Java集合框架详解

简介：本篇详细去讲一下Java集合框架，如ArrayList、HashSet、HashMap等。

什么是集合

概念

对象的容器，实现了对对象常用的操作。

和数组的区别

1. 数组长度固定，集合长度不固定。
2. 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。

导包

import java.util.*;

Collection体系

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。

创建集合： Collection collection = new ArrayList();

常用方法

1. 添加元素 collection.add();

2. 删除元素

collection.remove();

collection.clear();

3. 遍历元素（重点）

1. 使用增强for（因为无下标）

for(Object object : collection){ }

2. 使用迭代器

java       //haNext(); 有没有下一个元素       //next(); 获取下一个元素       //remove(); 删除当前元素       Iterator it = collection.iterator();       while(it.hasNext()){         String object = (String)it.next(); //强制         // 可以使用it.remove(); 进行移除元素         // collection.remove(); 不能用collection其他方法 会报并发修改异常       }

4. 判断 collection.contains(); collection.isEmpty();

List 子接口

特点：有序、有下标、元素可重复

创建集合对象 List list = new ArrayList<>( );

常用方法

1. 添加元素 list.add( ); 会对基本类型进行自动装箱

2. 删除元素 可以用索引 list.remove(0)

当删除数字与索引矛盾时 对数字强转

list.remove((Object) 10) 或 list.remove(new Integer(10))

3. 遍历

1. 使用for遍历

java       for(int i = 0; i < lise.size(); i++){         System.out.print(list.get(i));        }

2. 使用增强for

for(Object list: collection){ }

3. 使用迭代器

java       Iterator it = collection.iterator();       while(it.hasNext()){         String object = (String)it.next(); //强转         // 可以使用it.remove(); 进行移除元素         // collection.remove(); 不能用collection其他方法 会报并发修改异常       }

4. 使用列表迭代器 💡（注意和迭代器区别）

java       ListIterator li = list.listIterator();       while(li.hasNext()){         System.out.println(li.nextIndex() + ":" + li.next()); //从前往后遍历       }       while(li.hasPrevious()){         System.out.println(li.previousIndex() + ":" + li.previous()); //从后往前遍历       }

4. 获取 list.indexOf( );

5. 返回子集合 sublist(x, y); 左闭右开

List subList = list.subList(1, 3); 返回索引 1、2

List实现类

• ArrayList 【重点】
    - 数组结构实现，必须要连续空间，查询快、增删慢
• Vector
    - 数组结构实现，查询快、增删慢
• LinkedList
    - 双向链表结构实现，无需连续空间，增删快，查询慢

ArrayList

创建集合 ArrayList arrayList = new ArrayList<>();

1. 添加元素 arrayList.add();

2. 删除元素 arrayList.remove(new Student("name", 10));

这里重写了 equals(this == obj) 方法

java    public boolean equals(Object obj){      //1 判断是不是同一个对象      if(this == obj){        return true;      }      //2 判断是否为空      if(obj == null){        return false;      }      //3 判断是否是Student类型      if(obj instanceof Student){        Student == (Student)obj;        //4 比较属性        if(this.name.equals(s.getName()) && this.age == s.getAge()){          return true;        }      }      //5 不满足条件返回false      return false;    }

3. 遍历元素【重点】

1. 使用迭代器

java       Iterator it = arrayList.iterator();       while(it.hasNext()){         Student s = (Student)it.next(); //强转       }

2. 列表迭代器

java       ListIterator li = arrayList.listIterator();       while(li.hasNext()){         Student s = (Student)li.next(); //从前往后遍历       }              while(li.hasPrevious()){         Student s = (Student)li.previous();//从后往前遍历       }

4. 判断

arrayList.contains(); 和 arrayList.isEmpty();

5. 查找

arrayList.indexof();

Vector

创建集合 Vector vector = new Vector<>();

增加、删除、判断同上

遍历中枚举器遍历

Enumeration en = vector.elements();
while(en.hasMoreElements()){
  String o = (String)en.nextElement();
  System.out.println(o);
}

LinkedList

创建链表集合LinkedList li = new LinkedList<>();

常用方法与List一致

泛型

• 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成为类型占位符，表示一种引用类型，可以写多个逗号隔开
• 好处 1. 提高代码重用性 2. 防止类型转换异常，提高代码安全性

泛型类

// 写一个泛型类
public class MyGeneric<T>{
  //使用泛型T
  //1 创建变量
  T t;
  //2 泛型作为方法的参数
  public void show(T t){
    sout(t);
  }
  //3 泛型作为方法的返回值
  public T getT(){
    return t;
  }
}

// 使用泛型类
public class TestGeneric{
  public static void main(String[] args){
    //使用泛型类创建对象
    // 注意： 1. 泛型只能使用引用类型
    //             2. 不用泛型类型对象之间不能相互赋值
    MyGeneric<String> myGeneric = new MyGeneric<String>();
    myGeneric.t = "hello";
    myGeneric.show("hello world!");
    String string = myGeneric.getT();
    
    MyGeneric<Integer> myGeneric2 = new MyGeneric<Integer>();
    myGeneric2.t = 100;
    myGeneric2.show(200);
    Integer integer = myGeneric2.getT();
    
  }
}

泛型接口

语法：接口名

注意：不能泛型静态常量

泛型方法

语法： 返回值类型

public class MyGenericMethod{
  //泛型方法
  public <T> T show(T t){
    sout("泛型方法" + t);
    return t;
  }
}

//调用
MyGenericMethod myGenericMethod = new MyGenericMethod();
myGenericMethod.show("字符串");// 自动类型为字符串
myGenericMethod.show(200);// integer类型
myGenericMethod.show(3.14);// double类型

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）
• 不同泛型之间应用不能相互赋值，泛型不存在多态

Set集合

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

增、删、遍历、判断与collection一致

HashSet 【重点】

存储结构：哈希表（数组+链表+红黑树）

存储过程（重复依据）

1. 根据hashCode计算保存的位置，如果位置为空，直接保存，若不为空，进行第二步
2. 再执行equals方法，如果equals为true，则认为是重复，否则形成链表

特点

• 基于HashCode计算元素存放位置
    - 利用31这个质数，减少散列冲突
      - 31提高执行效率 31 * i = (i << 5) - i 转为移位操作
    - 当存入元素的哈希码相同时，会调用equals进行确认，如果结果为true，则拒绝后者存入

新建集合 HashSet<String> hashSet = new HashSet<String>();

添加元素 hashSet.add( );

删除元素 hashSet.remove( );

遍历操作

1. 增强for for( type type : hashSet)

2. 迭代器 Iterator<String> it = hashSet.iterator( );

判断 hashSet.contains( ); hashSet.isEmpty();

TreeSet

特点

• 基于排列顺序实现元素不重复
• 实现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

存储结构：红黑树

创建集合 TreeSet<String> treeSet = new TreeSet<>()

添加元素 treeSet.add();

删除元素 treeSet.remove();

遍历 1. 增强for 2. 迭代器

判断 treeSet.contains();

补充：TreeSet集合的使用

Comparator 实现定制比较（比较器）

Comparable 可比较的

// 重写compare
@override
public int compare(Person o1, Person o2){
  int n1 = o1.getAge()-o2.getAge();
  int n2 = o1.getName().comareTo(o2.getName());
  return n1 == 0 ? n2 : n1;
}

Map

Map接口的特点

1. 用于存储任意键值对（key - value）
2. 键：无序、无下标、不允许重复（唯一）
3. 值：无序、无下标、允许重复

方法：

1. V put(K key, V value) 将对象存到集合中，关联键值
2. Object get(Object key) 根据键获得对应的值
3. Set<K> 返回所有的Key
4. Collection<V> values() 返回包含所有值的Collection集合
5. Set<Map.Entry<K, V>> 键值匹配的Set集合

Map接口的使用

//创建Map集合
Map<String, String> map = new HashMap<>();
// 1. 添加元素
map.put("cn", "中国");
map.put("uk", "英国");
map.put("cn", "zhongguo"); // 会替换第一个 
// 2. 删除
map.remove("uk");
// 3. 遍历
// 3.1 使用KeySet()
//Set<String> keyset = map.keySet(); // 所有Key的set集合
for(String key : map.keyset){
  sout(key + "---" + map.get(key));
}
// 3.2 使用entrySet()
//Set<Map.Entry<String, String>> entries = map.entrySet();
for(Map.Entry<String, String> entry : map.entries){
  sout(entry.getKey() + "---" + entry.getValue();
}

HashMap 【重点】

存储结构：哈希表（数组+链表+红黑树）

使用key可使hashcode和equals作为重复

增、删、遍历、判断与上述一致

原码分析总结：

1. HashMap刚创建时，table是null，节省空间，当添加第一个元素时，table容量调整为16
2. 当元素个数大于阈值（16*0.75 = 12）时，会进行扩容，扩容后的大小为原来的两倍，目的是减少调整元素的个数
3. 当每个链表长度 >8 ，并且数组元素个数 ≥64时，会调整成红黑

Hashtable

线程安全，运行效率慢；不允许null作为key或是value

Properties

hashtable的子类，要求key和value都是string，通常用于配置文件的读取

TreeMap

实现了SortedMap接口（是map的子接口），可以对key自动排序

Collection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

直接二分查找int i = Collections.binarySearch(list, x); 成功返回索引

其他方法 ： copy复制、reverse反转、shuffle打乱

补充：

// list转成数组
Integer[] arr = list.toArray(new Integer[10]);
sout(arr.length);
sout(Array.toString(arr));

// 数组转成集合
// 此时为受限集合，不能 添加和删除！
String[] name = {"张三","李四","王五"};
List<String> list2 = Arrays.asList(names);

// 把基本类型数组转为集合时，需要修改为包装类
Integer[] nums = {100, 200, 300, 400, 500};
List<Integer> list3 = Arrays.asList(nums);