Java語法進階12-集合

集合

集合：是一種容器，用來裝對象的容器，不能裝基本數據類型。

數組也是容器，能夠用來裝基本數據類型，也能夠用來裝對象。

本質上，集合須要用對應的數據結構實現，是多個類實現接口Collection系列和Map接口的統稱

Collection

Collection 表示一組對象，這些對象也稱爲 collection 的元素。一些 collection 容許有重複的元素，而另外一些則不容許。一些 collection 是有序的，而另外一些則是無序的。

Collection<E>是全部單列集合的父接口，所以在Collection中定義了單列集合(List和Set)通用的一些方法，這些方法可用於操做全部的單列集合。

Collection方法：

序號	歸類	方法簽名	方法描述
1	添加	add(E e)	添加一個元素對象到當前集合中
2	添加	addAll(Collection<? extends E> other)	添加多個元素，把other集合的全部元素都添加到當前集合中，this = this ∪ other；
3	刪除	clear()	清空集合
4	刪除	remove(Object obj)	刪除一個元素，根據元素的equals()來判斷是不是要被刪除的元素，若是元素的類型沒有重寫equals方法，那麼等價於==，若是重寫了equals，那麼就按照equals的規則來比較，通常比較內容。
5	刪除	removeAll(Collection<?> coll)	刪除多個元素，把當前集合中和c共同的元素刪除，即this = this - this ∩ coll;子集
6	刪除	retainAll(Collection<?>  coll)	刪除多個元素，在當前集合中保留和c的共同的元素，即this = this ∩ coll；交集
7	查	int size()	獲取元素的個數
8	查	boolean contains(Object obj)	是否包含某個元素。根據元素的equals()來判斷是不是要被刪除的元素，若是元素的類型沒有重寫equals方法，那麼等價於==，若是重寫了equals，那麼就按照equals的規則來比較，通常比較內容。
9	查	boolean containsAll(Collection<?> coll)	是否包含多個元素。判斷當前集合中是否包含coll集合的全部元素，即coll是不是this的子集。
10	查	boolean isEmpty()	集合是否爲空
11	遍歷	Object[] toArray()	將集合中的元素用數組返回
12	遍歷	Iterator iterator()	返回一個迭代器對象，專門用於遍歷集合

Iterator迭代器

即Collection集合元素的通用獲取方式。每一種實現了Iterable接口的集合內部，都會有一個內部類實現了Iterator接口

• public boolean hasNext()   【若是仍有元素能夠迭代，則返回 true。】

• public E next() 　                  【返回迭代的下一個元素。】

• void remove()                        　　【使用Iterator迭代器刪除元素】

在調用Iterator的next方法以前，迭代器的索引位於第一個元素以前，指向第一個元素，當第一次調用迭代器的next方法時，返回第一個元素，而後迭代器的索引會向後移動一位，指向第二個元素，依此類推，直到hasNext方法返回false，表示到達了集合的末尾，終止對元素的遍歷。

在進行集合元素取出時，若是集合中已經沒有元素了，還繼續使用迭代器的next方法，將會發生java.util.NoSuchElementException沒有集合元素的錯誤

注意：不要在使用Iterator迭代器進行迭代時，調用Collection的remove(xx)方法，不然會報異常java.util.ConcurrentModificationException，或出現不肯定行爲。

加強for

加強for循環(也稱for each循環)是JDK1.5之後出來的一個高級for循環，專門用來遍歷數組和集合的，或者說實現了Iterable接口的其餘容器名。

for(元素的數據類型  變量 : Collection集合or數組){
　　//寫操做代碼
}

Iterable接口

java.lang.Iterable接口，實現這個接口容許對象成爲 "foreach" 語句的目標。

java.lang.Iterable接口的抽象方法：

• public Iterator iterator():                        【獲取對應的迭代器】

foreach本質上就是使用Iterator迭代器進行遍歷的。

因此也不要在foreach遍歷的過程使用Collection的remove()方法。

modCount

若是在Iterator、ListIterator迭代器建立後的任意時間從結構上修改了集合（經過迭代器自身的 remove 或 add 方法以外的任何其餘方式），則迭代器將拋出 ConcurrentModificationException。這就是Iterator迭代器的快速失敗（fail-fast）機制。

結構性修改是指：改變list的size大小，或者，以其餘方式改變他致使正在進行迭代時出現錯誤的結果。

那麼如何實現快速失敗（fail-fast）機制的呢？

• 在ArrayList等集合類中都有一個modCount變量。它用來記錄集合的結構被修改的次數。

• 當咱們給集合添加和刪除操做時，會致使modCount++。

• 而後當咱們用Iterator迭代器遍歷集合時，建立集合迭代器的對象時，用一個變量記錄當前集合的modCount。例如：int expectedModCount = modCount;，而且在迭代器每次next()迭代元素時，都要檢查 expectedModCount != modCount

注意，迭代器的快速失敗行爲不能獲得保證，所以，編寫依賴於此異常的程序的方式是錯誤的，正確作法是：迭代器的快速失敗行爲應該僅用於檢測 bug。

自定義類時若是一個實現類不但願提供fail-fast迭代器，則能夠忽略這個字段。

List

List接口特色：

1. 它是一個元素存取有序的集合。即元素的存入順序和取出順序有保證。

2. 它是一個帶有索引的集合，經過索引就能夠精確的操做集合中的元素（與數組的索引是一個道理）。

3. 集合中能夠有重複的元素，經過元素的equals方法，來比較是否爲重複的元素。

List集合關心元素是否有序，而不關心是否重複

List接口的實現類有不少，常見的有：

ArrayList：動態數組　　Vector：動態數組　　LinkedList：雙向鏈表　　Stack：棧

List除了從Collection集合繼承的方法外，List 集合裏添加了一些根據索引來操做集合元素的方法。

一、添加元素

• void add(int index, E ele)　                                                   【在[index]位置添加一個元素】　

• boolean addAll(int index, Collection<? extends E> eles) 　  【在[index]位置添加多個元素】

二、獲取元素

• E get(int index)                                                                      【返回[index]位置的元素】

• List subList(int fromIndex, int toIndex)                                  【截取[fromIndex,toIndex)部分的元素】

三、獲取元素索引

• int indexOf(Object obj)                                                          【返回obj在當前集合中第一次出現的下標】

• int lastIndexOf(Object obj)                                                    【返回obj在當前集合中最後一次出現的下標】

四、刪除和替換元素

• E remove(int index)                                                               【刪除[index]位置的元素，返回被刪除的元素】

• E set(int index, E ele)                                                            【替換[index]位置的元素，返回被替換的元素】 

五、遍歷

在原來Iterator和foreach遍歷的基礎上增長了：

ListIterator listIterator()                                                                   【默認遊標在[0]開始】

ListIterator listIterator(int index)                                                      【默認遊標在[index]位置】

ListIterator

List 集合額外提供了一個 listIterator() 方法，該方法返回一個 ListIterator 對象， ListIterator 接口繼承了 Iterator 接口，提供了專門操做 List 的方法：

• void add()：                                                                         【經過迭代器添加元素到對應集合】

• void set(E e)：                                                                     【用指定元素替換 next 或 previous 返回的最後一個元素】

• void remove()：                                                                   【從列表中移除由 next 或 previous 返回的最後一個元素】

• boolean hasPrevious()：                                                     【若是以逆向遍歷列表，往前是否還有元素。則返回 true】

• E  previous()：                                                                    【返回列表中的前一個元素。】

• int previousIndex()：                                                           【返回列表中的前一個元素的索引】

• boolean hasNext()                                                               【以正向遍歷列表時，若是列表迭代器有多個元素，則返回 true】

• E  next()                                                                               【返回列表中的下一個元素。】

• int nextIndex()                                                                      【返回對 next 的後續調用所返回元素的索引。】

Set

set接口沒有提供額外的方法。可是比Collection接口更加嚴格了。

Set 集合不容許包含相同的元素，若是試把兩個相同的元素加入同一個 Set 集合中，則添加操做失敗。

Set集合支持的遍歷方式和Collection集合同樣：foreach和Iterator。

Set集合的實現類：TreeSet：按大小順序，LinkedHashSet：按照添加的順序，HashSet：無序

HashSet

HashSet 是 Set 接口的典型實現，大多數時候使用 Set 集合時都使用這個實現類。

java.util.HashSet底層的實現實際上是一個java.util.HashMap支持，而後HashMap的底層物理實現是一個Hash表。

HashSet 集合判斷兩個元素相等的標準：兩個對象經過 hashCode() 方法比較相等，而且兩個對象的 equals() 方法返回值也相等。所以，存儲到HashSet的元素要重寫hashCode和equals方法。

LinkedHashSet

LinkedHashSet是HashSet的子類，它在HashSet的基礎上，在結點中增長兩個屬性before和after維護告終點的先後添加順序。java.util.LinkedHashSet，它是鏈表和哈希表組合的一個數據存儲結構。LinkedHashSet插入性能略低於 HashSet，但在迭代訪問 Set 裏的所有元素時有很好的性能。

HashSet/LinkedHashSet：如何區別元素的不可重複。依賴於元素的hashCode和equals方法

TreeSet

底層結構：裏面維護了一個TreeMap，都是基於紅黑樹實現的！

特色： 一、不容許重複        二、實現排序， 天然排序或定製排序

若是使用的是天然排序（Comparable），則經過調用實現的compareTo方法

天然排序：它判斷兩個對象是否相等的惟一標準是：兩個對象經過 compareTo(T o) 方法比較返回值爲0。

若是使用的是定製排序（Comparator），則經過調用比較器的compare方法

定製排序：使用定製排序判斷兩個元素相等的標準是：經過compare(T o1,T o2)比較兩個元素返回了0。

若是但願保持一致性，在重寫compareTo時，通常也會重寫equals方法。不是語法要求，並且邏輯意義問題。

Collection系列的集合框架圖

Map

Collection中的集合稱爲單列集合，Map中的集合稱爲雙列集合。java.util.Map<K,V>

一、存儲鍵值對(key,value)，也稱爲映射關係，鍵值對是Map.Entry接口的實現類對象。

二、全部存儲到Map中的key不能重複， 每一個鍵只能對應一個值（這個值能夠是單個值，也能夠是個數組或集合值）。

三、全部存儲到Map中的value能夠重複

Map接口的API

一、添加

V put(K key, V value)：                                    【將一對鍵值對添加到當前map中，同一個key若是put兩次，第二次會覆蓋上次的value】

void putAll(Map m)：                                        【將另外一個map中的全部鍵值對添加到當前map中】

二、刪除

void clear()：                                                    【清空全部映射關係】

V remove(Object key)：                                   【根據key刪除一整對鍵值對(key,value)】

三、查詢

int size()：                                                         【返回鍵值對的數量】

boolean containsKey(Object key)：                 【是否包含某個key】

boolean containsValue(Object value)：            【是否包含某個value】

V get(Object key)：                                          【根據key獲取value值，若是此映射不包含該鍵的映射關係，則返回 null。】

boolean isEmpty()　                                     　【若是此映射未包含鍵-值映射關係，則返回 true。】

四、遍歷

Set<Entry<K,V>>  entrySet()                            【遍歷全部的鍵值對，映射關係的 Set 視圖 】

Set<K>  keySet()                                              【遍歷全部的key，鍵的 Set 視圖】

Collection<V>  values()                                    【遍歷全部的value，值的 Collection 視圖】

使用put方法時，若指定的鍵(key)在集合中沒有，則沒有這個鍵對應的值，返回null，並把指定的鍵值添加到集合中；

若指定的鍵(key)在集合中存在，則返回值爲集合中鍵對應的值（該值爲替換前的值），並把指定鍵所對應的值，替換成指定的新值。

Map集合的遍歷

 Map的遍歷，不能支持foreach

（1）分開遍歷：

• 單獨遍歷全部key

• 單獨遍歷全部value

（2）成對遍歷：

• 遍歷的是映射關係Map.Entry類型的對象，Map.Entry是Map接口的內部接口。每一種Map內部有本身的Map.Entry的實現類。在Map中存儲數據，其實是將Key---->value的數據存儲在Map.Entry接口的實例中，再在Map集合中插入Map.Entry的實例化對象

 Map接口的經常使用實現類：HashMap、TreeMap、LinkedHashMap和Properties。其中HashMap是 Map 接口使用頻率最高的實現類。

HashMap和Hashtable的區別與聯繫

• HashMap和Hashtable都是哈希表。

• HashMap和Hashtable判斷兩個 key 相等的標準是：兩個 key 的hashCode 值相等，而且 equals() 方法也返回 true。所以，爲了成功地在哈希表中存儲和獲取對象，用做鍵的對象必須實現 hashCode 方法和 equals 方法。

• Hashtable是線程安全的，任何非 null 對象均可以用做鍵或值。不容許null鍵

• HashMap是線程不安全的，並容許使用 null 值和 null 鍵。

LinkedHashMap

LinkedHashMap 是 HashMap 的子類。LinkedHashMap實現與 HashMap 的不一樣之處在於，LinkedHashMap維護着一個運行於全部條目的雙重連接列表。此連接列表定義了迭代順序，該迭代順序一般就是將鍵插入到映射中的順序（插入順序）。

TreeMap

基於紅黑樹（Red-Black tree）的 NavigableMap 實現。該映射根據其鍵的天然順序進行排序，或者根據建立映射時提供的 Comparator 進行排序，具體取決於使用的構造方法。

Properties

Properties 類是 Hashtable 的子類，Properties 可保存在流中或從流中加載。屬性列表中每一個鍵及其對應值都是一個字符串。

存取數據時，建議使用setProperty(String key,String value)方法和getProperty(String key)方法。

更多方法請見API文檔

Set集合與Map集合的關係

Set的內部實現實際上是一個Map。即HashSet的內部實現是一個HashMap，TreeSet的內部實現是一個TreeMap，LinkedHashSet的內部實現是一個LinkedHashMap。

我們存到Set中只有一個元素，又是怎麼變成(key,value)的呢？

原來是，把添加到Set中的元素做爲內部實現map的key，而後用一個常量對象PRESENT對象，做爲value。

集合框架圖

Collections工具類