Java集合框架

時間  2020-05-14
標籤 java 集合 框架 欄目 Java 简体版
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集合框架：用於存儲數據的容器。html

特色：java

  • 對象封裝數據，對象多了也須要存儲。集合用於存儲對象。
  • 對象的個數肯定可使用數組。若是不肯定能夠用集合。由於集合是可變長度的。

集合和數組的區別：算法

  1. 數組是固定長度的；集合可變長度的。
  2. 數組能夠存儲基本數據類型，也能夠存儲引用數據類型；集合只能存儲引用數據類型。
  3. 數組存儲的元素必須是同一個數據類型；集合存儲的對象能夠是不一樣數據類型。

數據結構：就是容器中存儲數據的方式。數組

對於集合容器，有不少種。由於每個容器的自身特色不一樣，其實原理在於每一個容器的內部數據結構不一樣。安全

集合容器在不斷向上抽取過程當中。出現了集合體系。數據結構

在使用一個體系時，原則：參閱頂層內容。創建底層對象。併發

Collection框架

|--List：有序(元素存入集合的順序和取出的順序一致)，元素都有索引。元素能夠重複。函數

|--Set：無序(存入和取出順序有可能不一致)，不能夠存儲重複元素。必須保證元素惟一性。工具

1，添加：

add(object)：添加一個元素

addAll(Collection) ：添加一個集合中的全部元素。

2，刪除：

clear()：將集合中的元素全刪除，清空集合。

remove(obj) ：刪除集合中指定的對象。注意：刪除成功，集合的長度會改變。

removeAll(collection) ：刪除部分元素。部分元素和傳入Collection一致。

3，判斷：

boolean contains(obj) ：集合中是否包含指定元素 。

boolean containsAll(Collection) ：集合中是否包含指定的多個元素。

boolean isEmpty()：集合中是否有元素。 

4，獲取：

int size()：集合中有幾個元素。

5，取交集：

boolean  retainAll(Collection) ：對當前集合中保留和指定集合中的相同的元素。若是兩個集合元素相同，返回flase；若是retainAll修改了當前集合，返回true。

6，獲取集合中全部元素：

Iterator  iterator()：迭代器

7，將集合變成數組：

toArray();

Iterator

迭代器：是一個接口。做用：用於取集合中的元素。

 boolean

hasNext()  若是仍有元素能夠迭代，則返回 true。

 E

next()       返回迭代的下一個元素。

 void

remove()   從迭代器指向的 collection 中移除迭代器返回的最後一個元素（可選操做）。

 

 

 

 

 

每個集合都有本身的數據結構，都有特定的取出本身內部元素的方式。爲了便於操做全部的容器，取出元素。將容器內部的取出方式按照一個統一的規則向外提供，這個規則就是Iterator接口。

也就說，只要經過該接口就能夠取出Collection集合中的元素，至於每個具體的容器依據本身的數據結構，如何實現的具體取出細節，這個不用關心，這樣就下降了取出元素和具體集合的耦合性。

Iterator it = coll.iterator();//獲取容器中的迭代器對象，至於這個對象是是什麼不重要。這對象確定符合一個規則Iterator接口。

public static void main(String[] args) {

    Collection coll = new ArrayList();

    coll.add("abc0");

    coll.add("abc1");

    coll.add("abc2");

    //--------------方式1----------------------

    Iterator it = coll.iterator();

    while(it.hasNext())
    {
         System.out.println(it.next());
    }

    //---------------方式2用此種----------------------

    for(Iterator it = coll.iterator();it.hasNext(); )
    {
        System.out.println(it.next());
    }
}

List

List自己是Collection接口的子接口，具有了Collection的全部方法。【List的特有方法都有索引，這是該集合最大的特色】

List：有序(元素存入集合的順序和取出的順序一致)，元素都有索引。元素能夠重複。

|--ArrayList：底層的數據結構是數組,線程不一樣步，ArrayList替代了Vector，查詢元素的速度很是快。

|--LinkedList：底層的數據結構是鏈表，線程不一樣步，增刪元素的速度很是快。

|--Vector：底層的數據結構就是數組，線程同步的，Vector不管查詢和增刪都巨慢。

1，添加：

add(index,element) ：在指定的索引位插入元素。

addAll(index,collection) ：在指定的索引位插入一堆元素。

2，刪除：

remove(index) ：刪除指定索引位的元素。 返回被刪的元素。

3，獲取：

Object get(index) ：經過索引獲取指定元素。

int indexOf(obj) ：獲取指定元素第一次出現的索引位，若是該元素不存在返回-1；【因此，經過-1，能夠判斷一個元素是否存在】

int lastIndexOf(Object o) ：反向索引指定元素的位置。

List subList(start,end) ：獲取子列表。

4，修改：

Object set(index,element) ：對指定索引位進行元素的修改。

5，獲取全部元素：

ListIterator listIterator()：list集合特有的迭代器。

List集合支持對元素的增、刪、改、查。

List集合由於角標有了本身的獲取元素的方式： 遍歷。

for(int x=0; x<list.size(); x++)
{
    System.out.print("get:"+ list.get(x) +" ");
}

在進行list列表元素迭代的時候，若是想要在迭代過程當中，想要對元素進行操做的時候，好比知足條件添加新元素。會發生.ConcurrentModificationException併發修改異常。

致使的緣由是：

集合引用和迭代器引用在同時操做元素，經過集合獲取到對應的迭代器後，在迭代中，進行集合引用的元素添加，迭代器並不知道，因此會出現異常狀況。

如何解決呢？

既然是在迭代中對元素進行操做,找迭代器的方法最爲合適.但是Iterator中只有hasNext,next,remove方法.經過查閱的它的子接口,ListIterator,發現該列表迭代器接口具有了對元素的增、刪、改、查的動做。

ListIterator是List集合特有的迭代器。

ListIterator it = list.listIterator;//取代Iterator it = list.iterator;

 

方法摘要

 void

add(E e) 將指定的元素插入列表（可選操做）。

 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（換句話說，若是 next 返回一個元素而不是拋出異常，則返回 true）。

 boolean

hasPrevious() 若是以逆向遍歷列表，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。

 E

previous() 返回列表中的前一個元素。

 int

previousIndex() 返回對 previous 的後續調用所返回元素的索引。

 void

remove() 從列表中移除由 next 或 previous 返回的最後一個元素（可選操做）。

 void

set(E e) 用指定元素替換 next 或 previous 返回的最後一個元素（可選操做）。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

可變長度數組的原理：

當元素超出數組長度，會產生一個新數組，將原數組的數據複製到新數組中，再將新的元素添加到新數組中。

  • ArrayList：是按照原數組的50%延長。構造一個初始容量爲 10 的空列表。
  • Vector：是按照原數組的100%延長。

注意：對於list集合，底層判斷元素是否相同，其實用的是元素自身的equals方法完成的。因此建議元素都要複寫equals方法，創建元素對象本身的比較相同的條件依據。

LinkedList 的特有方法:

  • addFirst();
  • addLast();
  • 在jdk1.6之後。
  • offerFirst();
  • offerLast();

 

  • getFirst():獲取鏈表中的第一個元素。若是鏈表爲空，拋出NoSuchElementException;
  • getLast();
  • 在jdk1.6之後。
  • peekFirst();獲取鏈表中的第一個元素。若是鏈表爲空，返回null。
  • peekLast();

 

  • removeFirst()：獲取鏈表中的第一個元素，可是會刪除鏈表中的第一個元素。若是鏈表爲空，拋出NoSuchElementException
  • removeLast();
  • 在jdk1.6之後。
  • pollFirst();獲取鏈表中的第一個元素，可是會刪除鏈表中的第一個元素。若是鏈表爲空，返回null。
  • pollLast();

Set

Set接口中的方法和Collection中方法一致的。Set接口取出方式只有一種，迭代器。

|--HashSet：底層數據結構是哈希表，線程是不一樣步的。無序，高效；

　　HashSet集合保證元素惟一性：經過元素的hashCode方法，和equals方法完成的。

　　1.當元素的hashCode值相同時，才繼續判斷元素的equals是否爲true。

　　　　若是爲true，那麼視爲相同元素，不存。若是爲false，那麼存儲。

　　2.若是hashCode值不一樣，那麼不判斷equals，從而提升對象比較的速度。

|--LinkedHashSet：有序，hashset的子類。

|--TreeSet：對Set集合中的元素的進行指定順序的排序。不一樣步。TreeSet底層的數據結構就是二叉樹。

哈希表：

1，對對象元素中的關鍵字(對象中的特有數據)，進行哈希算法的運算，並得出一個具體的算法值，這個值稱爲哈希值。

2，哈希值就是這個元素的位置。

3，若是哈希值出現衝突，再次判斷這個關鍵字對應的對象是否相同。若是對象相同，就不存儲，由於元素重複。若是對象不一樣，就存儲，在原來對象的哈希值基礎 +1順延。

4，存儲哈希值的結構，咱們稱爲哈希表。

5，既然哈希表是根據哈希值存儲的，爲了提升效率，最好保證對象的關鍵字是惟一的。

這樣能夠儘可能少的判斷關鍵字對應的對象是否相同，提升了哈希表的操做效率。

  • 對於ArrayList集合，判斷元素是否存在，或者刪元素底層依據都是equals方法。
  • 對於HashSet集合，判斷元素是否存在，或者刪除元素，底層依據的是hashCode方法和equals方法。

TreeSet

用於對Set集合進行元素的指定順序排序，排序須要依據元素自身具有的比較性。

　　若是元素不具有比較性，在運行時會發生ClassCastException異常。

　　　　因此須要元素實現Comparable接口，強制讓元素具有比較性，複寫compareTo方法。

　　　　　　依據compareTo方法的返回值，肯定元素在TreeSet數據結構中的位置。

TreeSet方法保證元素惟一性的方式：就是參考比較方法的結果是否爲0，若是return 0，視爲兩個對象重複，不存。

注意：在進行比較時，若是判斷元素不惟一，好比，同姓名，同年齡，才視爲同一我的。

在判斷時，須要分主要條件和次要條件，當主要條件相同時，再判斷次要條件，按照次要條件排序。

 

TreeSet集合排序的兩種方式，Comparable和Comparator區別：

1：讓元素自身具有比較性，須要元素對象實現Comparable接口，覆蓋compareTo方法。

2：讓集合自身具有比較性，須要定義一個實現了Comparator接口的比較器，並覆蓋compare方法，並將該類對象做爲實際參數傳遞給TreeSet集合的構造函數。

第二種方式較爲靈活。

Map集合

|--Hashtable：底層是哈希表數據結構，是線程同步的。不能夠存儲null鍵，null值。

|--HashMap：底層是哈希表數據結構，是線程不一樣步的。能夠存儲null鍵，null值。替代了Hashtable.

|--TreeMap：底層是二叉樹結構，能夠對map集合中的鍵進行指定順序的排序。

Map集合存儲和Collection有着很大不一樣：

  1. Collection一次存一個元素；Map一次存一對元素。
  2. Collection是單列集合；Map是雙列集合。

Map中的存儲的一對元素：一個是鍵，一個是值，鍵與值之間有對應(映射)關係。

特色：要保證map集合中鍵的惟一性。

Map經常使用方法：

1，添加。

put(key,value)：當存儲的鍵相同時，新的值會替換老的值，並將老值返回。若是鍵沒有重複，返回null。

void putAll(Map);

2，刪除。

void clear()：清空

value remove(key) ：刪除指定鍵。

3，判斷。

boolean isEmpty()：

boolean containsKey(key)：是否包含key

boolean containsValue(value) ：是否包含value

4，取出。

int size()：返回長度

value get(key) ：經過指定鍵獲取對應的值。若是返回null，能夠判斷該鍵不存在。固然有特殊狀況，就是在hashmap集合中，是能夠存儲null鍵null值的。

Collection values()：獲取map集合中的全部的值。

5，想要獲取map中的全部元素：

原理：map中是沒有迭代器的，collection具有迭代器，只要將map集合轉成Set集合，可使用迭代器了。之因此轉成set，是由於map集合具有着鍵的惟一性，其實set集合就來自於map，set集合底層其實用的就是map的方法。

★ 把map集合轉成set的方法：

  1. Set keySet();
  2. Set entrySet();//取的是鍵和值的映射關係。

Entry就是Map接口中的內部接口,爲何要定義在map內部呢？

entry是訪問鍵值關係的入口，是map的入口，訪問的是map中的鍵值對。

取出map集合中全部元素的方式一：keySet()方法。

能夠將map集合中的鍵都取出存放到set集合中。對set集合進行迭代。迭代完成，再經過get方法對獲取到的鍵進行值的獲取。

Set keySet = map.keySet();
Iterator it = keySet.iterator();

while(it.hasNext())
{
    Object key = it.next();
    Object value = map.get(key);
    System.out.println(key+":"+value);
}

取出map集合中全部元素的方式二：entrySet()方法。

Set entrySet = map.entrySet();
Iterator it = entrySet.iterator();

while(it.hasNext()) 
{
    Map.Entry  me = (Map.Entry)it.next();
    System.out.println(me.getKey()+"::::"+me.getValue());
}

使用集合的技巧：

  • 看到Array就是數組結構，有角標，查詢速度很快。
  • 看到link就是鏈表結構：增刪速度快，並且有特有方法。addFirst； addLast； removeFirst()； removeLast()； getFirst()；getLast()；
  • 看到hash就是哈希表，就要想要哈希值，就要想到惟一性，就要想到存入到該結構的中的元素必須覆蓋hashCode，equals方法。
  • 看到tree就是二叉樹，就要想到排序，就想要用到比較。

比較的兩種方式：

一個是Comparable：覆蓋compareTo方法；

一個是Comparator：覆蓋compare方法。

LinkedHashSet，LinkedHashMap:這兩個集合能夠保證哈希表有存入順序和取出順序一致，保證哈希表有序。

集合何時用？

當存儲的是一個元素時，就用Collection。當存儲對象之間存在着映射關係時，就使用Map集合。

保證惟一，就用Set。不保證惟一，就用List。

 

Collections：它的出現給集合操做提供了更多的功能。這個類不須要建立對象，內部提供的都是靜態方法。

靜態方法：

Collections.sort(list);//list集合進行元素的天然順序排序。
Collections.sort(list,new ComparatorByLen());//按指定的比較器方法排序。

class ComparatorByLen implements Comparator<String>
{    
    public int compare(String s1,String s2)
    {
        int temp = s1.length()-s2.length();
        return temp==0?s1.compareTo(s2):temp;
    }
}

 

  • Collections.max(list); //返回list中字典順序最大的元素。
  • int index = Collections.binarySearch(list,"zz");//二分查找，返回角標。
  • Collections.reverseOrder();//逆向反轉排序。
  • Collections.shuffle(list);//隨機對list中的元素進行位置的置換。

將非同步集合轉成同步集合的方法：Collections中的  XXX synchronizedXXX(XXX);

  • List synchronizedList(list);
  • Map synchronizedMap(map);

原理：定義一個類，將集合全部的方法加同一把鎖後返回。

Collection 和 Collections的區別：

Collections是個java.util下的類，是針對集合類的一個工具類,提供一系列靜態方法,實現對集合的查找、排序、替換、線程安全化（將非同步的集合轉換成同步的）等操做。

Collection是個java.util下的接口，它是各類集合結構的父接口，繼承於它的接口主要有Set和List,提供了關於集合的一些操做,如插入、刪除、判斷一個元素是否其成員、遍歷等。

 

Arrays：

用於操做數組對象的工具類，裏面都是靜態方法。

asList方法：將數組轉換成list集合。

String[] arr = {"abc","kk","qq"};

List<String> list = Arrays.asList(arr);//將arr數組轉成list集合。

 

將數組轉換成集合，有什麼好處呢？用aslist方法，將數組變成集合；

能夠經過list集合中的方法來操做數組中的元素：isEmpty()、contains、indexOf、set； 

注意（侷限性）：數組是固定長度，不可使用集合對象增長或者刪除等，會改變數組長度的功能方法。好比add、remove、clear。（會報不支持操做異常UnsupportedOperationException）；

若是數組中存儲的引用數據類型，直接做爲集合的元素能夠直接用集合方法操做。

若是數組中存儲的是基本數據類型，asList會將數組實體做爲集合元素存在。

集合變數組：用的是Collection接口中的方法：toArray();

若是給toArray傳遞的指定類型的數據長度小於了集合的size，那麼toArray方法，會自定再建立一個該類型的數據，長度爲集合的size。

若是傳遞的指定的類型的數組的長度大於了集合的size，那麼toArray方法，就不會建立新數組，直接使用該數組便可，並將集合中的元素存儲到數組中，其餘爲存儲元素的位置默認值null。

因此，在傳遞指定類型數組時，最好的方式就是指定的長度和size相等的數組。

將集合變成數組後有什麼好處？限定了對集合中的元素進行增刪操做，只要獲取這些元素便可。

Jdk5.0新特性：

Collection在jdk1.5之後，有了一個父接口Iterable，這個接口的出現的將iterator方法進行抽取，提升了擴展性。

加強for循環：foreach語句，foreach簡化了迭代器。

格式：// 加強for循環括號裏寫兩個參數，第一個是聲明一個變量，第二個就是須要迭代的容器

for( 元素類型 變量名 : Collection集合 & 數組 ) {

…

}

高級for循環和傳統for循環的區別：

  1. 高級for循環在使用時，必需要明確被遍歷的目標。這個目標，能夠是Collection集合或者數組，若是遍歷Collection集合，在遍歷過程當中還須要對元素進行操做，好比刪除，須要使用迭代器。
  2. 若是遍歷數組，還須要對數組元素進行操做，建議用傳統for循環由於能夠定義角標經過角標操做元素。若是隻爲遍歷獲取，能夠簡化成高級for循環，它的出現爲了簡化書寫。

高級for循環能夠遍歷map集合嗎？不能夠。可是能夠將map轉成set後再使用foreach語句。

可使用加強for循環迭代數組、collection、map:

String [] arr = {"a", "b", "c"};//數組的靜態定義方式，只試用於數組首次定義的時候

for(String s : arr)
{
    System.out.println(s);
}

 單列集合 Collection：

List list = new ArrayList();

list.add("aaa");

// 加強for循環, 沒有使用泛型的集合能不能使用加強for循環迭代？能
for(Object obj : list)
{
    String s = (String) obj;
    System.out.println(s);
}

雙列集合 Map：

Map map = new HashMap();

map.put("a", "aaa");

//必須掌握這種方式
Set entrys = map.entrySet(); // 1.得到全部的鍵值對Entry對象

iter = entrys.iterator(); // 2.迭代出全部的entry

while(iter.hasNext()) 
{
    Map.Entry entry = (Entry) iter.next();
    String key = (String) entry.getKey(); // 分別得到key和value
    String value = (String) entry.getValue();
    System.out.println(key + "=" + value);
}

加強for循環迭代：原則上map集合是沒法使用加強for循環來迭代的，由於加強for循環只能針對實現了Iterable接口的集合進行迭代；Iterable是jdk5中新定義的接口，就一個方法iterator方法，只有實現了Iterable接口的類，才能保證必定有iterator方法，java有這樣的限定是由於加強for循環內部仍是用迭代器實現的，而實際上，咱們能夠經過某種方式來使用加強for循環。

for(Object obj : map.entrySet())
{
    Map.Entry entry = (Entry) obj;  // obj 依次表示Entry
    System.out.println(entry.getKey() + "=" + entry.getValue());
}

集合迭代注意問題：在迭代集合的過程當中，不能對集合進行增刪操做（會報併發訪問異常）；能夠用迭代器的方法進行操做（子類listIterator：有增刪的方法）。

加強for循環注意問題：在使用加強for循環時，不能對元素進行賦值；

int[] arr = {1,2,3};

for(int num : arr) 
{
    num = 0; //不能改變數組的值
}

System.out.println(arr[1]); //2

可變參數（...）：用到函數的參數上，當要操做的同一個類型元素個數不肯定的時候，但是用這個方式，這個參數能夠接受任意個數的同一類型的數據。

和之前接收數組不同的是：

  1. 之前定義數組類型，須要先建立一個數組對象，再將這個數組對象做爲參數傳遞給函數。如今，直接將數組中的元素做爲參數傳遞便可。底層實際上是將這些元素進行數組的封裝，而這個封裝動做，是在底層完成的，被隱藏了。因此簡化了用戶的書寫，少了調用者定義數組的動做。
  2. 若是在參數列表中使用了可變參數，可變參數必須定義在參數列表結尾(也就是必須是最後一個參數，不然編譯會失敗。)。
  3. 若是要獲取多個int數的和呢？可使用將多個int數封裝到數組中，直接對數組求和便可。
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