Chapter10 集合(上)

10.1 集合框架概述

1. 背景

  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. 数组存在一些缺点

2. 集合框架

  1. Collection接口： 单列数据， 定义了存取一组对象的方法的集合
    1. List：元素有序、可重复的集合
      • ArrayList
      • LinkedList
      • Vector
    2. Set： 元素无序、不可重复的集合
      • HashSet
      • LinkedHashSet
      • TreeSet
  2. Map接口： 双列数据，保存具有映射关系“key-value对”的集合
    • HashMap
    • LinkedHashMap
    • TreeMap
    • Hashtable
    • Properties

10.2 Collection接口方法

1. 常用方法1

  1. add(obj)：添加
  2. size(): 获取添加的元素的个数
  3. addAll(Collection coll1): 将coll1集合中的元素添加到当前的集合中
  4. clear(): 清空集合元素
  5. isEmpty(): 判断当前集合是否为空

2. 常用方法2

  1. contains(obj)：判断当前集合中是否包含obj，调用obj对象所在类的equals()。
  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。
  3. remove(Object obj): 从当前集合中移除obj元素。
  4. removeAll(Collection coll1): 差集：从当前集合中移除coll1中所有的元素。

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().

3. 常用方法3

  1. 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(即删掉不同，保留相同)
  2. 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。
  3. hashCode(): 返回当前对象的哈希值
  4. toArray(): 集合 —>数组
  5. iterator():返回Iterator接口的实例，用于遍历集合元素。

数组–>集合：Arrays.asList()

10.3 Iterator迭代器接口

用于遍历 Collection 集合中的元素

1. hasNext() 和 next()方法

Iterator iterator = coll.iterator();
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());
}

2. 说明

  1. 集合对象每次调用iterator()方法都得到一个全新的迭代器对象，
  2. 默认游标都在集合的第一个元素之前。

3. remove()方法

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用remove()

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());
    }

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。

4. foreach循环

  • jdk 5.0 新增了foreach循环，用于遍历集合、数组
  • 格式：for(数组元素的类型 局部变量 : 数组对象)
    for(String s : arr){
  //
}

10.4 Collection子接口之一：List接口

1. List接口实现类

  1. 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
  2. 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
  3. 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

  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. 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。
  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。

3. 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：

private 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;
    }
}

体现了LinkedList的双向链表的说法

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。

5. List接口方法

  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(左闭右开)

10.5 Collection子接口之二：Set接口

1. Set接口实现类

  1. 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.
  2. TreeSet：可以按照添加对象的指定属性，进行排序。

2. 说明

  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. 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()
    1. 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
    2. 重写技巧：对象中用作 equals() 方法比较的 Field，都应该用来计算 hashCode 值

3. HashSet()类

  1. Set：存储无序的、不可重复的数据，对于HashSet：
    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。
  2. 添加元素的过程:
    1. 首先调用元素a所在类的hashCode()方法，计算其哈希值，从而得到底层数组中的索引位置，判断数组此位置上是否已经有元素：
      1. 如果此位置上没有其他元素，则元素a添加成功。 —>情况1
      2. 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：
        1. 如果hash值不相同，则元素a添加成功。—>情况2
        2. 如果hash值相同，进而需要调用元素a所在类的equals()方法：
          1. equals()返回true,元素a添加失败
          2. equals()返回false,则元素a添加成功。—>情况3
    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

4. LinkedHashSet类

  1. 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。
  2. 优点：对于频繁的遍历操作，LinkedHashSet效率高于HashSet

5. TreeSet类

  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().
    //定制排序，首先实现Comparator接口
Comparator com = new Comparator() {
  //按照年龄从小到大排列
    @Override
    public int compare(Object o1, Object o2) {
        //
    }
};
// 作为参数传入
TreeSet set = new TreeSet(com);