一、Java集合框架概述

集合、数组都是对多个数据（对象）进行存储操作的结构，简称Java容器 说明：此时的存储，只要指的是内存层面的存储，不涉及到持久化的存储 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了，其元素的类型也就确定了。所以我们只能去操作指定类型的数据了。如：String[] arr 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，非常不方便，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、不可重复的需求无法满足 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 ① List：元素有序，可重复 ——> "动态"数组 ② Set：元素无序，不可重复 ——> 高中讲【】的“集合” Map接口：双列数据，保存具有映射关系“key-value”的集合 ——> 高中函数 y=f(x)

二、Collection接口方法

package collection; import org.junit.Test; import java.util.*; /** * @author ZC * @Description 测试Collection接口中的方法 * @date 2020-07-03 18:31 */ public class CollectionTest { @Test public void test(){ Collection coll = new ArrayList(); Collection coll1 = new ArrayList(); //1.add(Object o):将元素o添加到集合coll中 coll.add("AA"); coll.add("BB"); coll.add("123"); coll1.add(123);//自动装箱 coll1.add(new Date()); //2.addAll(Collection c):将c集合中的元素添加到当前的集合中 coll.addAll(coll1); System.out.println(coll); //3.size()：获取添加到集合的元素的个数 System.out.println(coll.size()); //4.isEmpty():判断当前集合是否为空 System.out.println(coll.isEmpty()); //5.clear()：清空集合元素 coll1.clear(); System.out.println(coll1.isEmpty()); //6.contains(Object obj):判断当前集合是否包含obj, // 在判断时判断，会调用的是obj对象所在类的equals()方法 System.out.println(coll.contains("AA"));//true System.out.println(coll.contains(new String("AA")));//true //7.containsAll(Collection coll1):判断形参coll1的所有元素是否都存在于当前集合中 Collection coll2 = new ArrayList(); coll2.add("AA"); coll2.add("CC"); System.out.println(coll.containsAll(coll2)); //8.remove(Object obj): 先调用obj对象的equals()判断集合中是否存在该数据，如果有则从集合中移除 System.out.println(coll2.remove("CC")); //9.removeAll(Collection coll1):从当前集合中移除coll1集合中的所有元素 System.out.println(coll); coll.removeAll(coll2); System.out.println(coll); //10. 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 coll1.retainAll(coll); System.out.println(coll1); //11. equals(Object obj):判断当前集合和形参集合的元素是否都相同 Collection coll3 = new ArrayList(); coll3.add("AA"); coll3.add("BB"); Collection coll4 = new ArrayList(); coll4.add("BB"); coll4.add("AA"); System.out.println(coll3.equals(coll4)); //false //12.hashCode(): 返回当前对象的哈希值值 System.out.println(coll.hashCode()); //13. toArrat(): 集合 ———> 数组 Object[] objects = coll.toArray(); for (int i = 0; i < objects.length; i++) { System.out.println(objects[i]); } //扩展：数组 ———> 集合 List<String> list = Arrays.asList(new String[]{"AA", "BB"}); System.out.println(list); List<int[]> list1 = Arrays.asList(new int[]{123, 123}); System.out.println(list1.size()); //1 List<Integer> list2 = Arrays.asList(new Integer[]{123, 123}); System.out.println(list2.size()); //2 //14.iterator()：返回Iterator的实例，用于遍历集合元素，在下面第三点 } }

三、Iterator迭代器接口

集合元素的遍历操作（遍历的是Collection），使用Iterator（迭代器）接口

hasNext()：判断是否还有下一个元素next()：①指针下移 ②将下移以后集合元素位置上的元素返回

注意：迭代器只是用来遍历集合中的元素，即迭代器本身是不存储数据的

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用remove()

foreach底层使用的就是迭代器

package collection; import org.junit.Test; import java.util.ArrayList; import java.util.Collection; import java.util.Iterator; /** * @author ZC * @Description 迭代器接口测试 * @date 2020-07-04 14:25 */ public class IteratorTest { @Test public void test(){ Collection coll = new ArrayList(); coll.add("123"); coll.add(456); coll.add(new String("Tom")); coll.add(false); /** * 迭代器，搭配着hasNext()和next()方法使用 */ Iterator iterator = coll.iterator(); while(iterator.hasNext()){ System.out.println(iterator.next()); } /** * remove() 方法 */ iterator = coll.iterator(); while(iterator.hasNext()){ Object obj = iterator.next(); if ("Tom".equals(obj)){ iterator.remove(); } } } }

四、Collection子接口 —— List

1. ArrayList的源码分析

作为List的主要实现类，线程不安全，效率高

JDK7情况下 构造器：ArrayList list = new ArrayList()，底层创建了长度是10的Object[] 数组elementData第一次调用添加操作，list.add(123) ——> elementData[0] = new Integer(123)如果某次添加导致底层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) JDK8中ArrayList的变化 构造器：ArrayList list = new ArrayList()，底层Object[] 数组elementData初始化为{}，并没有创建长度为10的数组第一次调用添加操作，list.add(123) 时，底层才创建了长度为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 JDK7 无异 小结：JDK7 中ArrayList的对象的创建类似于单例模式的饿汉式；JDK8 中ArrayList的创建类似于单例模式的懒汉式，延迟了数组的创建，节省了内存。

2. LinkedList

LinkedList list = new LinkedList(),内部声明了Node类型的first和last，默认值为nulllist.add(123),将123封装到Node中，创建了Node对象，然后通过prev和next连接到双向链表上

3. Vector

作为古老的实现类，线程安全，效率低，JDK1.0就有了

Vector vector = new Vector()，底层创建了长度是10的Object[] 数组elementData扩容：扩为原来容量的2倍.

ArrayList、LinkedList、Vector三者的异同：Java学习之路（三）：不同结构的区别(更新中)中的第十二点

4.List接口的方法

5.总结List常用的方法

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

五、Collection子接口 —— Set

Set接口概述 Set接口是collection的子接口，Set接口没有提供额外的方法，即使用的方法都是Collection接口中的方法Set集合不允许包含相同的元素，如果试把两个相同的元素加入同一个Set集合中，则操作失败Set集合判断两个对象是否相同不是使用 == 运算符，而是根据equals()方法对于存放在Set容器中的对象，对应的类一定要重写equals()和hashCode(Object obj)方法，以实现对象相等原则。重写的两个方法要保持一致性，即：“相等对象必须拥有相等的散列码”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。

1. HashSet（七上八下）

HashSet是Set接口的典型实现，大多数时候使用Set结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，即效率高集合元素可以是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HashSet底层存储结构：数组+链表

以HashSet为例说明

Set：存储无序、不可重复的数据 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的索引的顺序添加的，而是根据数据的Hash值添加的不可重复性：保证添加的元素按照equals()判断时，不能返回true，即相同元素只能添加一个 添加元素的过程：以HashSet为例 我们想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底层数组中存放的位置（即为：索引位置），判断数组此位置上是否已经有元素： 如果此位置没有其他元素，则元素a添加成功 ——>情况1如果此位置有其他元素b（或以链表形式存在多个元素），则比较元素a与其他元素的哈希值是否相同： 如果哈希值不同，则元素a添加成功 ——>情况2如果哈希值相同，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，元素a添加成功 ——>情况3

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的元素以链表的形式存储（七上八下）

jdk7：元素a放到数组中，作为链表的表头jdk8：元素b接到链表后，作为链表的表尾

2. LinkedHashSet

作为HashSet的子类，遍历其内部数据时，可以按照添加的顺序去遍历优点：对于频繁的遍历操作，LinkedHashSet效率高于HashSet

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内部实现 TreeSet底层使用红黑树结构存储数据向TreeSet中添加的数据，要求是同个类的对象自然排序中，判断两个对象是否相同的标准为：compareTo()返回0，不再是equals()定制排序中，判断两个对象是否相同的标准为：compare()返回0，不再是equals() 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（可以按照添加对象的指定属性进行排序）

六、Map接口

Map：双列数据，存储key-value对的数据

1. HashMap

作为Map的主要实现类；线程不安全，效率高，能够存储null的key和value——健壮性更好 HashMap的底层：JDK7：数组+链表

HashMap map = new HashMap():在实例化以后，底层创建了一个长度为16的一维数组Entry[] table

map.put(key1,value1):首先调用key1所在类的hashCode()计算key的哈希值，此哈希值通过某种算法计算以后，得到在Entry[]数组的位置

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，（意味着存在一个或多个数据（以链表的形式存储）），比较key1与已存在的数据的哈希值 如果哈希值不相同，key1-value1添加成功 ——>情况2如果哈希值相同，则调用key1所在类的equals()方法 如果equals()返回false：则key1-value1添加成功 ——>情况3如果equals()返回true：则使用value1替换相同key的value值（修改功能）

补充：对于情况2和情况3，此时的key1-value1和原来的数据以链表的方式存储

扩容(当超出临界值且要存放数据的位置非空时)：默认的扩容方式是将容量扩为原来的2倍，并将原有数据复制过来

JDK8：数组+链表+红黑树

相较于JDK7在底层实现方面的不同

new HashMap() :底层没有创建长度为16的数组jdk8底层的数组时Node[ ]，而非Entry[ ]首次调用put()方法时,底层创建一个长度为16的数组jdk7底层结构只有：数组+链表。JDK8中底层结构是：数组+链表+红黑树，当数组的某一个索引位置上的元素以链表的形式存在的数据个数 > 8 且当前数组长度 > 64时，此时此索引位置上的所有数据改为使用红黑树存储

2. LinkedHashMap

是HashMap的子类，保证在遍历map元素时，能够按照添加的顺序遍历 原因：在原有HashMap底层结构上，添加了一对引用，指向前一个和后一个元素对于频繁的遍历操作，此类的执行效率要高于HashMap before和after就是用来记录添加的前后顺序的

3. TreeMap

是SortMap接口的实现类，保证按照添加的key-value对进行排序，实现排序遍历，此时考虑的是key的自然排序或定制排序底层使用红黑树 向TreeMap中添加key-value，要去key必须是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

4. Hashtable

作为古老的实现类，线程安全，效率低，JDK1.0就有了不能够存储null的key和value

5. Properties

常用来处理配置文件，它的key和value都是String类型

Properties类是Hashtable的子类，该对象用来处理属性文件由于属性文件里的key和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 Properties pros = new Properties(); pros.load(new FileInputStream("jdbc.properties")); String user = pros.getProperties("user"); System.out.println(user);

6.Map接口的方法

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:Set keySet()，Collection values()，Set entrySet()

7.Map结构的理解

Map中的key：无序，不可重复的，使用Set存储 ——> key所在的类要重写hashCode()和equals()，以HashMap为例Map中的value：无序，可重复的，使用Collection存储Map中的Entry：一个键值对（key-value）构成了一个Entry对象，无序，不可重复的，使用Set存储

七、Collections工具类

Collections是一个操作Set、List和Map等集合的工具类（操作数组的工具了是Arrays）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 i 处元素和 j 处元素进行交换 查找、替换 Object max(Collection)：根据元素的自然排序，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)：据元素的自然排序，返回给定集合中的最小元素Object min(Collection,Comparator)：根据Comparator指定的顺序，返回给定集合中的最小元素int frequency(Collection,Object)：返回指定集合中指定元素出现的次数void copy(List dest,List src)：将src中的内容复制的dest中boolean replaceAll(List list,Object oldVal,Object newVal)：使用newVal替换List集合中所有oldVal package collections; import org.junit.Test; import java.util.ArrayList; import java.util.Arrays; import java.util.Collections; import java.util.List; /** * @author ZC * @Description Collections工具类方法测试 * @date 2020-07-05 21:59 */ public class CollectionsTest { @Test public void test(){ List list = new ArrayList(); list.add(123); list.add(333); list.add("asd"); list.add(1234); //错误写法:java.lang.IndexOutOfBoundsException: Source does not fit in dest // List list1 = new ArrayList(); // Collections.copy(list1,list); //表中写法 List list1 = Arrays.asList(new Object[list.size()]); System.out.println(list1); Collections.copy(list1,list); System.out.println(list1); } } Collections类中提供了多个synchronizedXxx()方法，该方法可使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