目录
- [一、Java 集合框架概述](#一、Java 集合框架概述)
- 二、Collection接口方法
- 三、Iterator迭代器接口
- 四、Collection子接口之一：List接口
- 五、Collection子接口之二：Set接口
- 六、Map接口
- 七、Collections工具类
一、Java 集合框架概述
1.集合、数组都是对多个数据进行存储操作的结构，简称Java容器。
2.1数组在存储多个数据封面的特点：
- 一旦初始化以后，它的长度就确定了。
- 数组一旦定义好，它的数据类型也就确定了。我们就只能操作指定类型的数据了。
- 数组中提供的方法非常有限，对于添加、删除、插入数据等操作，非常不便，同时效率不高。
- 获取数组中实际元素的个数的需求，数组没有现成的属性或方法可用
- 数组存储数据的特点：有序、可重复。对于无序、不可重复的需求，不能满足。
集合框架涉及到的API
- Java 集合可分为
Collection和Map两种体系- Collection接口：单列数据，定义了存取一组对象的方法的集合
List：元素有序、可重复的集合Set：元素无序、不可重复的集合
- Collection接口：单列数据，定义了存取一组对象的方法的集合
- Map接口：双列数据，保存具有映射关系"key-value对"的集合（不同的key可以指向多个value，相反不行）
1、Collection接口继承树
2、Map接口继承树
二、Collection接口方法
- Collection 接口是List、Set 和Queue 接口的父接口，该接口里定义的方法既可用于操作Set 集合，也可用于操作List 和Queue 集合。
- JDK不提供此接口的任何直接实现，而是提供更具体的子接口(如：Set和List)实现。
2.1、Collection接口中的常用方法
添加
- add(Objec tobj)
- addAll(Collection coll)
获取有效元素的个数
- int size()
清空集合
- void clear()
是否是空集合
- boolean isEmpty()
是否包含某个元素
- boolean contains(Object obj)：是通过元素的equals方法来判断是否是同一个对象,我们在判断时会调用obj对象所在类的equals()。
集合里的作为形参- boolean containsAll(Collection c)：也是调用元素的equals方法来比较的。拿两个集合的元素挨个比较。
删除
- boolean remove(Object obj) ：通过元素的equals方法判断是否是要删除的那个元素。只会删除找到的第一个元素
- boolean removeAll(Collection coll)：取当前集合的差集
取两个集合的交集
- boolean retainAll(Collection c)：把交集的结果存在当前集合中，不影响c
集合是否相等
- boolean equals(Object obj)
转成对象数组
- Object[] toArray()
获取集合对象的哈希值
- hashCode()
遍历
- iterator()：返回迭代器对象，用于集合遍历
java
import org.junit.Test;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Date;
/**
*
* 三、Collection接口中的方法的使用
*
*/
public class CollectionTest {
@Test
public void test1(){
Collection coll = new ArrayList();
//add(Object e):将元素e添加到集合coll中
coll.add("AA");
coll.add("BB");
coll.add(123); //自动装箱
coll.add(new Date());
//size():获取添加的元素的个数
System.out.println(coll.size()); //4
//addAll(Collection coll1):将coll1集合中的元素添加到当前的集合中
Collection coll1 = new ArrayList();
coll1.add(456);
coll1.add("CC");
coll.addAll(coll1);
System.out.println(coll.size()); //6
System.out.println(coll);
//clear():清空集合元素
coll.clear();
//isEmpty():判断当前集合是否为空
System.out.println(coll.isEmpty());
}
}三、Iterator迭代器接口
- Iterator对象称为迭代器(设计模式的一种)，主要用于遍历Collection 集合中的元素。
- GOF给迭代器模式的定义为：
提供一种方法访问一个容器(container)对象中各个元素，而又不需暴露该对象的内部细节。迭代器模式，就是为容器而生。类似于"公交车上的售票员"、"火车上的乘务员"、"空姐"。 - Collection接口继承了java.lang.Iterable接口，该接口有一个iterator()方法，那么所有实现了Collection接口的集合类都有一个iterator()方法，用以返回一个实现了Iterator接口的对象。
- Iterator 仅用于遍历集合，Iterator本身并不提供承装对象的能力。如果需要创建Iterator 对象，则必须有一个被迭代的集合。
- 集合对象每次调用iterator()方法都得到一个全新的迭代器对象，默认游标都在集合的第一个元素之前。
1. 使用Iterator遍历Collection
java
import org.junit.Test;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;
/**
* 集合元素的遍历操作，使用迭代器Iterator接口
* 内部的方法：hasNext()和 next()
*
*/
public class IteratorTest {
@Test
public void test(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new Person("Jerry",20));
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
Iterator iterator = coll.iterator();
//方式一：
// System.out.println(iterator.next());
// System.out.println(iterator.next());
// System.out.println(iterator.next());
// System.out.println(iterator.next());
// System.out.println(iterator.next());
// //报异常：NoSuchElementException
// //因为：在调用it.next()方法之前必须要调用it.hasNext()进行检测。若不调用，且下一条记录无效，直接调用it.next()会抛出NoSuchElementException异常。
// System.out.println(iterator.next());
//方式二：不推荐
// for(int i = 0;i < coll.size();i++){
// System.out.println(iterator.next());
// }
//方式三：推荐
while(iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
}
}2. 迭代器Iterator的执行原理
默认游标都在集合的第一个元素之前。
hasNext():判断是否还有下一个元素
next():1.指针下移2.将下移以后集合位置上的元素返回
3. Iterator遍历集合的两种错误写法
集合元素的遍历操作，使用迭代器Iterator接口
- 内部的方法：hasNext()和 next()
- 集合对象每次调用iterator()方法都得到一个全新的迭代器对象，默认游标都在集合的第一个元素之前。
java
import org.junit.Test;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;
public class IteratorTest {
@Test
public void test2(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new Person("Jerry",20));
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
//错误方式一：
// Iterator iterator = coll.iterator();
// while(iterator.next() != null){
// System.out.println(iterator.next());
// }
//错误方式二：
//集合对象每次调用iterator()方法都得到一个全新的迭代器对象，默认游标都在集合的第一个元素之前。
while(coll.iterator().hasNext()){
System.out.println(coll.iterator().next());
}
}
}4. Iterator迭代器remove()的使用
内部定义了remove(),可以在遍历的时候，删除集合中的元素。此方法不同于集合直接调用remove()
java
import org.junit.Test;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;
public class IteratorTest {
//测试Iterator中的remove()方法
@Test
public void test3(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new Person("Jerry",20));
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
//删除集合中"Tom"
//如果还未调用next()或在上一次调用 next 方法之后已经调用了 remove 方法，
// 再调用remove都会报IllegalStateException。
Iterator iterator = coll.iterator();
while(iterator.hasNext()){
// iterator.remove();
Object obj = iterator.next();
if("Tom".equals(obj)){
iterator.remove();
// iterator.remove();
}
}
//遍历集合
iterator = coll.iterator();
while(iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
}
}注意
- Iterator可以删除集合的元素，但是是遍历过程中通过迭代器对象的remove方法，不是集合对象的remove方法。
如果还未调用next()或在上一次调用next方法之后已经调用了remove方法，再调用remove都会报IllegalStateException。
5. 新特性foreach循环遍历集合或数组
- Java 5.0 提供了foreach循环迭代访问Collection和数组。
- 遍历操作不需获取Collection或数组的长度，无需使用索引访问元素。
- 遍历集合的底层调用Iterator完成操作。
- foreach还可以用来遍历数组。
java
import org.junit.Test;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
public class ForTest {
@Test
public void test(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new Person("Jerry",20));
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
//for(集合元素的类型 局部变量 : 集合对象),内部仍然调用了迭代器。
for(Object obj : coll){
System.out.println(obj);
}
}
@Test
public void test2(){
int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5,6};
//for(数组元素的类型 局部变量 : 数组对象)
for(int i : arr){
System.out.println(i);
}
}
}四、Collection子接口之一：List接口
Collection接口：单列集合，用来存储一个一个的对象
List接口：存储有序的、可重复的数据。 -->"动态"数组,替换原有的数组
ArrayList：作为List接口的主要实现类；线程不安全的，效率高；底层使用Object[] elementData存储LinkedList：对于频繁的插入、删除操作，使用此类效率比ArrayList高；底层使用双向链表存储Vector：作为List接口的古老实现类；线程安全的，效率低；底层使用Object[] elementData存储
面试题：比较ArrayList、LinkedList、Vector三者的异同？同：三个类都是实现了List接口，存储数据的特点相同：存储有序的、可重复的数据
不同：见上
4.1、ArrayList、LinkedList、Vector的源码分析
1. ArrayList
- ArrayList是List 接口的典型实现类、主要实现类
- 本质上，ArrayList是对象引用的一个"变长"数组
java
/**
* 2.ArrayList的源码分析：
* 2.1 jdk 7情况下
* ArrayList list = new ArrayList();//底层创建了长度是10的Object[]数组elementData
* list.add(123);//elementData[0] = new Integer(123);
* ...
* list.add(11);//如果此次的添加导致底层elementData数组容量不够，则扩容。
* 默认情况下，扩容为原来的容量的1.5倍，同时需要将原有数组中的数据复制到新的数组中。
*
* 结论：建议开发中使用带参的构造器：ArrayList list = new ArrayList(int capacity)
*
* 2.2 jdk 8中ArrayList的变化：
* ArrayList list = new ArrayList();//底层Object[] elementData初始化为{}.并没有创建长度为10的数组
*
* list.add(123);//第一次调用add()时，底层才创建了长度10的数组，并将数据123添加到elementData[0]
* ...
* 后续的添加和扩容操作与jdk 7 无异。
* 2.3 小结：jdk7中的ArrayList的对象的创建类似于单例的饿汉式，而jdk8中的ArrayList的对象
* 的创建类似于单例的懒汉式，延迟了数组的创建，节省内存。
*
*/2. LinkedList
- 对于频繁的插入或删除元素的操作，建议使用LinkedList类，效率较高
- LinkedList：双向链表，内部没有声明数组，而是定义了Node类型的first和last，用于记录首末元素。同时，定义内部类Node，作为LinkedList中保存数据的基本结构。
java
/**
* 3.LinkedList的源码分析：
* LinkedList list = new LinkedList(); 内部声明了Node类型的first和last属性，默认值为null
* list.add(123);//将123封装到Node中，创建了Node对象。
*
* 其中，Node定义为：体现了LinkedList的双向链表的说法
* private static class Node<E> {
* E item;
* Node<E> next;
* Node<E> prev;
*
* Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
* this.item = element;
* this.next = next; //next变量记录下一个元素的位置
* this.prev = prev; //prev变量记录前一个元素的位置
* }
* }
*/3. Vector
- Vector 是一个古老的集合，JDK1.0就有了。大多数操作与ArrayList相同，区别之处在于Vector是线程安全的。
- 在各种list中，最好把ArrayList作为缺省选择。当插入、删除频繁时，使用LinkedList；Vector总是比ArrayList慢，所以尽量避免使用。
java
/**
* 4.Vector的源码分析：jdk7和jdk8中通过Vector()构造器创建对象时，底层都创建了长度为10的数组。
* 在扩容方面，默认扩容为原来的数组长度的2倍。
*/ 4.2、List接口中的常用方法
void add(intindex, Object ele):在index位置插入ele元素boolean addAll(int index, Collection eles):从index位置开始将eles中的所有元素添加进来Object get(int index):获取指定index位置的元素int indexOf(Object obj):返回obj在集合中首次出现的位置int lastIndexOf(Object obj):返回obj在当前集合中末次出现的位置Object remove(int index):移除指定index位置的元素，并返回此元素;remove(int index) / remove(Object obj)Object set(int index, Object ele):设置指定index位置的元素为eleList subList(int fromIndex, int toIndex):返回从fromIndex到toIndex位置的子集合
java
import org.junit.Test;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
public class ListTest {
@Test
public void test3(){
ArrayList list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add(456);
list.add("AA");
//方式一：Iterator迭代器方式
Iterator iterator = list.iterator();
while(iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
System.out.println("***************");
//方式二：增强for循环
for(Object obj : list){
System.out.println(obj);
}
System.out.println("***************");
//方式三：普通for循环
for(int i = 0;i < list.size();i++){
System.out.println(list.get(i));
}
}
@Test
public void tets2(){
ArrayList list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add(456);
list.add("AA");
list.add(new Person("Tom",12));
list.add(456);
//int indexOf(Object obj):返回obj在集合中首次出现的位置。如果不存在，返回-1.
int index = list.indexOf(4567);
System.out.println(index);
//int lastIndexOf(Object obj):返回obj在当前集合中末次出现的位置。如果不存在，返回-1.
System.out.println(list.lastIndexOf(456));
//Object remove(int index):移除指定index位置的元素，并返回此元素
Object obj = list.remove(0);
System.out.println(obj);
System.out.println(list);
//Object set(int index, Object ele):设置指定index位置的元素为ele
list.set(1,"CC");
System.out.println(list);
//List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从fromIndex到toIndex位置的左闭右开区间的子集合
List subList = list.subList(2, 4);
System.out.println(subList);
System.out.println(list);
}
@Test
public void test(){
ArrayList list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add(456);
list.add("AA");
list.add(new Person("Tom",12));
list.add(456);
System.out.println(list);
//void add(int index, Object ele):在index位置插入ele元素
list.add(1,"BB");
System.out.println(list);
//boolean addAll(int index, Collection eles):从index位置开始将eles中的所有元素添加进来
List list1 = Arrays.asList(1, 2, 3);
list.addAll(list1);
// list.add(list1);
System.out.println(list.size());//9
//Object get(int index):获取指定index位置的元素
System.out.println(list.get(2));
}
}五、Collection子接口之二：Set接口
- Set接口是Collection的子接口，set接口没有提供额外的方法
- Set 集合不允许包含相同的元素，如果试把两个相同的元素加入同一个Set 集合中，则添加操作失败。
- Set 判断两个对象是否相同不是使用== 运算符，而是根据equals() 方法
- Set接口：存储无序的、不可重复的数据 -->高中讲的"集合"
- HashSet：作为Set接口的主要实现类；线程不安全的；可以存储null值
- LinkedHashSet：作为HashSet的子类；遍历其内部数据时，可以按照添加的顺序遍历
对于频繁的遍历操作，LinkedHashSet效率高于HashSet.- TreeSet：可以按照添加对象的指定属性，进行排序。
一、Set:存储无序的、不可重复的数据
- 无序性：不等于随机性。
存储的数据在底层数组中并非按照数组索引的顺序添加，而是根据数据的哈希值决定的。- 不可重复性：保证添加的元素按照equals()判断时，不能返回true.即：相同的元素只能添加一个。
5.1、HashSet中元素的添加过程
- HashSet按Hash 算法来存储集合中的元素，因此具有很好的存取、查找、删除性能。
- HashSet具有以下特点：不能保证元素的排列顺序
- HashSet不是线程安全的
- 集合元素可以是null
- 底层也是数组，初始容量为16，当如果使用率超过0.75，（16*0.75=12）就会扩大容量为原来的2倍。（16扩容为32，依次为64,128...等）
- HashSet 集合判断两个元素相等的标准：两个对象通过
hashCode()方法比较相等，并且两个对象的equals()方法返回值也相等。 - 对于存放在Set容器中的对象，对应的类一定要重写equals()和hashCode(Object obj)方法，以实现对象相等规则。即："相等的对象必须具有相等的散列码"。
java
/**
* 二、添加元素的过程：以HashSet为例：
* 我们向HashSet中添加元素a,首先调用元素a所在类的hashCode()方法，计算元素a的哈希值，
* 此哈希值接着通过某种算法计算出在HashSet底层数组中的存放位置（即为：索引位置），判断
* 数组此位置上是否已经有元素：
* 如果此位置上没有其他元素，则元素a添加成功。 --->情况1
* 如果此位置上有其他元素b(或以链表形式存在的多个元素），则比较元素a与元素b的hash值：
* 如果hash值不相同，则元素a添加成功。--->情况2
* 如果hash值相同，进而需要调用元素a所在类的equals()方法：
* equals()返回true,元素a添加失败
* equals()返回false,则元素a添加成功。--->情况2
*
* 对于添加成功的情况2和情况3而言：元素a 与已经存在指定索引位置上数据以链表的方式存储。
* jdk 7 :元素a放到数组中，指向原来的元素。
* jdk 8 :原来的元素在数组中，指向元素a
* 总结：七上八下
*
* HashSet底层：数组+链表的结构。
*
*/
5.2、关于hashCode()和equals()的重写
1. 重写hashCode() 方法的基本原则
- 在程序运行时，同一个对象多次调用
hashCode()方法应该返回相同的值。 - 当两个对象的
equals()方法比较返回true时，这两个对象的hashCode()方法的返回值也应相等。 - 对象中用作
equals()方法比较的Field，都应该用来计算hashCode值。
2. 重写equals() 方法的基本原则 - 当一个类有自己特有的"逻辑相等"概念,当改写equals()的时候，总是要改写hashCode()，根据一个类的equals方法（改写后），两个截然不同的实例有可能在逻辑上是相等的，但是，根据Object.hashCode()方法，它们仅仅是两个对象。
- 因此，违反了"相等的对象必须具有相等的散列码"。
- 结论：复写equals方法的时候一般都需要同时复写hashCode方法。通常参与计算hashCode的对象的属性也应该参与到equals()中进行计算。
3. Eclipse/IDEA工具里hashCode()的重写
以Eclipse/IDEA为例，在自定义类中可以调用工具自动重写equals和hashCode。问题：为什么用Eclipse/IDEA复写hashCode方法，有31这个数字？
- 选择系数的时候要选择尽量大的系数。因为如果计算出来的hash地址越大，所谓的"冲突"就越少，查找起来效率也会提高。（减少冲突）
- 并且31只占用5bits,相乘造成数据溢出的概率较小。
- 31可以由i*31== (i<<5)-1来表示,现在很多虚拟机里面都有做相关优化。（提高算法效率）
- 31是一个素数，素数作用就是如果我用一个数字来乘以这个素数，那么最终出来的结果只能被素数本身和被乘数还有1来整除！(减少冲突)
java
/**
* 2.要求：向Set(主要指：HashSet、LinkedHashSet)中添加的数据，其所在的类一定要重写hashCode()和equals()
* 要求：重写的hashCode()和equals()尽可能保持一致性：相等的对象必须具有相等的散列码
* 重写两个方法的小技巧：对象中用作 equals() 方法比较的 Field，都应该用来计算 hashCode 值。
*/5.3、LinkedHashSet的使用
LinkedHashSet是HashSet的子类LinkedHashSet根据元素的hashCode值来决定元素的存储位置，但它同时使用双向链表维护元素的次序，这使得元素看起来是以插入顺序保存的。LinkedHashSet插入性能略低于HashSet，但在迭代访问Set 里的全部元素时有很好的性能。- LinkedHashSet不允许集合元素重复。
LinkedHashSet的使用
LinkedHashSet作为HashSet的子类，在添加数据的同时，每个数据还维护了两个引用，记录此数据前一个数据和后一个数据。
优点：对于频繁的遍历操作，LinkedHashSet效率高于HashSet
5.4、TreeSet的自然排序（Comparable接口，CompareTo方法）
- TreeSet底层使用红黑树结构存储数据
- 向TreeSet中添加的数据，要求是相同类的对象。
- TreeSet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会调用集合元素的
compareTo(Object obj)方法来比较元素之间的大小关系，然后将集合元素按升序(默认情况)排列。 - 如果试图把一个对象添加到TreeSet时，则该对象的类必须实现
Comparable 接口。- 实现
Comparable的类必须实现compareTo(Object obj) 方法，两个对象即通过compareTo(Object obj) 方法的返回值来比较大小。
- 实现
- 向TreeSet中添加元素时，只有第一个元素无须比较compareTo()方法，后面添加的所有元素都会调用compareTo()方法进行比较。
自然排序中，比较两个对象是否相同的标准为：compareTo()返回0.不再是equals().
定制排序中，比较两个对象是否相同的标准为：compare()返回0.不再是equals().
5.5、TreeSet的定制排序（Comparator接口，compare方法）
- TreeSet的自然排序要求元素所属的类实现Comparable接口，如果元素所属的类没有实现Comparable接口，或不希望按照升序(默认情况)的方式排列元素或希望按照其它属性大小进行排序，则考虑使用定制排序。定制排序，通过
Comparator接口来实现。需要重写compare(T o1,T o2)方法。 - ,利用
int compare(T o1,T o2)方法，比较o1和o2的大小：如果方法返回正整数，则表示o1大于o2；如果返回0，表示相等；返回负整数，表示o1小于o2。 - 要实现定制排序，需要将实现Comparator接口的实例作为形参传递给TreeSet的构造器。
- 此时，仍然只能向TreeSet中添加类型相同的对象。否则发生ClassCastException异常。
- 使用定制排序判断两个元素相等的标准是：通过Comparator比较两个元素返回了0。
自然排序中，比较两个对象是否相同的标准为：compareTo()返回0.不再是equals().
定制排序中，比较两个对象是否相同的标准为：compare()返回0.不再是equals().
测试类
java
import org.junit.Test;
import java.util.Comparator;
import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;
/**
* 1.向TreeSet中添加的数据，要求是相同类的对象。
* 2.两种排序方式：自然排序（实现Comparable接口） 和 定制排序（Comparator）
* 3.自然排序中，比较两个对象是否相同的标准为：compareTo()返回0.不再是equals().
* 4.定制排序中，比较两个对象是否相同的标准为：compare()返回0.不再是equals().
*/
public class TreeSetTest {
@Test
public void tets2(){
Comparator com = new Comparator() {
//按照年龄从小到大排列
@Override
public int compare(Object o1, Object o2) {
if(o1 instanceof User && o2 instanceof User){
User u1 = (User)o1;
User u2 = (User)o2;
return Integer.compare(u1.getAge(),u2.getAge());
}else{
throw new RuntimeException("输入的数据类型不匹配");
}
}
};
TreeSet set = new TreeSet(com);
set.add(new User("Tom",12));
set.add(new User("Jerry",32));
set.add(new User("Jim",2));
set.add(new User("Mike",65));
set.add(new User("Mary",33));
set.add(new User("Jack",33));
set.add(new User("Jack",56));
Iterator iterator = set.iterator();
while(iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
}
}User类
java
public class User implements Comparable{
private String name;
private int age;
public User() {
}
public User(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "User{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
@Override
public boolean equals(Object o) {
System.out.println("User equals()....");
if (this == o) return true;
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
User user = (User) o;
if (age != user.age) return false;
return name != null ? name.equals(user.name) : user.name == null;
}
@Override
public int hashCode() { //return name.hashCode() + age;
int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
result = 31 * result + age;
return result;
}
//按照姓名从大到小排列,年龄从小到大排列
@Override
public int compareTo(Object o) {
if (o instanceof User) {
User user = (User) o;
// return this.name.compareTo(user.name); //按照姓名从小到大排列
// return -this.name.compareTo(user.name); //按照姓名从大到小排列
int compare = -this.name.compareTo(user.name); //按照姓名从大到小排列
if(compare != 0){ //年龄从小到大排列
return compare;
}else{
return Integer.compare(this.age,user.age);
}
} else {
throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
}
}
}六、Map接口
一、Map的实现类的结构：
- Map:双列数据，存储key-value对的数据 ---类似于高中的函数：y = f(x)
HashMap:作为Map的主要实现类；线程不安全的，效率高；存储null的key和value
LinkedHashMap:保证在遍历map元素时，可以按照添加的顺序实现遍历。
原因：在原有的HashMap底层结构基础上，添加了一对指针，指向前一个和后一个元素。
对于频繁的遍历操作，此类执行效率高于HashMap。TreeMap:保证按照添加的key-value对进行排序，实现排序遍历。此时考虑key的自然排序或定制排序
底层使用红黑树Hashtable:作为古老的实现类；线程安全的，效率低；不能存储null的key和value
Properties:常用来处理配置文件。key和value都是String类型HashMap的底层：数组+链表 （jdk7及之前）
数组+链表+红黑树 （jdk 8）
6.1、Map中存储的key-value的特点
-Map 中的key 和value 都可以是任何引用类型的数据
-Map中的key 用Set来存放，不允许重复，即同一个Map 对象所对应的类，须重写hashCode()和equals()方法
-常用String类作为Map的"键"
-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
Map中的key:无序的、不可重复的，使用Set存储所有的key ---> key所在的类要重写equals()和hashCode() （以HashMap为例）
Map中的value:无序的、可重复的，使用Collection存储所有的value -->value所在的类要重写equals()一个键值对：key-value构成了一个Entry对象。
Map中的entry:无序的、不可重复的，使用Set存储所有的entry
6.2、Map实现类之一：HashMap
- 允许使用
null键和null值，与HashSet一样，不保证映射的顺序。 - 所有的
key构成的集合是Set:无序的、不可重复的 。所以，**key所在的类要重写：equals()和hashCode()** - 所有的
value构成的集合是Collection:无序的、可以重复的 。所以，**value所在的类要重写：equals()** - 一个key-value构成一个entry
- 所有的entry构成的集合是Set:无序的、不可重复的
- HashMap 判断两个key 相等的标准是：两个key 通过equals() 方法返回true，hashCode值也相等。
- HashMap判断两个value相等的标准是：两个value 通过equals() 方法返回true。
6.3、HashMap的底层实现原理
JDK 7及以前版本：HashMap是数组+链表结构(即为链地址法)
JDK 8版本发布以后：HashMap是数组+链表+红黑树实现。
HashMap在JDK7中的底层实现原理
java
/*
* 三、HashMap的底层实现原理？以jdk7为例说明：
* HashMap map = new HashMap():
* 在实例化以后，底层创建了长度是16的一维数组Entry[] table。
* ...可能已经执行过多次put...
* map.put(key1,value1):
* 首先，调用key1所在类的hashCode()计算key1哈希值，此哈希值经过某种算法计算以后，得到在Entry数组中的存放位置。
* 如果此位置上的数据为空，此时的key1-value1添加成功。 ----情况1
* 如果此位置上的数据不为空，(意味着此位置上存在一个或多个数据(以链表形式存在)),比较key1和已经存在的一个或多个数据
* 的哈希值：
* 如果key1的哈希值与已经存在的数据的哈希值都不相同，此时key1-value1添加成功。----情况2
* 如果key1的哈希值和已经存在的某一个数据(key2-value2)的哈希值相同，继续比较：调用key1所在类的equals(key2)方法，比较：
* 如果equals()返回false:此时key1-value1添加成功。----情况3
* 如果equals()返回true:使用value1替换value2。
*
* 补充：关于情况2和情况3：此时key1-value1和原来的数据以链表的方式存储。
*
* 在不断的添加过程中，会涉及到扩容问题，当超出临界值(且要存放的位置非空)时，扩容。默认的扩容方式：扩容为原来容量的2倍，并将原有的数据复制过来。
*
*/
/**
* HashMap的扩容
* 当HashMap中的元素越来越多的时候，hash冲突的几率也就越来越高，
* 因为数组的长度是固定的。所以为了提高查询的效率，
* 就要对HashMap的数组进行扩容，而在HashMap数组扩容之后，
* 最消耗性能的点就出现了：原数组中的数据必须重新计算其在新数组中的位置，
* 并放进去，这就是resize。
*
* 那么HashMap什么时候进行扩容呢？
* 当HashMap中的元素个数超过数组大小(数组总大小length,
* 不是数组中个数size)*loadFactor时，就 会 进 行 数 组 扩 容，
* loadFactor的默认值(DEFAULT_LOAD_FACTOR)为0.75，这是一个折中的取值。
* 也就是说，默认情况下，数组大小(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)为16，
* 那么当HashMap中元素个数超过16*0.75=12（这个值就是代码中的threshold值，
* 也叫做临界值）的时候，就把数组的大小扩展为2*16=32，即扩大一倍，
* 然后重新计算每个元素在数组中的位置，而这是一个非常消耗性能的操作，
* 所以如果我们已经预知HashMap中元素的个数，
* 那么预设元素的个数能够有效的提高HashMap的性能。
*/HashMap在JDK8中的底层实现原理
java
/* 总结：
* jdk8 相较于jdk7在底层实现方面的不同：
* 1.new HashMap():底层没有创建一个长度为16的数组
* 2.jdk 8底层的数组是：Node[],而非Entry[]
* 3.首次调用put()方法时，底层创建长度为16的数组
* 4.jdk7底层结构只有：数组+链表。jdk8中底层结构：数组+链表+红黑树。
* 4.1形成链表时，七上八下（jdk7:新的元素指向旧的元素。jdk8：旧的元素指向新的元素）
* 4.2当数组的某一个索引位置上的元素以链表形式存在的数据个数 > 8 且当前数组的长度 > 64时，此时此索引位置上的所数据改为使用红黑树存储。
*/6.4、LinkedHashMap的底层实现原理（了解）
-
在
HashMap存储结构的基础上，使用了一对双向链表来记录添加元素的顺序 -
与
LinkedHashSet类似，LinkedHashMap可以维护Map 的迭代顺序：迭代顺序与Key-Value 对的插入顺序一致 -
HashMap中的内部类：Node
-
LinkedHashMap中的内部类：
Entry
6.5、Map中的常用方法
1.添加、删除、修改操作：
Object put(Object key,Object value)：将指定key-value添加到(或修改)当前map对象中void putAll(Map m):将m中的所有key-value对存放到当前map中Object remove(Object key)：移除指定key的key-value对，并返回valuevoid clear()：清空当前map中的所有数据2.元素查询的操作：
Object get(Object key)：获取指定key对应的valueboolean containsKey(Object key)：是否包含指定的keyboolean containsValue(Object value)：是否包含指定的valueint size()：返回map中key-value对的个数boolean isEmpty()：判断当前map是否为空boolean equals(Object obj)：判断当前map和参数对象obj是否相等3.元视图操作的方法：
Set keySet()：返回所有key构成的Set集合Collection values()：返回所有value构成的Collection集合Set entrySet()：返回所有key-value对构成的Set集合
面试题：1.HashMap的底层实现原理？
2.HashMap 和 Hashtable的异同？
- HashMap与Hashtable都实现了Map接口。由于HashMap的非线程安全性，效率上可能高于Hashtable。Hashtable的方法是Synchronize的，而HashMap不是，在多个线程访问Hashtable时，不需要自己为它的方法实现同步，而HashMap 就必须为之提供外同步。
- HashMap允许将null作为一个entry的key或者value，而Hashtable不允许。
- HashMap把Hashtable的contains方法去掉了，改成containsvalue和containsKey。因为contains方法容易让人引起误解。
- Hashtable继承自Dictionary类，而HashMap是Java1.2引进的Map interface的一个实现。
- Hashtable和HashMap采用的hash/rehash算法都大概一样，所以性能不会有很大的差异。
java
import org.junit.Test;
import java.util.*;
public class MapTest {
/**
* 元视图操作的方法：
* Set keySet()：返回所有key构成的Set集合
* Collection values()：返回所有value构成的Collection集合
* Set entrySet()：返回所有key-value对构成的Set集合
*/
@Test
public void test5(){
Map map = new HashMap();
map.put("AA",123);
map.put(45,1234);
map.put("BB",56);
//遍历所有的key集：keySet()
Set set = map.keySet();
Iterator iterator = set.iterator();
while(iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
System.out.println("*****************");
//遍历所有的values集：values()
Collection values = map.values();
for(Object obj : values){
System.out.println(obj);
}
System.out.println("***************");
//遍历所有的key-values
//方式一：
Set entrySet = map.entrySet();
Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
while (iterator1.hasNext()){
Object obj = iterator1.next();
//entrySet集合中的元素都是entry
Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());
}
System.out.println("/");
//方式二：
Set keySet = map.keySet();
Iterator iterator2 = keySet.iterator();
while(iterator2.hasNext()){
Object key = iterator2.next();
Object value = map.get(key);
System.out.println(key + "=====" + value);
}
}
}6.6、TreeMap两种添加方式的使用
- TreeMap存储Key-Value 对时，需要根据key-value 对进行排序。TreeMap可以保证所有的Key-Value 对处于有序状态。
- TreeSet底层使用红黑树结构存储数据
- TreeMap的Key 的排序：
- 自然排序：TreeMap的
**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，否则将会抛出ClasssCastException - 定制排序：创建TreeMap时，传入一个Comparator 对象，该对象
**负责对TreeMap中的所有key 进行排序**。此时不需要Map 的Key 实现Comparable 接口
- 自然排序：TreeMap的
- TreeMap判断两个key相等的标准：两个key通过compareTo()方法或者compare()方法返回0。
User类
java
public class User implements Comparable{
private String name;
private int age;
public User() {
}
public User(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "User{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
@Override
public boolean equals(Object o) {
System.out.println("User equals()....");
if (this == o) return true;
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
User user = (User) o;
if (age != user.age) return false;
return name != null ? name.equals(user.name) : user.name == null;
}
@Override
public int hashCode() { //return name.hashCode() + age;
int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
result = 31 * result + age;
return result;
}
//按照姓名从大到小排列,年龄从小到大排列
@Override
public int compareTo(Object o) {
if(o instanceof User){
User user = (User)o;
// return -this.name.compareTo(user.name);
int compare = -this.name.compareTo(user.name);
if(compare != 0){
return compare;
}else{
return Integer.compare(this.age,user.age);
}
}else{
throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
}
}
}测试类
java
import org.junit.Test;
import java.util.*;
public class TreeMapTest {
/**
* 向TreeMap中添加key-value，要求key必须是由同一个类创建的对象
* 因为要按照key进行排序：自然排序 、定制排序
*/
//自然排序
@Test
public void test(){
TreeMap map = new TreeMap();
User u1 = new User("Tom",23);
User u2 = new User("Jerry",32);
User u3 = new User("Jack",20);
User u4 = new User("Rose",18);
map.put(u1,98);
map.put(u2,89);
map.put(u3,76);
map.put(u4,100);
Set entrySet = map.entrySet();
Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
while (iterator1.hasNext()){
Object obj = iterator1.next();
Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());
}
}
//定制排序
@Test
public void test2(){
TreeMap map = new TreeMap(new Comparator() {
@Override
public int compare(Object o1, Object o2) {
if(o1 instanceof User && o2 instanceof User){
User u1 = (User)o1;
User u2 = (User)o2;
return Integer.compare(u1.getAge(),u2.getAge());
}
throw new RuntimeException("输入的类型不匹配！");
}
});
User u1 = new User("Tom",23);
User u2 = new User("Jerry",32);
User u3 = new User("Jack",20);
User u4 = new User("Rose",18);
map.put(u1,98);
map.put(u2,89);
map.put(u3,76);
map.put(u4,100);
Set entrySet = map.entrySet();
Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
while (iterator1.hasNext()){
Object obj = iterator1.next();
Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());
}
}
}6.7、Hashtable
- Hashtable是个古老的Map 实现类，JDK1.0就提供了。不同于HashMap，Hashtable是线程安全的。
- Hashtable实现原理和HashMap相同，功能相同。底层都使用哈希表结构，查询速度快，很多情况下可以互用。
- 与HashMap不同，Hashtable不允许使用null 作为key 和value
- 与HashMap一样，Hashtable也不能保证其中Key-Value 对的顺序
- Hashtable判断两个key相等、两个value相等的标准，与HashMap一致。
6.8、Properties处理属性文件
Properties类是Hashtable的子类，该对象用于处理属性文件- 由于属性文件里的
key、value都是字符串类型，所以**Properties里的key 和value都是字符串类型** - 存取数据时，建议使用
setProperty(String key,Stringvalue)方法和getProperty(String key)方法
1、新建jdbc.properties文件
2、编写源代码
java
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.util.Properties;
public class PropertiesTest {
//Properties:常用来处理配置文件。key和value都是String类型
public static void main(String[] args){
//快捷键：ALT+Shift+Z
FileInputStream fis = null;
try {
Properties pros = new Properties();
fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
pros.load(fis); //加载流对应文件
String name = pros.getProperty("name");
String password = pros.getProperty("password");
System.out.println("name = " + name + ",password = " + password);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if(fis != null){
try {
fis.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}如果jdbc.properties文件中写入为中文；
防止jdbc.properties出现中文乱码，可根据如下解决：
新建jdbc.properties
七、Collections工具类
- 操作数组的工具类：Arrays
- Collections 是一个操作Set、List和Map 等集合的工具类
- Collections 中提供了一系列静态的方法对集合元素进行排序、查询和修改等操作，还提供了对集合对象设置不可变、对集合对象实现同步控制等方法
- 排序操作：（均为static方法）
reverse(List)：反转List 中元素的顺序shuffle(List)：对List集合元素进行随机排序sort(List)：根据元素的自然顺序对指定List 集合元素按升序排序sort(List，Comparator)：根据指定的Comparator 产生的顺序对List 集合元素进行排序swap(List，int，int)：将指定list 集合中的i处元素和j 处元素进行交换Object max(Collection)：根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最大元素Object max(Collection，Comparator)：根据 Comparator 指定的顺序，返回给定集合中的最大元素Object min(Collection)Object min(Collection，Comparator)int frequency(Collection，Object)：返回指定集合中指定元素的出现次数void copy(List dest,List src)：将src中的内容复制到dest中boolean replaceAll(List list，Object oldVal，Object newVal)：使用新值替换 List 对象的所有旧值
java
import org.junit.Test;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
/**
* Collections:操作Collection、Map的工具类
*
* 面试题：Collection 和 Collections的区别？
* Collection是集合类的上级接口，继承于他的接口主要有Set 和List.
* Collections是针对集合类的一个帮助类，他提供一系列静态方法实现对各种集合的搜索、排序、线程安全化等操作.
*/
public class CollectionTest {
/**
* reverse(List)：反转 List 中元素的顺序
* shuffle(List)：对 List 集合元素进行随机排序
* sort(List)：根据元素的自然顺序对指定 List 集合元素按升序排序
* sort(List，Comparator)：根据指定的 Comparator 产生的顺序对 List 集合元素进行排序
* swap(List，int， int)：将指定 list 集合中的 i 处元素和 j 处元素进行交换
*
* Object max(Collection)：根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最大元素
* Object max(Collection，Comparator)：根据 Comparator 指定的顺序，返回给定集合中的最大元素
* Object min(Collection)
* Object min(Collection，Comparator)
* int frequency(Collection，Object)：返回指定集合中指定元素的出现次数
* void copy(List dest,List src)：将src中的内容复制到dest中
* boolean replaceAll(List list，Object oldVal，Object newVal)：使用新值替换 List 对象的所有旧值
*
*/
@Test
public void test(){
List list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add(43);
list.add(765);
list.add(765);
list.add(765);
list.add(-97);
list.add(0);
System.out.println(list);
// Collections.reverse(list);
// Collections.shuffle(list);
// Collections.sort(list);
// Collections.swap(list,1,2);
int frequency = Collections.frequency(list, 123);
System.out.println(list);
System.out.println(frequency);
}
@Test
public void test2(){
List list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add(43);
list.add(765);
list.add(-97);
list.add(0);
//报异常：IndexOutOfBoundsException("Source does not fit in dest")
// List dest = new ArrayList();
// Collections.copy(dest,list);
//正确的：
List dest = Arrays.asList(new Object[list.size()]);
System.out.println(dest.size());//list.size();
Collections.copy(dest,list);
System.out.println(dest);
/**
* Collections 类中提供了多个 synchronizedXxx() 方法，
* 该方法可使将指定集合包装成线程同步的集合，从而可以解决
* 多线程并发访问集合时的线程安全问题
*/
//返回的list1即为线程安全的List
List list1 = Collections.synchronizedList(list);
}
}