JAVA集合框架详解

本文主要是介绍JAVA集合框架详解，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

JAVA集合框架详解

集合概述

概念：对象的容器，定义了对多个对象进行操作的常用方法。可以实现数组功能

和数组的区别：

		1. 数组长度固定，集合长度不固定

数组可以存储基本类型和引用类型，集合只能存储引用类型。

位置：java.util.*;

Collection体系集合

Collection父接口

特点：代表一组任意类型的对象，无序、无下标、不能重复。
方法
- boolean add(Object obj) //添加一个对象。
- boolean addAll(Collection c) //将一个集合中的所有对象添加到此集合中。
- void clear() //清空此集合中的所有对象。
- boolean contains(Object o) //检查此集合中是否包含o对象。
- boolean equals(Object o) //比较此集合是否与指定对象相等。
- boolean isEmpty() //判断此集合是否为空。
- boolean remove(Object o) //在此集合中移除o对象。
- int size() //返回此集合中的元素个数。
- Object[] toArray() //将此集合转换成数组。

package chapter;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;

public class demo11 {


    public static void main(String[] args) {
        //创建集合
        Collection collection = new ArrayList();
        //1.添加元素
        collection.add("苹果");
        collection.add("西瓜");
        collection.add("榴莲");
        System.out.println("元素个数"+collection.size());//元素个数3
        System.out.println(collection);//[苹果, 西瓜, 榴莲]
        //2.删除元素
        collection.remove("榴莲");
        System.out.println("删除之后"+collection.size());
        //3.遍历元素
        //3.1使用增强for循环
        for (Object o : collection) {
            System.out.println(o);
        }
        //3.2 使用迭代器（迭代器专门用来遍历集合的一种方式）
        //hasnext();判断是否有下一个元素
        //next();获取下一个元素
        //remove();删除当前元素
        Iterator iterator = collection.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            String object = (String) iterator.next();
            System.out.println(object);
            //删除操作
//            collection.remove(object);引发错误：并发修改异常
//            iterator.remove();//应使用迭代器的方法
        }
        //判断
        System.out.println(collection.contains("西瓜"));//true
        System.out.println(collection.isEmpty());//false

    }
}

学生类

package chapter;

/**
 * 学生类
 */
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 +
                '}';
    }
}

package chapter;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;

/**
 * Collection接口的使用（二）
 * 1.添加元素
 * 2.删除元素
 * 3.遍历元素
 * 4.判断
 */

public class demo12 {

    public static void main(String[] args) {
        Collection collection = new ArrayList();
        Student s1=new Student("张三",18);
        Student s2=new Student("李四", 20);
        Student s3=new Student("王五", 19);
        //1.添加数据
        collection.add(s1);
        collection.add(s2);
        collection.add(s3);
        //collection.add(s3);可重复添加相同对象
        System.out.println("元素个数"+collection.size());
        System.out.println(collection.toString());//System.out.println(collection);效果一样
        //2.删除数据
        collection.remove(s1);
        System.out.println("元素个数"+collection.size());
        //3.遍历数据
        //3.1 增强for
        for (Object object : collection) {
            Student student = (Student) object;
            System.out.println(student);
        }
        3.2迭代器
        //迭代过程中不能使用collection的删除方法
        Iterator iterator = collection.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            Student student = (Student) iterator.next();
            System.out.println(student);
        }
        //4.判断和上一块代码类似。


    }
}

Collection子接口

List集合

特点：有序、有下标、元素可以重复。
方法：
- void add(int index,Object o) //在index位置插入对象o。
- boolean addAll(index,Collection c) //将一个集合中的元素添加到此集合中的index位置。
- Object get(int index) //返回集合中指定位置的元素。
- List subList(int fromIndex,int toIndex) //返回fromIndex和toIndex之间的集合元素。

package chapter;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
import java.util.ListIterator;

/**
 * List子接口的使用（一）
 * 特点：1.有序有下标 2.可以重复
 *
 * 1.添加元素
 * 2.删除元素
 * 3.遍历元素
 * 4.判断
 * 5.获取位置
 */
public class demo13 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建对象
        List list = new ArrayList();
        //1.添加元素
        list.add("小米");
        list.add("苹果");
        list.add(0,"华为");
        System.out.println("元素个数"+list.size());//元素个数3
        System.out.println(list.toString());//[华为, 小米, 苹果]
        //2.删除元素
//        list.remove(0);
//        list.remove("华为");//结果同上
        System.out.println("删除之后："+list.size());
        System.out.println(list.toString());
        //3.遍历元素
        //3.1使用for循环
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            System.out.println(list.get(i));
        }
        //3.2 使用增强for
        for (Object o : list) {
            System.out.println(o);
        }
        //3.3 使用迭代器
        Iterator iterator = list.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
        //3.4使用列表迭代器，listIterator可以双向遍历，添加、删除及修改元素。
        ListIterator listIterator = list.listIterator();
        //从前往后
        while (listIterator.hasNext()){
            System.out.println(listIterator.next());
        }
        //从后往前（此时“遍历指针”已经指向末尾）
        while (listIterator.hasPrevious()){
            System.out.println(listIterator.previous());
        }
        //4.判断
        System.out.println(list.isEmpty());
        System.out.println(list.contains("苹果"));

        //获取位置
        System.out.println(list.indexOf("华为"));

    }
}

package chapter;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class demo14 {

    public static void main(String[] args) {
        List list =new ArrayList();
        //1.添加数字数据（自动装箱为包装类）
        list.add(20);
        list.add(30);
        list.add(40);
        list.add(50);
        System.out.println("元素个数"+list.size());
        System.out.println(list.toString());
        //2.删除元素
//        list.remove(0);
//        list.remove(20);//很明显数组越界错误，改成如下
//        list.remove((Object) 20);
        System.out.println("元素个数："+list.size());
        System.out.println(list.toString());
        //3-5不再演示，与之前类似
        //6.补充方法subList，返回子集合，含头不含尾
        List list2=list.subList(1, 3);
        System.out.println(list2.toString());
    }
}

List实现类

ArrayList【重点】

数组结构实现，查询块、增删慢；
JDK1.2版本，运行效率快、线程不安全。

package chapter;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.ListIterator;

/**
 * ArrayList的使用
 * 存储结构：数组；
 * 特点：查找遍历速度快，增删慢。
 * 1.添加元素
 * 2.删除元素
 * 3.遍历元素
 * 4.判断
 * 5.查找
 */
public class demo15 {

    public static void main(String[] args) {
        ArrayList arrayList = new ArrayList<>();
        //添加元素
        Student s1 = new Student("刘德华", 17);
        Student s2 = new Student("郭富城", 35);
        Student s3 = new Student("张学友", 20);
        arrayList.add(s1);
        arrayList.add(s2);
        arrayList.add(s3);
        System.out.println("元素个数"+arrayList.size());
        System.out.println(arrayList.toString());

        //删除元素
//        arrayList.remove(s1);
//        arrayList.remove(new Student("张学友", 20));
//        System.out.println("元素个数"+arrayList.size());
//        System.out.println(arrayList.toString());
        //注：这样可以删除吗（不可以）？显然这是两个不同的对象。
        //假如两个对象属性相同便认为其是同一对象，那么如何修改代码？-->修改Student类的equals方法
        //3.遍历元素
        //3.1使用迭代器
        Iterator iterator = arrayList.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            Object next = iterator.next();
            System.out.println(next);
        }
        //3.2使用列表迭代器
        ListIterator listIterator = arrayList.listIterator();
        //从前往后遍历
        while (listIterator.hasNext()){
            Object next = listIterator.next();
            System.out.println(next);
        }
        //从后往前遍历
        while (listIterator.hasPrevious()){
            Object previous = listIterator.previous();
            System.out.println(previous);
        }
        //判断
        System.out.println(arrayList.isEmpty());
        System.out.println(arrayList.contains(new Student("张学友", 20)));
        //注：与上文相同的问题。
        //5.查找
        System.out.println(arrayList.indexOf(s1));

    }
}

注：Object里的equals(this==obj)用地址和当前对象比较，如果想实现代码中的问题，可以在学生类中重写equals方法：

 @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        //1.是否为同一对象
        if (this==obj){
            return true;
        }
        //2.判断是否为空
        if (obj==null){
            return false;
        }
        //3.判断是否为Student类型
        if (obj instanceof Student){
            Student student = (Student) obj;
            if (this.name.equals(student.getName())&&this.age==student.age){
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

ArrayList源码分析

默认容量大小：private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
存放元素的数组：transient Object[] elementData;
实际元素个数：private int size;
创建对象时调用的无参构造函数：
```
COPY//这是一个空的数组
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
public ArrayList() {
    this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
```
这段源码说明当你没有向集合中添加任何元素时，集合容量为0。那么默认的10个容量怎么来的呢？

这就得看看add方法的源码了：
```
COPYpublic boolean add(E e) {
    ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
    elementData[size++] = e;
    return true;
}
```
假设你new了一个数组，当前容量为0，size当然也为0。这时调用add方法进入到ensureCapacityInternal(size + 1);该方法源码如下：
```
COPYprivate void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
    ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
```
该方法中的参数minCapacity传入的值为size+1也就是 1，接着我们再进入到calculateCapacity(elementData, minCapacity)里面：
```
COPYprivate static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
    if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
        return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
    }
    return minCapacity;
}
```
上文说过，elementData就是存放元素的数组，当前容量为0，if条件成立，返回默认容量DEFAULT_CAPACITY也就是10。这个值作为参数又传入ensureExplicitCapacity()方法中，进入该方法查看源码：
```
COPYprivate void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
    modCount++;
    // overflow-conscious code
    if (minCapacity - elementData.length > 0)
        grow(minCapacity);
}
```
~~我们先不要管modCount这个变量。~~

因为elementData数组长度为0，所以if条件成立，调用grow方法，重要的部分来了，我们再次进入到grow方法的源码中：
```
COPYprivate void grow(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    int oldCapacity = elementData.length;
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
        newCapacity = minCapacity;
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
    // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
```
这个方法先声明了一个oldCapacity变量将数组长度赋给它，其值为0；又声明了一个newCapacity变量其值为oldCapacity+一个增量，可以发现这个增量是和原数组长度有关的量，当然在这里也为0。第一个if条件满足，newCapacity的值为10（这就是默认的容量，不理解的话再看看前面）。第二个if条件不成立，也可以不用注意，因为MAX_ARRAY_SIZE的定义如下：
```
COPYprivate static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
```
这个值太大了以至于第二个if条件没有了解的必要。

最后一句话就是为elementData数组赋予了新的长度，Arrays.copyOf()方法返回的数组是新的数组对象，原数组对象不会改变，该拷贝不会影响原来的数组。copyOf()的第二个自变量指定要建立的新数组长度，如果新数组的长度超过原数组的长度，则保留数组默认值。

这时候再回到add的方法中，接着就向下执行elementData[size++] = e;到这里为止关于ArrayList就讲解得差不多了，当数组长度为10的时候你们可以试着过一下源码，查一下每次的增量是多少（答案是每次扩容为原来的1.5倍）。

Vector

数组结构实现，查询快、增删慢；
JDK1.0版本，运行效率慢、线程安全。

package chapter;

import java.util.Enumeration;
import java.util.Iterator;
import java.util.Vector;

/**
 * Vector的演示使用
 *
 *1.添加数据
 *2.删除数据
 *3.遍历
 *4.判断
 */
public class demo16 {
    public static void main(String[] args) {
        Vector vector = new Vector<>();
        //1.添加数据
        vector.add("Java");
        vector.add("Python");
        vector.add("C++");
        System.out.println("元素个数"+vector.size());
        //2.删除数据
//        vector.remove(0);
//        vector.remove("Java");
        //3.遍历
        //3.1迭代器
        Iterator iterator = vector.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            Object next = iterator.next();
            System.out.println(next);
        }
        //3.2枚举器
        Enumeration elements = vector.elements();
        while (elements.hasMoreElements()){
            Object o = elements.nextElement();
            System.out.println(o);
        }
        //4.判断
        System.out.println(vector.isEmpty());
        System.out.println(vector.contains("he"));
        //5. Vector其他方法
        //firstElement()  lastElement()  ElementAt();
    }
}

LinkedList

链表结构实现，增删快，查询慢。

package chapter;

import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedList;
/**
 * LinkedList的用法
 * 存储结构：双向链表
 * 1.添加元素
 * 2.删除元素
 * 3.遍历
 * 4.判断
 */
public class demo17 {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<Student> linkedList = new LinkedList<>();
        Student s1=new Student("唐", 21);
        Student s2=new Student("何", 22);
        Student s3=new Student("余", 21);
        //1.添加
        linkedList.add(s1);
        linkedList.add(s2);
        linkedList.add(s3);
        System.out.println("元素个数"+linkedList.size());
        System.out.println(linkedList.toString());
        //2.删除元素
        linkedList.remove(new Student("唐", 21));
        System.out.println(linkedList.toString());
        //3.遍历
        //3.1for
        for (int i = 0; i < linkedList.size(); i++) {
            System.out.println(linkedList.get(i));
        }
        //3.2增强for
        for (Student student : linkedList) {
            System.out.println(student);
        }
        //3.3使用迭代器
        Iterator<Student> iterator = linkedList.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            Student next = iterator.next();
            System.out.println(next);
        }
        //3.4使用列表迭代器
        //4. 判断
        System.out.println(linkedList.contains(s1));
        System.out.println(linkedList.isEmpty());
        System.out.println(linkedList.indexOf(s3));
    }
}

LinkedList源码分析

LinkedList首先有三个属性：

链表大小：transient int size = 0;
（指向）第一个结点/头结点：transient Node<E> first;
（指向）最后一个结点/尾结点：transient Node<E> last;

关于Node类型我们再进入到类里看看：

COPYprivate 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;
        this.prev = prev;
    }
}

首先item存放的是实际数据；next指向下一个结点而prev指向上一个结点。

Node带参构造方法的三个参数分别是前一个结点、存储的数据、后一个结点，调用这个构造方法时将它们赋值给当前对象。

LinkedList是如何添加元素的呢？先看看add方法：

COPYpublic boolean add(E e) {
    linkLast(e);
    return true;
}

进入到linkLast方法：

COPYvoid linkLast(E e) {
    final Node<E> l = last;
    final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
    last = newNode;
    if (l == null)
        first = newNode;
    else
        l.next = newNode;
    size++;
    modCount++;
}

假设刚开始new了一个LinkedList对象，first和last属性都为空，调用add进入到linkLast方法。

首先创建一个Node变量 l 将last（此时为空）赋给它，然后new一个newNode变量存储数据，并且它的前驱指向l，后继指向null；再把last指向newNode。如下图所示：

如果满足if条件，说明这是添加的第一个结点，将first指向newNode：

至此，LinkedList对象的第一个数据添加完毕。假设需要再添加一个数据，我们可以再来走一遍，过程同上不再赘述，图示如下：

ArrayList和LinkedList区别

ArrayList：必须开辟连续空间，查询快，增删慢。
LinkedList：无需开辟连续空间，查询慢，增删快。

泛型概述

Java泛型是JDK1.5中引入的一个新特性，其本质是参数化类型，把类型作为参数传递。
常见形式有泛型类、泛型接口、泛型方法。
语法：
- <T,…> T称为类型占位符，表示一种引用类型。
好处：
- 提高代码的重用性。
- 防止类型转换异常，提高代码的安全性。

泛型类

package Generic;

/**
 * 泛型类
 * 语法：类名<T>
 * T是类型占位符，表示一种引用类型，编写多个使用逗号隔开
 *
 */
public class MyGeneric<T> {
    //1.创建泛型变量
    //不能使用new来创建，因为泛型是不确定的类型，也可能私有构造方法
    T t;
    //2.泛型作为方法的参数
    public void show(T t){
        System.out.println(t);
    }
    //泛型作为方法的返回值
    public T getT(){
        return t;
    }
}

package Generic;

/**
 * 注意：
 * 1.泛型只能使用引用类型
 * 2.不同泛型类型的对象不能相互赋值
 */
public class testGeneric {
    public static void main(String[] args) {
        MyGeneric<String> stringMyGeneric = new MyGeneric<>();
        stringMyGeneric.t="abc";
        stringMyGeneric.show("xxx");

        MyGeneric<Integer> integerMyGeneric = new MyGeneric<>();
        integerMyGeneric.t=10;
        integerMyGeneric.show(100);
        Integer t = integerMyGeneric.getT();
        System.out.println(t);
    }
}

泛型接口

/**
 * 泛型接口
 * 语法：接口名<T>
 * 注意：不能创建泛型静态常量
 */
public interface MyInterface<T> {
    //创建常量
	String nameString="tang";
    
	T server(T t);
}

/**
 * 实现接口时确定泛型类
 */
public class MyInterfaceImpl implements MyInterface<String>{
	@Override
	public String server(String t) {
		System.out.println(t);
		return t; 
	}
}

//测试
MyInterfaceImpl myInterfaceImpl=new MyInterfaceImpl();
myInterfaceImpl.server("xxx");
//xxx

/**
 * 实现接口时不确定泛型类
 */
public class MyInterfaceImpl2<T> implements MyInterface<T>{
	@Override
	public T server(T t) {
		System.out.println(t);
		return t;
	}
}

//测试
MyInterfaceImpl2<Integer> myInterfaceImpl2=new MyInterfaceImpl2<Integer>();
myInterfaceImpl2.server(2000);
//2000

泛型方法

/**
 * 泛型方法
 * 语法：<T> 返回类型
 */
public class MyGenericMethod {
	public <T> void show(T t) {
		System.out.println("泛型方法"+t);
	}
}

//测试
MyGenericMethod myGenericMethod=new MyGenericMethod();
myGenericMethod.show("tang");
myGenericMethod.show(200);
myGenericMethod.show(3.14);

泛型集合

概念：参数化类型、类型安全的集合，强制集合元素的类型必须一致。
特点

：
- 编译时即可检查，而非运行时抛出异常。
- 访问时，不必类型转换（拆箱）。
- 不同泛型指尖引用不能相互赋值，泛型不存在多态。

之前我们在创建LinkedList类型对象的时候并没有使用泛型，但是进到它的源码中会发现：

COPYpublic class LinkedList<E>
    extends AbstractSequentialList<E>
    implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable{//略}

它是一个泛型类，而我之前使用的时候并没有传递，说明java语法是允许的，这个时候传递的类型是Object类，虽然它是所有类的父类，可以存储任意的类型，但是在遍历、获取元素时需要原来的类型就要进行强制转换。这个时候就会出现一些问题，假如往链表里存储了许多不同类型的数据，在强转的时候就要判断每一个原来的类型，这样就很容易出现错误。

Set集合概述

Set子接口

特点：无序、无下标、元素不可重复。
方法：全部继承自Collection中的方法。

package Generic;

import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
/**
 * 测试Set接口的使用
 * 特点：1.无序，没有下标；2.重复
 * 1.添加数据
 * 2.删除数据
 * 3.遍历【重点】
 * 4.判断
 */
public class demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet<String> strings = new HashSet<>();
        //1.添加数据
        strings.add("刘德华");
        strings.add("张学友");
        strings.add("郭富城");
        System.out.println("元素个数"+strings.size());
        System.out.println(strings.toString());//无序输出
        //2.删除数据
//        strings.remove("刘德华");
//        System.out.println(strings.toString());
        //3.遍历
        //3.1使用for增强
        for (String string : strings) {
            System.out.println(string);
        }
        //3.2迭代器
        Iterator<String> iterator = strings.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            String next = iterator.next();
            System.out.println(next);
        }
        //4.判断
        System.out.println(strings.contains("刘德华"));
        System.out.println(strings.isEmpty());
    }
}

Set实现类

HashSet【重点】

1、采用hash算法计算存储对象的hashcode。

2、然后再拿这个hashcode跟数组长度-1做位运算，使运算结果可以随机散落在桶(bucket)中。得到二次运算后的hashcode,根据此hashcode确定要存储在数组的哪个位置上。如果这个位置没有其他元素，直接存储。
2、（随着元素的不断添加）就可能出现“哈希冲突”，出现不同的对象二次计算后的hashcode相同，要存储的位置已经有其他元素了。这个时候，用equals比较是否是同一个元素：如果equals为true，则不存储。
3、如果equals结果为false，要存储，此时在该桶中此hashcode位置形成链表进行存储。
4、元素越来越多，每个桶中链表越来越长（会导致效率下降），当已使用容量超过负载因子0.75，调用HashMap的reSize()方法进行扩容（增加桶的数量）
5、扩容后，集合中所有元素重新计算hashcode，按新的hashcode进行存储。
6、在桶元素超过8个并且表长超过64会将链表转化为红黑树；当红黑树中元素小于6个时，会将红黑树转化为链表。

package Generic;

import java.util.Objects;

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

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


}

package Generic;

import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;

/**
 * HashSet集合的使用
 * 存储结构：哈希表（数组+链表+红黑树）
 * 1.添加元素
 * 2.删除元素
 * 3.遍历
 * 4.判断
 */
public class Demo02 {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet<Person> people = new HashSet<>();
        Person p1=new Person("tang",21);
        Person p2=new Person("he", 22);
        Person p3=new Person("yu", 21);

        //1.添加元素
        people.add(p1);
        people.add(p2);
        people.add(p3);
        //重复，添加失败
        people.add(p3);
        System.out.println(people.toString());
        直接new一个相同属性的对象，依然会被添加，不难理解。
        people.add(new Person("he", 22));
        System.out.println(people.toString());
        //假如相同属性便认为是同一个对象，怎么修改？需要重写hashCode、equals方法

        //2.删除元素
        people.remove(p1);

        //3.遍历
        //3.1增强for
        for (Person person : people) {
            System.out.println(person);
        }
        //3.2迭代器
        Iterator<Person> iterator = people.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            Person next = iterator.next();
            System.out.println(next);
        }
        //4.判断
        System.out.println(people.isEmpty());
        //直接new一个相同属性的对象结果输出是false，不难理解。
        //注：假如相同属性便认为是同一个对象，该怎么做？
        System.out.println(people.contains(new Person("yu", 21)));
    }
}

注：hashSet存储过程：

根据hashCode计算保存的位置，如果位置为空，则直接保存，否则执行第二步。
执行equals方法，如果方法返回true，则认为是重复，拒绝存储，否则形成链表。

存储过程实际上就是重复依据，要实现“注”里的问题，可以重写hashCode和equals代码：

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Person person = (Person) o;
        return age == person.age &&
                Objects.equals(name, person.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, age);
    }

TreeSet

基于排序实现不重复
实现了SortedSet接口，对集合元素自动排序
元素对象的类型必须实现Comparable接口，指定排序规则
通过CompareTo方法确定是否为重复元素

package Generic;

import java.util.TreeSet;

/**
 * 使用TreeSet保存数据
 * 存储结构：红黑树
 * 要求：元素类必须实现Comparable接口，compareTo方法返回0，认为是重复元素 
 */
public class demo03 {

    public static void main(String[] args) {
        TreeSet<Person> people = new TreeSet<>();
        Person p1=new Person("tang",21);
        Person p2=new Person("he", 22);
        Person p3=new Person("yu", 21);
        //1.添加元素
        people.add(p1);
        people.add(p2);
        people.add(p3);
        //注：直接添加会报类型转换错误，需要实现Comparable接口
        System.out.println(people.toString());
        //2.删除元素
        people.remove(p1);
        people.remove(new Person("he",22));
        System.out.println(people.toString());
        //3.遍历 增强for 迭代器
        //4.判断
        System.out.println(people.contains(new Person("yu",21)));
    }
}

查看Comparable接口的源码，发现只有一个compareTo抽象方法，在人类中实现它：

@Override
    public int compareTo(Person o) {
        //1.先按姓名比
        //2.再按年龄比
        int n1 = this.getName().compareTo(o.getName());
        int n2 = this.age-o.getAge();
        return n1==0?n2:n1;
    }

除了实现Comparable接口里的比较方法，TreeSet也提供了一个带比较器Comparator的构造方法，使用匿名内部类来实现它：

package Generic;

import java.util.Comparator;
import java.util.TreeSet;

public class demo05 {
    public static void main(String[] args) {
        TreeSet<Person> people = new TreeSet<>(new Comparator<Person>() {
            @Override
            public int compare(Person o1, Person o2) {
                //1.先按年龄比较
                //2.再按姓名比较
                int n1 = o1.getAge()-o2.getAge();
                int n2 = o1.getName().compareTo(o2.getName());
                return n1==0?n2:n1;
            }
        });
        Person p1=new Person("tang",21);
        Person p2=new Person("he", 22);
        Person p3=new Person("yu", 21);
        people.add(p1);
        people.add(p2);
        people.add(p3);
        System.out.println(people.toString());
        //[Person{name='tang', age=21}, Person{name='yu', age=21}, Person{name='he', age=22}]
    }
}

接下来我们来做一个小案例：

package Generic;

import java.util.Comparator;
import java.util.TreeSet;

/**
 * 要求：使用TreeSet集合实现字符串按照长度进行排序
 * helloworld tangrui hechengyang wangzixu yuguoming
 * Comparator接口实现定制比较
 */
public class demo04 {
    public static void main(String[] args) {
        TreeSet<String> treeSet = new TreeSet<String>(new Comparator<String>() {
            @Override
            //1.先比较字符串
            //2.再比较字符串
            public int compare(String o1, String o2) {
                int n1 = o1.length()-o2.length();
                int n2 = o1.compareTo(o2);
                return n1==0?n2:n1;
            }
        });
        treeSet.add("helloworld");
        treeSet.add("tangrui");
        treeSet.add("hechenyang");
        treeSet.add("yuguoming");
        treeSet.add("wangzixu");
        System.out.println(treeSet.toString());
    }
}

Map集合概述

Map接口的特点：

用于存储任意键值对(Key-Value)。
键：无序、无下标、不允许重复（唯一）。
值：无序、无下标、允许重复。

方法：
- V put(K key,V value)//将对象存入到集合中，关联键值。key重复则覆盖原值。
Object get(Object key)//根据键获取相应的值。
- Set<K>//返回所有的key
- Collection<V> values()//返回包含所有值的Collection集合。
- Set<Map.Entry<K,V>>//键值匹配的set集合

在这里插入图片描述

package chapter;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

/**
 * Map接口的使用
 * 特点：（1）存储键值对（2）键不能重复（3）无序
 */
public class demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建Map集合
        Map<String,String> map = new HashMap<>();
        //添加元素
        map.put("cn","中国");
        map.put("uk","英国");
        map.put("usa","美国");
        map.put("cn","china");//会覆盖 map.put("cn","中国");
        System.out.println("元素个数"+map.size());
        System.out.println(map.toString());
        //删除元素
        map.remove("usa");
        System.out.println("删除之后"+map.toString());
        //遍历
        //使用keySet();先获取key，再由key去查找value
        for (String key : map.keySet()) {
            System.out.println(key+"----"+map.get(key));
        }
        //使用entrySet;效率较高；key与value一起获取，存放在entrySet中
        for (Map.Entry<String, String> entry : map.entrySet()) {
            System.out.println(entry.getKey()+"----"+entry.getValue());
        }

    }
}

Map集合实现类

HashMap【重点】

JDK1.2版本，线程不安全，运行效率快；允许用null作为key或是value。

package chapter;

import java.util.Objects;

/**
 * 学生类
 */
public class Student {
    private String name;
    private int id;

    public Student() {
    }

    public Student(String name, int id) {
        this.name = name;
        this.id = id;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", id=" + id +
                '}';
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Student student = (Student) o;
        return id == student.id &&
                Objects.equals(name, student.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, id);
    }
}

package chapter;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
/**
 * HashMap的使用
 * 存储结构：哈希表（数组+链表+红黑树）
 */
public class demo02 {

    public static void main(String[] args) {
        HashMap<Student, String> hashMap = new HashMap<>();
        Student s1=new Student("tang", 36);
        Student s2=new Student("yu", 101);
        Student s3=new Student("he", 10);
        //添加元素
        hashMap.put(s1, "成都");
        hashMap.put(s2, "杭州");
        hashMap.put(s3, "郑州");
        //添加失败，但会更新值
//        hashMap.put(s3,"上海");
        System.out.println(hashMap.toString());
        //添加成功，不过两个属性一模一样；
        //注：假如相同属性便认为是同一个对象，怎么修改？重写Student中的hashcode跟equals方法
        hashMap.put(new Student("he",10),"上海");
        System.out.println(hashMap.toString());

        //删除元素
//        hashMap.remove(s3);
        System.out.println(hashMap.toString());

        //遍历
        //使用keySet()遍历
        for (Student key : hashMap.keySet()) {
            System.out.println(key+"====="+hashMap.get(key));
        }

        //使用entrySet()遍历
        for (Map.Entry<Student, String> entry : hashMap.entrySet()) {
            System.out.println(entry.getKey()+"======="+entry.getValue());
        }

        //判断
        System.out.println(hashMap.containsKey(new Student("he",10)));
        System.out.println(hashMap.containsValue("北京"));
    }
}

注：和之前说过的HashSet类似，重复依据是hashCode和equals方法，重写即可：

  @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Student student = (Student) o;
        return id == student.id &&
                Objects.equals(name, student.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, id);
    }

HashMap源码分析

默认初始化容量：static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;
数组最大容量：static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
默认加载因子：static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
链表调整为红黑树的链表长度阈值（JDK1.8）:static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
红黑树调整为链表的链表长度阈值（JDK1.8）：static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
链表调整为红黑树的数组最小阈值（JDK1.8）：static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
HashMap存储的数组：transient Node<K,V>[] table;
HashMap存储的元素个数：transient int size;
- 默认加载因子是什么？
  - 就是判断数组是否扩容的一个因子。假如数组容量为100，如果HashMap的存储元素个数超过了100*0.75=75，那么就会进行扩容。
- 链表调整为红黑树的链表长度阈值是什么？
  - 假设在数组中下标为3的位置已经存储了数据，当新增数据时通过哈希码得到的存储位置又是3，那么就会在该位置形成一个链表，当链表过长时就会转换成红黑树提高执行效率，这个阈值就是链表转换成红黑树的最短链表长度；
- 链表调整为红黑树的数组最小阈值是什么？
  - 并不是只要链表长度大于8就可与i转换成红黑树，在前者条件成立的情况下，数组的容量必须大于等于64才会转换；

1）HashMap的数组table存储的就是一个个的Node<K,V>类型，很清楚的看到有一对键值，还有一个指向next的指针（部分源码）；

static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
      final K key;
      V value;
      Node<K,V> next;
  }

2）之前的代码中在new对象时调用的是HashMap的无参构造方法，进入到该构造方法的源码查看

public HashMap() {
      this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
  }

3）发现没有什么内容，只是赋值了一个加载因子；二在上下文我们观察到源码中的table个size都没有赋予初始值，说明HashMap刚刚创建时并没有分配容量，并不拥有默认设定的16个空间大小，此时table为null，size为0；

4）当我们添加元素时调用put方法：

public V put(K key, V value) {
      return putVal(hash(key), key, value, false, true);
  }

5）put方法吧key和value传给了putVal，同时还传入了一个hash(key)所返回的值，这是一个产生哈希值的方法，在进入到putVal方法：

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                    boolean evict) {
      Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
      if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
          n = (tab = resize()).length;
      if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
          tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
      else{
          //略
      }
  }

这里面创建了一个tab数组和一个Node变量p，第一个if实际是判断table是否为空，而我们现在只关注刚创建HashMap对象时的状态，此时tab和table都为空，满足条件，执行内部代码，这条代码其实就是把resize()所返回的结果赋给tab，n为tab的长度，resize就是重新调整数组长度，resize()源码；

final Node<K,V>[] resize() {
      Node<K,V>[] oldTab = table;
      int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
      int oldThr = threshold;
      if (oldCap > 0);
      else if (oldThr > 0);
      else {               // zero initial threshold signifies using defaults
          newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
          newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
      } 
      @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
      Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
      table = newTab;
      return newTab;
  }

该方法首先把table及其长度赋值给oldTab和oldCap；threshold是阈值的意思，此时为0，所以前两个if先不管，最后else里newCap的值为默认初始化容量16；往下创建了一个newCap大小的数组并将其赋给了table，刚创建的HashMap对象就在这里获得了初始容量。然后我们再回到putVal方法，第二个if就是根据哈希码得到的tab中的一个位置是否为空，为空便直接添加元素，此时数组中无元素所以直接添加。至此HashMap对象就完成了第一个元素的添加。当添加的元素超过16*0.75=12时，就会进行扩容：

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict){
      if (++size > threshold)
          resize();
  }

扩容的代码如下（部分）：

final Node<K,V>[] resize() {
      int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
      int newCap;
      if (oldCap > 0) {
          if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {//略}
          else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                   oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
      }
  }

核心部分是else if里的移位操作，也就是说每次扩容都是原来大小的两倍。
注*：额外说明的一点是在JDK1.8以前链表是头插入，JDK1.8以后链表是尾插入。

Hashtable

JDK1.0版本，线程安全，运行效率慢；不允许null作为key或是value。
初始容量11，加载因子0.75。

这个集合在开发过程中已经不用了，稍微了解即可。

Properties

Hashtable的子类，要求key和value都是String。通常用于配置文件的读取。

它继承了Hashtable的方法，与流关系密切，此处不详解。

TreeMap

实现了SortedMap接口（是Map的子接口），可以对key自动排序。

package com.guido;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.TreeMap;

public class demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        TreeMap<Student, Integer> treeMap = new TreeMap<>();
        Student s1=new Student("tang", 36);
        Student s2=new Student("yu", 101);
        Student s3=new Student("he", 10);
        //1.添加元素
        treeMap.put(s1, 21);
        treeMap.put(s2, 22);
        treeMap.put(s3, 21);
        //不能直接打印，需要实现Comparable接口，因为红黑树需要比较大小
        System.out.println(treeMap.toString());
        //删除元素
        treeMap.remove(s3);
        System.out.println(treeMap.toString());
        //3.遍历
        //3.1keySet
        System.out.println("===========keySet==========");
        for (Student key : treeMap.keySet()) {
            System.out.println(key+"++++"+treeMap.get(key));
        }
        System.out.println("===========entrySet==========");
        for (Map.Entry<Student, Integer> entry : treeMap.entrySet()) {
            System.out.println(entry.getKey()+"+++++++++"+entry.getValue());
        }
        //4.判断
        System.out.println(treeMap.containsKey(s1));
        System.out.println(treeMap.isEmpty());

    }
}

TreeSet源码

和HashSet类似，放在TreeMap之后讲便一目了然（部分）：

COPYpublic class TreeSet<E> extends AbstractSet<E>
    implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
    private transient NavigableMap<E,Object> m;
    private static final Object PRESENT = new Object();
    TreeSet(NavigableMap<E,Object> m) {
        this.m = m;
    }
    public TreeSet() {
        this(new TreeMap<E,Object>());
    }
}

TreeSet的存储结构实际上就是TreeMap，再来看其存储方式：

COPYpublic boolean add(E e) {
    return m.put(e, PRESENT)==null;
}

它的add方法调用的就是TreeMap的put方法，将元素作为key传入到存储结构中。

Collections工具类

概念：集合工具类，定义了除了存取以外的集合常用方法。
方法：
- public static void reverse(List<?> list)//反转集合中元素的顺序
- public static void shuffle(List<?> list)//随机重置集合元素的顺序
- public static void sort(List<T> list)//升序排序（元素类型必须实现Comparable接口）

package com.guido;

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

public class demo02 {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
        list.add(20);
        list.add(10);
        list.add(30);
        list.add(90);
        list.add(70);

        //sort排序
        System.out.println(list.toString());
        Collections.sort(list);
        System.out.println(list.toString());
        System.out.println("--------------");

        //binarySearch二分查找
        ArrayList<Integer> list2 = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            list2.add(0);
        }
        //该方法要求目标元素容量大于等于原目标
        Collections.copy(list2,list);
        System.out.println(list2.toString());

        //reverse反转
        Collections.reverse(list);
        System.out.println(list.toString());

        //shuffle打乱
        Collections.shuffle(list);
        System.out.println(list.toString());

        //补充 list转成数组
        //Object[] array = list.toArray();
        //为什么不用toArray()它的无参方法呢，因为它的无参方法返回的是一个Object类型数组，
        // 即使你的集合是带泛型。所以用那个方法会面临一个Object类型数组之后的数据转型，
        // 相对用它的有参方法会更麻烦
        Integer[] array = list.toArray(new Integer[0]);
        System.out.println(array.length);

        //数组转换成集合
        String[] nameStrings= {"tang","he","yu"};
        List<String> list1 = Arrays.asList(nameStrings);
        System.out.println(list1);

        //注：基本类型转成集合时需要修改为包装类
    }
}

集合总结

在这里插入图片描述

这篇关于JAVA集合框架详解的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对大家有所帮助，也希望大家多多支持为之网！