Java集合框架Collection拓展进阶

Java集合框架之Collections工具类

Collections 工具类
- Collections是一个提供对集合对象进行各种操作的静态方法的工具类，包括排序、搜索、线程安全化、同步控制等
- Java里关于集合的工具类，包含有各种有关集合操作的静态方法，不能实例化(把构造函数私有化)
- 和Collection的区别
  - Collection是接口，提供了对集合对象进行基本操作的通用接口方法，List、Set等多种具体的实现类
  - Collections是工具类，专门操作Collection接口实现类里面的元素
常见方法
- 排序 sort(List list)
  - 按自然排序的升序排序
  - sort(List list, Comparator c) 自定义排序规则，由Comparator控制排序逻辑
  - 随机排序 shuffle(List list)
其他常见方法
- max(Collection<? extends T> coll): 根据元素的自然顺序返回集合中的最大元素。
- min(Collection<? extends T> coll): 根据元素的自然顺序返回集合中的最小元素。
- emptyList(): 返回一个不可变的空列表。
- singletonList(T o): 返回一个包含指定元素的不可变列表。
- reverse(List<?> list): 反转列表中元素的顺序。

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package package7;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;
import java.util.List;

public class CollectionsDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("a");
        list.add("c");
        list.add("b");
        System.out.println(list);
        Collections.sort(list);
        System.out.println("默认升序：" + list);
        // 默认升序
        list.sort(Comparator.naturalOrder());
        System.out.println("升序：" + list);
        // 降序
        list.sort(Comparator.reverseOrder());
        System.out.println("降序：" + list);
        // 随机排序
        Collections.shuffle(list);
        System.out.println("随机：" + list);
        // 最大
        System.out.println("最大：" + Collections.max(list));
        // 最小
        System.out.println("最小：" + Collections.min(list));
    }
}

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[a, c, b]
默认升序：[a, b, c]
升序：[a, b, c]
降序：[c, b, a]
随机：[c, a, b]
最大：c
最小：a

Java集合框架之Comparator排序接口

Collections工具类的比较和排序
- 获取最大元素 max(Collection coll) 默认比较，不适合对象比较
- 获取最小元素 min(Collection coll) 默认比较，不适合对象比较
- 进阶：获取最大元素 max(Collection coll, Comparator comparator)

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package package7;

import java.util.Objects;

public class Student {
    private String name;
    private int age;

    public Student(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 "Student{" +
                "name='" + name + ''' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

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package package7;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;
import java.util.List;

public class CollectionsDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<Student> students = new ArrayList<>();
        students.add(new Student("aaa", 16));
        students.add(new Student("bbb", 17));
        students.add(new Student("ddd", 19));
        students.add(new Student("ccc", 18));
        students.add(new Student("eee", 20));
        System.out.println(students);
        Student maxAgeStudent = Collections.max(students, new Comparator<Student>() {
            @Override
            public int compare(Student o1, Student o2) {
                return o1.getAge() - o2.getAge();
            }
        });
        System.out.println("年龄最大的学生：" + maxAgeStudent);
        Student minAgeStudent = Collections.min(students, (o1, o2) -> o1.getAge() - o2.getAge());
        System.out.println("年龄最小的学生：" + minAgeStudent);
    }
}

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[Student{name='aaa', age=16}, Student{name='bbb', age=17}, Student{name='ddd', age=19}, Student{name='ccc', age=18}, Student{name='eee', age=20}]
年龄最大的学生：Student{name='eee', age=20}
年龄最小的学生：Student{name='aaa', age=16}

Java集合框架之Comparable排序接口

Comparable 接口
- 是一个接口，定制排序规则，对实现它的每个类的对象进行整体排序，里面 compareTo 方法是实现排序的具体方法
- 比如TreeSet、SortedSet、Collections.sort() 方法调用进行排序
- String、Integer等类默认实现了这个接口，所以可以排序(看源码)
compareTo方法
- 用于比较当前对象和传进来对象的大小，o为要比较的对象
- 返回int类型
  - 大于0, 表示this大于传进来的对象o ,则往后排，即升序
  - 等于0，表示this等于传进来的对象o
  - 小于0，表示this小于传进来的对象o
总结
- 如果类的自然排序逻辑就是所需要的排序方式，并且不会改变，那么应该实现Comparable接口。
- 如果需要为类提供多种排序方式，或者需要对没有实现Comparable接口的类进行排序，那么应该使用Comparator。
- Comparator提供了更高的灵活性，它允许为同一个类定义多个不同的排序方式，并且可以用于比较任何对象
- Comparable在类的自然排序逻辑简单，且不会改变的情况下更为方便。

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package package7;

public class Student1 implements Comparable<Student1>{
    private String name;
    private int age;

    public Student1(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 "Student{" +
                "name='" + name + ''' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }

    @Override
    public int compareTo(Student1 o) {
        return this.age - o.age;
    }
}

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package package7;

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

public class ComparableDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Set<Student1> set = new TreeSet<>();
        set.add(new Student1("aaa", 16));
        set.add(new Student1("bbb", 17));
        set.add(new Student1("ddd", 19));
        set.add(new Student1("ccc", 18));
        set.add(new Student1("eee", 20));
        System.out.println(set);
    }
}

css 复制代码

[Student{name='aaa', age=16}, Student{name='bbb', age=17}, Student{name='ccc', age=18}, Student{name='ddd', age=19}, Student{name='eee', age=20}]

容器对象比较之重写HashCode和Equals

HashCode和Equals方法
- 用于集合容器里面的对象比较
- hashCode() 和 equals() 是 Object 类中的两个重要方法。
- 当自定义类并需要在集合（如HashSet、HashMap）中使用时，经常需要重写这两个方法
equals方法
- 顶级类Object里面的方法，所有类都是继承Object的，返回值boolean类型
- equals() 方法用于判断两个对象是否相等。
- 默认情况下，Object 类中的 equals() 方法判断的是两个对象是否是同一个对象（即内存地址是否相同）。
- 但在实际开发中，通常需要基于对象的属性值来判断对象是否相等。
- 根据自定义的匹配规则，用于匹配两个对象是否一样, 一般逻辑是如下
hashcode方法
- hashCode() 方法返回该对象的哈希码值。在哈希表结构中，hashCode() 用于确定对象的桶位置（bucket location）
- 对象的 equals 方法的比较操作用到的信息没有被修改，对该对象调用 hashCode 方法多次，应该始终一致地返回相同的整数
- 如果两个对象根据 equals(Object) 方法是相等的，调用这两个对象中任一对象的 hashCode 方法都必须产生相同的整数结果
- 如果两个对象根据 equals(Object) 方法是不相等的，那调用这两个对象中任一对象的 hashCode 方法不一定产生不同的整数
注意以下几点：
- 一致性：两个方法必须保持一致性，即相等的对象必须具有相同的哈希码。
- 性能：避免在 equals() 方法中执行复杂的计算或调用可能改变对象状态的方法。
- 通用性：如果类继承自其他类，并且父类已经重写了这两个方法，则需要考虑是否需要调用父类的实现
问题：当向集合中插入对象时，如何判别在集合中是否已经存在该对象，比如Set确保存储对象的唯一，并判断是不是同个对象呢？
- 依据hashCode和equals进行判断，所以Set存储的对象必须重写这两个方法
- 判断两个对象是否一样，首先判断插入obj的hashcode值是否存在
- hashcode值不存在则直接插入集合，值存在，则还需判断equals方法判断对象是否相等

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package package7;

import java.util.Objects;

public class Student {
    private String name;
    private int age;

    public Student(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 "Student{" +
                "name='" + name + ''' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }

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

        Student student = (Student) o;
        return age == student.age && Objects.equals(name, student.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        int result = Objects.hashCode(name);
        result = 31 * result + age;
        return result;
    }
}

csharp 复制代码

package package7;

public class HashCodeDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Student student1 = new Student("Steven Wong", 29);
        Student student2 = new Student("Steven Wong", 29);
        System.out.println(student1.equals(student2));
        System.out.println(student1.hashCode());
        System.out.println(student2.hashCode());
    }
}

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