• Java集合框架之学习笔记:常见集合基础使用以及简单源码解析


    观看视频后得学习笔记,留作以后复习使用,也是参考了别人的。

    集合概述

    下面代码是基于JDK1.8版本的。


    • 概念:对象的容器,定义了对多个对象进项操作的的常用方法。可实现数组的功能。

    • 和数组的区别

    1. 数组长度固定,集合长度不固定。

    2. 数组可以存储基本类型和引用类型,集合只能存储引用类型。

    • 位置: java.util.*;

     

    Collection体系集合


    img

    Collection父接口


    • 特点:代表一组任意类型的对象,无序、无下标、不能重复。

    • 方法

      • boolean add(Object obj) //添加一个对象。

      • boolean addAll(Collection c) //讲一个集合中的所有对象添加到此集合中。

      • void clear() //清空此集合中的所有对象。

      • boolean contains(Object o) //检查此集合中是否包含o对象。

      • boolean equals(Object o) //比较此集合是否与指定对象相等。

      • boolean isEmpty() //判断此集合是否为空。

      • boolean remove(Object o) //在此集合中移除o对象。

      • int size() //返回此集合中的元素个数。

      • Object[] toArray() //将此集合转换成数组。

      /**
      * Collection接口的使用(一)
      * 1.添加元素
      * 2.删除元素
      * 3.遍历元素
      * 4.判断
      */
      public class Demo1{
        pubic static void main(String[] args){
            //创建集合
            Collection collection = new ArrayList();        
      //     * 1.添加元素
            Collection.add("苹果");
            Collection.add("西瓜");
            Collection.add("榴莲");
            System.out.println("元素个数:"+collection.size());
            System.out.println(collection);
      //     * 2.删除元素
            collection.remove("榴莲");
            System.out.println("删除之后:"+collection.size());
      //     * 3.遍历元素
            //3.1 使用增强for
            for(Object object : collection){
                System.out.println(object);
            }
            //3.2 使用迭代器(迭代器专门用来遍历集合的一种方式)
            //hasnext();判断是否有下一个元素
            //next();获取下一个元素
            //remove();删除当前元素
            Iterator iterator=collection.Itertor();
            while(iterator.hasnext()){
                String object=(String)iterator.next();
                System.out.println(s);
                //删除操作
                //collection.remove(s);引发错误:并发修改异常
                //iterator.remove();应使用迭代器的方法
      //     * 4.判断
            System.out.println(collection.contains("西瓜"));//true
            System.out.println(collection.isEmpty());//false
            }
        }
      }
      /**
      * Collection接口的使用(二)
      * 1.添加元素
      * 2.删除元素
      * 3.遍历元素
      * 4.判断
      */
      public class Demo2 {
      public static void main(String[] args) {
      Collection collection=new ArrayList();
      Student s1=new Student("张三",18);
      Student s2=new Student("李四", 20);
      Student s3=new Student("王五", 19);
      //1.添加数据
      collection.add(s1);
      collection.add(s2);
      collection.add(s3);
      //collection.add(s3);可重复添加相同对象
      System.out.println("元素个数:"+collection.size());
      System.out.println(collection.toString());
      //2.删除数据
      collection.remove(s1);
      System.out.println("删除之后:"+collection.size());
      //3.遍历数据
      //3.1 增强for
      for(Object object:collection) {
      Student student=(Student) object;
      System.out.println(student.toString());
      }
      //3.2迭代器
      //迭代过程中不能使用collection的删除方法
      Iterator iterator=collection.iterator();
      while (iterator.hasNext()) {
      Student student=(Student) iterator.next();
      System.out.println(student.toString());
      }
      //4.判断和上一块代码类似。
      }
      }
      /**
      * 学生类
      */
      public class Student {
      private String name;
      private int age;
      public Student(String name, int age) {
      super();
      this.name = name;
      this.age = 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;
      }
      @Override
      public String toString() {
      return "Student [name=" + name + ", age=" + age +"]";
      }
      }

    Collection子接口


    List集合

    • 特点:有序、有下标、元素可以重复。

    • 方法

      • void add(int index,Object o) //在index位置插入对象o。

      • boolean addAll(index,Collection c) //将一个集合中的元素添加到此集合中的index位置。

      • Object get(int index) //返回集合中指定位置的元素。

      • List subList(int fromIndex,int toIndex) //返回fromIndex和toIndex之间的集合元素。

      /**
      * List子接口的使用(一)
      * 特点:1.有序有下标 2.可以重复
      *
      * 1.添加元素
      * 2.删除元素
      * 3.遍历元素
      * 4.判断
      * 5.获取位置
      */
      public class Demo3 {
      public static void main(String[] args) {
      List list=new ArrayList<>();
      //1.添加元素
      list.add("tang");
      list.add("he");
      list.add(0,"yu");//插入操作
      System.out.println("元素个数:"+list.size());
      System.out.println(list.toString());
      //2.删除元素
      list.remove(0);
      //list.remove("yu");结果同上
      System.out.println("删除之后:"+list.size());
      System.out.println(list.toString());
      //3.遍历元素
      //3.1 使用for遍历
      for(int i=0;i<list.size();++i) {
      System.out.println(list.get(i));
      }
      //3.2 使用增强for
      for(Object object:list) {
      System.out.println(object);
      }
      //3.3 使用迭代器
      Iterator iterator=list.iterator();
      while (iterator.hasNext()) {
      System.out.println(iterator.next());
      }
      //3.4使用列表迭代器,listIterator可以双向遍历,添加、删除及修改元素。
      ListIterator listIterator=list.listIterator();
      //从前往后
      while (listIterator.hasNext()) {
      System.out.println(listIterator.next());
      }
      //从后往前(此时“遍历指针”已经指向末尾)
      while(listIterator.hasPrevious()) {
      System.out.println(listIterator.previous());
      }
      //4.判断
      System.out.println(list.isEmpty());
      System.out.println(list.contains("tang"));
      //5.获取位置
      System.out.println(list.indexOf("tang"));
      }
      }
      /**
      * List子接口的使用(二)
      * 1.添加元素
      * 2.删除元素
      * 3.遍历元素
      * 4.判断
      * 5.获取位置
      */
      public class Demo4 {
      public static void main(String[] args) {
      List list=new ArrayList();
      //1.添加数字数据(自动装箱)
      list.add(20);
      list.add(30);
      list.add(40);
      list.add(50);
      System.out.println("元素个数:"+list.size());
      System.out.println(list.toString());
      //2.删除元素
      list.remove(0);
      //list.remove(20);很明显数组越界错误,改成如下
      //list.remove(Object(20));
      //list.remove(new Integer(20));
      System.out.println("元素个数:"+list.size());
      System.out.println(list.toString());
      //3-5不再演示,与之前类似
      //6.补充方法subList,返回子集合,含头不含尾
      List list2=list.subList(1, 3);
      System.out.println(list2.toString());
      }
      }

    List实现类

    ArrayList【重点】
    • 数组结构实现,查询块、增删慢;

    • JDK1.2版本,运行效率快、线程不安全。

    /**
    * ArrayList的使用
    * 存储结构:数组;
    * 特点:查找遍历速度快,增删慢。
    * 1.添加元素
    * 2.删除元素
    * 3.遍历元素
    * 4.判断
    * 5.查找
    */
    public class Demo5 {
    public static void main(String[] args) {
    ArrayList arrayList=new ArrayList<>();
    //1.添加元素
    Student s1=new Student("唐", 21);
    Student s2=new Student("何", 22);
    Student s3=new Student("余", 21);
    arrayList.add(s1);
    arrayList.add(s2);
    arrayList.add(s3);
    System.out.println("元素个数:"+arrayList.size());
    System.out.println(arrayList.toString());
    //2.删除元素
    arrayList.remove(s1);
    //arrayList.remove(new Student("唐", 21));
    //注:这样可以删除吗(不可以)?显然这是两个不同的对象。
    //假如两个对象属性相同便认为其是同一对象,那么如何修改代码?
    //3.遍历元素
    //3.1使用迭代器
    Iterator iterator=arrayList.iterator();
    while(iterator.hasNext()) {
    System.out.println(iterator.next());
    }
    //3.2使用列表迭代器
    ListIterator listIterator=arrayList.listIterator();
    //从前往后遍历
    while(listIterator.hasNext()) {
    System.out.println(listIterator.next());
    }
    //从后往前遍历
    while(listIterator.hasPrevious()) {
    System.out.println(listIterator.previous());
    }
    //4.判断
    System.out.println(arrayList.isEmpty());
    //System.out.println(arrayList.contains(new Student("何", 22)));
    //注:与上文相同的问题。
    //5.查找
    System.out.println(arrayList.indexOf(s1));
    }
    }

    :Object里的equals(this==obj)用地址和当前对象比较,如果想实现代码中的问题,可以在学生类中重写equals方法:

    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
    //1.是否为同一对象
    if (this==obj) {
    return true;
    }
    //2.判断是否为空
    if (obj==null) {
    return false;
    }
    //3.判断是否是Student类型
    if (obj instanceof Student) {
    Student student=(Student) obj;
    //4.比较属性
    if(this.name.equals(student.getName())&&this.age==student.age) {
    return true;
    }
    }
    //不满足,返回false
    return false;
    }
    ArrayList源码分析
    • 默认容量大小:private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

    • 存放元素的数组:transient Object[] elementData;

    • 实际元素个数:private int size;

    • 创建对象时调用的无参构造函数:

      //这是一个空的数组
      private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
      public ArrayList() {
         this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
      }

      这段源码说明当你没有向集合中添加任何元素时,也就是说刚new出来的时候,集合容量为0。那么默认的10个容量怎么来的呢?

      这就得看看add方法的源码了:

      public boolean add(E e) {
         ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
         elementData[size++] = e;
         return true;
      }

      假设你new了一个数组,当前容量为0,size当然也为0。这时调用add方法进入到ensureCapacityInternal(size + 1);该方法源码如下:

      private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
         ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
      }

      该方法中的参数minCapacity传入的值为size+1也就是 1,接着我们再进入到calculateCapacity(elementData, minCapacity)里面:

      private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
         //判断 如果数组是空的,就返回默认容量和minCapacity 中大的 那个数,这里就会返回10
         if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
             return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }
         return minCapacity;
      }

      上文说过,elementData就是存放元素的数组,当前容量为0,if条件成立,返回默认容量DEFAULT_CAPACITY也就是10。这个值作为参数又传入ensureExplicitCapacity()方法中,进入该方法查看源码:

      private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
         modCount++;
         // overflow-conscious code
         if (minCapacity - elementData.length > 0)
             grow(minCapacity);
      }

      我们先不要管modCount这个变量。

      因为elementData数组长度为0,所以if条件成立,调用grow方法,重要的部分来了,我们再次进入到grow方法的源码中:

      private void grow(int minCapacity) {
         // overflow-conscious code
         int oldCapacity = elementData.length;//初始为0
         int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);//右移一位相当于除以2
         if (newCapacity - minCapacity < 0)
             newCapacity = minCapacity;
         if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
             newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
         // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
         elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
      }

      这个方法先声明了一个oldCapacity变量将数组长度赋给它,其值为0;又声明了一个newCapacity变量其值为oldCapacity+一个增量,可以发现这个增量是和原数组长度有关的量,当然在这里也为0。第一个if条件满足,newCapacity的值为10(这就是默认的容量,不理解的话再看看前面)。第二个if条件不成立,也可以不用注意,因为MAX_ARRAY_SIZE的定义如下:

      private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;

      这个值太大了以至于第二个if条件没有了解的必要。

      最后一句话就是为elementData数组赋予了新的长度,Arrays.copyOf()方法返回的数组是新的数组对象,原数组对象不会改变,该拷贝不会影响原来的数组copyOf()的第二个自变量指定要建立的新数组长度,如果新数组的长度超过原数组的长度,则保留数组默认值。

      这时候再回到add的方法中,接着就向下执行elementData[size++] = e;到这里为止关于ArrayList就讲解得差不多了,当数组长度为10的时候你们可以试着过一下源码,查一下每次的增量是多少(答案是每次扩容为原来的1.5倍:oldCapacity + (oldCapacity >> 1))。

      比如初始容量是10,扩容之后就是10 + 10 >> 1 = 10 + 5 = 15;

      int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);


    Vector
    • 数组结构实现,查询快、增删慢;

    • JDK1.0版本,运行效率慢、线程安全。

      /**
      * Vector的演示使用
      *
      *1.添加数据
      *2.删除数据
      *3.遍历
      *4.判断
      */
      public class Demo1 {
      public static void main(String[] args) {
      Vector vector=new Vector<>();
      //1.添加数据
      vector.add("tang");
      vector.add("he");
      vector.add("yu");
      System.out.println("元素个数:"+vector.size());
      //2.删除数据
      /*
      * vector.remove(0); vector.remove("tang");
      */
      //3.遍历
      //使用枚举器
      Enumeration enumeration=vector.elements();
      while (enumeration.hasMoreElements()) {
      String s = (String) enumeration.nextElement();
      System.out.println(s);
      }
      //4.判断
      System.out.println(vector.isEmpty());
      System.out.println(vector.contains("he"));
      //5. Vector其他方法
      //firstElement() lastElement() ElementAt();
      }
      }

    LinkedList
    • 链表结构实现,增删快,查询慢。

    /**
    * LinkedList的用法
    * 存储结构:双向链表
    * 1.添加元素
    * 2.删除元素
    * 3.遍历
    * 4.判断
    */
    public class Demo2 {
    public static void main(String[] args) {
    LinkedList linkedList=new LinkedList<>();
    Student s1=new Student("唐", 21);
    Student s2=new Student("何", 22);
    Student s3=new Student("余", 21);
    //1.添加元素
    linkedList.add(s1);
    linkedList.add(s2);
    linkedList.add(s3);
    linkedList.add(s3);
    System.out.println("元素个数:"+linkedList.size());
    System.out.println(linkedList.toString());
    //2.删除元素
    /*
    * linkedList.remove(new Student("唐", 21));
    * System.out.println(linkedList.toString());
    */
    //3.遍历
    //3.1 使用for
    for(int i=0;i<linkedList.size();++i) {
    System.out.println(linkedList.get(i));
    }
    //3.2 使用增强for
    for(Object object:linkedList) {
    Student student=(Student) object;
    System.out.println(student.toString());
    }
    //3.3 使用迭代器
    Iterator iterator =linkedList.iterator();
    while (iterator.hasNext()) {
    Student student = (Student) iterator.next();
    System.out.println(student.toString());
    }
    //3.4 使用列表迭代器(略)
    //4. 判断
    System.out.println(linkedList.contains(s1));
    System.out.println(linkedList.isEmpty());
    System.out.println(linkedList.indexOf(s3));
    }
    }
    LinkedList源码分析

    LinkedList首先有三个属性:

    • 链表大小:transient int size = 0;

    • (指向)第一个结点/头结点:transient Node<E> first;

    • (指向)最后一个结点/尾结点:transient Node<E> last;

    关于Node类型我们再进入到类里看看:

    private static class Node<E> {
       E item;
       Node<E> next;
       Node<E> prev;

       Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
           this.item = element;
           this.next = next;
           this.prev = prev;
      }
    }

    首先item存放的是实际数据;next指向下一个结点而prev指向上一个结点。

    Node带参构造方法的三个参数分别是前一个结点、存储的数据、后一个结点,调用这个构造方法时将它们赋值给当前对象。

    LinkedList是如何添加元素的呢?先看看add方法:

    public boolean add(E e) {
       linkLast(e);
       return true;
    }

    进入到linkLast方法:

    void linkLast(E e) {
       final Node<E> l = last;
       final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
       last = newNode;
       if (l == null)
           first = newNode;
       else
           l.next = newNode;
       size++;
       modCount++;
    }

    假设刚开始new了一个LinkedList对象,first和last属性都为空,调用add进入到linkLast方法。

    首先创建一个Node变量 l 将last(此时为空)赋给它,然后new一个newNode变量存储数据,并且它的前驱指向l,后继指向null;再把last指向newNode。如下图所示:

    img

    如果满足if条件,说明这是添加的第一个结点,将first指向newNode:

    img

    至此,LinkedList对象的第一个数据添加完毕。假设需要再添加一个数据,我们可以再来走一遍,过程同上不再赘述,图示如下:

    img


    ArrayList和LinkedList区别
    • ArrayList:必须开辟连续空间,查询快,增删慢。

    • LinkedList:无需开辟连续空间,查询慢,增删快。

    img


    泛型概述

    • Java泛型是JDK1.5中引入的一个新特性,其本质是参数化类型,把类型作为参数传递。

    • 常见形式有泛型类、泛型接口、泛型方法

    • 语法:

      • <T,…> T称为类型占位符,表示一种引用类型。

    • 好处:

      • 提高代码的重用性。

      • 防止类型转换异常,提高代码的安全性。

       

      泛型只能使用引用类型

      不同泛型类型的对象不能相互赋值

    泛型类
    /**
    * 泛型类
    * 语法:类名<T>
    * T是类型占位符,表示一种引用类型,编写多个使用逗号隔开
    *
    */
    public class myGeneric<T>{
    //1.创建泛型变量
    //不能使用new来创建,因为泛型是不确定的类型,也可能拥有私密的构造方法。
    T t;
    //2.泛型作为方法的参数
    public void show(T t) {
    System.out.println(t);
    }
    //泛型作为方法的返回值
    public T getT() {
    return t;
    }
    }
    /**
    * 注意:
    * 1. 泛型只能使用引用类型
    * 2.不同泛型类型的对象不能相互赋值
    */
    public class testGeneric {
    public static void main(String[] args) {
    //使用泛型类创建对象
    myGeneric<String> myGeneric1=new myGeneric<String>();
    myGeneric1.t="tang";
    myGeneric1.show("he");

    myGeneric<Integer> myGeneric2=new myGeneric<Integer>();
    myGeneric2.t=10;
    myGeneric2.show(20);
    Integer integer=myGeneric2.getT();
    }
    }
    泛型接口
    /**
    * 泛型接口
    * 语法:接口名<T>
    * 注意:不能创建泛型静态常量
    */
    public interface MyInterface<T> {
       //创建常量
    String nameString="tang";
       
    T server(T t);
    }
    /**
    * 实现接口时确定泛型类
    */
    public class MyInterfaceImpl implements MyInterface<String>{
    @Override
    public String server(String t) {
    System.out.println(t);
    return t;
    }
    }
    //测试
    MyInterfaceImpl myInterfaceImpl=new MyInterfaceImpl();
    myInterfaceImpl.server("xxx");
    //xxx
    /**
    * 实现接口时不确定泛型类
    */
    public class MyInterfaceImpl2<T> implements MyInterface<T>{
    @Override
    public T server(T t) {
    System.out.println(t);
    return t;
    }
    }
    //测试
    MyInterfaceImpl2<Integer> myInterfaceImpl2=new MyInterfaceImpl2<Integer>();
    myInterfaceImpl2.server(2000);
    //2000
    泛型方法
    /**
    * 泛型方法
    * 语法:<T> 返回类型   --- 方法的返回方法前面加<T>
    */
    public class MyGenericMethod {
    public <T> void show(T t) {
    System.out.println("泛型方法"+t);
    }
    }
    //测试
    MyGenericMethod myGenericMethod=new MyGenericMethod();
    //show就是个泛型方法,参数类型不需要传递,根据传递的数据来决定的
    myGenericMethod.show("tang");
    myGenericMethod.show(200);
    myGenericMethod.show(3.14);
    泛型集合
    • 概念:参数化类型、类型安全的集合,强制集合元素的类型必须一致。

    • 特点:

      • 编译时即可检查,而非运行时抛出异常。

      • 访问时,不必类型转换(拆箱)。

      • 不同泛型之间引用不能相互赋值,泛型不存在多态。

    之前我们在创建LinkedList类型对象的时候并没有使用泛型,但是进到它的源码中会发现:

    public class LinkedList<E>
       extends AbstractSequentialList<E>
       implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable{//略}

    它是一个泛型类,而我之前使用的时候并没有传递,说明java语法是允许的,这个时候传递的类型是Object类,虽然它是所有类的父类,可以存储任意的类型,但是在遍历、获取元素时需要原来的类型就要进行强制转换。这个时候就会出现一些问题,假如往链表里存储了许多不同类型的数据,在强转的时候就要判断每一个原来的类型,这样就很容易出现错误。


    Set集合概述

    Set子接口
    • 特点:无序、无下标、元素不可重复。

    • 方法:全部继承自Collection中的方法。

    /**
    * 测试Set接口的使用
    * 特点:1.无序,没有下标;2.不可重复
    * 1.添加数据
    * 2.删除数据
    * 3.遍历【重点】
    * 4.判断
    */
    public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
    Set<String> set=new HashSet<String>();
    //1.添加数据
    set.add("tang");
    set.add("he");
    set.add("yu");
    System.out.println("数据个数:"+set.size());
    System.out.println(set.toString());//无序输出
    //2.删除数据
    /*
    * set.remove("tang"); System.out.println(set.toString());
    */
    //3.遍历【重点】
    //3.1 使用增强for
    for (String string : set) {
    System.out.println(string);
    }
    //3.2 使用迭代器
    Iterator<String> iterator=set.iterator();
    while (iterator.hasNext()) {
    System.out.println(iterator.next());
    }
    //4.判断
    System.out.println(set.contains("tang"));
    System.out.println(set.isEmpty());
    }
    }

    Set实现类

    HashSet【重点】
    • 基于HashCode计算元素存放位置。

    • 当存入元素的哈希码相同时,会调用equals进行确认,如结果为true,则拒绝后者存入。

    /**
    * 人类
    */
    public class Person {
    private String name;
    private int age;
    public Person(String name,int age) {
    this.name = name;
    this.age = 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;
    }
    @Override
    public String toString() {
    return "Peerson [name=" + name + ", age=" + age + "]";
    }
    /**
    * HashSet集合的使用
    * 存储结构:哈希表(数组+链表+红黑树)
    * 1.添加元素
    * 2.删除元素
    * 3.遍历
    * 4.判断
    */
    public class Demo3 {
    public static void main(String[] args) {
    HashSet<Person> hashSet=new HashSet<>();
    Person p1=new Person("tang",21);
    Person p2=new Person("he", 22);
    Person p3=new Person("yu", 21);
    //1.添加元素
    hashSet.add(p1);
    hashSet.add(p2);
    hashSet.add(p3);
           //重复,添加失败
           hashSet.add(p3);
           //直接new一个相同属性的对象,依然会被添加,不难理解。
           //假如相同属性便认为是同一个对象,怎么修改?
           hashSet.add(new Person("yu", 21));
    System.out.println(hashSet.toString());
    //2.删除元素
    hashSet.remove(p2);
    //3.遍历
    //3.1 增强for
    for (Person person : hashSet) {
    System.out.println(person);
    }
    //3.2 迭代器
    Iterator<Person> iterator=hashSet.iterator();
    while (iterator.hasNext()) {
    System.out.println(iterator.next());
    }
    //4.判断
    System.out.println(hashSet.isEmpty());
           //直接new一个相同属性的对象结果输出是false,不难理解。
           //注:假如相同属性便认为是同一个对象,该怎么做?
    System.out.println(hashSet.contains(new Person("tang", 21)));
    }
    }

    :hashSet存储过程:

    1. 根据hashCode计算保存的位置,如果位置为空,则直接保存,否则执行第二步。

    2. 执行equals方法,如果方法返回true,则认为是重复,拒绝存储,否则形成链表。

    存储过程实际上就是重复依据,要实现“注”里的问题,可以重写hashCode和equals代码:

    @Override
    public int hashCode() {
       final int prime = 31;
       int result = 1;
       result = prime * result + age;
       result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
       return result;
    }
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
       if (this == obj)
           return true;
       if (obj == null)
           return false;
       if (getClass() != obj.getClass())
           return false;
       Person other = (Person) obj;
       if (age != other.age)
           return false;
       if (name == null) {
           if (other.name != null)
               return false;
      } else if (!name.equals(other.name))
           return false;
       return true;
    }

    hashCode方法里为什么要使用31这个数字大概有两个原因:

    1. 31是一个质数,这样的数字在计算时可以尽量减少散列冲突。根据hashcode计算出来的位置尽量不一样

    2. 可以提高执行效率,因为31*i=(i<<5)-i,31乘以一个数可以转换成移位操作,这样能快一点;但是也有网上一些人对这两点提出质疑。


    TreeSet
    • 基于排序顺序实现不重复。

    • 实现了SortedSet接口,对集合元素自动排序。

    • 元素对象的类型必须实现Comparable接口,指定排序规则。

    • 通过CompareTo方法确定是否为重复元素。如果compareTo方法的返回值为0,则认为是重复元素。

    /**
    * 使用TreeSet保存数据
    * 存储结构:红黑树
    * 要求:元素类必须实现Comparable接口,compareTo方法返回0,认为是重复元素
    * 也就是Person对象必须实现Comparable接口,并是实现compareTo方法
    */
    public class Demo4 {
    public static void main(String[] args) {
    TreeSet<Person> persons=new TreeSet<Person>();
    Person p1=new Person("tang",21);
    Person p2=new Person("he", 22);
    Person p3=new Person("yu", 21);
    //1.添加元素
    persons.add(p1);
    persons.add(p2);
    persons.add(p3);
    //注:直接添加会报类型转换错误,需要实现Comparable接口
    System.out.println(persons.toString());
    //2.删除元素
    persons.remove(p1);
    persons.remove(new Person("he", 22));
    System.out.println(persons.toString());
    //3.遍历(略)
    //4.判断
    System.out.println(persons.contains(new Person("yu", 21)));
    }
    }

    查看Comparable接口的源码,发现只有一个compareTo抽象方法,在Persion类中实现它:

    public class Person implements Comparable<Person>{
       @Override
    //1.先按姓名比
    //2.再按年龄比
    public int compareTo(Person o) {
    int n1=this.getName().compareTo(o.getName());
    int n2=this.age-o.getAge();
    return n1==0?n2:n1;
    }
    }

    除了实现Comparable接口里的比较方法,TreeSet也提供了一个带比较器Comparator的构造方法,使用匿名内部类来实现它

    /**
    * TreeSet的使用
    * Comparator:实现定制比较(比较器)
    */
    public class Demo5 {
    public static void main(String[] args) {
           //创建集合,并指定比较方式:使用匿名内部类的方式Comparator
    TreeSet<Person> persons=new TreeSet<Person>(new Comparator<Person>() {
    @Override
    public int compare(Person o1, Person o2) {
    // 先按年龄比较
    // 再按姓名比较
    int n1=o1.getAge()-o2.getAge();
    int n2=o1.getName().compareTo(o2.getName());
    return n1==0?n2:n1;
    }
    });
    Person p1=new Person("tang",21);
    Person p2=new Person("he", 22);
    Person p3=new Person("yu", 21);
    persons.add(p1);
    persons.add(p2);
    persons.add(p3);
    System.out.println(persons.toString());
    }
    }

    接下来我们来做一个小案例:

    /**
    * 要求:使用TreeSet集合实现字符串按照长度进行排序
    * helloworld tangrui hechengyang wangzixu yuguoming
    * Comparator接口实现定制比较
    */
    public class Demo6 {
    public static void main(String[] args) {
    TreeSet<String> treeSet=new TreeSet<String>(new Comparator<String>() {
    @Override
    //先比较字符串长度
    //再比较字符串
    public int compare(String o1, String o2) {
    int n1=o1.length()-o2.length();
    int n2=o1.compareTo(o2);
    return n1==0?n2:n1;
    }
    });
    treeSet.add("helloworld");
    treeSet.add("tangrui");
    treeSet.add("hechenyang");
    treeSet.add("yuguoming");
    treeSet.add("wangzixu");
    System.out.println(treeSet.toString());
           //输出[tangrui, wangzixu, yuguoming, hechenyang, helloworld]
    }
    }

    Map体系集合

    • Map接口的特点:

      1. 用于存储任意键值对(Key-Value)。

      2. 键:无序、无下标、不允许重复(唯一)。

      3. 值:无序、无下标、允许重复。

       


    Map集合概述

    • 特点:存储一对数据(Key-Value),无序、无下标,键不可重复。

    • 方法

      • V put(K key,V value)//将对象存入到集合中,关联键值。key重复则覆盖原值。

      • Object get(Object key)`//根据键获取相应的值。

      • Set<K>//返回所有的key

      • Collection<V> values()//返回包含所有值的Collection集合。

      • Set<Map.Entry<K,V>>//键值匹配的set集合

       

      /**
      * Map接口的使用
      * 特点:1.存储键值对 2.键不能重复,值可以重复 3.无序
      */
      public class Demo1 {
      public static void main(String[] args) {
      Map<String,Integer> map=new HashMap<String, Integer>();
      //1.添加元素
      map.put("tang", 21);
      map.put("he", 22);
      map.put("fan", 23);
      System.out.println(map.toString());
      //2.删除元素
      map.remove("he");
      System.out.println(map.toString());
      //3.遍历
      //3.1 使用keySet();
      for (String key : map.keySet()) {
      System.out.println(key+" "+map.get(key));
      }
      //3.2 使用entrySet();效率较高
      for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) {
      System.out.println(entry.getKey()+" "+entry.getValue());
      }
      }
      }

    Map集合的实现类

    HashMap【重点】

    • JDK1.2版本,线程不安全,运行效率快;允许用null作为key或是value。

      /**
        * 学生类
        */
       public class Student {
      private String name;
      private int id;
      public Student(String name, int id) {
      super();
      this.name = name;
      this.id = id;
      }
      public String getName() {
      return name;
      }
      public void setName(String name) {
      this.name = name;
      }
      public int getId() {
      return id;
      }
      public void setId(int id) {
      this.id = id;
      }
      @Override
      public String toString() {
      return "Student [name=" + name + ", age=" + id + "]";
      }
      }
      /**
        * HashMap的使用
        * 存储结构:哈希表(数组+链表+红黑树)
        */
       public class Demo2 {
      public static void main(String[] args) {
      HashMap<Student, String> hashMap=new HashMap<Student, String>();
      Student s1=new Student("tang", 36);
      Student s2=new Student("yu", 101);
      Student s3=new Student("he", 10);
      //1.添加元素
      hashMap.put(s1, "成都");
      hashMap.put(s2, "杭州");
      hashMap.put(s3, "郑州");
      //添加失败,但会更新值
      hashMap.put(s3,"上海");
      //添加成功,不过两个属性一模一样;
      //注:假如相同属性便认为是同一个对象,怎么修改?
      hashMap.put(new Student("he", 10),"上海");
      System.out.println(hashMap.toString());
      //2.删除元素
      hashMap.remove(s3);
      System.out.println(hashMap.toString());
      //3.遍历
      //3.1 使用keySet()遍历
      for (Student key : hashMap.keySet()) {
      System.out.println(key+" "+hashMap.get(key));
      }
      //3.2 使用entrySet()遍历 这种方式较上一种方式效率稍微高一点
      for (Entry<Student, String> entry : hashMap.entrySet()) {
      System.out.println(entry.getKey()+" "+entry.getValue());
      }
      //4.判断
      //注:同上
      System.out.println(hashMap.containsKey(new Student("he", 10)));
      System.out.println(hashMap.containsValue("成都"));
      }
      }

      注:和之前说过的HashSet类似,重复依据是hashCode和equals方法,重写即可:

      @Override
       public int hashCode() {
           final int prime = 31;
           int result = 1;
           result = prime * result + id;
           result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
           return result;
      }
       @Override
       public boolean equals(Object obj) {
           if (this == obj)
               return true;
           if (obj == null)
               return false;
           if (getClass() != obj.getClass())
               return false;
           Student other = (Student) obj;
           if (id != other.id)
               return false;
           if (name == null) {
               if (other.name != null)
                   return false;
          } else if (!name.equals(other.name))
               return false;
           return true;
      }

    HashMap源码分析

    • 默认初始化容量:static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16

    • 数组最大容量:static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

    • 默认加载因子:static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

      当一个节点上链表长度大于8并且数组长度大于64时,调整链表为红黑树。当树的节点小于6,调整为链表

    • 链表调整为红黑树的链表长度阈值(JDK1.8):static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;

    • 红黑树调整为链表的链表长度阈值(JDK1.8):static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;

    • 链表调整为红黑树的数组阈值(JDK1.8):static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;

    • HashMap存储的数组:transient Node<K,V>[] table;

    • HashMap存储的元素个数:transient int size;

      • 默认加载因子是什么?

        • 就是判断数组是否扩容的一个因子。假如数组容量为100,如果HashMap的存储元素个数达到了100*0.75=75,那么就会进行扩容。

      • 链表调整为红黑树的链表长度阈值是什么?

        • 假设在数组中下标为3的位置已经存储了数据,当新增数据时通过哈希码得到的存储位置又是3,那么就会在该位置形成一个链表,当链表过长时就会转换成红黑树以提高执行效率,这个阈值就是链表转换成红黑树的最短链表长度,也就是上面的8;

      • 红黑树调整为链表的链表长度阈值是什么?

        • 当红黑树的元素个数小于该阈值时就会转换成链表,也就是上面的6。

      • 链表调整为红黑树的数组最小阈值是什么?

        • 并不是只要链表长度大于8就可以转换成红黑树,在前者条件成立的情况下,数组的容量必须大于等于64才会进行转换。

      HashMap的数组table存储的就是一个个的Node<K,V>类型,很清晰地看到有一对键值,还有一个指向next的指针(以下只截取了部分源码):

      static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
           final K key;
           V value;
           Node<K,V> next;
      }

      之前的代码中在new对象时调用的是HashMap的无参构造方法,进入到该构造方法的源码查看一下:

      public HashMap() {
           this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
      }

      发现没什么内容,只是赋值了一个默认加载因子;而在上文我们观察到源码中table和size都没有赋予初始值,说明刚创建的HashMap对象没有分配容量,并不拥有默认的16个空间大小,这样做的目的是为了节约空间,此时table为null,size为0。

      当我们往对象里添加元素时调用put方法:

      public V put(K key, V value) {
           return putVal(hash(key), key, value, false, true);
      }

      put方法把key和value传给了putVal,同时还传入了一个hash(Key)所返回的值,这是一个产生哈希值的方法,再进入到putVal方法(部分源码):

      final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                         boolean evict) {
           Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
           if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
               n = (tab = resize()).length;
           if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
               tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
           else{
               //略
          }
      }

      这里面创建了一个tab数组和一个Node变量p,第一个if实际是判断table是否为空,而我们现在只关注刚创建HashMap对象时的状态,此时tab和table都为空,满足条件,执行内部代码,这条代码其实就是把resize()所返回的结果赋给tab,n就是tab的长度,resize顾名思义就是重新调整大小。查看resize()源码(部分):

      final Node<K,V>[] resize() {
           Node<K,V>[] oldTab = table;
           int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
           int oldThr = threshold;
           if (oldCap > 0);
           else if (oldThr > 0);
           else {               // zero initial threshold signifies using defaults
               newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
               newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
          }
           @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
           Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
           table = newTab;
           return newTab;
      }

      该方法首先把table及其长度赋值给oldTab和oldCap;threshold是阈值的意思,此时为0,所以前两个if先不管,最后else里newCap的值为默认初始化容量16;往下创建了一个newCap大小的数组并将其赋给了table,刚创建的HashMap对象就在这里获得了初始容量。然后我们再回到putVal方法,第二个if就是根据哈希码得到的tab中的一个位置是否为空,为空便直接添加元素,此时数组中无元素所以直接添加。至此HashMap对象就完成了第一个元素的添加。当添加的元素超过16*0.75=12时,就会进行扩容:

      final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict){
           if (++size > threshold)
               resize();
      }

      扩容的代码如下(部分):

      final Node<K,V>[] resize() {
           int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
           int newCap;
           if (oldCap > 0) {
               if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
                   //略
              } else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                        oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
          }
      }

      核心部分是else if里的移位操作,也就是说每次扩容都是原来大小的两倍

    • :额外说明的一点是在JDK1.8以前链表是头插入,JDK1.8以后链表是尾插入。


    HashSet源码分析

    了解完HashMap之后,再回过头来看之前的HashSet源码,为什么放在后面写你们看一下源码就知道了(部分):

    public class HashSet<E>
         extends AbstractSet<E>
         implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable
    {
         private transient HashMap<E,Object> map;
         private static final Object PRESENT = new Object();
         public HashSet() {
             map = new HashMap<>();
        }
    }

    可以看见HashSet的存储结构就是HashMap,那它的存储方式是怎样的呢?可以看一下add方法:

    public boolean add(E e) {
         return map.put(e, PRESENT)==null;
    }

    很明了地发现它的add方法调用的就是map的put方法,把元素作为map的key传进去的。。

    HashTable

    • JDK1.0版本,线程安全,运行效率慢;不允许null作为key或是value。

    • 初始容量11,加载因子0.75。

      这个集合在开发过程中已经不用了,稍微了解即可。

    Properties

    • HashTable的子类,要求key和value都是String。通常用于配置文件的读取。

    它继承了Hashtable的方法,与流关系密切,此处不详解。

    TreeMap

    • 实现了SortedMap接口(是Map的子接口),可以对key自动排序。

    /**
    * TreeMap的使用
    * 存储结构:红黑树
    */
    public class Demo3 {
    public static void main(String[] args) {
    TreeMap<Student, Integer> treeMap=new TreeMap<Student, Integer>();
    Student s1=new Student("tang", 36);
    Student s2=new Student("yu", 101);
    Student s3=new Student("he", 10);
    //1.添加元素
    treeMap.put(s1, 21);
    treeMap.put(s2, 22);
    treeMap.put(s3, 21);
    //不能直接打印,因为红黑树需要比较大小,需要student类实现需要实现Comparable接口
    System.out.println(treeMap.toString());
    //2.删除元素
    treeMap.remove(new Student("he", 10));
    System.out.println(treeMap.toString());
    //3.遍历
    //3.1 使用keySet()
    for (Student key : treeMap.keySet()) {
    System.out.println(key+" "+treeMap.get(key));
    }
    //3.2 使用entrySet()
    for (Entry<Student, Integer> entry : treeMap.entrySet()) {
    System.out.println(entry.getKey()+" "+entry.getValue());
    }
    //4.判断
    System.out.println(treeMap.containsKey(s1));
    System.out.println(treeMap.isEmpty());
    }
    }

    在学生类中实现Comparable接口:

    public class Student implements Comparable<Student>{
       @Override
       public int compareTo(Student o) {
           int n1=this.id-o.id;
           return n1;
    }

    除此之外还可以使用比较器来定制比较:

    TreeMap<Student, Integer> treeMap2=new TreeMap<Student, Integer>(new Comparator<Student>() {
       @Override
       public int compare(Student o1, Student o2) {
           // 略
           return 0;
      }
    });

    TreeSet源码

    和HashSet类似,放在TreeMap之后讲便一目了然(部分):

    public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E>
       implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable
    {
       private transient NavigableMap<E,Object> m;
       private static final Object PRESENT = new Object();
       TreeSet(NavigableMap<E,Object> m) {
           this.m = m;
      }
       public TreeSet() {
           this(new TreeMap<E,Object>());
      }
    }

    TreeSet的存储结构实际上就是TreeMap,再来看其存储方式:

    public boolean add(E e) {
       return m.put(e, PRESENT)==null;
    }

    它的add方法调用的就是TreeMap的put方法,将元素作为key传入到存储结构中。


    Collections工具类

    • 概念:集合工具类,定义了除了存取以外的集合常用方法。

    • 方法

      • public static void reverse(List<?> list)//反转集合中元素的顺序

      • public static void shuffle(List<?> list)//随机重置集合元素的顺序

      • public static void sort(List<T> list)//升序排序(元素类型必须实现Comparable接口)

      /**
      * 演示Collections工具类的使用
      *
      */
      public class Demo4 {
      public static void main(String[] args) {
      List<Integer> list=new ArrayList<Integer>();
      list.add(20);
      list.add(10);
      list.add(30);
      list.add(90);
      list.add(70);

      //sort排序
      System.out.println(list.toString());
      Collections.sort(list);
      System.out.println(list.toString());
      System.out.println("---------");

      //binarySearch二分查找
      int i=Collections.binarySearch(list, 10);
      System.out.println(i);

      //copy复制
      List<Integer> list2=new ArrayList<Integer>();
      for(int i1=0;i1<5;++i1) {
      list2.add(0);
      }
      //该方法要求目标元素容量大于等于源目标
      Collections.copy(list2, list);
      System.out.println(list2.toString());

      //reserve反转
      Collections.reverse(list2);
      System.out.println(list2.toString());

      //shuffle 打乱
      Collections.shuffle(list2);
      System.out.println(list2.toString());

      //补充:list转成数组
      Integer[] arr=list.toArray(new Integer[0]);
      System.out.println(arr.length);
      //补充:数组转成集合
      String[] nameStrings= {"tang","he","yu"};
      //受限集合,不能添加和删除
      List<String> list3=Arrays.asList(nameStrings);
      System.out.println(list3);

      //注:基本类型转成集合时需要修改为包装类
      }
      }
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