核心类库ArrayList、hashMap等

八. 核心类库

1. ArrayList

数组缺点

ArrayList，它常常被用来替代数组

数组的缺点：不能自动扩容，比如已经创建了大小为 5 的数组，再想放入一个元素，就放不下了，需要创建更大的数组，还得把旧数组的元素迁移过去。

自己来做比较麻烦

java 复制代码

public class TestArray {
    public static void main(String[] args) {
        String[] arr0 = new String[]{"a", "b", "c", "d", "e"};
        String[] arr1 = new String[6];
        for (int i = 0; i < arr0.length; i++) {
            arr1[i] = arr0[i];
        }
        arr1[5] = "f";
        System.out.println(Arrays.toString(arr0));
        System.out.println(Arrays.toString(arr1));
    }
}

想看数组内所有元素，循环遍历，依次打印是一个办法
用 Arrays.toString 方法是更简单的办法

ArrayList 自动扩容

这时可以使用 ArrayList 来替代 String[]，它的内部仍然是数组，只是封装了更多实用的逻辑

java 复制代码

ArrayList list = new ArrayList(5); // 指定初始容量为 5, 如果不指定默认是 10
list.add("a");
list.add("b");
list.add("c");
list.add("d");
list.add("e");

// 不用担心容量不够, 它内部封装了扩容的逻辑, 每次按原来容量的 1.5 扩容, 向下取整, 如 5->7->10 
list.add("f");
System.out.println(list);

ArrayList 每次扩容后，会预留一些空位，避免了频繁扩容
封装带来的问题是看不到内部的结构，没关系，可以使用 debug 工具来调试

Debug 调试

前面说了，ArrayList 封装了扩容逻辑，这对使用者当然是一件好事，就像我们平时使用家用电器似的，不需要知道这些电器内部如何工作，只需要会按它们对外的几个开关、按钮就足够了。像这个 ArrayList，我们只需要会创建对象，调用它的add方法就够用了，不需要看它内部结构

不过呢，有利必然有弊，比如你想观察验证它的扩容规则是不是真的是如我所说的 1.5 倍，封装就会带来障碍。这里交给大家一招深入对象内部，探究它组成结构的好办法，debug 调试。

debug 的第一步要添加断点，所谓断点就是让代码运行到断点处先停下来，不要向下走了，这样就能方便我们观察对象状态。在 18 行加一个断点，然后记得用调试模式运行代码

要查看 list 的详情，先按照下图进行选择查看方式

这样就可以观察 list 的内部结构了

ArrayList 遍历与泛型

List 的遍历有多种办法，这里只介绍最简单的一种

java 复制代码

for (Object e : list) {
    System.out.println(e);
}

// 与之对比, 数组也能类似方式进行遍历
for (String s : arr0) {
    System.out.println(s);
}

这种遍历称之为增强 for 循环

上例中的 list 是把元素当作 Object 加入到它的内部，再取出来也会当作 Object，有时候，就会不方便

例如 list 里放的都是整数，想做个累加

可以用泛型来限制元素的存取类型，例如

ArrayList<String> 专门存取字符串类型元素
ArrayList<Integer> 专门存取整数类型元素
- List 中只能存引用类型，不能直接存基本类型

例如

java 复制代码

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>(5);
list.add(1);
list.add(2);
list.add(3);
list.add(4); // 按 Integer 存

int sum = 0;
for (Integer i : list) { // 按 Integer 取
    sum += i;
}

System.out.println(sum);

其中等式右边的 <String> 可以简化为 <>

List 接口

<<interface>> Collection <<interface>> List ArrayList List12 ListN

ArrayList 是 List 接口的一个实现类
除它以外，还有 List12 和 ListN 等实现类
- List.of();（Java 9 中引入的新特性）的特点是一旦 list 中元素确定，就不能再向 list 添加、移除元素

java 复制代码

List<Integer> list2 = List.of(1, 2, 3, 4);
System.out.println(list2.getClass()); // class java.util.ImmutableCollections$ListN


List<Integer> list3 = List.of(1, 2);
System.out.println(list3.getClass()); // class java.util.ImmutableCollections$List12

of 方法隐藏了内部实现细节，对于使用者不需要关心对象的实际类型。
要是真想知道这个对象的类型是什么可以不？可以用继承自 Object 的 getClass 方法获得对象的真正类型

2. HashMap

String[] 和 ArrayList<String> 都有一个缺点：查找其中某个元素不高效，例如：

java 复制代码

public static String find1(String value) {
    String[] array = new String[]{"小明", "小白", "小黑"};
    for (String s : array) {
        if (s.equals(value)) {
            return s;
        }
    }
    return null;
}

public static String find2(String value) {
    List<String> list = List.of("小明", "小白", "小黑");
    for (String s : list) {
        if (s.equals(value)) {
            return s;
        }
    }
    return null;
}

可以想象，如果集合大小为 n，而要查找的元素是最后一个，需要比较 n 次才能找到元素

Map

bright 小明 white 小白 black 小黑

什么是 Map 呢，很简单，它就是一组映射关系。

你看刚才的例子中，是建立了数组索引和数据元素之间的映射关系，根据索引快速找到元素。现在 map 也是一组映射关系，只是把索引变得更有意义而已。用 bright 映射小明，white 映射小白，black 映射小黑，前面的 bright、white、black 称之为 key ，key 需要唯一，后面这些称之为 value

代码如下：

java 复制代码

public static String find3(String key) {
    Map<String, String> map = Map.of(
        "bright", "小明",
        "white", "小白",
        "black", "小黑"
    );
    return map.get(key);
}

Map 需要掌握的点：

可以用泛型限制 Map 中 key 和 value 的类型
Map.of 用来创建不可变的 Map，即初始时确定了有哪些 key 和 value，之后就不能新增或删除了
- 根据 key 获取 value，用 get(key) 方法
如果想创建可变的 Map，用 new HashMap()
- 存入新的 key，value，用 put(key, value) 方法
遍历 Map 也有多种方法，这里介绍一种相对好用的：

java 复制代码

for (Map.Entry<String, String> e : map.entrySet()) {
    // e.getKey()    获取 key
    // e.getValue()  获取 value
}

其中 Map.Entry 代表一对儿 key，value
map.entrySet() 方法来获取所有的 entry
增：put(key,value)
删：remove(key)
改：put(key,value)
查：get(key)
e.getKey() 获取 key
e.getValue() 获取 value