java_集合详解 未完待续~

概述

java的集合主要有Collection和Map两个接口派生而出，包含了一些子接口和实现类组成了集合框架

继承树：

Collection接口

是List、Set、Queue的父接口，Collecation中定义的方法也可用于其子接口类型的集合；

子接口一：Set集合

无序 且 不允许包含相同的元素；像一个罐子，不同的数据被随意丢进去

HashSet类

Set的典型实现类，按Hash算法来存储集合中的元素，存取查找性能好

• 特点：

  • 不能保证元素的排列顺序(受存储方式影响，可能与添加时不同，还可能变顺序)
  • HashSet不是同步的，多线程使用需要解决线程安全问题
  • 集合元素可以为null
  • HashSet集合判断两个对象相等的标准：equals()比较、hashCode()返回值都相等

• 集合元素存储过程

  • 存入元素时，HashSet会调用该对象的hashCode()方法获取该对象的hashCode值，然后根据该值确定该对象在HashSet中的存储位置，即使两个对象使用equals()比较的结果是true，但是它们的hashCode()的值不同，还是会保存在不同的位置

• 重写hashCode()方法基本规则

  • 同一个对象多次调用hashCode()取得哈希值应该相同

  • 两个对象调用equals()比较返回true，那么它们调用hashCode()获取的哈希值也应该相同(如果相同，集合中就会存储两个相同的元素，这与HashSet集合规则不符；从这里也可以看出，元素存储的位置是由hashCode值决定的)

  • 对象中用在equals()方法比较；的变量，都应该用于计算hashCode值

  • 一般步骤：

    • ①把对象内参与equals()方法比较的实例变量计算出一个int类型的hashCode值
    • ②利用①中计算出来的多个值计算出一个hashCode值并返回(通常会将各个值乘以任意质数再进行相加，避免与其他对象偶然相等)

  • LinkedHashSet类

    • HashSet的子类，与其区别：用链表维护元素的次序，使得元素看起来是按照插入时的顺序保存的(实际是与HashSet一样通过计算哈希值保存)，是因为每个元素都w维护了两个指针，指向自己前一个和后一个数据，使得不连续的元素之间能知道自己插入时的前一个数据是谁
    • 这也使得LinkedHashSet集合在进行遍历操作时，效率高于HashSet

TreeSet类

EnumSet类

子接口二：List 集合

元素有序、可重复的集合（“动态”数组）

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 obj)
        长度：size()
        遍历：①Iterator迭代器；②foreach循环；③普通循环

• 可使用Collection中所有的方法，且由于是有序集合，List中增加了一些针对脚标操作的方法
• List集合可以通过索引找到元素位置，所以可以使用普通for循环进行遍历
• List集合判断两个对象是否相等只要equals()的结果为true即可()
• List相比Set额外提供了一个listIterator()方法，用于获取ListIterator对象(ListIterator是Iterator的子接口)，在Iterator基础上新增方法：
  • boolean hasPrevious()：返回该迭代器关联的集合是否还有上一个元素
  • Object previous()：返回该迭代器的上一个元素
  • void add(Object obj)：在指定位置插入一个元素

ArrayList类 和 Vector类

List的典型实现类，支持List接口的所有功能；Vector与ArrayList用法几乎相同，但Vector是1.0就有了，有一些方法名过长之类的缺陷，主要使用ArrayList实现类

• 底层存储是通过封装一个Object[]数组，并使用initialCapacity参数来设置长度(默认为10)，当增加元素到大限定值时，会自动扩容(会提前一定量扩容，不是等超了才扩)
• ensureCapacity(int minCapacity)：增加集合指定值的长度
• trimToSize()：调整ArrayList集合的Object[]数组长度为当前元素的个数(可减少集合对象对存储空间的占用)
• ArrayList是线程不安全的集合

固定长度的List

Arrays.ArrayList是一个固定长度的List集合，只能对其遍历访问，不可增加、删除元素

• 通过Arrays.asList(Object... a)方法，将一个数组或指定个数的对象转换成一个List集合

子接口三：Queue集合

队列集合，遵循”先进先出“原则，访问操作从头部开始，插入操作从尾部开始；标准实现类：PriorityQueue，子接口：Deque，代表“双端队列”(可同时在两端操作)，其实现类可以当队列使用，也可当栈使用

PriorityQueue类

• PriorityQueue保存队列元素的顺序并不是加入队列的顺序，而是按队列元素的大小重新排序(因此其不能插入null值的元素)
• 排序方式与TreeSet的排序要求大致相同

Deque接口 与 ArrayDeque类

双端队列，接口中定义了操作双端队列的方法

• 其中包含了 出栈：pop()、入栈：push()方法，所以可以当成栈(“先进后出”)使用
• ArrayDeque类底层基于Object[]实现双端队列，默认长度16(与ArrayList底层机制基本相似)

LinkedList类

同时实现了List接口和Deque接口，因此可以通过索引随机访问集合中的元素以及当成“栈”、双端队列使用

• LinkedList的底层是用链表的形式实现的

分析

所有底层以数组实现的集合在随机访问是性能较好

而底层以链表实现的集合在执行插入、删除操作时性能较好

List集合使用建议：

• 需要遍历List集合，对于ArrayList、Vector集合，应该使用随机访问方法（get)来遍历集合，效率更高；对于LinkedList集合，则应该使用迭代器(Iterator)来遍历集合
• 如果需要经常执行插入、删除操作改变包含大量元素的List集合，可使用LinkedList集合
  Lambda表达式详解：https://www.cnblogs.com/csyh/p/12445774.html
  Iterator迭代器介绍：https:////www.cnblogs.com/csyh/p/12316962.html

• 遍历集合的几种方式

  • 使用Lambda表达式遍历

/*一、使用java8新增的forEach(Consumer action)默认方法*/
public void collectionEach(){
    HashSet hs = new HashSet();
    hs.add("集合不能存储基本类型");
    hs.add("但java会自动装箱");
    hs.add(666);
    //使用forEach()方法遍历集合
    hs.forEach(obj -> System.out.println("迭代元素："+obj);)
}

/*二、使用Iterator（迭代器）遍历集合元素*/
public void IteratorTest(){
    //创建集合并添加集合元素（同上）
    ...;
    //获取hs集合的迭代器
    Iteractor it = ha.iterator();
    //调用迭代器对象的hasNext()方法，用于判断当前指针位置的下一个集合元素是否存在
    while(it.hasNext()){
        //next()方法：将指针下移一位，并获取元素值
        Object obj = it.next();
        //从集合中删除上一次next()方法返回的元素
        if(hs.equals(666)){
        	it.remove();
            //且只能删除上一次的，不能对本次next()获取的元素操作，如：
            //it.remove(obj);//报异常ConcurrentModificationException
        }
        //Iterator仅用于遍历集合，
        //迭代器遍历是将集合元素值传递给迭代器变量，所以对迭代器变量进行操作并不会影响到集合本身
        obj = "测试给迭代器变量赋值";
    }
}

/*三、使用Lambda表达式遍历Iterator迭代器
java8中Iterator新增了forEachRemaining(Consumer action)方法*/
public void iteratorEach(){
    //创建集合并添加元素（与第一个程序相同）
    ...;
    //获取hs集合对应的迭代器
    Iterator it = hs.iterator();
    //使用Lambda表达式（目标类型是函数式接口comsumer）来遍历集合元素
    it.forEachRemaining(obj -> System.out.println("迭代器集合："+ obj));
}

/*使用foreach循环遍历集合*/
public void foreachTest(){
    //创建集合并添加元素（与第一个程序相同）
    ...;
    //使用foreach循环遍历集合hs
    for(Object obj : hs){
        System.out.println(obj);
        //同样的，在遍历集合时不能去修改集合元素否则异常同上
    }
}

• 使用Predicate过滤集合

/*使用Predicate进行多个条件的过滤操作*/
public void PredicateTest(){
	//创建集合
    HashSet hs = new HashSet();
    hs.add("相比于传统方法一个过aa滤条件就要一个遍历");
    hs.add("Predicate只需定义b一个方法");
    hs.add("简化了aa集合的运算，以及代码量");
    hs.add("下面我们对符合各个的数组元素数量进行累加操作");
    hs.add("aab");

    //统计包含a的集合元素个数
    System.out.println(calAll(hs,obj -> ((String)obj).contains("a")));
    //统计包含b的集合元素个数
    System.out.println(calAll(hs,obj -> ((String)obj).contains("b")));
    //统计字符串长度大于20的元素个数
    System.out.println(calAll(hs,obj ->((String)obj).length > 20));
    //输出结果为4 2 2
}
//定义方法：calAll()，此方法将用Predicate判断每个集合元素是否符合条件
    //该条件将作为Predicate类型的参数，以Lambda表示的形式传入方法
public static int calAll(Collection hs,Predicate p){//集合，Predicate类型的参数
	int total = 0;
    for(Object obj : hs){
        //使用Predicate的test方法判断该对象是否满足Predicate指定的条件
        if(p.test(obj)){
            //记录符合条件的次数
            total++;
        }
    }
    return total;
}
/*补充：
java8新增：removeIf(Predicate filter)方法，可批量删除满足filter条件的所有元素*/

• 使用Stream操作集合

  • java8新增：Stream(通用流接口)、IntStream、LongStream、DoubleStream，代表对应元素类型的流，且各自有Builder子接口，用于创建流
  • 流式API操作集合
    • Collection接口提供了一个stream()默认方法，用于返回该集合对应的流，而后就可以通过流式API来操作集合元素

Map接口

用于保存具有映射关系的数据，key-value(键值对)，其中key、value可以是任意引用类型的数据，key不允许重复，它们之间是单向的一对一关系，通过key可以找到唯一、确定的value

Set与Map的框架体系很相似，且java在实现Set时，是先实现了Map，而后通过包装一个所有value都为空对象的Map，作为Set集合(没有value的Map就和Set相同)