JAVASE(十四) 集合： 数组和集合、Collection、Iterator、List、Set、Map

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1、数组和集合

1.1 内存中对数据进行存储和管理的“容器”：数组，集合

1.2 数组存储的特点和缺点

特点：

1. 数组一旦创建成功，长度不可变
2. 元素存储的类型就是数组声明时的类型。

缺点：

1. 数组的长度不可变
2. 数组的API属性比较少，比如没有  增，删，改，插 等...
3. 存储的元素是序的可重复的，对无序的不可重复的无能为力。

集合存储的优点：

1. 长度可变
2. 底层的数据结构比较丰富。比如：数组，链表，红黑树
3. 集合的API比较丰富，比如 增，删，改，查，插等
4. 对数据的存储方式支持也比较多，比如序可重复，无序不可重复。

2、Collection接口

2.1 Java 集合概述

Java 集合可分为 Collection 和 Map 两种体系

​

2.2 单列集合框架结构：Collection

继承树图：

​

概述：

• Collection 接口是 List、Set 和 Queue 接口的父接口，该接口里定义的方法既可用于操作 Set 集合，也可用于操作 List 和 Queue 集合。
• JDK不提供此接口的任何直接实现，而是提供更具体的子接口(如：Set和List)实现。
• 在 Java5 之前，Java 集合会丢失容器中所有对象的数据类型，把所有对象都当成 Object 类型处理；从 JDK 5.0 增加了泛型以后，Java 集合可以记住容器中对象的数据类型。

2.3 Collection接口常用方法：

​

3、Iterator接口

3.1  遍历Collection的两种方式：

  第一种 增强for循环
  第二种 Iterator接口

3.2 java.utils包下定义的迭代器接口：Iterator

1. 作用：遍历集合中的元素
2. 如何获取实例：集合的对象.iteraotr()
3. 常用方法：

         hasNext() : 判断是否还下一个元素
         next() :①指针下移 ②返回指针指向的元素

    4.举例：

 //获取Iterator实现类的对象
  Iterator iterator = c.iterator();
  while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }

   5.图示说明：

• Iterator对象称为迭代器(设计模式的一种)，主要用于遍历 Collection 集合中的元素。
• 所有实现了Collection接口的集合类都有一个iterator()方法，用以返回一个实现了Iterator接口的对象。
• Iterator 仅用于遍历集合，Iterator 本身并不提供承装对象的能力。如果需要创建 Iterator 对象，则必须有一个被迭代的集合。

                   ​

3.3 Iterator接口的方法

​

​

在调用it.next()方法之前必须要调用it.hasNext()进行检测。若不调用，且下一条记录无效，直接调用it.next()会抛出NoSuchElementException异常。

3.4 增强for循环：(foreach循环)

格式：
	for(元素的类型  临时变量 ： 集合、数组的对象){
        }

遍历集合：

Collection c = new ArrayList();
            c.add("gg");
            c.add("jj");
            c.add("dd");
            c.add("mm");
        
        for(Object obj : c){
            System.out.println(obj);
        }

遍历数组：

        String[] names = {"小泽泽","小圆圆","小玲玲"};
		for(String str : names){
			System.out.println(str);
		}

4、Collection子接口-List

4.1 存储的数据特点：存储的元素是序的且可重复的

4.2 常用方法：

         ​

List接口的常用实现类：

           |-------ArrayList : 主要实现类  线程不安全

           |-------LinkedList ： 

           |-------Vector ：     线程安全

4.3 [ 面试题 ] ArrayList,LinkedList,Vector的区别是什么？

三者都是List的实现类，存储的元素都是有有序的可重复的。
 ArrayList : List的主要实现类底层是一个数组，查找快，增删慢。线程不安全的效率高。
 LinkedList ： 底层是一个双向链表，查找慢，增删快
 Vector ：古老的实现类，底层是一个数组，查找快，增删慢。线程安全的效率低。

4.4 存储的元素的要求：自定义类必须重写equals方法

4.5 ArrayList

（1）ArrayList构造器的说明：

        new ArrayList() : 底层创建一个长度为10的数组
        new ArrayList(int initialCapacity) : 创建一个长度为initialCapacity的数组

（2）如何向ArrayList中添加数据？

当我们创建一个空参构造器的ArrayList的对象时，底层会为我们创建一个长度为10的数组，当我们向容器中添加第11个元素时，底层会进行扩容，扩容为原来的1.5倍（创建一个长度为原来的1.5倍的数组，同时将原有的数据复制到新的数组中）。

4.6 案例：

public static void main(String[] args) {
	List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
	list.add(1);
	list.add(2);
	list.add(3);
	updateList(list);
	System.out.println(list);
}

private static void updateList(List<Integer> list) {
	list.remove(new Integer(2));
	//list.remove(2);
}

5、Collection 子接口-Set

5.1 存储的数据特点：存储的元素是无序的且不可重复

Set 判断两个对象是否相同不是使用 == 运算符，而是根据 equals 方法

5.2 HashSet元素添加方式：

当我们向集合中添加元素时，会先调用该元素的hashCode方法来决定元素存放的位置。如果该位置没有其它元素则直接存放。如果该位置已经有其它元素，则调用该元素的equals方法进行比较。

如果返回值为true则认为这两个元素是相等的则不能再存放。如果返回值是false则以链表的形式存放该数据。（jdk1.8如果该链表位置上的元素到达8个时则改成红黑树的形式存放数据。

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。

5.3常用方法：没额外增加其它的方法

5..4常用实现类：

    |-----HashSet : 是Set的主要实现类 ， 线程不安全

 	    |-----LinkedHashSet : 继承了HashSet底层实现原理和HashSet一样。除此之外还维护了一张链表用来记录元素存放的顺序。那么就可以按照元素存放的顺序进行遍历。

    |-----TreeSet  ： 可以对元素进行排序

5..5存储元素所在类的要求：

HashSet,LinkedHashSet : 自定义类需要重写equals和hashCode方法

TreeSet : 自定义类实现Comparble接口，或者 创建一个Compartor接口实现类的对象

5..6TreeSet的使用：

说明：

1. 可以用来对元素进行排序
2. TreeSet的底层数据结构是红黑树
3. TreeSet元素的类型必须是同一类型

5.7 思考？

1. 如果即自然排序又定制排序谁起作用？ 定制排序
2. 自然排序和定制排序哪个更好？ 定制排序更灵活

自然排序 ：

1. 自定义类实现Comparable接口
2. 重写comparTo方法
3. 在comparTo方法中进行相关属性的比较
4. 向集合中添加元素

定制排序 ：

1. 创建一个Comparator实现类的对象
2. 重写compare方法
3. 在compare方法中进行相应的属性的比较
4. 将Comparator实现类的对象作为实参传入给TreeSet的构造器中
5. 向集合中添加数据

5.8 LinkedHashSet的使用说明：

继承了HashSet底层实现原理和HashSet一样。除此之外还维护了一张链表用来记录元素存放的顺序。那么就可以按照元素存放的顺序进行遍历。

5.9 HashSet的实现原理

当我们向集合中添加元素时，会先调用该元素的hashCode方法来决定元素存放的位置。如果该位置没有其它元素则直接存放。如果该位置已经有其它元素，则调用该元素的equals方法进行比较。

如果返回值为true则认为这两个元素是相等的则不能再存放。如果返回值是false则以链表的形式存放该数据。（jdk1.8）如果该链表位置上的元素到达8个时则改成红黑树的形式存放数据。

​

6、Map接口（双列结合）

继承关系树：

             ​

6.1 存储数据特点：存储的是键值对

说明：

1. Map与Collection并列存在。用于保存具有映射关系的数据:Key-Value
2. Map 中的 key 和  value 都可以是任何引用类型的数据
3. 可以把Map中所有的key看成是Set的集合，无序的且不可重复的 ---> 要求key中存放自定义类的对象必须重写equals和hashCode方法
4. 可以把Map中所有的value看成是Collection的集合，无序的可重复的--> 要求value中存放自定义类的对象必须重写equals方法
5. 我们可以把键值对看成是Entry。Entry是无序的且不可重复的(Entry存放的位置由key来决定)

图示：

            ​

6.2 常用实现类：

        |-----HashMap            数组+ 链表+红黑树（jdk8以后新增的）

  		|------LinkedHashMap      

        |-----TreeMap

        |-----Hashtable

   	    |----Properties

6.3 常用方法

         ​

6.4  面试题：

（1） HashMap和HashTable底层实现的区别

相同点：都是以key和value的形式存储；

不同点：

1. HashMap是不安全的；HashTable线程安全的（使用了synchronized关键字来保证线程安全）
2. HashMap中key和value可以为空；HashTable中value不可以为空

（2）HashMap的底层实现原理？

当我们向HashMap中存放元素(K1,V1)时，会先根据K1的HashCode方法来决定在数组中存放的位置。如果该位置上没有其它元素则直接放入。如果该位置上有其它元素(K2,V2)，那么会调用K1的equals方法和K2进行比较。如果返回结果为true说明两个元素的Key（特点：无序且不可重复）值相同。那么V1将会覆盖V2。如果返回结果为false，那么(K1,V1)将以链表的形式存放该内容。如果链表的数量超过8则将链表改成红黑树。

6.5 结构说明

new HashMap() :

通过空参的构造器创建一个HashMap的对象。该对象底层会创建一个长度为16的数组，加载因子为0.75。当集合中的元素的个数超过12时会进行扩容，扩容为原来的2倍。

说明：

1. HashSet的底层其实就是一个HashMap
2. LinkedHashSet的底层其实就是一个LinkedHashMap
3. TreeSet的底层其实就是一个TreeMap

6.7 读取配置文件的操作实现

                //1.创建Properties的对象
		Properties properties = new Properties();
		//2.创建一个文件
		File file = new File("person.properties");
		//3.创建一个文件输入流
		FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
		//4.加载流
		properties.load(fis);
		//5.获取文件中的内容
		String username = properties.getProperty("username");
		String password = properties.getProperty("password");
		System.out.println(username + " " + password);
		//6.关流
		fis.close();

6.8 Collections工具类的使用

• 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 集合中的 i 处元素和 j 处元素进行交换
• Object max(Collection)：根据元素的自然顺序，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)
• Object min(Collection，Comparator)
• int frequency(Collection，Object)：返回指定集合中指定元素的出现次数
• void copy(List dest,List src)：将src中的内容复制到dest中
• boolean replaceAll(List list，Object oldVal，Object newVal)：使用新值替换 List 对象的所旧值

​