存储的元素的是无序的,这个没什么好说的,但是由于HashSet底层是基于Hash算法实现的,使用了hashcode,所以HashSet中相应的元素的位置是固定的。
      
    c.必须小心操作可变对象(Mutable Object)。如果一个Set中的可变元素改变了自身状态导致Object.equals(Object)=true将导致一些问题。

    (2)LinkedHashSet

          LinkedHashSet继承自HashSet,其底层是基于LinkedHashMap来实现的,有序,非同步。LinkedHashSet集合同样是根据元素的hashCode值来决定元素的存储位置,但是它同时使用链表维护元素的次序。这样使得元素看起来像是以插入顺序保存的,也就是说,当遍历该集合时候,LinkedHashSet将会以元素的添加顺序访问集合的元素

     

    四、Iterator 

    Iterator是一个接口,它是集合的迭代器。集合可以通过Iterator去遍历集合中的元素。Iterator提供的API接口如下:

    方法:

        boolean hasNext():    判断集合里是否存在下一个元素。如果有,hasNext()方法返回 true。
        Object next():        返回集合里下一个元素。
        void remove():      删除集合里上一次next方法返回的元素。

    五、异同点

    1.ArrayList和LinkedList

    (1)ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构,LinkedList基于链表的数据结构。 
    (2)对于随机访问get和set,ArrayList绝对优于LinkedList,因为LinkedList要移动指针。 
    (3)对于新增和删除操作add和remove,LinedList比较占优势,因为ArrayList要移动数据。 
        这一点要看实际情况的。若只对单条数据插入或删除,ArrayList的速度反而优于LinkedList。

        但若是批量随机的插入删除数据,LinkedList的速度大大优于ArrayList.

        因为ArrayList每插入一条数据,要移动插入点及之后的所有数据。

    6、Collection 和 Collections区别

    java.util.Collection 是一个集合接口(集合类的一个顶级接口)。它提供了对集合对象进行基本操作的通用接口方法。Collection接口在Java 类库中有很多具体的实现。Collection接口的意义是为各种具体的集合提供了最大化的统一操作方式,其直接继承接口有List与Set

     Collection   
    ├List   
    │├LinkedList   
    │├ArrayList   
    │└Vector   
    │ └Stack   
    └Set 

     

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/liurui-bk517/p/10883210.html
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