22.java中的集合内容(附讲解和练习)

2021/7/30 22:06:14

本文主要是介绍22.java中的集合内容(附讲解和练习),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

Java集合框架概述

一、集合框架的概述

1.集合、数组都是对多个数据进行存储操作的结构,简称Java容器。
说明:此时的存储,主要指的是内存层面的存储,不涉及到持久化的存储(.txt,.jpg,.avi,数据库中)

2.1 数组在存储多个数据方面的特点:

一旦初始化以后,其长度就确定了。
数组一旦定义好,其元素的类型也就确定了。我们也就只能操作指定类型的数据了。
比如:String[] arr;int[] arr1;Object[] arr2;

2.2 数组在存储多个数据方面的缺点:

一旦初始化以后,其长度就不可修改。
数组中提供的方法非常有限,对于添加、删除、插入数据等操作,非常不便,同时效率不高。
获取数组中实际元素的个数的需求,数组没有现成的属性或方法可用
数组存储数据的特点:有序、可重复。对于无序、不可重复的需求,不能满足。

二、集合框架
|----Collection接口:单列集合,用来存储一个一个的对象

  • |----List接口:存储有序的、可重复的数据。 -->“动态”数组
  • |----ArrayList、LinkedList、Vector

|----Set接口:存储无序的、不可重复的数据 -->高中讲的“集合”

  • |----HashSet、LinkedHashSet、TreeSet

|----Map接口:双列集合,用来存储一对(key - value)一对的数据 -->高中函数:y = f(x)

  • |----HashMap、LinkedHashMap、TreeMap、Hashtable、Properties

Collection接口方法

Collection接口方法的使用
|----Collection接口:单列集合,用来存储一个一个的对象

  • |----List接口:存储有序的、可重复的数据。 -->“动态”数组
  • |----ArrayList、LinkedList、Vector

下面展示一些 Collection接口方法的使用

public class CollectionTest {

    @Test
    public void test1(){
        Collection coll = new ArrayList();

        //add(Object e):将元素e添加到集合coll中
        coll.add("AA");
        coll.add("BB");
        coll.add(123);//自动装箱
        coll.add(new Date());

        //size():获取添加的元素的个数
        System.out.println(coll.size());//4

        //addAll(Collection coll1):将coll1集合中的元素添加到当前的集合中
        Collection coll1 = new ArrayList();
        coll1.add(456);
        coll1.add("CC");
        coll.addAll(coll1);

        System.out.println(coll.size());//6
        System.out.println(coll);

        //clear():清空集合元素
        coll.clear();

        //isEmpty():判断当前集合是否为空
        System.out.println(coll.isEmpty());

    }

}

Collection接口中声明的方法的测试

  • 结论(准则): 向Collection接口的实现类的对象中添加数据obj时,要求obj所在类要重写equals().

下面展示一些 Collection接口中声明的方法的测试

public class CollectionTest {


    @Test
    public void test1(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
//        Person p = new Person("Jerry",20);
//        coll.add(p);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);
        
        //1.contains(Object obj):判断当前集合中是否包含obj
        //我们在判断时会调用obj对象所在类的equals(),通常都要重写toString
        boolean contains = coll.contains(123);
        System.out.println(contains);
        //证明调用的是equal方法,比较其中内容
        System.out.println(coll.contains(new String("Tom")));
//        System.out.println(coll.contains(p));//true
		//需要对toString进行重写
        System.out.println(coll.contains(new Person("Jerry",20)));//false -->true

        //2.containsAll(Collection coll1):判断形参coll1中的所有元素是否都存在于当前集合中。
        Collection coll1 = Arrays.asList(123,4567);
        System.out.println(coll.containsAll(coll1));
    }

    @Test
    public void test2(){
        //3.remove(Object obj):从当前集合中移除obj元素。
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        coll.remove(1234);
        System.out.println(coll);

        coll.remove(new Person("Jerry",20));
        System.out.println(coll);

        //4. removeAll(Collection coll1):差集:从当前集合中移除coll1中所有的元素。
        Collection coll1 = Arrays.asList(123,456);
        coll.removeAll(coll1);
        System.out.println(coll);


    }

    @Test
    public void test3(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        //5.retainAll(Collection coll1):交集:获取当前集合和coll1集合的交集,并返回给当前集合
//        Collection coll1 = Arrays.asList(123,456,789);
//        coll.retainAll(coll1);
//        System.out.println(coll);

        //6.equals(Object obj):要想返回true,需要当前集合和形参集合的元素都相同。
        Collection coll1 = new ArrayList();
        coll1.add(456);
        coll1.add(123);
        coll1.add(new Person("Jerry",20));
        coll1.add(new String("Tom"));
        coll1.add(false);

        System.out.println(coll.equals(coll1));


    }

    @Test
    public void test4(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        //7.hashCode():返回当前对象的哈希值
        System.out.println(coll.hashCode());

        //8.集合 --->数组:toArray()
        Object[] arr = coll.toArray();
        for(int i = 0;i < arr.length;i++){
            System.out.println(arr[i]);
        }

        //拓展:数组 --->集合:调用Arrays类的静态方法asList()
        List<String> list = Arrays.asList(new String[]{"AA", "BB", "CC"});
        System.out.println(list);

        List arr1 = Arrays.asList(new int[]{123, 456});
        System.out.println(arr1.size());//1

        List arr2 = Arrays.asList(new Integer[]{123, 456});
        System.out.println(arr2.size());//2

        //9.iterator():返回Iterator接口的实例,用于遍历集合元素。放在IteratorTest.java中测试

    }
}

下面展示一些 Collection集合调用类和toString的重写

public class Person {

    private String name;
    private int age;

    public Person() {
    }

    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 +
                '}';
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        System.out.println("Person equals()....");
        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);
    }
}

Iterator迭代器接口

集合元素的遍历操作,使用迭代器Iterator接口

  • 1.内部的方法:hasNext() 和 next()
  • 2.集合对象每次调用iterator()方法都得到一个全新的迭代器对象,
  • 默认游标都在集合的第一个元素之前。
  • 3.内部定义了remove(),可以在遍历的时候,删除集合中的元素。此方法不同于集合直接调remove()

下面展示一些 Iterator迭代器接口的使用

public class IteratorTest {

    @Test
    public void test1(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        Iterator iterator = coll.iterator();
        //方式一:
//        System.out.println(iterator.next());
//        System.out.println(iterator.next());
//        System.out.println(iterator.next());
//        System.out.println(iterator.next());
//        System.out.println(iterator.next());
//        //报异常:NoSuchElementException
//        System.out.println(iterator.next());

        //方式二:不推荐
//        for(int i = 0;i < coll.size();i++){
//            System.out.println(iterator.next());
//        }

        //方式三:推荐
        hasNext():判断是否还有下一个元素
        while(iterator.hasNext()){
            //next():①指针下移 ②将下移以后集合位置上的元素返回
            System.out.println(iterator.next());
        }

    }

    @Test
    public void test2(){

        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        //错误方式一:
//        Iterator iterator = coll.iterator();
//        while((iterator.next()) != null){
//            System.out.println(iterator.next());
//        }

        //错误方式二:
        //集合对象每次调用iterator()方法都得到一个全新的迭代器对象,默认游标都在集合的第一个元素之前。
        while (coll.iterator().hasNext()){
            System.out.println(coll.iterator().next());
        }


    }

    //测试Iterator中的remove()
    //如果还未调用next()或在上一次调用 next 方法之后已经调用了 remove 方法,
    // 再调用remove都会报IllegalStateException。
    @Test
    public void test3(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        //删除集合中"Tom"
        Iterator iterator = coll.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
//            iterator.remove();
            Object obj = iterator.next();
            if("Tom".equals(obj)){
                iterator.remove();
//                iterator.remove();
            }

        }
        //遍历集合
        iterator = coll.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
}

jdk 5.0 新增了foreach循环,用于遍历集合、数组
增强foreach循环相当于重新new了一个相同的数组或集合,调用数组或集合仍为原数组或集合。

下面展示一些 新增foreach循环,用于遍历集合、数组

public class ForTest {

    @Test
    public void test1(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        //for(集合元素的类型 局部变量 : 集合对象)
        //内部仍然调用了迭代器。
        for(Object obj : coll){
            System.out.println(obj);
        }
    }

    @Test
    public void test2(){
        int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5,6};
        //for(数组元素的类型 局部变量 : 数组对象)
        for(int i : arr){
            System.out.println(i);
        }
    }

    //练习题
    @Test
    public void test3(){

        String[] arr = new String[]{"MM","MM","MM"};

//        //方式一:普通for赋值
//        for(int i = 0;i < arr.length;i++){
//            arr[i] = "GG";
//        }

        //方式二:增强for循环
        for(String s : arr){
            s = "GG";
        }

        for(int i = 0;i < arr.length;i++){
            System.out.println(arr[i]);
        }


    }
}

Collection子接口一: List

  1. List接口框架

|----Collection接口:单列集合,用来存储一个一个的对象

  • |----List接口:存储有序的、可重复的数据。 -->“动态”数组,替换原有的数组
  • |----ArrayList:作为List接口的主要实现类;线程不安全的,效率高;底层使用Object[] elementData存储
  • |----LinkedList:对于频繁的插入、删除操作,使用此类效率比ArrayList高;底层使用双向链表存储
  • |----Vector:作为List接口的古老实现类;线程安全的,效率低;底层使用Object[] elementData存储

2.ArrayList的源码分析:
*2.1 jdk 7情况下

  • ArrayList list = new ArrayList();//底层创建了长度是10的Object[]数组elementData
  • list.add(123);//elementData[0] = new Integer(123);
  • list.add(11);//如果此次的添加导致底层elementData数组容量不够,则扩容。
  • 默认情况下,扩容为原来的容量的1.5倍,同时需要将原有数组中的数据复制到新的数组中。
  • 结论:建议开发中使用带参的构造器:ArrayList list = new ArrayList(int capacity)

*2.2 jdk 8中ArrayList的变化:

  • ArrayList list = new ArrayList();//底层Object[] elementData初始化为{}.并没有创建长度为10的数组
  • list.add(123);//第一次调用add()时,底层才创建了长度10的数组,并将数据123添加到elementData[0]
  • 后续的添加和扩容操作与jdk 7 无异。

*2.3 小结:jdk7中的ArrayList的对象的创建类似于单例的饿汉式,而jdk8中的ArrayList的对象的创建类似于单例的懒汉式,延迟了数组的创建,节省内存。

  1. LinkedList的源码分析:
    *LinkedList list = new LinkedList(); 内部声明了Node类型的first和last属性,默认值为null
  • list.add(123);//将123封装到Node中,创建了Node对象。
  • 其中,Node定义为:体现了LinkedList的双向链表的说法
  • private static class Node {
    E item;
    Node next;
    Node prev;
    Node(Node prev, E element, Node next) {
    this.item = element;
    this.next = next;
    this.prev = prev;
    }
    }

4.Vector的源码分析:jdk7和jdk8中通过Vector()构造器创建对象时,底层都创建了长度为10的数组。
在扩容方面,默认扩容为原来的数组长度的2倍。

面试题:ArrayList、LinkedList、Vector三者的异同?
同:三个类都是实现了List接口,存储数据的特点相同:存储有序的、可重复的数据
不同: |----ArrayList:作为List接口的主要实现类;线程不安全的,效率高;底层使用Object[] elementData存储
|----LinkedList:对于频繁的插入、删除操作,使用此类效率比ArrayList高;底层使用双向链表存储
|----Vector:作为List接口的古老实现类;线程安全的,效率低;底层使用Object[] elementData存储

5.List接口中的常用方法
void add(int index, Object ele):在index位置插入ele元素
boolean addAll(int index, Collection eles):从index位置开始将eles中的所有元素添加进来
Object get(int index):获取指定index位置的元素
int indexOf(Object obj):返回obj在集合中首次出现的位置
int lastIndexOf(Object obj):返回obj在当前集合中末次出现的位置
Object remove(int index):移除指定index位置的元素,并返回此元素
Object set(int index, Object ele):设置指定index位置的元素为ele
List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从fromIndex到toIndex位置的子集合

总结:常用方法
增:add(Object obj) 末尾添加
删:remove(int index) / remove(Object obj)
改:set(int index, Object ele)
查:get(int index)
插:add(int index, Object ele)
长度:size()
遍历:① Iterator迭代器方式
② 增强for循环
③ 普通的循环

下面展示一些 List接口中的常用方法

public class ListTest {

    /*
void add(int index, Object ele):在index位置插入ele元素
boolean addAll(int index, Collection eles):从index位置开始将eles中的所有元素添加进来
Object get(int index):获取指定index位置的元素
int indexOf(Object obj):返回obj在集合中首次出现的位置
int lastIndexOf(Object obj):返回obj在当前集合中末次出现的位置
Object remove(int index):移除指定index位置的元素,并返回此元素
Object set(int index, Object ele):设置指定index位置的元素为ele
List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从fromIndex到toIndex位置的子集合

总结:常用方法
增:add(Object obj)
删:remove(int index) / remove(Object obj)
改:set(int index, Object ele)
查:get(int index)
插:add(int index, Object ele)
长度:size()
遍历:① Iterator迭代器方式
     ② 增强for循环
     ③ 普通的循环

     */
    @Test
    public void test3(){
        ArrayList list = new ArrayList();
        list.add(123);
        list.add(456);
        list.add("AA");

        //方式一:Iterator迭代器方式
        Iterator iterator = list.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }

        System.out.println("***************");

        //方式二:增强for循环
        for(Object obj : list){
            System.out.println(obj);
        }

        System.out.println("***************");

        //方式三:普通for循环
        for(int i = 0;i < list.size();i++){
            System.out.println(list.get(i));
        }



    }


    @Test
    public void test2(){
        ArrayList list = new ArrayList();
        list.add(123);
        list.add(456);
        list.add("AA");
        list.add(new Person("Tom",12));
        list.add(456);
        //int indexOf(Object obj):返回obj在集合中首次出现的位置。如果不存在,返回-1.
        int index = list.indexOf(4567);
        System.out.println(index);

        //int lastIndexOf(Object obj):返回obj在当前集合中末次出现的位置。如果不存在,返回-1.
        System.out.println(list.lastIndexOf(456));

        //Object remove(int index):移除指定index位置的元素,并返回此元素
        Object obj = list.remove(0);
        System.out.println(obj);
        System.out.println(list);

        //Object set(int index, Object ele):设置指定index位置的元素为ele
        list.set(1,"CC");
        System.out.println(list);

        //List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从fromIndex到toIndex位置的左闭右开区间的子集合
        List subList = list.subList(2, 4);
        System.out.println(subList);
        System.out.println(list);


    }


    @Test
    public void test1(){
        ArrayList list = new ArrayList();
        list.add(123);
        list.add(456);
        list.add("AA");
        list.add(new Person("Tom",12));
        list.add(456);

        System.out.println(list);

        //void add(int index, Object ele):在index位置插入ele元素
        list.add(1,"BB");
        System.out.println(list);

        //boolean addAll(int index, Collection eles):从index位置开始将eles中的所有元素添加进来
        List list1 = Arrays.asList(1, 2, 3);
        list.addAll(list1);
//        list.add(list1);
        System.out.println(list.size());//9

        //Object get(int index):获取指定index位置的元素
        System.out.println(list.get(0));

    }


}

下面展示一些 list的小面试题

public class ListExer {
    /*
    区分List中remove(int index)和remove(Object obj)
     */
    @Test
    public void testListRemove() {
        List list = new ArrayList();
        list.add(1);
        list.add(2);
        list.add(3);
        updateList(list);
        System.out.println(list);//
    }

    private void updateList(List list) {
//        list.remove(2);//删除对应索引的值
        list.remove(new Integer(2)); //删除对应的值
    }

Collection子接口二: Set

1.Set接口的框架:

|----Collection接口:单列集合,用来存储一个一个的对象
*|----Set接口:存储无序的、不可重复的数据 -->高中讲的“集合”

  • |----HashSet:作为Set接口的主要实现类;线程不安全的;可以存储null值
  • |----LinkedHashSet:作为HashSet的子类;遍历其内部数据时,可以按照添加的顺序遍历 对于频繁的遍历操作,LinkedHashSet效率高于HashSet.
  • |----TreeSet:可以按照添加对象的指定属性,进行排序。
  1. Set接口中没有额外定义新的方法,使用的都是Collection中声明过的方法。
  2. 要求:向Set(主要指:HashSet、LinkedHashSet)中添加的数据,其所在的类一定要重写hashCode()和equals()

要求:重写的hashCode()和equals()尽可能保持一致性:相等的对象必须具有相等的散列码
重写两个方法的小技巧:对象中用作 equals() 方法比较的 Field,都应该用来计算 hashCode 值。

Eclipse/IDEA工具里hashCode()的重写
以Eclipse/IDEA为例,在自定义类中可以调用工具自动重写equals和hashCode。问题: 为什么用Eclipse/IDEA复写hashCode方法,有31这个数字?
 选择系数的时候要选择尽量大的系数。因为如果计算出来的hash地址越大,所谓的“冲突”就越少,查找起来效率也会提高。(减少冲突)
 并且31只占用5bits,相乘造成数据溢出的概率较小。
 31可以 由i*31== (i<<5)-1来表示,现在很多虚拟机里面都有做相关优化。 (提高算法效率)
 31是一个素数,素数作用就是如果我用一个数字来乘以这个素数,那么最终出来的结果只能被素数本身和被乘数还有1来整除! (减少冲突)

重写 hashCode() 方法的基本原则
 在程序运行时,同一个对象多次调用 hashCode() 方法应该返回相同的值。
 当两个对象的 equals() 方法比较返回 true 时,这两个对象的 hashCode()方法的返回值也应相等。
 对象中用作 equals() 方法比较的 Field,都应该用来计算 hashCode 值。

重写 equals() 方法的基本原则
以自定义的Customer类为例,何时需要重写equals()?
 当一个类有自己特有的“逻辑相等”概念,当改写equals()的时候,总是要改写hashCode(),根据一个类的equals方法(改写后),两个截然不同的实例有可能在逻辑上是相等的,但是, 根据Object.hashCode()方法,它们仅仅是两个对象。
 因此,违反了“相等的对象必须具有相等的散列码”。
 结论:复写equals方法的时候一般都需要同时复写hashCode方法。 通常参与计算hashCode的对象的属性也应该参与到equals()中进行计算。

一、Set:存储无序的、不可重复的数据
以HashSet为例说明:

  1. 无序性:不等于随机性。存储的数据在底层数组中并非按照数组索引的顺序添加,而是根据数据的哈希值决定的。
  2. 不可重复性:保证添加的元素按照equals()判断时,不能返回true.即:相同的元素只能添加一个。

二、添加元素的过程:以HashSet为例:
我们向HashSet中添加元素a,首先调用元素a所在类的hashCode()方法,计算元素a的哈希值, 此哈希值接着通过某种算法计算出在HashSet底层数组中的存放位置(即为:索引位置),判断数组此位置上是否已经有元素:
如果此位置上没有其他元素,则元素a添加成功。 —>情况1
如果此位置上有其他元素b(或以链表形式存在的多个元素),则比较元素a与元素b的hash值:
如果hash值不相同,则元素a添加成功。—>情况2
如果hash值相同,进而需要调用元素a所在类的equals()方法:

  • equals()返回true,元素a添加失败
  • equals()返回false,则元素a添加成功。—>情况2

对于添加成功的情况2和情况3而言:元素a 与已经存在指定索引位置上数据以链表的方式存储。
jdk 7 :元素a放到数组中,指向原来的元素。
jdk 8 :原来的元素在数组中,指向元素a
*总结:七上八下

HashSet底层:数组+链表的结构。

下面展示一些 set框架的介绍


     */

    @Test
    public void test1(){
        Set set = new HashSet();
        set.add(456);
        set.add(123);
        set.add(123);
        set.add("AA");
        set.add("CC");
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(129);

        Iterator iterator = set.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }

LinkedHashSet的使用
LinkedHashSet作为HashSet的子类,在添加数据的同时,每个数据还维护了两个引用,记录此数据前一个数据和后一个数据。
优点:对于频繁的遍历操作,LinkedHashSet效率高于HashSet

下面展示一些 LinkedHashSet的使用

  //LinkedHashSet的使用
    //LinkedHashSet作为HashSet的子类,在添加数据的同时,每个数据还维护了两个引用,记录此数据前一个
    //数据和后一个数据。
    //优点:对于频繁的遍历操作,LinkedHashSet效率高于HashSet
    @Test
    public void test2(){
        Set set = new LinkedHashSet();
        set.add(456);
        set.add(123);
        set.add(123);
        set.add("AA");
        set.add("CC");
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(129);

        Iterator iterator = set.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
}

TreeSet方法的使用
1.向TreeSet中添加的数据,要求是相同类的对象。
2.两种排序方式:自然排序(实现Comparable接口) 和 定制排序(Comparator)
3.自然排序中,比较两个对象是否相同的标准为:compareTo()返回0.不再是equals().
4.定制排序中,比较两个对象是否相同的标准为:compare()返回0.不再是equals().

下面展示一些 TreeSet方法中User自然排序(comparable接口)的设定

    //按照姓名从大到小排列,年龄从小到大排列
    @Override
    public int compareTo(Object o) {
        if(o instanceof User){
            User user = (User)o;
//            return -this.name.compareTo(user.name);
            int compare = -this.name.compareTo(user.name);
            if(compare != 0){
                return compare;
            }else{
                return Integer.compare(this.age,user.age);
            }
        }else{
            throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
        }

    }

下面展示一些 TreeSet方法的使用

public class TreeSetTest {
    @Test
    public void test1(){
        TreeSet set = new TreeSet();

        //失败:不能添加不同类的对象
//        set.add(123);
//        set.add(456);
//        set.add("AA");
//        set.add(new User("Tom",12));

            //举例一:
//        set.add(34);
//        set.add(-34);
//        set.add(43);
//        set.add(11);
//        set.add(8);

        //举例二:
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(new User("Jerry",32));
        set.add(new User("Jim",2));
        set.add(new User("Mike",65));
        set.add(new User("Jack",33));
        set.add(new User("Jack",56));


        Iterator iterator = set.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }

    }

    @Test
    public void test2(){
    //定制排序comparator的设定
        Comparator com = new Comparator() {
            //按照年龄从小到大排列
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                if(o1 instanceof User && o2 instanceof User){
                    User u1 = (User)o1;
                    User u2 = (User)o2;
                    return Integer.compare(u1.getAge(),u2.getAge());
                }else{
                    throw new RuntimeException("输入的数据类型不匹配");
                }
            }
        };

        TreeSet set = new TreeSet(com);
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(new User("Jerry",32));
        set.add(new User("Jim",2));
        set.add(new User("Mike",65));
        set.add(new User("Mary",33));
        set.add(new User("Jack",33));
        set.add(new User("Jack",56));


        Iterator iterator = set.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }

}

Map接口

一、Map的实现类的结构:
|----Map:双列数据,存储key-value对的数据 —类似于高中的函数:y = f(x)

  • |----HashMap:作为Map的主要实现类;线程不安全的,效率高;存储null的key和value
  • |----LinkedHashMap:保证在遍历map元素时,可以按照添加的顺序实现遍历。
    原因:在原有的HashMap底层结构基础上,添加了一对指针,指向前一个和后一个元素。对于频繁的遍历操作,此类执行效率高于HashMap。

|----TreeMap:保证按照添加的key-value对进行排序,实现排序遍历。此时考虑key的自然排序或定制排序底层使用红黑树

|----Hashtable:作为古老的实现类;线程安全的,效率低;不能存储null的key和value

  • |----Properties:常用来处理配置文件。key和value都是String类型

  • HashMap的底层:数组+链表 (jdk7及之前)

  • 数组+链表+红黑树 (jdk 8)

面试题(重要)

  1. HashMap的底层实现原理
  2. HashMap 和 Hashtable的异同?
  3. CurrentHashMap 与 Hashtable的异同?(暂时不讲)

二、Map结构的理解:
Map中的key:无序的、不可重复的,使用Set存储所有的key —> key所在的类要重写equals()和hashCode() (以HashMap为例)

Map中的value:无序的、可重复的,使用Collection存储所有的value —>value所在的类要重写equals()
一个键值对:key-value构成了一个Entry对象。

*Map中的entry:无序的、不可重复的,使用Set存储所有的entry
在这里插入图片描述
三、HashMap的底层实现原理?以jdk7为例说明:(重要)

  • HashMap map = new HashMap():
  • 在实例化以后,底层创建了长度是16的一维数组Entry[] table。
  • …可能已经执行过多次put…
  • map.put(key1,value1):
  • 首先,调用key1所在类的hashCode()计算key1哈希值,此哈希值经过某种算法计算以后,得到在Entry数组中的存放位置。
    *如果此位置上的数据为空,此时的key1-value1添加成功。 ----情况1
  • 如果此位置上的数据不为空,(意味着此位置上存在一个或多个数据(以链表形式存在)),比较key1和已经存在的一个或多个数据的哈希值:
  • 如果key1的哈希值与已经存在的数据的哈希值都不相同,此时key1-value1添加成功。----情况2
  • 如果key1的哈希值和已经存在的某一个数据(key2-value2)的哈希值相同,继续比较:调用key1所在类的equals(key2)方法,比较:
  • 如果equals()返回false:此时key1-value1添加成功。----情况3
  • 如果equals()返回true:使用value1替换value2。(与Set方法不同之处)
  • 补充:关于情况2和情况3:此时key1-value1和原来的数据以链表的方式存储。

在不断的添加过程中,会涉及到扩容问题,当超出临界值(且要存放的位置非空)时,扩容。默认的扩容方式:扩容为原来容量的2倍,并将原有的数据复制过来。

jdk8 相较于jdk7在底层实现方面的不同:

  1. new HashMap():底层没有创建一个长度为16的数组
  2. jdk 8底层的数组是:Node[],而非Entry[]
  3. 首次调用put()方法时,底层创建长度为16的数组
  4. jdk7底层结构只有:数组+链表。jdk8中底层结构:数组+链表+红黑树。
  • 4.1 形成链表时,七上八下(jdk7:新的元素指向旧的元素。jdk8:旧的元素指向新的元素)

  • 4.2 当数组的某一个索引位置上的元素以链表形式存在的数据个数 > 8 且当前数组的长度 > 64时,此时此索引位置上的所数据改为使用红黑树存储。

  • DEFAULT_INITIAL_CAPACITY : HashMap的默认容量,16
    *DEFAULT_LOAD_FACTOR:HashMap的默认加载因子:0.75
    threshold:扩容的临界值,=容量填充因子:16 * 0.75 => 12
    *TREEIFY_THRESHOLD:Bucket中链表长度大于该默认值,转化为红黑树:8

  • MIN_TREEIFY_CAPACITY:桶中的Node被树化时最小的hash表容量:64

四、LinkedHashMap的底层实现原理(了解)

  • 源码中:
  •  static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
          Entry<K,V> before, after;//对比HashMap添加能够记录添加的元素的先后顺序
          Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
             super(hash, key, value, next);
          }
      }
    

五、Map中定义的方法:
添加、删除、修改操作:
Object put(Object key,Object value):将指定key-value添加到(或修改)当前map对象中
void putAll(Map m):将m中的所有key-value对存放到当前map中
Object remove(Object key):移除指定key的key-value对,并返回value
void clear():清空当前map中的所有数据

元素查询的操作:
Object get(Object key):获取指定key对应的value
boolean containsKey(Object key):是否包含指定的key
boolean containsValue(Object value):是否包含指定的value
int size():返回map中key-value对的个数
boolean isEmpty():判断当前map是否为空
boolean equals(Object obj):判断当前map和参数对象obj是否相等

元视图操作的方法:
Set keySet():返回所有key构成的Set集合
Collection values():返回所有value构成的Collection集合
Set entrySet():返回所有key-value对构成的Set集合

总结:常用方法:

  • 添加:put(Object key,Object value)
  • 删除:remove(Object key)
  • 修改:put(Object key,Object value)
  • 查询:get(Object key)
  • 长度:size()
  • 遍历:keySet() / values() / entrySet()

下面展示一些 Map中定义的方法

public class MapTest {

    /*
 元视图操作的方法:
 Set keySet():返回所有key构成的Set集合
 Collection values():返回所有value构成的Collection集合
 Set entrySet():返回所有key-value对构成的Set集合

     */


    @Test
    public void test5(){
        Map map = new HashMap();
        map.put("AA",123);
        map.put(45,1234);
        map.put("BB",56);

        //遍历所有的key集:keySet()
        Set set = map.keySet();
            Iterator iterator = set.iterator();
            while(iterator.hasNext()){
                System.out.println(iterator.next());
        }
        System.out.println();
        //遍历所有的value集:values()
        Collection values = map.values();
        for(Object obj : values){
            System.out.println(obj);
        }
        System.out.println();
        //遍历所有的key-value
        //方式一:entrySet()
        Set entrySet = map.entrySet();
        Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
        while (iterator1.hasNext()){
            Object obj = iterator1.next();
            //entrySet集合中的元素都是entry
            Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
            System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());

        }
        System.out.println();
        //方式二:
        Set keySet = map.keySet();
        Iterator iterator2 = keySet.iterator();
        while(iterator2.hasNext()){
            Object key = iterator2.next();
            Object value = map.get(key);
            System.out.println(key + "=====" + value);

        }

    }


    /*
 元素查询的操作:
 Object get(Object key):获取指定key对应的value
 boolean containsKey(Object key):是否包含指定的key
 boolean containsValue(Object value):是否包含指定的value
 int size():返回map中key-value对的个数
 boolean isEmpty():判断当前map是否为空
 boolean equals(Object obj):判断当前map和参数对象obj是否相等
     */
    @Test
    public void test4(){
        Map map = new HashMap();
        map.put("AA",123);
        map.put(45,123);
        map.put("BB",56);
        // Object get(Object key)
        System.out.println(map.get(45));
        //containsKey(Object key)
        boolean isExist = map.containsKey("BB");
        System.out.println(isExist);

        isExist = map.containsValue(123);
        System.out.println(isExist);

        map.clear();

        System.out.println(map.isEmpty());

    }

    /*
     添加、删除、修改操作:
 Object put(Object key,Object value):将指定key-value添加到(或修改)当前map对象中
 void putAll(Map m):将m中的所有key-value对存放到当前map中
 Object remove(Object key):移除指定key的key-value对,并返回value
 void clear():清空当前map中的所有数据
     */
    @Test
    public void test3(){
        Map map = new HashMap();
        //添加
        map.put("AA",123);
        map.put(45,123);
        map.put("BB",56);
        //修改
        map.put("AA",87);

        System.out.println(map);

        Map map1 = new HashMap();
        map1.put("CC",123);
        map1.put("DD",123);

        map.putAll(map1);

        System.out.println(map);

        //remove(Object key)
        Object value = map.remove("CC");
        System.out.println(value);
        System.out.println(map);

        //clear()
        map.clear();//与map = null操作不同
        System.out.println(map.size());
        System.out.println(map);
    }

    @Test
    public void test2(){
        Map map = new HashMap();
        map = new LinkedHashMap();
        map.put(123,"AA");
        map.put(345,"BB");
        map.put(12,"CC");

        System.out.println(map);
    }


    @Test
    public void test1(){
        Map map = new HashMap();
//        map = new Hashtable();
        map.put(null,123);

    }
}

TreeMap的使用方法:
向TreeMap中添加key-value,要求key必须是由同一个类创建的对象。因为要按照key进行排序:自然排序 、定制排序

下面展示一些 TreeMap的使用方法

public class TreeMapTest {

    //向TreeMap中添加key-value,要求key必须是由同一个类创建的对象
    //因为要按照key进行排序:自然排序 、定制排序
    //自然排序
    @Test
    public void test1(){
        TreeMap map = new TreeMap();
        User u1 = new User("Tom",23);
        User u2 = new User("Jerry",32);
        User u3 = new User("Jack",20);
        User u4 = new User("Rose",18);

        map.put(u1,98);
        map.put(u2,89);
        map.put(u3,76);
        map.put(u4,100);

        Set entrySet = map.entrySet();
        Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
        while (iterator1.hasNext()){
            Object obj = iterator1.next();
            Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
            System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());

        }
    }

    //定制排序
    @Test
    public void test2(){
        TreeMap map = new TreeMap(new Comparator() {
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                if(o1 instanceof User && o2 instanceof User){
                    User u1 = (User)o1;
                    User u2 = (User)o2;
                    return Integer.compare(u1.getAge(),u2.getAge());
                }
                throw new RuntimeException("输入的类型不匹配!");
            }
        });
        User u1 = new User("Tom",23);
        User u2 = new User("Jerry",32);
        User u3 = new User("Jack",20);
        User u4 = new User("Rose",18);

        map.put(u1,98);
        map.put(u2,89);
        map.put(u3,76);
        map.put(u4,100);

        Set entrySet = map.entrySet();
        Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
        while (iterator1.hasNext()){
            Object obj = iterator1.next();
            Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
            System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());

        }
    }


}

Map实现类: Properties
Properties 类是 Hashtable 的子类,该对象用于处理属性文件
*由于属性文件里的 key、 value 都是字符串类型,所以 Properties 里的 key和 value 都是字符串类型
*存取数据时,建议使用setProperty(String key,String value)方法和getProperty(String key)方法

下面展示一些 Properties:常用来处理配置文件

public class PropertiesTest {

    //Properties:常用来处理配置文件。key和value都是String类型
    public static void main(String[] args)  {
        FileInputStream fis = null;
        try {
            Properties pros = new Properties();

            fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
            pros.load(fis);//加载流对应的文件

            String name = pros.getProperty("name");
            String password = pros.getProperty("password");

            System.out.println("name = " + name + ", password = " + password);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(fis != null){
                try {
                    fis.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

            }
        }

    }
}

Collections工具类

*Collections 是一个操作 Set、 List 和 Map 等集合的工具类
*Collections 中提供了一系列静态的方法对集合元素进行排序、查询和修改等操作,还提供了对集合对象设置不可变、对集合对象实现同步控制等方法

1.排序操作: (均为static方法)
reverse(List): 反转 List 中元素的顺序
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 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

2.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

Collections常用方法:同步控制
Collections 类中提供了多个 synchronizedXxx() 方法,该方法可使将指定集合包装成线程同步的集合,从而可以解决多线程并发访问集合时的线程安全问题(开发中常用)

下面展示一些 Collections工具类的使用

  @Test
    public void test2(){
        List list = new ArrayList();
        list.add(123);
        list.add(43);
        list.add(765);
        list.add(-97);
        list.add(0);

        //报异常:IndexOutOfBoundsException("Source does not fit in dest")
//        List dest = new ArrayList();
//        Collections.copy(dest,list);
        //正确的:
        List dest = Arrays.asList(new Object[list.size()]);
        System.out.println(dest.size());//list.size();
        Collections.copy(dest,list);

        System.out.println(dest);


        /*
        Collections 类中提供了多个 synchronizedXxx() 方法,
        该方法可使将指定集合包装成线程同步的集合,从而可以解决
        多线程并发访问集合时的线程安全问题

         */
        //返回的list1即为线程安全的List
        List list1 = Collections.synchronizedList(list);


    }

    @Test
    public void test1(){
        List list = new ArrayList();
        list.add(123);
        list.add(43);
        list.add(765);
        list.add(765);
        list.add(765);
        list.add(-97);
        list.add(0);

        System.out.println(list);

//        Collections.reverse(list);
//        Collections.shuffle(list);
//        Collections.sort(list);
//        Collections.swap(list,1,2);
        int frequency = Collections.frequency(list, 123);

        System.out.println(list);
        System.out.println(frequency);

    }


这篇关于22.java中的集合内容(附讲解和练习)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!


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