Java集合全解【完整版】
创始人
2024-05-11 07:01:02
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文章目录

  • 01 初识集合
    • > 集合是什么?为什么要用集合?
    • > 集合的框架体系
  • 02 Collection接口
    • > Collection接口常用方法
    • > Collection接口遍历元素:使用Iterator(迭代器)
    • > Collection接口遍历元素:增强 for 循环
  • 03 List接口
    • > List 接口的常用方法
    • > List的三种遍历方式
    • > List 排序练习
      • ※ ArrayList 使用注意事项
      • ※ ArrayList 底层结构
      • ※ Vector 底层结构
      • ※ LinkedList 底层结构 (双向链表和增删改查案例)
    • > ArrayList 和 LinkedList 比较
  • 04 Set接口
    • > Set 接口和常用方法
    • > HashSet
      • HashSet 底层机制(HashMap)
    • > LinkedHashSet
    • > TreeSet
  • 05 Map接口
    • > Map 接口实现类的特点
    • > Map 接口和常用方法
    • > Map 接口遍历方法
    • > HashMap 用例 小结
      • HashMap 底层&扩容机制
    • > Hashtable
    • > TreeMap
    • > Properties
  • 06 Collections工具类介绍
    • > 排序操作
    • > 查找、替换
  • 👉 开发中如何选择集合实现类


01 初识集合

> 集合是什么?为什么要用集合?

  • 保存数据会经常使用到数组,但数组存在以下几个缺陷:
    1. 长度开始时必须指定,且一旦指定,不能更改;
    2. 保存的必须为同一类型的元素;
    3. 使用数组进行增加元素的步骤比较麻烦;
//例如 创建一个 Play 数组
Play[] p = new Play[1]; //大小是1
p[0] = new Play();
//增加新的Play对象
Play[] p2 = new Play[p.length+1];//新建数组
//然后再用循环拷贝p数组的元素到p2中,很繁琐

这个时候就需要用一个比数组要“高级的容器”来解决,这就是集合

  1. 可以动态保存任意多个不同类型对象,使用方便;
  2. 提供了一系列方便的操作对象的方法:add、remove、set、get等;
  3. 使用集合添加、删除新元素要简单的多;

> 集合的框架体系

Java的集合类有很多,主要分为两大类:
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单列集合:在这里插入图片描述
双列集合:在这里插入图片描述

//单列集合
ArrayList arrayList = new ArrayList();
arrayList.add("Jack");
arrayList.add("Tom");//双列集合
HashMap hashMap = new HashMap();
hashMap.put("No.1","我");
hashMap.put("No.2","你");

02 Collection接口

Collection接口实现类的特点:

public interface Collection extends Iterable
  1. Collection实现子类可以存放多个元素,每个元素可以是Object
  2. 有些Collection的实现类,可以存放重复的元素,有些不可以;
  3. 有些Collection的实现类,有些是有序的(List),有些则不是有序(Set);
  4. Collection接口没有直接的实现子类,是通过它的子接口List和Set来实现的;

(----> 这些方法是 List 和 Set 都有的)

> Collection接口常用方法

  • add : 添加单个元素;
  • remove : 删除指定元素;
  • contains : 查找元素是否存在;
  • size : 获取元素个数;
  • isEmpty : 判断是否为空;
  • clear : 清空;
  • addAll : 添加多个元素;
  • containaAll :查找多个元素是否都存在;
  • removeAll : 删除多个元素;

以 ArrayList 实现类来演示:

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class CollectionMethod {public static void main(String[] args) {//1.add:添加单个元素List list = new ArrayList();list.add("字符串");list.add(128);//list.add(new Integer(10))list.add(true);System.out.println("list="+list);//list=[字符串, 128, true]//2.remove:删除指定元素//list.remove(0);//删除第一个元素//System.out.println("list="+list);//list=[128, true]list.remove("字符串");//指定删除某个元素System.out.println("list="+list);//list=[128, true]//3.contains:查找某个元素是否存在System.out.println(list.contains(128));//true//4.size:返回元素个数System.out.println(list.size());//2//5.isEmpty:判断是否为空System.out.println(list.isEmpty());//false//6.clear:清空list.clear();System.out.println("list= "+list);//list= []//7.addAll:添加多个元素ArrayList list2 = new ArrayList();list2.add("开心");list2.add("每");list2.add(1);list2.add("天");list.addAll(list2);//传入一个集合System.out.println("新的list:"+list);//新的list:[开心, 每, 1, 天]//8.containsAll:查找多个元素是否存在System.out.println(list.containsAll(list2));//true//9.removeAll:删除多个元素list.removeAll(list2);System.out.println("list="+list);//list=[]}
}

> Collection接口遍历元素:使用Iterator(迭代器)

  1. Iterator对象称为迭代器,主要用于遍历Collection集合中的元素;
  2. 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,即返回一个迭代器;
  3. Iterator仅用于遍历集合,Iterator本身并不存放对象;
迭代器执行原理:
Iterator iterator = new coll.iterator(); 得到一个集合迭代器
hasNext() :判断是否还有下一个元素
while(iterator.hasNext()){next()作用:指针下移,将下移后以后集合位置上的元素返回System.out.println(iterator.next());
}

每 next() 一次,箭头下移一次:
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注意:在调用 iterator.next( ) 方法之前,必须要调用iterator.hasNext( ) 进行检测;若不调用,且下一条记录无效,直接调用 iterator.next( ) 会抛出 NoSuchElementException异常。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;public class CollectionIterator {public static void main(String[] args) {Collection col = new ArrayList();col.add(new Book("三国演义","罗贯中",10.1));col.add(new Book("红楼梦","曹雪芹",34.6));col.add(new Book("西游记","吴承恩",28.8));System.out.println("col : "+col);
//col : [Book{name='三国演义', author='罗贯中', price=10.1}, Book{name='红楼梦', author='曹雪芹', price=34.6}, Book{name='西游记', author='吴承恩', price=28.8}]//遍历 col//1.先得到col集合对应的迭代器Iterator iterator = col.iterator();//2.使用while循环遍历//快捷键快速生成while循环 输入itit回车即可//crtl+j 可以查看当前所有快捷键while(iterator.hasNext()){ //判断是否还有数据//next()返回下一个元素,类型是ObjectObject obj = iterator.next();System.out.println(obj);//Book{name='三国演义', author='罗贯中', price=10.1}//Book{name='红楼梦', author='曹雪芹', price=34.6}//Book{name='西游记', author='吴承恩', price=28.8}//3.当退出while循环后,此时iterator迭代器指向最后的元素//iterator.next(); --> NoSuchElementException//4.若还要使用迭代器,需要重置迭代器iterator = col.iterator();             }}
}class Book{private String name;private String author;private double price;public Book(String name, String author, double price) {this.name = name;this.author = author;this.price = price;}@Overridepublic String toString() {return "Book{" +"name='" + name + '\'' +", author='" + author + '\'' +", price=" + price +'}';}
}

> Collection接口遍历元素:增强 for 循环

增强for循环,可以代替 iterator迭代器,特点:增强for循环就是简化版的iterator,本质一样,只能用于遍历集合或数组;

基本语法:

for(元素类型 元素名 : 集合名或数组名){访问元素
}
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;public class CollectionIterator {public static void main(String[] args) {Collection col = new ArrayList();col.add(new Book("三国演义","罗贯中",10.1));col.add(new Book("红楼梦","曹雪芹",34.6));col.add(new Book("西游记","吴承恩",28.8));//增强for循环  不仅可以用于集合,数组也同样适用//底层仍然是迭代器iterator 相当于简化版迭代器//快捷键 输入I后回车for (Object book:col) {System.out.println(book);}//Book{name='三国演义', author='罗贯中', price=10.1}//Book{name='红楼梦', author='曹雪芹', price=34.6}//Book{name='西游记', author='吴承恩', price=28.8}}
}class Book{private String name;private String author;private double price;public Book(String name, String author, double price) {this.name = name;this.author = author;this.price = price;}@Overridepublic String toString() {return "Book{" +"name='" + name + '\'' +", author='" + author + '\'' +", price=" + price +'}';}
}

03 List接口

在这里插入图片描述

  • List集合类中元素有序(即添加和取出顺序一致),且可重复
  • List集合中的每个元素都有其对应的顺序索引,即支持索引;
  • List容器中的元素都对应一个整数型的序号记其在容器中的位置,可以根据序号存取容器中的元素
  • List常用接口有 ArrayList、LinkedList、Vector
//1.List集合类中元素有序(即添加和取出顺序一致),且可重复List list = new ArrayList();list.add("Jack");list.add("Tom");list.add("Marry");list.add("Marry");System.out.println(list);//[Jack, Tom, Marry, Marry]取出输出顺序和存放顺序一致,且可重复//2.List集合中的每个元素都有其对应的顺序索引,即支持索引System.out.println(list.get(2));//Marry//3.List容器中的元素都对应一个整数型的序号记其在容器中的位置,可以根据序号存取容器中的元素

> List 接口的常用方法

  1. void add (int index,Object ele) :在index位置插入ele元素;
  2. boolean addAll (int index,Collection eles) :从index位置开始将eles集合中的所有元素添加进来;
  3. Object get (int index) :获取指定index位置的元素;
  4. int indexOf (Object obj) :返回obj在集合中首次出现的位置;
  5. int lastIndexOf (Object obj) :返回obj在集合中末次出现的位置;
  6. Object remove (int index) :移除指定index位置的元素,并返回此元素;
  7. Object set (int index,Object ele) :设置指定index的位置的元素为ele,相当于是替换;
  8. List subList (int fromIndex,int toIndex) :返回从fromIndex到toIndex位置的子集合;

更多方法可以自行JDK API在线查询下载中文版JavaAPI帮助文档【免费0积分下载】

//向上转型,用List来接收ArrayList
List list = new ArrayList();//1. void add (int index,Object ele) :在index位置插入ele元素;
list.add("开心的你");
list.add(0,"帅气的我");//在0位置插入
System.out.println(list);//[帅气的我, 开心的你]//2. boolean addAll (int index,Collection eles) :从index位置开始将eles集合中的所有元素添加进来;
List list1 =  new ArrayList();
list1.add("Jack");list1.add("Tom");list1.add("Marry");
list.addAll(1,list1);
System.out.println(list);//[帅气的我, Jack, Tom, Marry, 开心的你]//3. Object get (int index) :获取指定index位置的元素;
System.out.println(list.get(0));//帅气的我//4. int indexOf (Object obj) :返回obj在集合中首次出现的位置;
System.out.println(list.indexOf("开心的你"));//4//5. int lastIndexOf (Object obj) :返回obj在集合中末次出现的位置;
list.add("Jack");
System.out.println(list.lastIndexOf("Jack"));//5//6. Object remove (int index) :移除指定index位置的元素,并返回此元素;
System.out.println(list.remove(5));//Jack
System.out.println(list);//[帅气的我, Jack, Tom, Marry, 开心的你]//7. Object set (int index,Object ele) :设置指定index的位置的元素为ele,相当于是替换;
list.set(1,"!!!");
System.out.println(list);//[帅气的我, !!!, Tom, Marry, 开心的你]//8. List subList  (int fromIndex,int toIndex) :返回从fromIndex到toIndex位置的子集合;
//返回的子集合: [fromIndex,toIndex) 左闭右开
System.out.println(list.subList(2,4));//[Tom, Marry]

> List的三种遍历方式

import java.util.*;public class ListFor {public static void main(String[] args) {//List的实现接口子类ArrayList LinkedList Vector//List list = new ArrayList();//List list = new LinkedList();List list = new Vector();list.add("熊大");list.add("熊二");list.add("光头强");//迭代器iterator遍历Iterator iterator = list.iterator();while(iterator.hasNext()){Object next = iterator.next();System.out.println(next);}//增强for遍历for (Object o:list) {System.out.println(o);}//普通遍历for (int i=0;iSystem.out.println(list.get(i));}}
}

> List 排序练习

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class Demo {public static void main(String[] args) {//List list = new ArrayList();//List list = new LinkedList();List list = new Vector();list.add(new Book("红楼梦", 36.4f, "曹雪芹"));list.add(new Book("水浒传", 19.9f, "施耐庵"));list.add(new Book("西游记", 28.8f, "吴承恩"));//遍历for(Object o:list){System.out.println(o);}//冒泡排序sort(list);System.out.println("---- 排序后 ----");for(Object o:list){System.out.println(o);}}//静态方法:冒泡排序//要求价格从小到大public static void sort(List list){for (int i=0;ifor (int j=0;j//取出对象bookBook book1 = (Book) list.get(j);Book book2 = (Book) list.get(j+1);if(book1.getPrice()>book2.getPrice()){//交换list.set(j,book2);list.set(j+1,book1);}}}}
}
class Book{private String name;private float price;private String author;@Overridepublic String toString() {return "书名: "+name+"  价格: "+price+"  作者: "+author;}public Book(String name, float price, String author) {this.name = name;this.price = price;this.author = author;}public void setName(String name) {this.name = name;}public void setPrice(float price) {this.price = price;}public void setAuthor(String author) {this.author = author;}public String getName() {return name;}public float getPrice() {return price;}public String getAuthor() {return author;}
}

※ ArrayList 使用注意事项

  • 允许存放任何元素,包括空元素null
ArrayList list = new ArrayList();
list.add(null);
list.add("OK");
list.add(null);
System.out.println(list);
//[null,OK,null]
  • ArrayList 是由数组来实现数据存储的;
  • ArrayList基本等同于 Vector ,除了 ArrayList是线程不安全的,但执行效率高,在多线程的情况下不建议用ArrayList

※ ArrayList 底层结构

  • ArrayList中维护了一个Object类型的数组
    transient Object[ ] elementData; //transient 短暂的 表示该属性不会被序列化
  • 当创建ArrayList对象时,如果使用的是无参构造器,则初始elementData容量为0 ,第一次添加则扩容elementData为10,如需要再次扩容,则扩容elementData为1.5 倍;
  • 如果使用的是指定大小的构造器,则初始扩容elementData容量为指定大小,如果需要再次扩容,则直接扩容为1.5倍;

※ Vector 底层结构

  • Vector 底层也是一个对象数组,protected Object[ ] elementData;
  • Vector 是线程同步的,即线程安全,Vector类的操作方法带有synchronized
  • 在开发中,需要线程同步安全时,考虑使用Vector

※ LinkedList 底层结构 (双向链表和增删改查案例)

在这里插入图片描述

  • LinkedList 实现了双向链表和双端队列的特点
  • 可以添加任意元素(元素可以重复),包括null;
  • 线程不安全,没有实现同步
  • LinkedList底层维护了一个双向链表;
  • LinkedList中维护了两个属性first和last分别指向 首节点 和 尾节点;
  • 每个节点(Node对象),里面又维护了prev、next、item三个属性,其中通过prev指向前一个,通过next指向后一个节点,最终完成双向链表;
  • 所以 LinkedList的元素的添加和删除不是通过数组完成的,相对来说效率较高;

双向链表的模拟:

public class TestLinkedList01 {public static void main(String[] args) {//模拟一个简单的双向链表Node jack = new Node("Jack");Node tom = new Node("Tom");Node marry = new Node("Marry");//连接三个节点,形成双向链表//jack -> tom -> marryjack.next = tom;tom.next = marry;//jack <- tom <- marrymarry.pre = tom;tom.pre = jack;Node first = jack;//让first引用指向jack,就是双向链表的首节点Node last = marry;//让last引用指向marry,就是双向链表的尾节点//演示 从头到尾 遍历System.out.println("--------- 从头到尾的遍历 --------");while(true){if(first == null){break;}//输出first信息System.out.println(first);first = first.next;//输出完以后,first指向下一个/*Node name = JackNode name = TomNode name = Marry进程已结束,退出代码0*/}//从尾到头的遍历System.out.println("--------- 从尾到头遍历 --------");while(true){if(last == null){break;}//输出last信息System.out.println(last);last = last.pre;//输出完以后,first指向下一个/*Node name = MarryNode name = TomNode name = Jack*/}//演示链表的添加对象/数据//在tom和marry之间插入一个对象//1.先创建一个Node节点,name为smithNode smith = new Node("Smith");//2.把smith加入双向链表smith.next = marry;smith.pre = tom;marry.pre = smith;tom.next = smith;//3.让first再次指向jackfirst =  jack;//演示 从头到尾 遍历System.out.println("--------- 插入smith后 从头到尾的遍历 --------");while(true){if(first == null){break;}//输出first信息System.out.println(first);first = first.next;//输出完以后,first指向下一个}/*Node name = JackNode name = TomNode name = SmithNode name = Marry*/}}//定义一个Node类,Node对象表示双向链表的一个节点
class Node{public Object item;//真正存放数据的地方public Node next;//指向下一个节点public Node pre;//指向前一个节点public Node(Object name){this.item  = name;}public String toString(){return "Node name = "+item;}
}

LinkedList的增删改查案例:

import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedList;public class LinkListCRUD {public static void main(String[] args) {LinkedList linkedList = new LinkedList();//增linkedList.add(1);//size=0添加一个新节点,首尾指针都指向这个新节点linkedList.add(2);//last指向新节点,first还是指向第一个节点,next指向新节点linkedList.add(3);System.out.println("增后: "+linkedList);//删linkedList.remove();//默认删除第一个System.out.println("删后: "+linkedList);//就是去掉指针//改linkedList.set(1,999);System.out.println("改后: "+linkedList);//查//get(1) 得到双向链表的第二个对象Object o = linkedList.get(1);System.out.println(o);//999//因为LinkedList是实现了List接口,所以遍历方式:Iterator iterator = linkedList.iterator();while (iterator.hasNext()) { //快捷输入ititObject next =  iterator.next();System.out.println(next);}//还有增强for 和普通for 遍历}
}

(可以自行debug看一下调用方法的实现)


> ArrayList 和 LinkedList 比较

集合底层结构增删的效率改查的效率
ArrayList可变数组较低,数组扩容较高
LinkedList双向链表较高,通过链表追加较低

如何选择 ArrayList 和 LinkedList :

  1. 如果改查的操作较多,选择 ArrayList;
  2. 如果增删的操作较多,选择 LinkedList;
  3. 一般程序中,80%-90%都是查询,因此大部分会使用ArrayList;
  4. 在项目中,灵活选择,可以一个模块用LinkedList,一个模块用ArrayList;

多线程的情况还是考虑 Vector ,因为它是线程安全的


04 Set接口

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Set 接口介绍:

  1. 无序(添加和取出的顺序不一致),没有索引;
  2. 不允许重复元素,所以最多包含一个null;
  3. JDK API 中Set的常用实现类有:HashSet 和 TreeSet;

> Set 接口和常用方法

Set 接口的常用方法

  • 和 List 接口一样,Set 接口也是 Collection 的子接口,所以常用方法和Collection接口一样

Set 接口的遍历方式

  • 同 Collection 的遍历一样:
    • 迭代器遍历
    • 增强 for
    • 不能用索引 的方式来获取; (因为Set无序
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;public class SetMethod {public static void main(String[] args) {//以Set接口的实现类 HashSet 来演示//Set接口的实现类对象(Set接口对象),不能存放重复元素//Set接口对象存放和读取数据无序//取出的顺序虽然不是添加的顺序,但是,是固定有序的Set set = new HashSet();set.add("John");set.add("Lucy");set.add("Jack");set.add(null);set.add(null);System.out.println(set);//[null, John, Lucy, Jack] 执行多遍都是这个结果set.remove(null);//等常用方法可以依照Colleciotn常用方法,是一致的//遍历:迭代器Iterator iterator = set.iterator();while(iterator.hasNext()){Object o = iterator.next();System.out.println(o);}//遍历:增强for (底层还是迭代器)for(Object o:set){System.out.println(o);}//不能索引遍历,且set接口对象没有get()方法}
}

> HashSet

  1. HashSet实现了Set接口;
  2. HashSet实际上是HashMap,可以从源码看出;
  3. 可以存放 null 值,但是只能有一个null;
  4. HashSet 不保证元素是有序的,取决于hash后,再确定索引的结果;
  5. 不能有重复元素 / 对象;
import java.util.HashSet;public class HashSet01 {public static void main(String[] args) {HashSet hashSet = new HashSet();//1.在执行add方法后,会返回一个boolean值//2.如果添加成功,返回true,否则返回falseSystem.out.println(hashSet.add("john"));//trueSystem.out.println(hashSet.add("lucy"));//trueSystem.out.println(hashSet.add("john"));//falseSystem.out.println(hashSet.add("jack"));//trueSystem.out.println(hashSet.add("rose"));//truehashSet.remove("john");//指定删除某对象System.out.println("hashset = "+hashSet);//hashset = [rose, lucy, jack]hashSet = new HashSet();//HashSet不能添加相同的元素、数据hashSet.add("lucy");//添加成功hashSet.add("lucy");//加入不了hashSet.add(new Dog("tom"));//OKhashSet.add(new Dog("tom"));//也能加入System.out.println("hashset = "+hashSet);//hashset = [Dog{name='tom'}, lucy, Dog{name='tom'}]//经典面试题hashSet.add(new String("ok"));//可以加入hashSet.add(new String("ok"));//无法加入System.out.println("hashset = "+hashSet);//hashset = [Dog{name='tom'}, ok, lucy, Dog{name='tom'}]//看源码 add到底发生了什么 --》底层机制}
}
class Dog{private String name;public Dog(String name) {this.name = name;}@Overridepublic String toString() {return "Dog{" +"name='" + name + '\'' +'}';}
}

HashSet 底层机制(HashMap)

HashSet 底层其实是HashMap,HashMap底层是(数组+链表+红黑树)

模拟数组+链表结构:

  1. 定义一个数组
  2. 数组里面放对象
  3. 一个对象还能指向下一个对象
public class HashSetStructure {public static void main(String[] args) {//模拟一个HashSet的底层(HashMap)//1.创建一个数组,数组的类型是Node[]//2.Node[] 也称为一个表Node[] table = new Node[16];//3.创建一个节点Node john = new Node("john", null);table[2] = john;Node jack = new Node("jack", null);john.next = jack;//将节点挂载到johnNode rose = new Node("rose",null);jack.next = rose;//将rose节点挂载到jackNode lucy = new Node( "lucy",null);table[3] = lucy;//把lucy放到table表的索引为3的位置System.out.println("table = "+table);}
}
class Node{//节点,存储数据,可以指向下一个节点,从而形成链表Object item;//存放数据Node next;//指向下一个节点public Node(Object item, Node next) {this.item = item;this.next = next;}
}

debug后解读:
在这里插入图片描述

HashSet底层机制:
在这里插入图片描述

  1. HashSet 底层其实是 HashMap;
  2. 添加一个元素时,先得到 hash值-> 转成->索引值 ;
  3. 找到存储数据表 table ,看这个索引位置是否已经存放的所有元素;
  4. 如果没有,直接加入;
  5. 如果有,调用 equals 比较,如果相同,就放弃添加,如果不相同,则添加到最后;
  6. 在Java8中,如果一条链表的元素个数达到 TREEIFY_THRESHOLD(默认是8),并且table大小>=MIN_TREEIFY_CAPACITY(默认是64),就会进行树化(红黑树);
用例:定义一个Employee类,该类包含:private成员属性name,age 
要求:1.创建3个Employee对象放入HashSet中;2.当name和age的值相同时,认为是相同员工,不能添加到HashSet集合中;
import java.util.HashSet;
import java.util.Objects;public class HashSet_Exercise {/*** 定义一个Employee类,该类包含:private成员属性name,age* 1.创建3个Employee对象放入HashSet中;* 2.当name和age的值相同时,认为是相同员工,不能添加到HashSet集合中;*/public static void main(String[] args) {HashSet hashSet = new HashSet();hashSet.add(new Employee("jack",18));hashSet.add(new Employee("tom",28));hashSet.add(new Employee("rose",18));//加入了三个成员System.out.println(hashSet);//[Employee{name='jack', age=18}, Employee{name='rose', age=18}, Employee{name='tom', age=28}]}
}//创建Employee
class Employee{private String name;private int age;public Employee(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;}@Overridepublic String toString() {return "Employee{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +'}';}//如果name和age相同,则返回相同的hash值@Overridepublic boolean equals(Object o) {if (this == o) return true;if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;Employee employee = (Employee) o;return age == employee.age && Objects.equals(name, employee.name);}//name和age相同,hashcode相同@Override public int hashCode() {return Objects.hash(name, age);}
}

> LinkedHashSet

在这里插入图片描述

  1. LinkedHashSet 是 HashSet 的子类,继承HashSet,实现了Set接口;
  2. LinkedHashSet 底层是一个 LinkedHashMap,底层维护了一个 数组+双向链表;
  3. LinkedHashSet 根据元素的 hashCode 值来决定元素的存储位置,同时使用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;
  4. LinkedHashSet 不允许添加重复元素;
    在这里插入图片描述
import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.Set;public class LinkedHashSetSource {public static void main(String[] args) {//LinkedHashSet底层机制Set set = new LinkedHashSet();set.add(new String("OK"));set.add(128);set.add(128);set.add(new Customer("靳",1201));set.add("JinYu");System.out.println(set);//[OK, 128, com.study.set_.Customer@677327b6, JinYu]/*1.添加元素和取出顺序一致2.LinkedHashSet底层维护的是一个LinkedHashMap(是HashMap的子类)3.LinkedHashSet底层结构:数组table+双向链表4.添加第一次时,直接将数组table扩容到16,存放的结点类型是LinkedHashSetMap$Entry5.数组是HashMap$Node[] 存放的元素/数据是LinkedHashSetMap$Entry类型*/}
}
class Customer{private String name;private int id;public Customer(String name, int id) {this.name = name;this.id = id;}
}
示例:Car类(属性name,price),如果name和price一样,则认为是相同元素,就不能添加
import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.Objects;
import java.util.Set;public class LinkedHashSetExercise {public static void main(String[] args) {Set set = new LinkedHashSet();set.add(new Car("奥拓",1000));set.add(new Car("奥迪",300000));set.add(new Car("法拉利",9000000));set.add(new Car("奥迪",300000));set.add(new Car("保时捷",1000));set.add(new Car("奥迪",300000));System.out.println(set);/* 未重写equals和hashCode方法:[Car{name='奥拓', price=1000.0}, Car{name='奥迪', price=300000.0}, Car{name='法拉利', price=9000000.0}, Car{name='奥迪', price=300000.0}, Car{name='保时捷', price=1000.0}, Car{name='奥迪', price=300000.0}]*//* 重写equals和hashCode方法后:[Car{name='奥拓', price=1000.0}, Car{name='奥迪', price=300000.0}, Car{name='法拉利', price=9000000.0}, Car{name='保时捷', price=1000.0}]*/}
}
class Car{private String name;private double price;public Car(String name, double price) {this.name = name;this.price = price;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public double getPrice() {return price;}public void setPrice(double price) {this.price = price;}@Overridepublic String toString() {return "Car{" +"name='" + name + '\'' +", price=" + price +'}'+"\n";}//重写equals方法和hashCode方法//当name和price相同时,返回相同的hashCode值@Overridepublic boolean equals(Object o) {if (this == o) return true;if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;Car car = (Car) o;return Double.compare(car.price, price) == 0 && Objects.equals(name, car.name);}@Overridepublic int hashCode() {return Objects.hash(name, price);}
}

> TreeSet

TreeSet的独特之处在于它的构造器可以传入比较器,所以TreeSet常用来排序,

TreeSet 底层是 TreeMap

import java.util.Comparator;
import java.util.TreeSet;public class TreeSet_ {public static void main(String[] args) {TreeSet treeSet = new TreeSet();//无参构造,默认排序//添加数据treeSet.add("Jack");treeSet.add("Tom");treeSet.add("Ayo");treeSet.add("Luck");System.out.println(treeSet);//默认排序:首字母ASCII由小到大//[Ayo, Jack, Luck, Tom]//如果我们想按字符串大小排序//使用TreeSet提供的一个构造器,传入一个比较器(匿名内部类)指定排序规则treeSet = new TreeSet(new Comparator() {@Overridepublic int compare(Object o1, Object o2) {return ((String)o2).compareTo((String)o1);//利用String类的compareTo方法,由大到小//如果是按照长度由大到小:return ((String)o1).length()-((String)o2).length();}//构造器把传入的比较器对象,赋给了TreeSet的底层的TreeMap的属性this.comparator});treeSet.add("Jack");treeSet.add("Tom");treeSet.add("Ayo");treeSet.add("Luck");System.out.println(treeSet);//[Tom, Luck, Jack, Ayo]}
}

05 Map接口

在这里插入图片描述
Map为双列集合,Set集合的底层也是Map,只不过有一列是常量所占,只使用到了一列。

> Map 接口实现类的特点

  1. Map 与 Collection 并列存在,用于保存具有映射关系的数据:Key - Value;
  2. Map 中的 Key 和 Value 可以是任何引用类型的数据,会封装到 HashMap$Node对象中;
  3. Map中的 Key 不允许重复,原因和 HashSet 一样;
  4. Map 中的 Value 可以重复;
  5. Map 的 Key 可以为 null,value 也可以为 null,但 key 为 null 只能有一个;
  6. 常用 String 类作为 Map 的 key,当然,其他类型也可以,但不常用;
  7. Key 和 Value 之间存在单向一对一关系,即通过指定的 Key 总能找到对应的 Value;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;public class Map_ {//分析Map接口实现类的特点public static void main(String[] args){//1. Map 与 Collection 并列存在,用于保存具有映射关系的数据:Key - Value;Map map = new HashMap();map.put("No.1","我");//Key-Valuemap.put("No.2","你");// K-Vmap.put("No.3","他");// K-VSystem.out.println(map);//{No.2=你, No.1=我, No.3=他}//2. Map 中的 Key 和 Value 可以是任何引用类型的数据,会封装到 HashMap$Node对象中//3. Map中的 Key 不允许重复,原因和HashSet一样//4.Map 中的 Value 可以重复map.put("No.2","X"); //替换机制map.put("No.4","他");System.out.println(map);//{No.2=X, No.1=我, No.4=他, No.3=他}//5. Map 的 Key 可以为 null,value 也可以为 null,但 key 为 null 只能有一个;map.put("null","1");map.put("null","2");map.put("No.2","null");map.put("No.3","null");System.out.println(map);//{No.2=null, No.1=我, No.4=他, No.3=null, null=2}//6. 常用 String 类作为 Map 的 key,当然,其他类型也可以,但不常用;//7. Key 和 Value 之间存在单向一对一关系,即通过指定的 Key 总能找到对应的 Value;//通过get方法,传入key,会返回对应的valueSystem.out.println(map.get("No.1"));//我}
}
  1. Map 存放数据的 key - value 示意图,一对 k - v 是放在一个 HashMap$Node 中的,又因为 Node 实现了 Entry 接口,所以也可以说,一对 k - v 就是一个 Entry ;

在这里插入图片描述

> Map 接口和常用方法

  • put :添加
  • remove : 根据键删除映射关系
  • get : 根据键获取值
  • size : 获取元素个数
  • isEmpty : 判断个数是否为0
  • clear : 清除
  • containsKey : 查找键是否存在
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;//演示 Map 接口常用方法
public class MapMethod {public static void main(String[] args) {Map map = new HashMap();//put方法:添加元素map.put("海绵宝宝","章鱼哥");map.put("海绵宝宝","派大星");map.put("熊大","熊二");map.put("大头儿子","小头爸爸");map.put("黑猫警长",null);map.put(null,"奥特曼");System.out.println(map);//{黑猫警长=null, null=奥特曼, 大头儿子=小头爸爸, 熊大=熊二, 海绵宝宝=派大星}//remove方法:根据键删除映射关系map.remove(null);System.out.println(map);//{黑猫警长=null, 大头儿子=小头爸爸, 熊大=熊二, 海绵宝宝=派大星}//get方法:根据键获取System.out.println(map.get("海绵宝宝"));//派大星//size方法:获取元素个数System.out.println(map.size());//4//isEmpty方法:判断个数是否为0System.out.println(map.isEmpty());//false//containsKey方法:查找键是否存在System.out.println(map.containsKey("黑猫警长"));//true//clear方法:清空map.clear();System.out.println(map);//{}}
}

> Map 接口遍历方法

  • containsKey : 查找键是否存在
  • keySet : 获取所有的键
  • entrySet :获取所有关系
  • values : 获取所有的值
import java.util.*;public class MapFor {public static void main(String[] args) {Map map = new HashMap();map.put("海绵宝宝","派大星");map.put("熊大","熊二");map.put("大头儿子","小头爸爸");map.put("黑猫警长",null);map.put(null,"奥特曼");//第一种:先取出所有的Key,通过Key取出对应的valueSet keySet = map.keySet();//(1)增强forfor(Object key : keySet){System.out.println(key+" - "+map.get(key));}//(2)迭代器Iterator iterator = keySet.iterator();while (iterator.hasNext()) {Object key =  iterator.next();System.out.println(key+" - "+map.get(key));}//第二种:把所有的value取出Collection values = map.values();//然后遍历Collection就行//(1)增强forfor(Object value : values){System.out.println(value);}//(2)迭代器Iterator iterator1 = values.iterator();while (iterator1.hasNext()) {Object value =  iterator1.next();System.out.println(value);}//第三种:通过EntrySet来获取Set entrySet = map.entrySet();//(1)增强forfor(Object entry : entrySet){//将entry转成map.EntryMap.Entry m = (Map.Entry) entry;System.out.println(m.getKey()+" - "+m.getValue());}//(2)迭代器Iterator iterator2 = entrySet.iterator();while (iterator2.hasNext()) {Object next = iterator2.next();//向下转型 Map.EntryMap.Entry m  =  (Map.Entry) next;System.out.println(m.getKey()+" - "+m.getValue());}}
}

> HashMap 用例 小结

使用 HashMap 添加3个员工对象,要求:
键:员工id
值:员工对象
并遍历显示工资 > 18000的员工
(员工类:姓名,工资,员工id)
import java.util.*;public class MapExercise {public static void main(String[] args) {//创建、添加HashMap hashMap = new HashMap();hashMap.put(1,new Emp("Jack",30000,1));hashMap.put(2,new Emp("Tom",20000,2));hashMap.put(3,new Emp("Milan",12000,3));//遍历一:使用keySet -> 增强forSet keySet = hashMap.keySet();for(Object key : keySet){//先获取valueEmp emp = (Emp) hashMap.get(key);//薪水大于18000就打印if(emp.getSal() > 18000){System.out.println(emp);}}//遍历二:使用EntrySet -> 迭代器Set entrySet = hashMap.entrySet();Iterator iterator = entrySet.iterator();while (iterator.hasNext()) {Map.Entry entry =  (Map.Entry)iterator.next();//通过entry取得key和valueEmp emp = (Emp) entry.getValue();if(emp.getSal() > 18000){System.out.println(emp);}}}
}
class  Emp{private String name;private double sal;private int id;public Emp(String name, double sal, int id) {this.name = name;this.sal = sal;this.id = id;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public double getSal() {return sal;}public void setSal(double sal) {this.sal = sal;}public int getId() {return id;}public void setId(int id) {this.id = id;}@Overridepublic String toString() {return "Emp{" +"name='" + name + '\'' +", sal=" + sal +", id=" + id +'}';}
}
  1. Map 接口的常用实现类:HashMap、Hashtable、Properties;
  2. HashMap 是 Map 接口使用频率最高的实现类;
  3. HashMap 是以 key - value 对的形式来存储的;
  4. key 不能重复添加,但value可以,都允许使用null;
  5. 如果添加相同的 key,则会覆盖原来的 key - value,等同于修改;
  6. 与 HashSet一样,不保证映射的顺序,因为底层是以hashbiao的方式来存储的;
  7. HashMap 没有实现同步,所以线程不安全;

HashMap 底层&扩容机制

在这里插入图片描述

  1. HashMap 底层维护了 Node 类型的数组 table ,默认为 null;
  2. 当创建对象时,将加载因子(loadfactor)初始化为0.75;
  3. 当添加 key-value 时,通过 key 的哈希值得到在 table的索引,然后判断该索引处是否有元素,如果没有元素则直接添加。如果该索引处有元素,继续判断该元素的 key 是否和准备加入的 key 相等,如果相等,则直接替换 value;如果不相等,则需要判断是树结构还是链表结构,做出相应处理。如果添加时发现容量不够,则需要扩容。(扩容机制和HashSet完全一样,因为HashSet底层就是HashMap)
  4. 第一次添加,会扩容 table 容量为16,临界值(threshold)为12;
  5. 以后再扩容,会扩容 table 容量为原来的2倍,临界值为原来的2倍,即24,以此类推;
  6. 在Java8中,如果一条链表的元素个数超过 TREEIFY_THRESHOLD(默认是8),并且 table的大小>= MIN_CAPACITY(默认是64),就会进行树化(红黑树);

> Hashtable

Hashtable的基本介绍:

  1. 存放的元素都是键值对,即 key - value;
  2. Hashtable 的键和值都不能为 null,否则会抛出NullPointerException
  3. Hashtable 使用方法基本上和 HashMap 一样;
  4. Hashtable 是线程安全的(synchronized), HashMap是线程不安全的;
Hashtabel table =  new Hashtable();
table.put("John",100);//OK
table.put(null,100);//异常 NullPointerException
table.put("",null);//异常
table.put("John",128);//替换
Hashtable的底层原理:
1.底层有数组 Hashtables$Entry[] 初始化大小为1;
2.临界值 threshold 8 = 11 * 0.75;
3.扩容机制:执行方法 addEntry(hash,key,value,index);添加 K-V,封装到Entry;
4.当 if(count >= threshold) 满足就扩容;
5.按照 int newCapacity = (oldCapacity << 1)+1; 扩容
对比线程安全(同步)效率允许 null 键 null 值
HashMap不安全可以
Hashtable安全较低不可以

> TreeMap

TreeMap 构造器可以传入比较器,所以TreeMap常用来排序,可以自定义存放数据顺序。

import java.util.Comparator;
import java.util.TreeMap;public class TreeMap_ {public static void main(String[] args) {TreeMap treeMap = new TreeMap();//默认构造器,默认比较:自然排序treeMap.put("Jack","杰克");treeMap.put("Tom","汤姆");treeMap.put("Smith","史密斯");System.out.println(treeMap);//{Jack=杰克, Smith=史密斯, Tom=汤姆}由小到大排序//如果按照传入的key由大到小排序:treeMap = new TreeMap(new Comparator() {@Overridepublic int compare(Object o1, Object o2) {return ((String)o2).compareTo((String)o1);//如果是按照长度由大到小:return ((String)o1).length()-((String)o2).length(); }});treeMap.put("Jack","杰克");treeMap.put("Tom","汤姆");treeMap.put("Smith","史密斯");System.out.println(treeMap);//{Tom=汤姆, Smith=史密斯, Jack=杰克} 由大到小排序}
}

> Properties

  1. Properties 类继承自 Hashtable 类并且实现了Map接口,也是使用一种键值对的形式来保存数据;
  2. 使用特点和 Hashtable 相似;
  3. Properties 还可以用于从 xxx.properties 文件中,加载数据到Properties类对象,并进行读取和修改;
  4. 说明:xxx.properties 文件通常作为配置文件,这在 IO流 也有讲解

👉 Properties博客介绍


文章目录

  • 01 初识集合
    • > 集合是什么?为什么要用集合?
    • > 集合的框架体系
  • 02 Collection接口
    • > Collection接口常用方法
    • > Collection接口遍历元素:使用Iterator(迭代器)
    • > Collection接口遍历元素:增强 for 循环
  • 03 List接口
    • > List 接口的常用方法
    • > List的三种遍历方式
    • > List 排序练习
      • ※ ArrayList 使用注意事项
      • ※ ArrayList 底层结构
      • ※ Vector 底层结构
      • ※ LinkedList 底层结构 (双向链表和增删改查案例)
    • > ArrayList 和 LinkedList 比较
  • 04 Set接口
    • > Set 接口和常用方法
    • > HashSet
      • HashSet 底层机制(HashMap)
    • > LinkedHashSet
    • > TreeSet
  • 05 Map接口
    • > Map 接口实现类的特点
    • > Map 接口和常用方法
    • > Map 接口遍历方法
    • > HashMap 用例 小结
      • HashMap 底层&扩容机制
    • > Hashtable
    • > TreeMap
    • > Properties
  • 06 Collections工具类介绍
    • > 排序操作
    • > 查找、替换
  • 👉 开发中如何选择集合实现类

06 Collections工具类介绍

  1. Collections 是一个操作 Set、List 和 Map 等集合的工具类;
  2. Collections 中提供了一系列静态方法对集合元素进行排序、查询和修改操作;

> 排序操作

均为static方法:

  • reverse (List):反转 List 中元素的排序;
  • 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的 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;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;
import java.util.List;public class Collections_ {public static void main(String[] args) {//创建ArrayList集合,用于测试List list = new ArrayList();list.add("Jack");list.add("Tom");list.add("Smith");list.add("Rose");//reverse(List):反转List集合中的元素顺序Collections.reverse(list);System.out.println(list);//[Rose, Smith, Tom, Jack]//shuffle(List):对List集合进行随机排序Collections.shuffle(list);System.out.println(list);//[Rose, Tom, Smith, Jack]//sort(List):根据元素的自然顺序对指定的List集合元素按升序排序Collections.sort(list);System.out.println(list);//[Jack, Rose, Smith, Tom]//sort(List,Comparator):根据指定的Comparator产生的顺序对List集合元素进行排序;Collections.sort(list,new Comparator(){@Overridepublic int compare (Object o1,Object o2){//根据字符串长度大小排序return ((String)o1).length()-((String)o2).length();}});System.out.println(list);//[Tom, Jack, Rose, Smith]//swap(List,i,j): 将指定List集合中的i处元素和j处元素进行交换Collections.swap(list,1,2);System.out.println(list);//[Tom, Rose, Jack, Smith]}
}

> 查找、替换

  • 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;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;
import java.util.List;public class Collections__ {public static void main(String[] args) {//创建ArrayList集合,用于测试List list = new ArrayList();list.add("Jack");list.add("Tom");list.add("Smith");list.add("Rose");// Object max ( Collection ) :根据元素的自然顺序,返回给定集合中的最大元素;System.out.println("自然顺序最大值 = "+ Collections.max(list));//Tom// Object max ( Collection , Comparator ) :根据 Comparator 指定的顺序,返回给定集合中的最大元素;//返回长度最大的元素:Collections.max(list, new Comparator() {@Overridepublic int compare(Object o1 , Object o2){return ((String)o1).length()-((String)o2).length();}});//  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;System.out.println(Collections.frequency(list,"Rose"));//1list.add("Rose");System.out.println(Collections.frequency(list,"Rose"));//2// void copy ( List dest  , List src ) : 将 src  中的内容复制到 dest  中;//为了完成一个完整拷贝,需要先给dest赋值,大小和list.size()一样ArrayList dest = new ArrayList();for(int i=0;idest.add(null);}Collections.copy(dest,list);System.out.println(dest);//[Jack, Tom, Smith, Rose, Rose]// boolean replaceAll  ( List list , Object oldVal , Object newVal ) : 使用新值替换List对象的所有旧值;//如果list中有tom,就替换为汤姆Collections.replaceAll(list,"Tom","汤姆");System.out.println(list);//[Jack, 汤姆, Smith, Rose, Rose]}
}

👉 开发中如何选择集合实现类

在实际开发中,选择什么集合实现类,主要取决于业务操作的特点,然后根据集合实现类特性进行选择:

先判断存储的类型(一组对象或一组键值对)

  • 一组对象 【单列】:Collection 接口
    • 允许重复:List
      • 增删多:LinkedList (底层维护了一个双向链表)
      • 改查多:ArrayList(底层维护 Object类型的可变数组)
    • 不允许重复:Set
      • 无序:HashSet(底层是HashMap,维护了一个哈希表,即数组+链表+红黑树)
      • 排序:TreeSet
      • 插入和取出顺序一致:LinkedHashSet(维护数组+双向链表)
  • 一组键值对 【双列】:Map
    • 键无序:HashMap(底层是哈希表,JDK8:数组+链表+红黑树)
    • 键排序:TreeMap
    • 键插入和取出顺序一致:LinkedHashMap
    • 读取文件:Properties
      在这里插入图片描述

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