一、集合类
集合的由来：
面向对象语言对事物都是以对象的形式来体现，为了方便对多个对象的操作，就需要将对象进行存储，集合就是存储对象最常用的一种方式。
集合特点：
1，用于存储对象的容器。（容器本身就是一个对象，存在于堆内存中，里面存的是对象的地址）
2，集合的长度是可变的。
3，集合中不可以存储基本数据类型值。 （只能存对象）
小问题：想用集合存基本数据类型怎么办？
装箱、拆箱。 例：al.add(5); // 相当于al.add(new Integer(5));
集合和数组的区别：
数组虽然也可以存储对象，但长度是固定的，集合长度是可变的。
数组中可以存储基本数据类型，集合只能存储对象。
集合框架的构成及分类：（虚线为接口）
下面分别整理集合框架中的几个顶层接口。
二、 Collection接口
Collection子接口以及常用实现类：
Collection接口
|--List接口：有序(存入和取出的顺序一致),元素都有索引(角标)，元素可以重复。
|--Vector:内部是 数组 数据结构，是同步的。增删，查询都很慢！100%延长（几乎不用了）
|--ArrayList:内部是 数组 数据结构，是不同步的。替代了Vector，查询的速度快，增删速度慢。50%延长。（查询时是从容器的第一个元素往后找，由于数组的内存空间是连续的，所以查询快；增删的话所有元素内存地址都要改变，所以增删慢。）
|--LinkedList:内部是 链表 数据结构，是不同步的。增删元素的速度很快。（同理，链表的内存空间是不连续的，所以查询慢；增删时只需改变单个指针的指向，所以快；）
|--Set接口：无序，元素不能重复。Set接口中的方法和Collection一致。
|--HashSet: 内部数据结构是哈希表 ，是不同步的。
|--LinkedHashSet：内部数据结构是哈希表和链表，是有顺序的HashSet。
|--TreeSet：内部数据结构是有序的二叉树，它的作用是提供有序的Set集合，是不同步的。
List接口：
有一个最大的共性特点就是都可以操作角标，所以LinkedList也是有索引的。list集合可以完成对元素的增删改查。
Set和List的区别：
1. Set 接口实例存储的是无序的，不重复的数据。List 接口实例存储的是有序的，可以重复的元素 <最本质区别>。
2. Set检索效率低下，删除和插入效率高，插入和删除不会引起元素位置改变 。
3. List和数组类似，可以动态增长，根据实际存储的数据的长度自动增长List的长度。查找元素效率高，插入删除效率低，因为会引起其他元素位置改变 。
ArryList和Vector可变长度数组的原理：
当默认长度的数组不够存储时，会建立一个新数组。将原来数组的内容拷贝到新的数组当中，并将新增加的元素追加到拷贝完的数组尾，如果仍然不够重复上述动作。其中,ArryList的增加是以原来50%长度进行增加，而Vector是按照100%延长。
ArryList是线程不安全的，Vector是安全的：
由于是否有锁的判断将影响效率，故Arrylist效率远远高于Vector。而且只要是常用的容器就不是同步的，因为同步效率比较低。
ArryList存取对象的一个小例子：
Person p1 = new Person("lisi1",21);
ArrayList al = new ArrayList();
al.add(p1);
al.add(new Person("lisi2",22));
al.add(new Person("lisi3",23));
al.add(new Person("lisi4",24));
Iterator it = al.iterator();
while(it.hasNext()){
// System.out.println(((Person) it.next()).getName()+"::"+((Person) it.next()).getAge());
//错误方式：不能这样取，next()一次指针会移动一次，会输出“lisi1::22 lisi3::24”
// 正确方式：拿到一个Person对象，然后取属性。
Person p = (Person) it.next();
System.out.println(p.getName()+"--"+p.getAge());
}
HashSet之覆盖hashCode方法和equals方法来保证元素唯一性
如何保证HashSet的元素唯一性呢？
是通过对象的hashCode和equals方法来完成对象唯一性的：
->如果对象的hashCode值不同，那么不用判断equals方法，就直接存储到哈希表中。
->如果对象的hashCode值相同，那么要再次判断对象的equals方法是否为true:
如果为true，视为相同元素，不存；如果为false，那么视为不同元素，就进行存储。
记住：如果对象要存储到HashSet集合中，该对象必须覆盖hashCode方法和equals方法。
一般情况下，如果定义的类会产生很多对象，比如人，学生，书，通常都需要覆盖equals，hashCode方法，以建立对象判断是否相同的依据。
例：往HashSet集合中存储Person对象。如果姓名和年龄相同，视为同一个人，视为相同元素。
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
class Person {
private String name;
private int age;
public Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
@Override
public int hashCode() {
// System.out.println(this+".......hashCode");
return name.hashCode() + age * 27; // 乘以一个任意数，防止加了年龄以后HashCode仍相同
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
// 健壮性判断
if (this == obj)
return true;
if (!(obj instanceof Person))
throw new ClassCastException("类型错误");
// System.out.println(this+"....equals....."+obj);
Person p = (Person) obj;
return this.name.equals(p.name) && this.age == p.age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
public String toString() {
return name + ":" + age;
}
}
public class HashSetTest {
public static void main(String[] args) {
HashSet hs = new HashSet();
/*
* HashSet集合数据结构是哈希表，所以存储元素的时候，
* 使用的元素的hashCode方法来确定位置，如果位置相同，在通过元素的equals来确定是否相同。
*
*/
hs.add(new Person("lisi4", 24));
hs.add(new Person("lisi7", 27));
hs.add(new Person("lisi1", 21));
hs.add(new Person("lisi9", 29));
hs.add(new Person("lisi7", 27));
Iterator it = hs.iterator();
while (it.hasNext()) {
Person p = (Person) it.next();
System.out.println(p);
}
}
}
运行结果：
lisi1:21 lisi9:29 lisi4:24 lisi7:27
TreeSet之判断元素唯一性的两种方式（如何排序）
TreeSet默认判断元素唯一性的方式：
根据Conpare接口的比较方法conpareTo的返回结果是否是0，是0，就是相同元素，不存。
下面，我们给出两种自定义判断元素唯一性的方式：
方式一：
让元素自身具备比较功能，即根据元素中的属性来比较。采用这种方式需要元素实现Comparable接口，覆盖compareTo方法。
例：往TreeSet集合中存储Person对象。如果姓名和年龄相同，视为同一个人，视为相同元素。
import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;
class Person implements Comparable {
public String name;
public int age;
public Person() {
super();
}
public Person(String name, int age) {
super();
this.name = name;
this.age = age;
}
public String toString() {
return name + ":" + age;
}
@Override
public int compareTo(Object o) {
Person p = (Person) o;
/* 敲黑板划重点，代码简洁方式 */
int temp = this.age - p.age;
return temp == 0 ? this.name.compareTo(p.name) : temp;
// 上面这两句相当于底下这一段的简洁形式
// if (this.age > p.age)
// return 1;
// if (this.age < p.age)
// return -1;
// else {
// return this.name.compareTo(p.name);
// }
}
public static void main(String[] args) {
TreeSet<Person> ts = new TreeSet<Person>();
ts.add(new Person("zhangsan", 22));
ts.add(new Person("lisi", 27));
ts.add(new Person("wangermazi", 21));
ts.add(new Person("zhaosi", 25));
Iterator it = ts.iterator();
while (it.hasNext()) {
Person person = (Person) it.next();
System.out.println(person.toString());
}
}
}
运行结果：
wangermazi:21 zhangsan:22 zhaosi:25 lisi:27
可以看到，复写compareTo方法后，元素根据age这个属性进行了排序。
方式二：（开发用这个，掌握比较器的用法）
让集合自身具备比较功能。自己写一个比较器，先定义一个类实现Comparator接口，覆盖compare方法。然后将该类对象作为参数传递给TreeSet集合的构造函数。
不再需要元素实现Conparable接口。
step1-新建比较器类ComparedByName.java，覆盖compare方法：
import java.util.Comparator;
public class ComparedByName implements Comparator {
@Override
public int compare(Object o1, Object o2) {
// TODO Auto-generated method stub
Person p1 = (Person) o1;
Person p2 = (Person) o2;
int temp = p1.name.compareTo(p2.name);
return temp == 0 ? p1.age - p2.age : temp;
}
}
step2-将比较器类类对象作为参数传递给TreeSet集合的构造函数：
import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;
class Person implements Comparable {
public String name;
public int age;
public Person() {
super();
}
public Person(String name, int age) {
super();
this.name = name;
this.age = age;
}
public String toString() {
return name + ":" + age;
}
@Override
public int compareTo(Object o) {
Person p = (Person) o;
/* 敲黑板划重点，代码简洁方式 */
int temp = this.age - p.age;
return temp == 0 ? this.name.compareTo(p.name) : temp;
// 上面这两句相当于底下这一段的简洁形式
// if (this.age > p.age)
// return 1;
// if (this.age < p.age)
// return -1;
// else {
// return this.name.compareTo(p.name);
// }
}
public static void main(String[] args) {
TreeSet<Person> ts = new TreeSet<Person>(new ComparedByName());
ts.add(new Person("zhangsan", 22));
ts.add(new Person("lisi", 27));
ts.add(new Person("wangermazi", 21));
ts.add(new Person("zhaosi", 25));
Iterator it = ts.iterator();
while (it.hasNext()) {
Person person = (Person) it.next();
System.out.println(person.toString());
}
}
}
运行结果：
lisi:27 wangermazi:21 zhangsan:22 zhaosi:25
这次我们的比较器是根据元素属性name进行排序的，复写的compareTo方法是根据age进行排序的。
可以看到，当两种方法同时存在时，是按照比较器的方法来排序的。
思考：如何通过这种方式实现先进先出和先进后出？
让比较器直接返回1或-1即可。
三、Iterator接口
对 Collection 进行迭代的迭代器，即对所有的Collection容器进行元素取出的公共接口。
该迭代器对象依赖于具体容器，因为每一个容器的数据结构都不同，所以该迭代器对象是在具体容器中进行内部实现的。（内部类，可以看具体容器的源码）
对于使用容器者而言，具体的实现方法不重要，只要通过具体容器获取到该实现的迭代器的对象即可，也就是iterator()方法，而不用new。（Iterator<String> ite=list.iterator();）
小知识点：使用迭代器过程中while和for的区别
1 第一种
2 Iterator<String> ite=list.iterator();
3 while(ite.hasNext())//判断下一个元素之后有值
4 {
5 System.out.println(ite.next());
6 }
7 第二种
8 Iterator<String> ite=list.iterator();
9 for(Iterator it = coll.iterator(); it.hasNext(); ){
10 System.out.println(it.next());
11 }
第一种方法while循环结束后迭代器对象还在内存中存在，还能继续使用迭代器对象。
第二种方法for循环结束后迭代器对象就消失了，清理了内存，开发中第二种常用。
Iterator的一个子接口
|--ListIterator接口（列表迭代器）
应用场景：
顾名思义，只能用于List的迭代器。
在使用迭代器迭代的过程中需要使用集合中的方法操作元素，出现ConcurrentModificationException异常时，具体看下面的例子。
出现异常情况代码：
Iterator it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
Object obj = it.next();//java.util.ConcurrentModificationException
//在使用迭代器的过程中使用集合中的方法add()操作元素，出现异常。
//可以使用Iterator接口的子接口ListIterator来完成在迭代中对元素进行更多的操作。
if(obj.equals("abc2")){
list.add("abc9");
}
else
System.out.println("next:"+obj);
}
System.out.println(list);
解决办法代码：
public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList();
list.add("abc1");
list.add("abc2");
list.add("abc3");
System.out.println("list:"+list);
ListIterator it = list.listIterator();//获取列表迭代器对象
//它可以实现在迭代过程中完成对元素的增删改查。
//注意：只有list集合具备该迭代功能.
while(it.hasNext()){
Object obj = it.next();
if(obj.equals("abc2")){
it.add("abc9"); //ListIterator提供了add方法
}
}
四、Map接口
Map接口与Set类似，可以对照着来学，比如比较器在TreeMap中也适用。
Map： 一次添加一对元素，Collection 一次添加一个元素。
Map也称为双列集合，Collection集合也称为单列集合。
其实map集合中存储的就是键值对，map集合中必须保证键的唯一性。
常用方法：
1，添加
value put(key,value):返回前一个和key关联的值，如果没有返回null.
2，删除
void clear():清空map集合。
value remove(key):根据指定的key翻出这个键值对。
3，判断
boolean containsKey(key):是否包含该key
boolean containsValue(value):是否包含该value
boolean isEmpty();是否为空
4，获取
value get(key):通过键获取值，如果没有该键返回null。当然，可以通过是否返回null，来判断是否包含指定键。
int size(): 获取键值对的个数。
Map常用的子类：（*HashMap与Hashtable的区别，面试常问*,详见这个博客。）
|--Hashtable :内部结构是哈希表，是同步的。不允许null作为键，null作为值。
|--Properties：用来存储键值对型的配置文件的信息，可以和IO技术相结合。
|--HashMap : 内部结构是哈希表，不是同步的。允许null作为键，null作为值。
|--TreeMap : 内部结构是二叉树，不是同步的。可以对Map集合中的键进行排序。
Map的迭代方法：
Map本身没有迭代器。
方法一：利用Map接口的values()方法,返回此映射中包含的值的 Collection （值不唯一），
然后通过Collecion的迭代器进行迭代。（只需要Value，不需要Key的时候）
public class MapDemo {
public static void main(String[] args) {
Map<Integer,String> map = new HashMap<Integer,String>();
method_2(map);
}
public static void method_2(Map<Integer,String> map){
map.put(8,"zhaoliu");
map.put(2,"zhaoliu");
map.put(7,"xiaoqiang");
map.put(6,"wangcai");
Collection<String> values = map.values();
Iterator<String> it2 = values.iterator();
while(it2.hasNext()){
System.out.println(it2.next());
}
}
}
方法二：通过keySet方法获取map中所有的键所在的Set集合（Key和Set的都具有唯一性），
再通过Set的迭代器获取到每一个键，再对每一个键通过Map集合的get方法获取其对应的值即可。
Set<Integer> keySet = map.keySet();
Iterator<Integer> it = keySet.iterator();
while(it.hasNext()){
Integer key = it.next();
String value = map.get(key);
System.out.println(key+":"+value);
}
方法三：利用Map的内部接口Map.Entry<K,V>使用iterator。
通过Map的entrySet()方法，将键和值的映射关系作为对象存储到Set集合中。
这个映射关系的类型就是Map.Entry类型(结婚证)。
再通过Map.Entry对象的getKey和getValue获取其中的键和值。
Set<Map.Entry<Integer, String>> entrySet = map.entrySet();
Iterator<Map.Entry<Integer, String>> it = entrySet.iterator();
while(it.hasNext()){
Map.Entry<Integer, String> me = it.next();
Integer key = me.getKey();
String value = me.getValue();
System.out.println(key+":"+value);
}
方法四：通过Map.entrySet()方法遍历key和value（推荐，尤其是容量大时）
for (Map.Entry<String, String> entry : map.entrySet()) {
System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue());
}
map中比较器的用法（百度面试题）
百度考到过HashMap中怎么按value来排序。
和Set中比较器的用法类似，这里我们用内部类的形式来实现比较器。简单的例子涵盖了很多知识点。
1 public class HashMapTest { 2 // 将内部内修改为静态，直接可以在main函数中创建内部类实例 3 private static class ValueComparator implements Comparator<Map.Entry<Character, String>> { 4 @Override 5 public int compare(Map.Entry<Character, String> entryA, Map.Entry<Character, String> entryB) { 6 // 复写的方法是compare，String类的方法是compareTo，不要记混。 7 return entryA.getValue().compareTo(entryB.getValue()); 8 } 9 } 10 11 public static void main(String[] args) { 12 Map<Character, String> map = new HashMap<>(); 13 map.put('c', "3"); 14 map.put('a', "5"); 15 map.put('b', "1"); 16 map.put('d', "2"); 17 System.out.println("Before Sort:"); 18 for (Map.Entry<Character, String> mapping : map.entrySet()) { 19 System.out.println(mapping.getKey() + ":" + mapping.getValue()); 20 } 21 22 List<Map.Entry<Character, String>> list = new ArrayList<>(map.entrySet()); 23 // 或者list.addAll(map.entrySet()); 24 ValueComparator vc = new ValueComparator(); 25 Collections.sort(list, vc); 26 27 System.out.println("After Sort:"); 28 for (Map.Entry<Character, String> mapping : list) { 29 System.out.println(mapping.getKey() + ":" + mapping.getValue()); 30 } 31 } 32 }
五、集合框架工具类Collections和Arrays
Collections是集合框架的工具类，里面的方法都是静态的。
例1：根据字符串长度的正序和倒序排序。
用到比较器的地方都可以用Collections.reverseOrder()。
static void |
reverse(List<?> list) 反转指定列表中元素的顺序。 |
|
static
|
reverseOrder() 返回一个比较器，它强行逆转实现了 Comparable 接口的对象 collection 的自然顺序。 |
|
static
|
reverseOrder(Comparator<T> cmp) 返回一个比较器，它强行逆转指定比较器的顺序。 |
比较器ComparatorByLength.java：
import java.util.Comparator;
public class ComparatorByLength implements Comparator<String> {
@Override
public int compare(String o1, String o2) {
int temp = o1.length() - o2.length();
return temp==0?o1.compareTo(o2): temp;
}
}
Demo：
public static void demo_3() {
// reverse实现原理
/*
* TreeSet<String> ts = new TreeSet<String>(new Comparator<String>() {
@Override
public int compare(String o1, String o2) {
int temp = o2.compareTo(o1);
return temp;
}
});
*/
TreeSet<String> treeset = new TreeSet<String>(new ComparatorByLength());
treeset.add("abc");
treeset.add("hahaha");
treeset.add("zzz");
treeset.add("aa");
treeset.add("cba");
System.out.println(treeset);
TreeSet<String> ts = new TreeSet<String>(Collections.reverseOrder(new ComparatorByLength()));//都是静态方法，直接类名调用
ts.add("abc");
ts.add("hahaha");
ts.add("zzz");
ts.add("aa");
ts.add("cba");
System.out.println("after reverse: " + ts);
}
public static void main(String[] args) {
demo_3();
}
[aa, abc, cba, zzz, hahaha]
after reverse: [hahaha, zzz, cba, abc, aa]
例2：用工具类Collections.sort()进行排序：
public static void demo_2() {
List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("abcde");
list.add("cba");
list.add("aa");
list.add("zzz");
list.add("cba");
list.add("nbaa");
System.out.println(list);
Collections.sort(list);
System.out.println("after sort:
" + list);
Collections.sort(list, Collections.reverseOrder());
System.out.println("after reverse sort:
" + list);
int index = Collections.binarySearch(list, "cba");
System.out.println("index=" + index);
// 获取最大值。
String max = Collections.max(list, new ComparatorByLength());
System.out.println("maxLength=" + max);
}
public static void main(String[] args) {
demo_2();
}
[abcde, cba, aa, zzz, cba, nbaa] after sort: [aa, abcde, cba, cba, nbaa, zzz] after reverse sort: [zzz, nbaa, cba, cba, abcde, aa] index=2 maxLength=abcde
例3：给非同步的集合加锁，方法太多就不一一列举了，自己查看API。（掌握，面试会问到）
static
|
synchronizedCollection(Collection<T> c) 返回指定 collection 支持的同步（线程安全的）collection。 |
|
static
|
synchronizedList(List<T> list) 返回指定列表支持的同步（线程安全的）列表。 |
|
static
|
synchronizedMap(Map<K,V> m) 返回由指定映射支持的同步（线程安全的）映射。 |
|
static
|
synchronizedSet(Set<T> s) 返回指定 set 支持的同步（线程安全的）set。 |
简单说一下给集合加锁的思想。
List list = new ArrayList();// 非同步的list。
list=MyCollections.synList(list);// 返回一个同步的list.
class MyCollections{
/**
* 返回一个加锁的List
* */
public static List synList(List list){
return new MyList(list);
}
// 内部类
private class MyList implements List{
private List list;
private static final Object lock = new Object();
MyList(List list){
this.list = list;
}
public boolean add(Object obj){
synchronized(lock)
{
return list.add(obj);
}
}
public boolean remove(Object obj){
synchronized(lock)
{
return list.remove(obj);
}
}
}
}
例4：将集合转成数组，Arrays.asList()方法 （掌握）
应用场景：数组方法有限，需要使用集合中的方法操作数组元素时。
注意1：
数组的长度是固定的，所以对于集合的增删方法（add()和remove()）是不能使用的。
Demo：
public static void demo_1() {
String[] arr = { "abc", "haha", "xixi" };
List<String> list = Arrays.asList(arr);
boolean b1 = list.contains("xixi");
System.out.println("list contains:" + b1);
// list.add("hiahia");//引发UnsupportedOperationException
System.out.println(list);
}
运行结果
list contains:true [abc, haha, xixi]
注意2：
如果数组中的元素是对象（包装器类型），那么转成集合时，直接将数组中的元素作为集合中的元素进行集合存储。（比如上面那个Demo）
如果数组中的元素是基本数据类型，那么会将该*数组*作为集合中的元素进行存储。（比如下面这个Demo）
Demo：
public static void demo_2() {
/*
* 如果数组中的元素是对象，那么转成集合时，直接将数组中的元素作为集合中的元素进行集合存储。
*
* 如果数组中的元素是基本类型数值，那么会将该数组作为集合中的元素进行存储。
*
*/
int[] arr = { 31, 11, 51, 61 };
List<int[]> list = Arrays.asList(arr);
System.out.println(list);
System.out.println("数组的长度为：" + list.size());
}
运行结果
[[I@659e0bfd]
数组的长度为：1
由结果可以看出，当数组中的元素时int类型时，集合中存的元素是整个数组，集合的长度为1而不是4。
例5：将数组转成集合，List.toArray()方法
Object[] |
toArray()
Returns an array containing all of the elements in this list in proper sequence (from first to last element).
|
<T> T[] |
toArray(T[] a)
Returns an array containing all of the elements in this list in proper sequence (from first to last element); the runtime type of the returned array is that of the specified array.
|
应用场景：对集合中的元素操作的方法进行限定，不允许对其进行增删时。
注意：toArray方法需要传入一个指定类型的数组，数组的长度如何定义呢？
如果定义的数组长度小于集合的size，那么该方法会创建一个同类型并和集合相同size的数组。
如果定义的数组长度大于集合的size，那么该方法就会使用指定的数组，存储集合中的元素，其他位置默认为null。
所以，一般将数组的长度定义为集合的size。
Demo：
public class ToArray {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("abc1");
list.add("abc2");
list.add("abc3");
String[] arr = list.toArray(new String[list.size()]);
System.out.println(Arrays.toString(arr));
}
}
例6：foreach语句
应用场景：遍历数组或Collection单列集合。
对数组的遍历如果仅仅是获取数组中的元素用foreach可以简化代码，如果要对数组的角标进行操作建议使用传统for循环。
格式：
for(类型 变量 ：Collection集合|数组)
{}
Demo：
public class ForEachDemo {
public static void main(String[] args) {
// 遍历数组
int[] arr = { 3, 1, 5, 7, 4 };
for (int i : arr) {
System.out.println(i);
}
//遍历List
List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("abc1");
list.add("abc2");
list.add("abc3");
for (String s : list) {
System.out.println(s);
}
// 遍历map
// 可以使用高级for遍历map集合吗？不能直接用，但是将map转成单列的set，就可以用了。
Map<Integer, String> map = new HashMap<Integer, String>();
map.put(3, "zhagsan");
map.put(1, "wangyi");
map.put(7, "wagnwu");
map.put(4, "zhagsansan");
for (Integer key : map.keySet()) {
String value = map.get(key);
System.out.println(key + "::" + value);
}
for (Map.Entry<Integer, String> me : map.entrySet()) {
Integer key = me.getKey();
String value = me.getValue();
System.out.println(key + ":" + value);
}
// 老式的迭代器写法
Iterator<String> it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {
System.out.println(it.next());
}
}
}