java之集合（Set、List、Map）

java集合类存放于java,uti包中，是一个用于存放对象的容器。

• 集合只能存放对象，比如存入的是int型数据1，那么它会自动转换成Integer包装类后再存入；
• 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；

java集合可以分为Set、Map和List三大体系。

• Set：无序、不可重复的集合；
• List：有序、可重复的集合；
• Map：具有映射关系的集合；

在JDK5之后，增加了泛型，java集合可以记住容器中对象的数据类型。

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一、HashSet

HashSet是Set接口的典型实现，大多数时候使用Set集合时都会使用这个实现类。我们大多数时候说的Set集合指的就是HashSet。

HashSet是哈希算法来存储集合的元素，因此具有很好的存取和查找的性能。

HashSet具有以下特点：

• 不能保证元素的排列顺序；
• 不可重复；
• HashSet不是线程安全的；
• 集合元素可以是null；

当向HashSet中存入一个元素时，HashSet会调用该对象的hashCode()方法来得到该对象的hashCode值，然后根据hashCode的值决定该对象在HashSet中存储的位置。如果两个元素的equals()方法返回true，但它们的hashCode()返回值不相等，HashSet会将它们存储在不同的位置，但依然可以添加成功。

HashSet--实现Set接口，Set接口继承Collection接口。

package collections;

import java.util.Set;
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Set set = new HashSet();
        //添加一个对象
        set.add(1);
        set.add("a");
        System.out.println(set);
        //删除一个对象
        set.remove(1);
        System.out.println(set);
        //判断是否包含某个对象
        System.out.println(set.contains("a"));
        //清空集合
        set.clear();
        set.add("a");
        set.add("b");
        set.add("c");
        set.add("d");
        //可以存放null
        set.add(null);
        //使用迭代器遍历集合
        Iterator it = set.iterator();
        while(it.hasNext()) {
            System.out.println(it.next());
        }
        //for each迭代集合
        //将set中的每一个值取出来赋值给obj
        for(Object obj:set) {
            System.out.println(obj);
        }
        //取得set的长度
        System.out.println(set.size());
        //存放指定数据类型(string)的对象
        Set<String> stringSet = new HashSet<String>();
        stringSet.add("a");
        stringSet.add("b");
        for(String str:stringSet){
            System.out.println(str);
        }
    }
}

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二、TreeSet

TreeSet是SortedSet的接口实现类，其主要关系如下：TreeSet类实现NavigableSet接口，NavigableSet接口继承SortedSet接口，SortedSet继承Set接口，Set接口继承Collection接口。TreeSet可以确保集合元素处于排序状态。TreeSet支持两种排序方法：自然排序和定制排序，默认情况下，TreeSet采用自然排序。

自然排序：TreeSet会调用结合元素的compareTo(Object obj)方法来比较元素之间的大小关系，然后将元素按升序排列。如果this>obj，返回1，如果this<obj，返回-1，如果this=obj，返回0，则认为两个对象相等。注意：必须放入同种类型的对象（默认会进行排序），否则可能发生类型转换异常，可以使用泛型来进行限制。

package collections;

import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;

public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        Set<Integer> set = new TreeSet<Integer>();
        set.add(5);
        set.add(2);
        set.add(4);
        set.add(3);
        System.out.println(set);
        set.remove(4);
        System.out.println(set);
        System.out.println(set.contains(3));
    }
    
}

里面的元素是有序的，即[2,3,4,5]。

我们也可以自定义排列规则：

package collections;

import java.util.Comparator;
import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;

public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        Set<Person> set = new TreeSet<Person>(new Person());
        Person p1 = new Person("tom",21);
        Person p2 = new Person("mike",18);
        Person p3 = new Person("bob",43);
        set.add(p1);
        set.add(p2);
        set.add(p3);
        for(Person p:set) {
            System.out.println("名字："+p.name+" "+"年龄："+p.age);
        }
    }
    
}
class Person implements Comparator<Person>{
    String name;
    int age;
    public Person() {}
    public Person(String name,int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    @Override
    public int compare(Person p1,Person p2) {
        if (p1.age>p2.age){
            return 1;
        }else if(p1.age<p2.age) {
            return -1;
        }else {
            return 0;
        }
    }
}

输出：

名字：mike 年龄：18
名字：tom 年龄：21
名字：bob 年龄：43

可以发现，确实是按照年龄进行排序的，若想按照降序来排序，只需要将Person中的返回1和-1进行交换即可。

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三、List与ArrayList

List代表一个有序、且可重复的集合，集合中的每个元素都有其相对应的顺序索引。

List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默认按元素的添加顺序进行索引的设置。

List集合里添加了一些根据索引来操作集合元素的方法。

ArrayList类实现了List接口，List接口继承了Collection接口。

package collections;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Test3 {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list1 = new ArrayList<String>();
        //按顺序插入元素
        list1.add("a");
        list1.add("c");        
        list1.add("b");
        System.out.println(list1);
        //在指定的索引插入元素
        list1.add(1,"d");
        List<String> list2 = new ArrayList<String>();
        list2.add("123");
        list2.add("456");
        //添加另一个列表结合
        list1.addAll(2,list2);
        System.out.println(list1);
        //根据索引获取元素
        System.out.println(list1.get(1));
        //获取元素第一次出现的索引
        System.out.println(list1.indexOf("d"));
        //获取元素最后一次出现的索引
        System.out.println(list1.lastIndexOf("d"));
        //根据索引删除元素
        list1.remove(1);
        //根据索引修改元素
        list1.set(2,"66");
        System.out.println(list1);
        //根据区间获取元素,即索引为2,3的元素
        List<String> subList = list1.subList(2, 4);
        System.out.println(subList);
        //集合的长度
        System.out.println(list1.size());
    }
}

ArrayList和Vector都是List接口的典型实现：

区别：

• Vector是一个古老的集合，通常建议使用ArrayList；
• ArrayList是线程不安全的，而Vector是线程安全的；
• 即使为保证List集合线程安全，也不建议使用Vector；

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四、Map

Map用于保存具有映射关系的数据，因此Map集合里保存着两组值，一组用于保存Map里的key，一组用于保存Map里面的value。

Map中的key和value都可以是任意引用数据类型的数据。

Map中key不允许重复，即同一个Map对象的任何两个Key通过equals方法比较都会返回false。

key和value之间存在单向一对一关系，即通过指定的key总能找到唯一的，确定的value。

package collections;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Map.Entry;
import java.util.Set;

public class Test4 {
    public static void main(String[] args) {
        Map<Integer, String> map = new HashMap<Integer,String>();
        //添加一个键值对
        map.put(1, "b");
        map.put(2, "a");
        map.put(3, "c");
        System.out.println(map);
        //通过键获取值
        System.out.println(map.get(1));
        //通过键删除某条键值对数据
        map.remove(1);
        //大小
        System.out.println(map.size());
        //是否包含键为2的数据
        System.out.println(map.containsKey(2));
        //是否包含值为"c"的数据
        System.out.println(map.containsValue("c"));
        //遍历Map集合
        //获取key的集合
        map.keySet();
        //获取value的集合
        map.values();
        //通过key来遍历
        Set<Integer> keys = map.keySet();
        for(Integer key:keys) {
            System.out.println("key:"+key+",val:"+map.get(key));
        }
        //通过map.entrySet(),Entry代表键值对对象
        Set<Entry<Integer,String>> entrys = map.entrySet();
        for(Entry<Integer,String> entry:entrys) {
            System.out.println("key="+entry.getKey()+","+"value="+entry.getValue());
        } 
    }
}

HashMap和Hashtable是Mao接口的两个实现类。

区别：

• Hashtable是一个古老的Map实现类，不建议使用；
• Hashtable是一个线程安全的Map实现，但是HashMap是线程不安全的；
• Hashtable不允许使用null作为key和value的值，而HashMap可以；

与HashSet集合不能保证元素的顺序一样，Hashtable和HashMap也不能保证其中key-value对的顺序。

Hashtable和HashMap判断两个key相同的标准是：两个key通过equals方法返回true，hashCode也相等。

Hashtable和HashMap判断两个value相同的标准是：两个value通过equals方法返回true

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五、TreeMap

TreeMap存储键值对时，需要根据key对键值对进行排序，TreeMap可以保证所有的键值对处于有序状态。

自然排序：TreeMap所有的key必须实现Comparable接口，而且所有的Key应该是同一个类的对象，否则会抛出异常；

定制排序：创建TreeMap时，传入一个Comparator对象，该对象负责对TreeMap的所有Key进行排序，此时不需要Map的key实现Comparable接口；

        Map<Integer, String> map2 = new TreeMap<Integer,String>();
        map2.put(2,"b");
        map2.put(1,"a");
        map2.put(3,"c");
        System.out.println(map2);

输出：

{1=a, 2=b, 3=c}