Java（十）集合

概述

对比数组

数组在内存存储方面的特点：（所以安全）

1. 数组初始化以后，长度就确定了。

2. 数组声明的类型，就决定了进行元素初始化时的类型

数组在存储数据方面的弊端：

1. 数组初始化以后，长度就不可变了，不便于扩展

2. 数组中提供的属性和方法少，不便于进行添加、删除、插入等操作，且效率不高。

3. 同时无法直接获取存储元素的个数

4. 数组存储的数据是有序的、可以重复的。—->存储数据的特点单一

Java 集合类可以用于存储数量不等的多个对象，还可用于保存具有映射关系的关联数组。

接口

Java 集合可分为Collection 和Map 两种体系

Collection接口：单列数据，定义了存取一组对象的方法的集合

List：元素有序、可重复的集合

Set：元素无序、不可重复的集合

Map接口：双列数据，保存具有映射关系“key-value对”的集合

接口树

Collection接口

1. Collection 接口是List、Set 和Queue 接口的父接口

2. JDK不提供此接口的任何直接实现，而是提供更具体的子接口(如：Set和List) 实现。

3. 在Java5 之前，Java 集合会丢失容器中所有对象的数据类型，把所有对象都当成Object 类型处理；

4. 从JDK 5.0 增加了泛型以后，Java 集合可以记住容器中对象的数据类型。

方法：

1. 添加

add(Object obj)

addAll(Collection coll)

2. 获取有效元素的个数

int size()

3. 清空集合

void clear()

4. 是否是空集合

boolean isEmpty()

5. 是否包含某个元素

boolean contains(Object obj)：是通过元素的equals方法来判断是否是同一个对象

boolean containsAll(Collection c)：调用元素的equals方法来。拿两个集合的元素挨个比较。

6. 删除

boolean remove(Object obj) ：通过元素的equals方法判断是否是要删除的那个元素。```

只会删除找到的第一个元素
```java
boolean removeAll(Collection coll)：取当前集合的差集

7. 取两个集合的交集

boolean retainAll(Collection c)：把交集的结果存在当前集合中，不影响c

8. 集合是否相等

boolean equals(Object obj)

9. 转成对象数组

Object[] toArray()

10. 获取集合对象的哈希值

hashCode()

11. 遍历

iterator()：返回迭代器对象，用于集合遍历

Iterator迭代器接口

Iterator接口

1. Iterator对象称为迭代器(设计模式的一种)，主要用于遍历 Collection 集合中的元素。

2. Collection接口继承了java.lang.Iterable接口，该接口有一个iterator()方法，那么所有实现了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。

3. Iterator 仅用于遍历集合，Iterator 本身并不提供承装对象的能力。如果需要创建Iterator 对象，则必须有一个被迭代的集合。

4. 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。

遍历集合元素

在调用xxxxx.next()方法之前必须要调用xxxxx.hasNext()进行检测。若不调用，且下一条记录无效，直接调用it.next()会抛出NoSuchElementException异常。

remove（）方法

注意：

Iterator可以删除集合的元素，但是是遍历过程中通过迭代器对象的remove方法，不是集合对象的remove方法。

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。

foreach 循环遍历集合元素

Collection —— List

鉴于Java中数组用来存储数据的局限性，我们通常使用List替代数组

List集合类中元素有序、且可重复，集合中的每个元素都有其对应的顺序索引。

List容器中的元素可以根据序号存取容器中的元素。

JDK API中List接口的实现类常用的有：ArrayList、LinkedList和Vector。

List接口方法

除了从Collection集合继承的方法外，List 集合里添加了根据索引来操作集合元素的方法。

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在当前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位置的元素为ele

8. List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从fromIndex到toIndex位置的子集合

实现类1：ArrayList

ArrayList 是 List 接口的典型实现类、主要实现类

本质上，ArrayList是对象引用的一个”变长”数组

ArrayList的JDK1.8之前与之后的实现区别？

JDK1.7：ArrayList像饿汉式，直接创建一个初始容量为10的数组

JDK1.8：ArrayList像懒汉式，一开始创建一个长度为0的数组，当添加第一个元素时 再创建一个始容量为10的数组

删除的是对应的下角标

改为：list.remove(new Integer(2)) 装箱删除的是对象

Java List 的 remove 方法有两个重载，一个接收 int 型参数（通过下标删除），一个接收 Object 型参数（通过元素删除）。对于List,如果传入一个整型字面值，会删除对应下标处的元素

实现类2：LinkedList

对于频繁的插入或删除元素的操作，建议使用LinkedList类，效率较高

新增方法：

void addFirst(Object obj)

void addLast(Object obj)

Object getFirst()

Object getLast()

Object removeFirst()

Object removeLast()

LinkedList：双向链表，内部没有声明数组，而是定义了Node类型的first和last，用于记录首末元素。同时，定义内部类Node，作为LinkedList中保存数据的基本结构。Node除了保存数据，还定义了两个变量：

prev变量记录前一个元素的位置

next变量记录下一个元素的位置

实现类3：Vector

Vector 是一个古老的集合，JDK1.0就有了。大多数操作与ArrayList相同，区别之处在于Vector是线程安全的。

在各种list中，最好把ArrayList作为缺省选择。当插入、删除频繁时，使用LinkedList；Vector总是比ArrayList慢，所以尽量避免使用。

list总结

Collection —— Set

Set接口是Collection的子接口，set接口没有提供额外的方法

Set 集合不允许包含相同的元素，如果两个相同的元素加入同个Set 集合，则添加操作失败

Set 判断两个对象是否相同不是使用== 运算符，而是根据equals() 方法

实现类1:HashSet

HashSet 是Set 接口的典型实现，大多数时候使用Set 集合时都使用这个实现类。

HashSet 按Hash 算法来存储集合中的元素，因此具有很好的存取、查找、删除性能。

HashSet 具有以下特点：

不能保证元素的排列顺序

HashSet 不是线程安全的

集合元素可以是null

HashSet 集合判断两个元素相等的标准：两个对象通过hashCode() 方法比较相等，并且两个对象的equals() 方法返回值也相等。

对于存放在Set容器中的对象，对应的类一定要重写equals()和hashCode(Object obj)方法，以实现对象相等规则。即：“相等的对象必须具有相等的散列码”。

向HashSet中添加元素的过程：

当向HashSet 集合中存入一个元素时，HashSet 会调用该对象的 hashCode() 方法来得到该对象的 hashCode 值，然后根据 hashCode 值，通过某种散列函数决定该对象在 HashSet 底层数组中的存储位置。（这个散列函数会与底层数组的长度相计算得到在数组中的下标，并且这种散列函数计算还尽可能保证能均匀存储元素，越是散列分布，该散列函数设计的越好）
如果两个元素的hashCode()值相等，会再继续调用equals方法，如果equals方法结果为true，添加失败；如果为false，那么会保存该元素，但是该数组的位置已经有元素了，那么会通过链表的方式继续链接。如果两个元素的equals() 方法返回true，但它们的hashCode() 返回值不相等，hashSet 将会把它们存储在不同的位置，但依然可以添加成功。

重写hashCode() 方法的基本原则

1. 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。

2. 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。

3. 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()？

1. 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。

2. 因此，违反了“相等的对象必须具有相等的散列码”。

3. 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。

实现类2：LinkedHashSet

LinkedHashSet 是HashSet 的子类

LinkedHashSet 根据元素的hashCode 值来决定元素的存储位置，但它同时使用双向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。

LinkedHashSet插入性能略低于HashSet，但在迭代访问Set 里的全部元素时有很好的性能。

LinkedHashSet 不允许集合元素重复。

实现类3：TreeSet

TreeSet 是SortedSet 接口的实现类，TreeSet 可以确保集合元素处于排序状态。

TreeSet底层使用红黑树结构存储数据

新增的方法如下：(了解)

Comparator comparator()

Object first()

Object last()

Object lower(Object e)

Object higher(Object e)

SortedSet subSet(fromElement, toElement)

SortedSet headSet(toElement)

SortedSet tailSet(fromElement)

TreeSet 两种排序方法：自然排序和定制排序。默认情况下，TreeSet 采用自然排序。

TreeSet和后面要讲的TreeMap采用红黑树的存储结构

特点：有序，查询速度比List快

hashmap