Java笔记（十一）通用容器类和总结

通用容器类和总结

一、抽象容器类

一）AbstractCollection

提供了Collection接口的基础实现，具体来说，实现了如下方法：

public boolean addAll(Collection<? extends E> c)
public boolean contains(Object o)
public boolean containsAll(Collection<?> c)
public boolean isEmpty()
public boolean remove(Object o)
public boolean removeAll(Collection<?> c)
public boolean retainAll(Collection<?> c)
public void clear()
public Object[] toArray()
public <T> T[] toArray(T[] a)
public String toString()

AbstractCollection不知道基础数据是怎么存储的，它如何实现这些方法呢？

它依赖于如下更为基础的方法：

public boolean add(E e)
public abstract int size();
public abstract Iterator<E> iterator();

add方法：

public boolean add(E e) {
    throw new UnsupportedOperationException();//如果子类集合是不可被修改的，则不用重写该方法，使用默认实现就可以了，否则必须重写
}

size()是抽象方法，iterator也是抽象方法。

 二）AbstractList

提供了List接口的基本实现：

public boolean add(E e)
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c)
public void clear()
public boolean equals(Object o)
public int hashCode()
public int indexOf(Object o)
public Iterator<E> iterator()
public int lastIndexOf(Object o)
public ListIterator<E> listIterator()
public ListIterator<E> listIterator(final int index)
public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex)

 abstrackList通过如下更为基础的方法实现：

public abstract int size();
abstract public E get(int index);
public E set(int index, E element)
public void add(int index, E element)
public E remove(int index)
//set, add, remove默认实现都是抛出异常

另外，AbstrackList不需要实现迭代器类和相关方法，因为其内部已经实现了。

三）AbstractSequentialList

它是AbstractList子类，它实现了如下方法：

public void add(int index, E element)
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c)
public E get(int index)
public Iterator<E> iterator()
public E remove(int index)
public E set(int index, E element)

它实现了根据索引位置进行操作的get,set,add,remove方法

这是通过重写listIterator（）方法实现的。

public E get(int index) {
    try {
        return listIterator(index).next();
    } catch (NoSuchElementException exc) {
        throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index);
    }
}

虽然AbstractSequentialLis 是AbstrackList的子类，但实现逻辑和用法上和Abstract正好相反。

Abstrack需要具体子类写根据索引操作的方法get,set,add,remove,它提供了迭代器，但迭代器是

基于这些方法实现的。它假定子类可以高效地根据索引位置进行操作，适用于内部是随机访问类型

的存储结构（如数组），比如ArrayList就继承自AbstrackList。

AbstractSequentialList 需要具体子类重写迭代器，它提供了根据索引的操作方法get,set,add,

remove,但这些方法是基于迭代器实现的。它适用于内部是顺序访问类型的存储结构（如链表）。

四）AbstrackMap

AbstrackMap提供了Map接口的基础实现：

public void clear()
public boolean containsKey(Object key)
public boolean containsValue(Object value)
public boolean equals(Object o)
public V get(Object key)
public int hashCode()
public boolean isEmpty()
public Set<K> keySet()
public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m)
public V remove(Object key)
public int size()
public String toString()
public Collection<V> values()

AbstractMap 实现这些方法依赖于更基础的方法：

public V put(K key, V value)
//抽象方法，子类必须实现
public abstract Set<Entry<K,V>> entrySet();

定义了两个公有的静态内部类：

AbstractMap.SimpleEntry implements Entry<K,V>
//表示只读的键值对
AbstractMap.SimpleImmutableEntry implements Entry<K,V>

二、Collections 

一）查找和替换

1.二分查找

//二分查找
public static <T> int binarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> list, T key)
public static <T> int binarySearch(List<? extends T> list,T key, Comparator<? super T> c) 

二分查找要求List中的元素是从小到大排序的。如果是从大到小排序，

需要传递一个逆序Comparator对象，Collections提供了返回逆序Comparator的方法：

public static <T> Comparator<T> reverseOrder()
public static <T> Comparator<T> reverseOrder(Comparator<T> cmp)

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>(Arrays.asList
        (new Integer[]{33, 22, 37, 88, 1, 8, 9}));
Collections.sort(list);
System.out.println(Collections.binarySearch(list, 22)); //3

2.查找最大最小值:

<T extends Object & Comparable<? super T>> T max(Collection<? extends T> coll)
<T> T max(Collection<? extends T> coll, Comparator<? super T> comp)
<T extends Object & Comparable<? super T>> T min(Collection<? extends T> coll)
<T> T min(Collection<? extends T> coll, Comparator<? super T> comp)

3.查找元素出现次数：

public static int frequency(Collection<?> c, Object o)

4.在sourceList中查找targetList的位置：

public static int indexOfSubList(List<?> source, List<?> target)
public static int lastIndexOfSubList(List<?> source, List<?> target)

indexOfSubList 从头开始查找，lastIndexOfList从结尾开始查找，没有找到返回-1，

找到第一个匹配元素的索引位置。

5.查看两个集合是否有交集：

public static boolean disjoint(Collection<?> c1, Collection<?> c2)//没有返回true，有返回false

6.替换：

public static <T> boolean replaceAll(List<T> list, T oldVal, T newVal)//替换成功返回true

二）排序和调整顺序

1.排序、交换位置与翻转：

public static <T extends Comparable<? super T>> void sort(List<T> list)
public static <T> void sort(List<T> list, Comparator<? super T> c)

//交换元素位置
public static void swap(List<?> list, int i, int j)

//翻转
public static void reverse(List<?> list)

2.随机化重排：

public static void shuffle(List<?> list)
public static void shuffle(List<?> list, Random rnd)

 三、容器类总结

容器类有两个根接口：

一）Collection

表示的数据集合有基本的增、删、查、遍历等方法，但没有定义元素间

的顺序或位置，也没有规定是否有重复元素。

List是Collection的子接口，表示有顺序或者位置的数据集合，增加了

根据索引位置进行操作的方法。两个主要实现类：ArrayList基于数组实现

随机访问效率很高，但从中间插入或删除元素需要移动元素，效率比较低，

LinkedList,使用双向链表实现，随机访问效率较低，增删元素只需要调整

邻近节点的链接。

Set也是Collection的子接口，它没有新增方法，但保证不含重复元素。它的

两个主要实现类：HashSet，基于哈希表，根据键的hashCode查找元素，效率

较高。TreeSet基于排序二叉树实现，元素按比较有序，元素需要实现Comparable

接口，或者创建TreeSet时提供一个Comparator对象。HashSet还有一个子类LinkedHashSet

可以按插入有序。还有一个针对枚举类型的实现类EnumSet,它基于位向量，效率很高。

Queue也是Collection的子接口，表示队列，先进先出，在尾部添加，头部查看或者删除。

Dueue是Queue的子接口，表示更为通用的双端队列，在头尾都可以查看，删除，添加。

Dueue的两个实现是LinkedList,ArrayDeque基于循环数组实现。如果只需要Deque接口，

ArrayDueue效率更高。Queue还有一个特殊实现类PriorityQueue,表示优先级队列，内部

是使用堆实现的。

二）Map

Map接口表示键值对集合，通常根据键进行操作。两个主要实现类：

HashMap基于哈希表实现，要求键重写hashCode方法，根据键的hashCode

进行查找，效率很高，但元素没有顺序。TreeMap基于排序二叉树实现，要求

键实现Comparable接口，或者提供Comparator对象。HashMap有一个子类，

LinkedHashMap,在HashMap的基础上把每个元素还加入了一个双向链表中，

它可以按插入和访问有序。

注意：除了HashTable,Vector和Stack，以上各种容器类都不是线程安全的。

此外，容器类的迭代器都有一个特点，都会在迭代的中间进行结构性变化

检测，如果容器发生了结构性变化，就会抛出ConcurrentModificationException,

所以不能在迭代的时候使用容器类提供的add/remove方法，如需添加和删除需要使用

迭代器提供的方法。