Java集合

★★★★★集合框架：用于存储数据的容器。

特点：

1：对象封装数据，对象多了也需要存储。集合用于存储对象。

2：对象的个数确定可以使用数组，但是不确定怎么办？可以用集合。因为集合是可变长度的。

集合和数组的区别：

1：数组是固定长度的；集合可变长度的。

2：数组可以存储基本数据类型，也可以存储引用数据类型；集合只能存储引用数据类型。

3：数组存储的元素必须是同一个数据类型；集合存储的对象可以是不同数据类型。

数据结构：就是容器中存储数据的方式。

对于集合容器，有很多种。因为每一个容器的自身特点不同，其实原理在于每个容器的内部数据结构不同。

集合容器在不断向上抽取过程中。出现了集合体系。

在使用一个体系时，原则：参阅顶层内容。建立底层对象。

目录
1 Iterator接口
--1.1 Iterator
--1.2 ListIterator
2 Collection接口
--2.1 List接口
--2.2 Set接口
3 Map接口
4 综合总结
--4.1 集合工具Collections
--4.2 数组 Arrays
--4.3 LinkedHashSet和LinkedHashMap比较

1 Iterator接口

1.1 Iterator

< java.util >-- 迭代器：是一个接口—Iterator接口，其作用：用于取集合中的元素。

在Iterator接口中定义了三个方法：

每一个集合都有自己的数据结构(就是容器中存储数据的方式)，都有特定的取出自己内部元素的方式。为了便于操作所有的容器，取出元素。将容器内部的取出方式按照一个统一的规则向外提供，这个规则就是Iterator接口，使得对容器的遍历操作与其具体的底层实现相隔离，达到解耦的效果。

也就说，只要通过该接口就可以取出Collection集合中的元素，至于每一个具体的容器依据自己的数据结构，如何实现的具体取出细节，这个不用关心，这样就降低了取出元素和具体集合的耦合性。

Iterator it = coll.iterator();//获取容器中的迭代器对象，至于这个对象是是什么不重要。这对象肯定符合一个规则Iterator接口。

public static void main(String[] args) {
       Collection coll = new ArrayList();
       coll.add("abc0");
       coll.add("abc1");
       coll.add("abc2");
       //--------------方式1----------------------
       Iterator it = coll.iterator();
       while(it.hasNext()){
           System.out.println(it.next());
       }
       //---------------方式2用此种----------------------
       for(Iterator it =coll.iterator();it.hasNext(); ){
           System.out.println(it.next());
       }
 }

使用Iterator迭代器来进行删除，则不会出现并发修改异常。

因为：在执行remove操作时，同样先执行checkForComodification()，然后会执行ArrayList的remove()方法，该方法会将modCount值加1，这里我们将expectedModCount=modCount，使之保持统一。

1.2 ListIterator

上面可以看到，Iterator只提供了删除元素的方法remove，如果我们想要在遍历的时候添加元素怎么办？

ListIterator接口继承了Iterator接口，它允许程序员按照任一方向遍历列表，迭代期间修改列表，并获得迭代器在列表中的当前位置。

使用ListIterator来对list进行边遍历边添加元素操作：

public static void main(String[] args)
    {
       ArrayList<String> aList = new ArrayList<String>();
       aList.add("bbc");
       aList.add("abc");
       aList.add("ysc");
       aList.add("saa");
       System.out.println("移除前：" + aList);
       ListIterator<String> listIt = aList.listIterator();
        while(listIt.hasNext())
        {
            if("abc".equals(listIt.next()))
            {
               listIt.add("haha");
            }
        }
       System.out.println("移除后：" + aList);
    }

2 Collection接口

--< java.util >--Collection接口：

Collection：

|--List：有序(元素存入集合的顺序和取出的顺序一致)，元素都有索引。元素可以重复。

|--Set：无序(存入和取出顺序有可能不一致)，不可以存储重复元素。必须保证元素唯一性。

1.添加：

​ add(object)：添加一个元素

​ addAll(Collection) ：添加一个集合中的所有元素。

2.删除：

clear()：将集合中的元素全删除，清空集合。

​ remove(obj) ：删除集合中指定的对象。注意：删除成功，集合的长度会改变。

removeAll(collection) ：删除部分元素。部分元素和传入Collection一致。

3.判断：

boolean contains(obj) ：集合中是否包含指定元素 。

boolean containsAll(Collection) ：集合中是否包含指定的多个元素。

boolean isEmpty()：集合中是否有元素。

4.获取：

int size()：集合中有几个元素。

5.取交集：

boolean retainAll(Collection) ：对当前集合中保留和指定集合中的相同的元素。如果两个集合元素相同，返回flase；如果retainAll修改了当前集合，返回true。

6.获取集合中所有元素：

Iterator iterator()：迭代器

7.将集合变成数组：

toArray();

2.1 List接口

--< java.util >-- List接口：

List本身是Collection接口的子接口，具备了Collection的所有方法。现在学习List体系特有的共性方法，查阅方法发现List的特有方法都有索引，这是该集合最大的特点。

List：有序(元素存入集合的顺序和取出的顺序一致)元素都有索引。元素可以重复。（有序可重复）

|--ArrayList：底层的数据结构是数组,线程不同步，ArrayList替代了Vector，查询元素的速度非常快。默认大小10，1.5倍长度扩容。

|--LinkedList：底层的数据结构是链表，线程不同步，增删元素的速度非常快。

|--Vector：底层的数据结构就是数组，线程同步，Vector无论查询和增删都巨慢。默认大小10，2倍长度扩容。

1.添加：

add(index,element) ：在指定的索引位插入元素。

addAll(index,collection) ：在指定的索引位插入一堆元素。

2.删除：

remove(index) ：删除指定索引位的元素。 返回被删的元素。

3.获取：

Object get(index) ：通过索引获取指定元素。

int indexOf(obj)：获取指定元素第一次出现的索引位，如果该元素不存在返回-1；所以，通过-1，可以判断一个元素是否存在。

int lastIndexOf(Object o) ：反向索引指定元素的位置。

List subList(start,end)：获取子列表。

4.修改：

Object set(index,element) ：对指定索引位进行元素的修改。

5.获取所有元素：

ListIterator listIterator()：list集合特有的迭代器。

List集合支持对元素的增、删、改、查。

List集合因为角标有了自己的获取元素的方式： 遍历。

for(int x=0;x<list.size(); x++){
 
    sop("get:"+list.get(x));
 
}

在进行list列表元素迭代的时候，如果想要在迭代过程中，想要对元素进行操作的时候，比如满足条件添加新元素。会发生.ConcurrentModificationException并发修改异常。

导致的原因是：

集合引用和迭代器引用在同时操作元素，通过集合获取到对应的迭代器后，在迭代中，进行集合引用的元素添加，迭代器并不知道，所以会出现异常情况。

如何解决呢？

既然是在迭代中对元素进行操作,找迭代器的方法最为合适.可是Iterator中只有hasNext,next,remove方法.通过查阅的它的子接口,ListIterator,发现该列表迭代器接口具备了对元素的增、删、改、查的动作。

ListIterator是List集合特有的迭代器。

ListIterator it =list.listIterator;//取代Iterator it = list.iterator;

可变长度数组的原理：

当元素超出数组长度，会产生一个新数组，将原数组的数据复制到新数组中，再将新的元素添加到新数组中。

ArrayList：是按照原数组的50%延长。构造一个初始容量为 10 的空列表。

Vector：是按照原数组的100%延长。

注意：对于list集合，底层判断元素是否相同，其实用的是元素自身的equals方法完成的。所以建议元素都要复写equals方法，建立元素对象自己的比较相同的条件依据。

LinkedList：的特有方法。

addFirst();

addLast();

在jdk1.6以后。

offerFirst();

offerLast();

getFirst():获取链表中的第一个元素。如果链表为空，抛出NoSuchElementException;

getLast();获取链表中的最后一个元素。如果链表为空，抛出NoSuchElementException;

在jdk1.6以后。

peekFirst();获取链表中的第一个元素。如果链表为空，返回null。

peekLast();

removeFirst()：获取链表中的第一个元素，但是会删除链表中的第一个元素。如果链表为空，抛出NoSuchElementException

removeLast();

在jdk1.6以后。

pollFirst();获取链表中的第一个元素，但是会删除链表中的第一个元素。如果链表为空，返回null。

pollLast();

2.2 Set接口

< java.util >-- Set集合无序，add()相同元素则添加失败，返回flase。：

数据结构：数据的存储方式；

Set接口中的方法和Collection中方法一致的。Set接口取出方式只有一种，迭代器。

|--HashSet：底层数据结构是哈希表，HashSet是集合，无序，高效，线程不同步。

​ |--LinkedHashSet：存取顺序一致（用链表维护），线程不同步，是hashset的子类。

|--TreeSet：元素唯一，有序（按照元素自身执行顺序），线程不同步(不按原有数组的顺序)。TreeSet底层的数据结构就是二叉树（平衡二叉排序树）。

|--EnumSet 只能保存同一类型元素。

HashSet、TreeSet、LinkedHashSet的区别：HashSet只去重，TreeSet去重并排序，LinkedHashSet去重并保留插入顺序

===HashSet 哈希表原理===

采用哈希表存储结构。

1：对对象元素中的关键字进行哈希算法运算，得结果为哈希值（也是这个元素的位置）。

2：存储哈希值的结构，我们称为哈希表，在哈希表中查找对应的哈希值对应位置，

3：如果哈希值出现冲突，再次判断这个关键字对应的对象是否相同：

如果对象相同，就不存储，因为元素重复；

如果对象不同，就存储，在原来对象的哈希值基础** +1顺延**。

4：既然哈希表根据哈希值存储，为提高效率，最好保证对象关键字的唯一性。 可尽量少的判断关键字对应的对象是否相同，提高了哈希表的操作效率。

高效：保证关键字唯一性，即为上述第三步所述，也可以用以下叙述：

HashSet集合保证元素唯一性：通过元素的hashCode（）和equals（）完成的。

当元素的hashCode值相同时，才继续判断元素的equals是否为true。

如果为true，那么视为相同元素，不存。如果为false，那么存储。

如果hashCode值不同，那么不判断equals，从而提高对象比较的速度。

对于ArrayList集合，判断元素是否存在，或者删元素底层依据都是equals方法。

对于HashSet集合，判断元素是否存在，或者删除元素，底层依据的是hashCode方法和equals方法。

===TreeSet原理===

采用二叉树（二叉平衡排序树）存储结构 （或红黑树）

TreeSet用于对Set集合进行元素的指定顺序排序，要依据元素自身的比较性（ 如果元素不具备比较性，在运行时会发生ClassCastException异常）所以需要元素实现Comparable接口，复写compareTo方法（根据指定需求），强制让对象元素具备比较性，否则比较时引发ClassCastException异常。

TreeSet支持两种排序方法：自然排序和定制排序；默认采用自然排序。

原理：当把一个对象添（必须实现Comparable接口）加进TreeSet时，TreeSet调用该对象的compareTo(Objectobj)方法与容器中的其他对象比较大小，然后根据红黑树算法决定它的存储位置。 如果两个对象通过compareTo(Object obj)比较相等，return 0，视为两对象重复，不存储。（通过此方法保证了对象的唯一性）

注意：在进行比较时，如果判断元素不唯一，比如，同姓名，同年龄，才视为同一个人。

在判断时，需要分主要、次要条件，当主要条件相同时，再判断次要条件，按照次要条件排序。

TreeSet集合排序有两种方式，Comparable和Comparator区别：

1：让元素自身具备比较性，需要元素对象实现Comparable接口，覆盖compareTo方法。

2：让集合自身具备比较性，需要定义一个实现了Comparator接口的比较器，并覆盖compare方法，并将该类对象作为实际参数传递给TreeSet集合的构造函数。第二种方式较为灵活。

3 Map接口

Map

|--Hashtable：底层是哈希散列表数据结构，线程同步。不可以存储null键，null值。不可序列化，使用bucket结构体表示单个元素，使用双重散列法（闭散列法）解决冲突（二度哈希，size>length时要进行模运算）。

|--HashMap：底层是哈希表数据结构（链地址法解决冲突），线程不同步。可存一个null键和多个null值。替代了Hashtable. 但可通过Map m = Collections.synchronizeMap(hashMap)实现同步；

​ |--LinkedHashMap，采用双向链表数据结构连接起来所有的entry，保证了存入和取出顺序一致，即链表有序；线程不同步。

|--TreeMap：底层是二叉树结构（平衡二叉排序树），可以对map集合中的键进行指定顺序的排序。

Map集合存储和Collection有着很大不同：

Collection一次存一个元素,是单列集合;

Map一次存一对元素,是双列集合。Map存储的一对元素：键--值，键（key）与值(value)间有对应(映射)关系。

特点：要保证Map中键的唯一性。

1：添加。

put(key,value)：当存储的键相同时，新的值会替换老的值，并将老值返回。如果键没有重复，返回null。

void putAll(Map);

2：删除。

void clear()：清空

value remove(key) ：删除指定键。

3：判断。

boolean isEmpty()：

boolean containsKey(key)：是否包含key

boolean containsValue(value)：是否包含value

4：取出。

int size()：返回长度

value get(key) ：通过指定键获取对应的值。如果返回null，可以判断该键不存在。当然有特殊情况，就是在hashmap集合中，是可以存储null键null值的。

Collection values()：获取map集合中的所有的值。

5：想要获取map中的所有元素

原理：map没有迭代器，collection具备迭代器，只要将map转成Set集合，就可使用迭代器。之所以转成set，是因为map集合具备键的唯一性，其实set集合就来自于map，set集合底层其实用的就是map的方法。

★ 把map集合转成set的方法：(决定了两种遍历方式)

Set keySet();

Set entrySet();//取的是键和值的映射关系。

Entry就是Map接口中的内部接口；

为什么要定义在map内部呢？entry是访问键值关系的入口，是map的入口，访问的是map中的键值对。

取出map集合中所有元素的方式一：keySet()方法。

可以将map集合中的键都取出存放到set集合中。对set集合进行迭代。迭代完成，再通过get方法对获取到的键进行值的获取。

  Set keySet = map.keySet();
      Iterator it = keySet.iterator();
      while(it.hasNext()) {
          Object key = it.next();
          Objectvalue = map.get(key);
          System.out.println(key+":"+value);  
      }

取出map集合中所有元素的方式二：entrySet()方法。

Set entrySet = map.entrySet();
       Iterator it =entrySet.iterator();
       while(it.hasNext()) {
           Map.Entry  me =(Map.Entry)it.next();
           System.out.println(me.getKey()+"::::"+me.getValue());
       }

使用集合的技巧：

看到Array就是数组结构，有角标，查询速度很快。

看到link就是链表结构：增删速度快，而且有特有方法。addFirst； addLast；removeFirst()； removeLast()；getFirst()；getLast()；

看到hash就是哈希表，就要想要哈希值，就要想到唯一性，就要想到存入到该结构中的元素必须覆盖hashCode和equals方法。

看到tree就是二叉树，就要想到排序，就想要用到比较。

比较的两种方式：

一个是Comparable：覆盖compareTo方法；

一个是Comparator：覆盖compare方法。

LinkedHashSet，LinkedHashMap:这两个集合可以保证哈希表有存入顺序和取出顺序一致，保证哈希表有序。

集合使用场景？

当存储一个元素时，用Collection。当存储对象之间存在着映射关系时，用Map集合。

保证唯一，就用Set。不保证唯一，就用List。

4 综合总结

4.1 集合工具Collections

Collections：集合工具类，它的出现给集合操作提供了更多的功能。这个类不需要创建对象，内部提供的都是静态方法。

静态方法：

Collections.sort(list);//list集合进行元素的自然顺序排序。

Collections.sort(list,new ComparatorByLen());//按指定的比较器方法排序。

class ComparatorByLen implements Comparator<String>{

public int compare(String s1,String s2){

​ int temp = s1.length()-s2.length();

​ return temp==0?s1.compareTo(s2):temp;

}

}

Collections.max(list);//返回list中字典顺序最大的元素。

int index = Collections.binarySearch(list,"zz");//二分查找，返回角标。

Collections.reverseOrder();//逆向反转排序。

Collections.shuffle(list);//随机对list中的元素进行位置的置换。

将非同步集合转成同步集合的方法：Collections中的 XXX synchronizedXXX(XXX);

List synchronizedList(list);

Map synchronizedMap(map);

原理：定义一个类，将集合所有的方法加同一把锁后返回。

Collection 和 Collections的区别：

Collections是个java.util下的类，是针对集合类的一个工具类,提供一系列静态方法,实现对集合的查找、排序、替换、线程安全化（将非同步的集合转换成同步的）等操作。

Collection是个java.util下的接口，它是各种集合结构的父接口，继承于它的接口主要有Set和List,提供了关于集合的一些操作,如插入、删除、判断一个元素是否其成员、遍历等。

4.2 数组 Arrays

用于操作数组对象的工具类，里面都是静态方法。

数组=》集合：asList方法，将数组转换成list集合。

String[] arr ={"abc","kk","qq"};

List<String> list =Arrays.asList(arr);//将arr数组转成list集合。

将数组转换成集合，有什么好处呢？用aslist方法，将数组变成集合；

可以通过list集合中的方法来操作数组中的元素：isEmpty()、contains、indexOf、set；

注意（局限性）：数组是固定长度，不可以使用集合对象增加或者删除等，会改变数组长度的功能方法。比如add、remove、clear。（会报不支持操作异常UnsupportedOperationException）；

如果数组中存储的引用数据类型，直接作为集合的元素可以直接用集合方法操作。

如果数组中存储的是基本数据类型，asList会将数组实体作为集合元素存在。

集合=》数组：用的是Collection接口中的toArray()方法;

如果给toArray传递的指定类型的数据长度小于了集合的size，那么toArray方法，会自定再创建一个该类型的数据，长度为集合的size。

如果传递的指定的类型的数组的长度大于了集合的size，那么toArray方法，就不会创建新数组，直接使用该数组即可，并将集合中的元素存储到数组中，其他为存储元素的位置默认值null。

所以，在传递指定类型数组时，最好的方式就是指定的长度和size相等的数组。

将集合变成数组后有什么好处？限定了对集合中的元素进行增删操作，只要获取这些元素即可。

4.3 LinkedHashSet和LinkedHashMap比较

两者实现相同，只是前者对后者做了一层包装，即LinkedHashSet里面有一个LinkedHashMap（适配器模式）。下面说其实现。

LinkedHashMap,可存null键null值,从名字上可以看出是linkedlist和HashMap的混合体，同时满足HashMap和linked list的某些特性。可将LinkedHashMap看作采用linked list增强的HashMap。

事实上LinkedHashMap是HashMap的直接子类，LinkedHashMap在HashMap的基础上采用双向链表（doubly-linked list）的形式将所有entry连接起来,保证元素的迭代顺序跟插入顺序相同。

除了迭代顺序不变，还有一个好处：迭代时不需要遍历整个table，只需要直接遍历header指针指向的双向链表即可，（LinkedHashMap的迭代时间就只跟entry的个数相关，而跟table的大小无关。）

有两个参数可以影响LinkedHashMap的性能：初始容量（initalcapacity）和负载系数（load factor）。初始容量指定了初始table的大小，负载系数用来指定自动扩容的临界值。当entry的数量超过capacityload_factor时，容器将自动扩容并重新哈希*。对于插入元素较多的场景，将初始容量设大可以减少重新哈希的次数。

向LinkedHashMap或LinkedHashSet添加对象时，需要关心两个方法：hashCode()方法决定了对象会被放到哪个bucket里，当多个对象的哈希值冲突时，equals()方法决定了这些对象是否是“同一个对象”。此时需要将自定义的对象 @OverridehashCode()和equals()方法。