JavaSE - [8] 高级部分之集合框架

集合框架与数组的对比及概述

一方面， 面向对象语言对事物的体现都是以对象的形式，为了方便对多个对象的操作，就要对对象进行存储。另一方面，使用Array存储对象方面具有 一些弊端,而Java 集合就像一种容器，可以动态地把多个对象的引用放入容器中。
 数组在内存存储方面的特点：
数组初始化以后，长度就确定了。
数组声明的类型，就决定了进行元素初始化时的类型
 数组在存储数据方面的弊端：
数组初始化以后，长度就不可变了，不便于扩展
数组中提供的属性和方法少，不便于进行添加、删除、插入等操作，且效率不高。同时无法直接获取存储元素的个数
数组存储的数据是有序的、可以重复的。---->存储数据的特点单一
Java 集合类可以用于存储数量不等的多个 对象，还可用于保存具有映射关系的关联数组。


使用场景
集合框架涉及到的 API

Java 集合可分为 Collection 和 Map 两种体系
Collection 接口 ：单列数据，定义了存取一组对象的方法的集合
List：元素有序、可重复的集合
Set：元素无序、不可重复的集合
 Map 接口：双列数据，保存具有映射关系“key-value对”的集合


API

Map接口继承树


Map接口继承树
Collection 接口中的常用方法

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。

1、添加
 add(Object obj)
 addAll(Collection coll)
2、获取有效元素的个数
 int size()
3、清空集合
 void clear()
4、是否是空集合
 boolean isEmpty()
5、是否包含某个元素
 boolean contains(Object obj)：是通过元素的equals方法来判断是否
是同一个对象
 boolean containsAll(Collection c)：也是调用元素的equals方法来比
较的。拿两个集合的元素挨个比较。
11.2 Collection 接口 方法
6、删除
 boolean remove(Object obj) ：通过元素的equals方法判断是否是
要删除的那个元素。只会删除找到的第一个元素
 boolean removeAll(Collection coll)：取当前集合的差集
7、取两个集合的交集
 boolean retainAll(Collection c)：把交集的结果存在当前集合中，不
影响c
8、集合是否相等
 boolean equals(Object obj)
9、转成对象数组
 Object[] toArray()
10、获取集合对象的哈希值
 hashCode()
11、遍历
 iterator()：返回迭代器对象，用于集合遍历

/**
 * 1.集合都是对多个数据进行存储操作的,简称Java容器
 *      此时的存储,主要指的是内存层面的存储
 * 2.数组存储数据的特点
 *      一旦创建不能修改大小
 *      定义好类型了,类型就固定了
 *      而且数组提供的方法非常有限
 */
public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("hahaha ");
        /**
         * Collection
         */
        Collection coll = new ArrayList();
        //add 添加数据
        coll.add(454);
        coll.add(455);
        coll.add("AACC");
        coll.add(new Date());
        System.out.println(Arrays.toString(coll.toArray()));
        //j把 coll 中的元素放到 coll1
        Collection coll1 = new ArrayList();
        coll1.addAll(coll);
        coll1.add("哈哈哈啊");
        System.out.println(Arrays.toString(coll1.toArray()));

        //isEmpty
        System.out.println(coll.isEmpty());
        System.out.println(coll.size());
        //clear 清空
        coll.clear();
        System.out.println(coll.isEmpty());
        System.out.println(coll.size());

        // contains() 是否包含 coll之前被清空了 获取调用 obj 所在类的 equals 方法 和 hashCode方法
        System.out.println(coll.contains(454));
        System.out.println(coll.contains("AACC"));
        System.out.println(coll1.contains(454));
        System.out.println(coll1.contains("AACC"));

        //containsAll() 判断所有元素都在当前集合中
        System.out.println(coll1.containsAll(coll));

        //remove 移除
        System.out.println(coll1.toString());
        coll1.remove(455);
        coll1.remove(4515);
        System.out.println(coll1.toString());
        //removeAll(coll) 移除coll所有的数据
        coll.add("AACC");
        coll1.removeAll(coll);
        System.out.println(coll1.toString());
        coll1.add("AACC");
        //retainAll(coll) 取交集
        boolean b = coll1.retainAll(coll);
        System.out.println(b);
        System.out.println(coll1.toString());

        //equals(obj) 当前集合和参数集合是否相等 元素顺序和内容
        boolean equals = coll1.equals(coll);
        System.out.println(equals);

        //hashCode
        System.out.println(coll1.hashCode());
        
        //集合 -->> 数组
        Object[] objects = coll.toArray();
        for (int i = 0; i < objects.length; i++) {
            System.out.println(objects[i]);
        }

        //数组 -->> 集合
        List<Object> objects1 = Arrays.asList(objects);
        System.out.println(objects1.toString());
        
    }

}

打印结果

hahaha 
[454, 455, AACC, Mon Feb 03 14:06:25 CST 2020]
[454, 455, AACC, Mon Feb 03 14:06:25 CST 2020, 哈哈哈啊]
false
4
true
0
false
false
true
true
true
[454, 455, AACC, Mon Feb 03 14:06:25 CST 2020, 哈哈哈啊]
[454, AACC, Mon Feb 03 14:06:25 CST 2020, 哈哈哈啊]
[454, Mon Feb 03 14:06:25 CST 2020, 哈哈哈啊]
true
[AACC]
true
2001055
AACC
[AACC]
使用 Iterator 遍历 Collection

 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。
 GOF给迭代器模式的定义为：提供一种方法访问一个容器(container)对象中各个元素，而又不需暴露该对象的内部细节。 迭代器模式，就是为容器而生。类似于“公交车上的售票员”、“火车上的乘务员”、“空姐”。
 Collection接口继承了java.lang.Iterable接口，该接口有一个iterator()方法，那么所
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。
 集合对象每次调用iterator()方法都得到一个全新的迭代器对象，默认游标都在集合的第一个元素之前。

public class Test3 {
    public static void main(String[] args) {
        Collection coll = new ArrayList();
        //add 添加数据
        coll.add(454);
        coll.add(455);
        coll.add("AACC");
        coll.add(new Date());
        System.out.println(Arrays.toString(coll.toArray()));

        Iterator it = coll.iterator();

        while (it.hasNext()) {
            System.out.println(it.next());
        }
    }
}

[454, 455, AACC, Mon Feb 03 14:12:11 CST 2020]
454
455
AACC
Mon Feb 03 14:12:11 CST 2020
方法

注意:
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。

迭代器 Iterator 的执行原理
迭代器的执行原理
Iterator 遍历集合的两种错误写法
 while (it.next()!=null){
     System.out.println(it.next());
 }

 while (coll.iterator().hasNext()){
      System.out.println(coll.iterator().next());
 }
Iterator 迭代器 remove()的使用
while (it.hasNext()) {
    Object next = it.next();
    if ("454".equals(next)){
        it.remove();
    }
    System.out.println(next);
}
while (it.hasNext()) {
    System.out.println(it.next());
}

注意：
 Iterator可以删除集合的元素，但是是遍历过程中通过迭代器对象的remove方法，不是集合对象的remove方法。
 如果还未调用next()或在上一次调用 next 方法之后已经调用了 remove 方法，再调用remove都会报IllegalStateException。

新特性 foreach 循环遍历集合或数组

使用 foreach 循环遍历集合元素
 Java 5.0 提供了 foreach 循环迭代访问 Collection和数组。
 遍历操作不需获取Collection或数组的长度，无需使用索引访问元素。
 遍历集合的底层调用Iterator完成操作。
 foreach还可以用来遍历数组。

for (Object next : coll) {
    System.out.println(next);
}

for (Object next : coll) {
    System.out.println(next);
    if ("AACC".equals(next)) {
        coll.remove("AACC");
    }
}
for (Object next : coll) {
    System.out.println(next);
}
原理

测试

public class Test4 {
    public static void main(String[] args) {
        String[] str = new String[5];
        for (String myStr : str) {
            myStr = "icanci";
            System.out.println(myStr);
        }
        for (int i = 0; i < str.length; i++) {
            System.out.println(str[i]);
        }
    }
}

打印

icanci
icanci
icanci
icanci
icanci
null
null
null
null
null
List 接口常用实现类的对比

 鉴于Java中数组用来存储数据的局限性，我们通常使用List替代数组
 List集合类中 元素有序、且可重复，集合中的每个元素都有其对应的顺序索引。
 List容器中的元素都对应一个整数型的序号记载其在容器中的位置，可以根据序号存取容器中的元素。
 JDK API中List接口的实现类常用的有：ArrayList、LinkedList和Vector。

List除了从Collection集合继承的方法外，List 集合里添加了一些根据索引来
操作集合元素的方法。
void add(int index, Object ele): 在index 位置插入ele 元素
boolean addAll(int index, Collection eles): 从index 位置开始将eles中的所有元素添加进来
Object get(int index): 获取指定index 位置的元素
int indexOf(Object obj): 返回obj 在集合中首次出现的位置
int lastIndexOf(Object obj): 返回obj 在当前集合中末次出现的位置
Object remove(int index): 移除指定index 位置的元素，并返回此元素
Object set(int index, Object ele): 设置指定index 位置的元素为ele
List subList(int fromIndex, int toIndex): 返回从fromIndex 到toIndex
位置的子集合

分析
  • 比较 ArrayList(主要实现类) transient Object[] elementData; 添加修改 线程不安全
  • LinkedList transient Node<E> last; 查找删除 双向链表
  • Vector(古老的实现类) protected Object[] elementData; 线程安全
  • 同:都实现了 List接口 存储数据的特特点相同 存储有序的,可以重复的数据
ArrayList 的源码分析

看源码
ArrayList 是 List 接口的典型实现类、主要实现类
本质上，ArrayList是对象引用的一个”变长”数组
ArrayList 的JDK1.8 之前与之后的实现区别？
 JDK1.7：ArrayList像饿汉式，直接创建一个初始容量为10的数组
 JDK1.8：ArrayList像懒汉式，一开始创建一个长度为0的数组，当添加第一个元素时再创建一个始容量为10的数组
Arrays.asList(…) 方法返回的 List 集合，既不是 ArrayList 实例，也不是
Vector 实例。 Arrays.asList(…) 返回值是一个固定长度的 List 集合

LinkedList 的源码分析

看源码
对于频繁的插入或删除元素的操作，建议使用LinkedList类，效率较高
 新增方法：
 void addFirst(Object obj)
 void addLast(Object obj)
 Object getFirst()
 Object getLast()
 Object removeFirst()
 Object removeLast()


分析
Vector 的源码分析

看源码
Vector 是一个古老的集合，JDK1.0就有了。大多数操作与ArrayList
相同，区别之处在于Vector是线程安全的。
在各种list中，最好把ArrayList作为缺省选择。当插入、删除频繁时，
使用LinkedList；Vector总是比ArrayList慢，所以尽量避免使用。
新增方法：
 void addElement(Object obj)
 void insertElementAt(Object obj,int index)
 void setElementAt(Object obj,int index)
 void removeElement(Object obj)
 void removeAllElements()

请问ArrayList/LinkedList/Vector的异同？谈谈你的理解？ArrayList底层是什么？扩容机制？Vector和ArrayList的最大区别?

 ArrayList和LinkedList的异同
二者都线程不安全，相对线程安全的Vector，执行效率高。
此外，ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，LinkedList基于链表的数据结构。对于随机访问get和set，ArrayList觉得优于LinkedList，因为LinkedList要移动指针。对于新增和删除操作add(特指插入)和remove，LinkedList比较占优势，因为ArrayList要移动数据。
 ArrayList和Vector的区别
Vector和ArrayList几乎是完全相同的,唯一的区别在于Vector是同步类(synchronized)，属于强同步类。因此开销就比ArrayList要大，访问要慢。正常情况下,大多数的Java程序员使用ArrayList而不是Vector,因为同步完全可以由程序员自己来控制。Vector每次扩容请求其大小的2倍空间，而ArrayList是1.5倍。Vector还有一个子类Stack。

List 遍历及方法总结

增 删 改 查 插入 长度
遍历
迭代器方式
增强for循环(jdk1.5)
普通for循环

Set 接口实现类的对比
Set 接口 概述

 Set接口是Collection的子接口，set接口没有提供额外的方法
 Set 集合不允许包含相同的元素，如果试把两个相同的元素加入同一个Set 集合中，则添加操作失败。
 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

Set 的无序性与不可重复性的理解

HashSet 是 Set 接口的典型实现，大多数时候使用 Set 集合时都使用这个实现类。
HashSet 按 Hash 算法来存储集合中的元素，因此具有很好的存取、查找、删除性能。
HashSet 具有以下特点：
不能保证元素的排列顺序
HashSet 不是线程安全的
集合元素可以是 null
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。
对于存放在Set容器中的对象， 对应的类一定要重写equals() 和hashCode(Object obj) 方法，以实现对象相等规则 。即： “相等的对象必须具有相等的散列码”

  • set 接口存储无序的.不可重复的数据,
  • hashSet 作为Set接口的主要实现类 线程不安全的,可以存储null值 null值是第一个
  • linkedSet继承 HashSet的子类 遍历内部数据的时候,可以安装添加的顺序排序
  • TreeSet 底层是红黑树 可以按照添加对象的属性,进行排序
HashSet 中元素的添加过程

 当向 HashSet 集合中存入一个元素时，HashSet 会调用该对象的 hashCode() 方法来得到该对象的 hashCode 值，然后根据 hashCode 值，通过某种散列函数决定该对象
在 HashSet 底层数组中的存储位置。（这个散列函数会与底层数组的长度相计算得到在数组中的下标，并且这种散列函数计算还尽可能保证能均匀存储元素，越是散列分布，该散列函数设计的越好）
 如果两个元素的hashCode()值相等，会再继续调用equals方法，如果equals方法结果
为true，添加失败；如果为false，那么会保存该元素，但是该数组的位置已经有元素了，那么会通过链表的方式继续链接。
如果两个元素的 equals() 方法返回 true，但它们的 hashCode() 返回值不相等，hashSet 将会把它们存储在不同的位置，但依然可以添加成功。


扩容

算法是数据结构中的 哈希散列表

关于 hashCode()和 equals()的重写

 在程序运行时，同一个对象多次调用 hashCode() 方法应该返回相同的值。
 当两个对象的 equals() 方法比较返回 true 时，这两个对象的 hashCode()
方法的返回值也应相等。
 对象中用作 equals() 方法比较的 Field，都应该用来计算 hashCode 值。
以自定义的Customer类为例，何时需要重写equals()？
 当一个类有自己特有的“逻辑相等”概念,当改写equals()的时候，总是
要改写hashCode()，根据一个类的equals方法（改写后），两个截然不
同的实例有可能在逻辑上是相等的，但是，根据Object.hashCode()方法，
它们仅仅是两个对象。
 因此，违反了“相等的对象必须具有相等的散列码”。
 结论：复写equals方法的时候一般都需要同时复写hashCode方法。通常参与计算hashCode 的对象的属性也应该参与到equals()

Eclipse/IDEA 工具里hashCode()的 的

以Eclipse/IDEA为例，在自定义类中可以调用工具自动重写equals和hashCode。
问题：为什么用Eclipse/IDEA复写hashCode方法，有31这个数字？
 选择系数的时候要选择尽量大的系数。因为如果计算出来的hash地址越大，所谓的“冲突”就越少，查找起来效率也会提高。（减少冲突）
 并且31只占用5bits,相乘造成数据溢出的概率较小。
 31可以 由i*31== (i<<5)-1来表示,现在很多虚拟机里面都有做相关优化（提高算法效率）
 31是一个素数，素数作用就是如果我用一个数字来乘以这个素数，那么最终出来的结果只能被素数本身和被乘数还有1来整除！(减少冲突)

LinkedHashSet 的使用

LinkedHashSet 是 HashSet 的子类
LinkedHashSet 根据元素的 hashCode 值来决定元素的存储位置，
但它同时使用双向链表维护元素的次序，这使得元素看起来是以插入顺序保存的。
LinkedHashSet插入性能略低于 HashSet，但在迭代访问 Set 里的全部元素时有很好的性能。
LinkedHashSet 不允许集合元素重复


底层结构
TreeSet

TreeSet 是 SortedSet 接口的实现类，TreeSet 可以确保集合元素处于排序状态。
TreeSet底层使用 红黑树结构存储数据
 新增的方法如下： (了解)
Comparator comparator()
Object first()
Object last()
Object lower(Object e)
Object higher(Object e)
SortedSet subSet(fromElement, toElement)
SortedSet headSet(toElement)
SortedSet tailSet(fromElement)
TreeSet 两种排序方法： 自然排序和 定制排序。默认情况下，TreeSet 采用自然排序。

红黑树

详细可以参考:@# 浅谈算法和数据结构: 九 平衡查找树之红黑树

TreeSet 的自然排序

 自然排序：TreeSet 会调用集合元素的 compareTo(Object obj) 方法来比较元
素之间的大小关系，然后将集合元素按升序(默认情况)排列
如果试图把一个对象添加到 TreeSet 时，则该对象的类必须实现 Comparable
接口。
实现 Comparable 的类必须实现 compareTo(Object obj) 方法，两个对象即通过
compareTo(Object obj) 方法的返回值来比较大小。
 Comparable 的典型实现：
BigDecimal、BigInteger 以及所有的数值型对应的包装类：按它们对应的数值大小
进行比较
Character：按字符的 unicode值来进行比较
Boolean：true 对应的包装类实例大于 false 对应的包装类实例
String：按字符串中字符的 unicode 值进行比较
Date、Time：后边的时间、日期比前面的时间、日期大
向 TreeSet 中添加元素时，只有第一个元素无须比较compareTo()方法，后面添加的所有元素都会调用compareTo()方法进行比较。
向 因为只有相同类的两个实例才会比较大小，所以向 TreeSet 中添加的应该是同一个类 的 对象。
对于 TreeSet 集合而言，它判断两个对象是否相等的唯一标准是：两个对象通过 compareTo(Object obj) 方法比较返回值。
当需要把一个对象放入 TreeSet 中，重写该对象对应的 equals() 方法时，应保证该方法与 compareTo(Object obj) 方法有一致的结果：如果两个对象通过
equals() 方法比较返回 true，则通过 compareTo(Object obj) 方法比较应返回 0。否则，让人难以理解。

public class Person implements Comparable<Person> {
    private String name;
    private int 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 Person(String name, Integer age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    /**
     * 姓名从小到大
     *
     * @param p
     * @return
     */
    @Override
    public int compareTo(Person p) {
        if (this.name.compareTo(p.name) > 0) {
            return this.name.compareTo(p.name);
        } else if (this.name.compareTo(p.name) < 0) {
            return this.name.compareTo(p.name);
        } else {
            return this.age - p.age;
        }
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) {
            return true;
        }
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) {
            return false;
        }
        Person person = (Person) o;
        return age == person.age &&
                Objects.equals(name, person.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, age);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

public class TestSet {
    public static void main(String[] args) {

        TreeSet set = new TreeSet();

        set.add(new Person("AAfdsC",2));
        set.add(new Person("QWE",23));
        set.add(new Person("asdasf",22));
        set.add(new Person("asdfa",12));
        set.add(new Person("jgh",32));

        /**
         * Set
         * 无顺序不等于随机 存储的数据在底层中并非是按照数组的索引位添加,而是根基哈希码的位置计算
         * 不可重复性:重写equals和hashCode方法 相同内容元素只能添加一个
         */
        Iterator it = set.iterator();
        System.out.println(set.toArray());
        System.out.println(set.size());
        while (it.hasNext()) {
            System.out.println(it.next());
        }
    }
}
TreeSet 的定制排序

TreeSet的自然排序要求元素所属的类实现Comparable接口，如果元素所属的类没有实现Comparable接口，或不希望按照升序(默认情况)的方式排列元素或希望按照其它属性大小进行排序，则考虑使用定制排序。定制排序，通过Comparator接口来实现。需要重写compare(T o1,T o2)方法。
利用int compare(T o1,T o2)方法，比较o1和o2的大小：如果方法返回正整数，则表示o1大于o2；如果返回0，表示相等；返回负整数，表示o1小于o2。
要实现定制排序，需要将实现Comparator接口的实例作为形参传递给TreeSet的构造器。
此时，仍然只能向TreeSet中添加类型相同的对象。否则发生ClassCastException异常。
使用定制排序判断两个元素相等的标准是：通过Comparator比较两个元素返回了0。

public class TestSet {
    public static void main(String[] args) {

        Comparator<Person> comparator = new Comparator<Person>() {
            @Override
            public int compare(Person o1, Person o2) {
                return Integer.compare(o1.getAge(),o2.getAge());
            }
        };

        TreeSet set = new TreeSet(comparator);

        set.add(new Person("AAfdsC",2));
        set.add(new Person("QWE",23));
        set.add(new Person("asdasf",22));
        set.add(new Person("asdfa",12));
        set.add(new Person("jgh",32));

        /**
         * Set
         * 无顺序不等于随机 存储的数据在底层中并非是按照数组的索引位添加,而是根基哈希码的位置计算
         * 不可重复性:重写equals和hashCode方法 相同内容元素只能添加一个
         */
        Iterator it = set.iterator();
        System.out.println(set.toArray());
        System.out.println(set.size());
        while (it.hasNext()) {
            System.out.println(it.next());
        }
    }
}


public class TestSet {
    public static void main(String[] args) {

        Comparator<Person> comparator = new Comparator<Person>() {
            @Override
            public int compare(Person o1, Person o2) {
                return Integer.compare(o1.getAge(), o2.getAge()) == 0 ? o1.getName().compareTo(o2.getName()) : Integer.compare(o1.getAge(), o2.getAge());
            }
        };

        TreeSet set = new TreeSet(comparator);

        set.add(new Person("AAfdsC", 2));
        set.add(new Person("QWE", 23));
        set.add(new Person("asdasf", 22));
        set.add(new Person("asdfa", 12));
        set.add(new Person("jgh", 32));
        set.add(new Person("AAAh", 32));

        /**
         * Set
         * 无顺序不等于随机 存储的数据在底层中并非是按照数组的索引位添加,而是根基哈希码的位置计算
         * 不可重复性:重写equals和hashCode方法 相同内容元素只能添加一个
         */
        Iterator it = set.iterator();
        System.out.println(set.toArray());
        System.out.println(set.size());
        while (it.hasNext()) {
            System.out.println(it.next());
        }
    }
}
Map 接口及其多个实现类的对比

 Map与Collection并列存在。用于保存具有 映射关系的数据:key-value
 Map 中的 key 和 value 都可以是任何引用类型的数据
 Map 中的 key 用Set来存放， 不允许重复，即同一个 Map 对象所对应
的类，须重写hashCode()和equals()方法
 常用String类作为Map的“键”
 key 和 value 之间存在单向一对一关系，即通过指定的 key 总能找到
唯一的、确定的 value
 Map接口的常用实现类：HashMap、TreeMap、LinkedHashMap和
Properties。其中，HashMap是 Map 接口使用频率最高的实现类


Map接口继承树
Map 中存储的 key - value 的特点
public class TestMap {
    public static void main(String[] args) {
        Map map = new HashMap();
        map.put(null, "123123");
        map.put(123, "4656");
        Set set = map.keySet();
        for (Object key : set) {
            System.out.println(key + " " + map.get(key));
        }

    }
}
HashMap 在 JDK 中的底层实现原理

JDK7:数组+链表
JDK8:数组+链表+红黑树

Map 中的常用方法

 添加 、 删除、修改操作 ：
 Object put(Object key,Object value)：将指定key-value添加到(或修改)当前map对象中
 void putAll(Map m):将m中的所有key-value对存放到当前map中
 Object remove(Object key)：移除指定key的key-value对，并返回value
 void clear()：清空当前map中的所有数据
 元素 查询的操作：
 Object get(Object key)：获取指定key对应的value
 boolean containsKey(Object key)：是否包含指定的key
 boolean containsValue(Object value)：是否包含指定的value
 int size()：返回map中key-value对的个数
 boolean isEmpty()：判断当前map是否为空
 boolean equals(Object obj)：判断当前map和参数对象obj是否相等
 元 视图操作的方法：
 Set keySet()：返回所有key构成的Set集合
 Collection values()：返回所有value构成的Collection集合
 Set entrySet()：返回所有key-value对构成的Set集合

Map 实现类之一：HashMap

HashMap是 Map 接口 使用频率最高的实现类。
允许使用null键和null值，与HashSet一样，不保证映射的顺序。
所有的key构成的集合是Set:无序的、不可重复的。所以，key所在的类要重写：equals()和hashCode()
所有的value构成的集合是Collection:无序的、可以重复的。所以，value所在的类要重写：equals()
一个key-value构成一个entry
所有的entry构成的集合是Set:无序的、不可重复的
HashMap 判断两个 key 相等的标准是：两个 key 通过 equals() 方法返回 true，hashCode 值也相等。
HashMap 判断两个 value 相等的标准是：两个 value 通过 equals() 方法返回 true。


JDK7

JDK8

HashMap源码中的重要常量
DEFAULT_INITIAL_CAPACITY : HashMap的默认容量，16
MAXIMUM_CAPACITY ： HashMap的最大支持容量，2^30
DEFAULT_LOAD_FACTOR ：HashMap的默认加载因子
TREEIFY_THRESHOLD ：Bucket中链表长度大于该默认值，转化为红黑树
UNTREEIFY_THRESHOLD ：Bucket中红黑树存储的Node小于该默认值，转化为链表
MIN_TREEIFY_CAPACITY ：桶中的Node被树化时最小的hash表容量。（当桶中Node的数量大到需要变红黑树时，若hash表容量小于MIN_TREEIFY_CAPACITY时，此时应执行resize扩容操作这个MIN_TREEIFY_CAPACITY的值至少是TREEIFY_THRESHOLD的4倍。）
table ：存储元素的数组，总是2的n次幂
entrySet： 存储具体元素的集
size ：HashMap中存储的键值对的数量
modCount ：HashMap扩容和结构改变的次数。
threshold ：扩容的临界值，=容量*填充因子
loadFactor：填充因子

HashMap的内部存储结构其实是 数组和链表的结合。当实例化一个HashMap时，系统会创建一个长度为Capacity的Entry数组，这个长度在哈希表中被称为容量(Capacity)，在这个数组中可以存放元素的位置我们称之为“桶”(bucket)，每个bucket都有自己的索引，系统可以根据索引快速的查找bucket中的元素。
 每个bucket中存储一个元素，即一个Entry对象，但每一个Entry对象可以带一个引
用变量，用于指向下一个元素，因此，在一个桶中，就有可能生成一个Entry链。而且新添加的元素作为链表的head。

添加元素的过程：
向HashMap中添加entry1(key，value)，需要首先计算entry1中key的哈希值(根据key所在类的hashCode()计算得到)，此哈希值经过处理以后，得到在底层Entry[]数组中要存储的位置i。如果位置i上没有元素，则entry1直接添加成功。如果位置i上已经存在entry2(或还有链表存在的entry3，entry4)，则需要通过循环的方法，依次比较entry1中key和其他的entry。如果彼此hash值不同，则直接添加成功。如果hash值不同，继续比较二者是否equals。如果返回值为true，则使用entry1的value去替换equals为true的entry的value。如果遍历一遍以后，发现所有的equals返回都为false,则entry1仍可添加成功。entry1指向原有的entry元素。

HashMap 的扩容
当HashMap中的元素越来越多的时候，hash冲突的几率也就越来越高，因为数组的
长度是固定的。所以为了提高查询的效率，就要对HashMap的数组进行扩容，而在
HashMap数组扩容之后，最消耗性能的点就出现了：原数组中的数据必须重新计算
其在新数组中的位置，并放进去，这就是resize。

那么HashMap 什么时候进行扩容呢 ？
当HashMap中的元素个数超过数组大小(数组总大小length,不是数组中个数
size)loadFactor 时 ， 就 会 进 行 数 组 扩 容 ， loadFactor 的 默 认 值
(DEFAULT_LOAD_FACTOR)为0.75，这是一个折中的取值。也就是说，默认情况下，数组大小(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)为16，那么当HashMap中元素个数超过160.75=12（这个值就是代码中的threshold值，也叫做临界值）的时候，就把数组的大小扩展为 2*16=32，即扩大一倍，然后重新计算每个元素在数组中的位置，而这是一个非常消耗性能的操作，所以如果我们已经预知HashMap中元素的个数，
那么预设元素的个数能够有效的提高HashMap的性能。

JDK8

HashMap的内部存储结构其实是 数组+ 链表+ 树 的结合。当实例化一个
HashMap时，会初始化initialCapacity和loadFactor，在put第一对映射关系
时，系统会创建一个长度为initialCapacity的Node数组，这个长度在哈希表
中被称为容量(Capacity)，在这个数组中可以存放元素的位置我们称之为
“桶”(bucket)，每个bucket都有自己的索引，系统可以根据索引快速的查
找bucket中的元素。每个bucket中存储一个元素，即一个Node对象，但每一个Node对象可以带一个引用变量next，用于指向下一个元素，因此，在一个桶中，就有可能生成一个Node链。也可能是一个一个TreeNode对象，每一个TreeNode对象可以有两个叶子结点left和right，因此，在一个桶中，就有可能生成一个TreeNode树。而新添加的元素作为链表的last，或树的叶子结点。

那么HashMap 什么时候进行扩容和树形化呢 ？
当HashMap中的元素个数超过数组大小(数组总大小length,不是数组中个数
size)loadFactor 时 ， 就 会 进 行 数 组 扩 容 ， loadFactor 的 默 认 值
(DEFAULT_LOAD_FACTOR)为0.75，这是一个折中的取值。也就是说，默认情况下，数组大小(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)为16，那么当HashMap中元素个数超过160.75=12（这个值就是代码中的threshold值，也叫做临界值）的时候，就把数组的大小扩展为 2*16=32，即扩大一倍，然后重新计算每个元素在数组中的位置，而这是一个非常消耗性能的操作，所以如果我们已经预知HashMap中元素的个数，那么预设元素的个数能够有效的提高HashMap的性能。当HashMap中的其中一个链的对象个数如果达到了8个，此时如果capacity没有达到64，那么HashMap会先扩容解决，如果已经达到了64，那么这个链会变成树，结点类型由Node变成TreeNode类型。当然，如果当映射关系被移除后，下次resize方法时判断树的结点个数低于6个，也会把树再转为链表。

关于映射关系的key 是否可以修改 ？answer ：不要修改
映射关系存储到HashMap中会存储key的hash值，这样就不用在每次查找时重新计算每一个Entry或Node（TreeNode）的hash值了，因此如果已经put到Map中的映射关系，再修改key的属性，而这个属性又参与hashcode值的计算，那么会导致匹配不上。
总结：JDK1.8 相较于之前的变化：
1.HashMap map = new HashMap();//默认情况下，先不创建长度为16的数组
2.当首次调用map.put()时，再创建长度为16的数组
3.数组为Node类型，在jdk7中称为Entry类型
4.形成链表结构时，新添加的key-value对在链表的尾部（七上八下）
5.当数组指定索引位置的链表长度>8时，且map中的数组的长度> 64时，此索引位置上的所有key-value对使用红黑树进行存储。

面试题

面试题：谈谈你对HashMap中put/get方法的认识？如果了解再谈谈
HashMap的扩容机制？默认大小是多少？什么是负载因子(
或填充比)？什么是吞吐临界值(或阈值、threshold)？

面试题：负载对 因子值的大小，对HashMap
 负载因子的大小决定了HashMap的数据密度。
 负载因子越大密度越大，发生碰撞的几率越高，数组中的链表越容易长,
造成查询或插入时的比较次数增多，性能会下降。
 负载因子越小，就越容易触发扩容，数据密度也越小，意味着发生碰撞的
几率越小，数组中的链表也就越短，查询和插入时比较的次数也越小，性
能会更高。但是会浪费一定的内容空间。而且经常扩容也会影响性能，建
议初始化预设大一点的空间。
 按照其他语言的参考及研究经验，会考虑将负载因子设置为0.7~0.75，此
时平均检索长度接近于常数

LinkedHashMap

LinkedHashMap 是 HashMap 的子类
在HashMap存储结构的基础上，使用了一对双向链表来记录添加
元素的顺序
与LinkedHashSet类似，LinkedHashMap 可以维护 Map 的迭代
顺序：迭代顺序与 Key-Value 对的插入顺序一致
HashMap中的内部类：Node

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

LinkedHashMap中的内部类：Entry

static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
    Entry<K,V> before, after;
    Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
        super(hash, key, value, next);
    }
}
TreeMap

TreeMap存储 Key-Value 对时，需要根据 key-value 对进行排序。
TreeMap 可以保证所有的 Key-Value 对处于 有序状态。
TreeSet底层使用 红黑树结构存储数据
TreeMap 的 Key 的排序：
 自然排序：TreeMap 的所有的 Key 必须实现 Comparable 接口，而且所有
的 Key 应该是同一个类的对象，否则将会抛出 ClasssCastException
 定制排序：创建 TreeMap 时，传入一个 Comparator 对象，该对象负责对
TreeMap 中的所有 key 进行排序。此时不需要 Map 的 Key 实现
Comparable 接口
 TreeMap判断 两个key 相等的标准：两个key通过compareTo()方法或
者compare()方法返回0。

Hashtable

Hashtable是个古老的 Map 实现类，JDK1.0就提供了。不同于HashMap，
Hashtable是线程安全的。
Hashtable实现原理和HashMap相同，功能相同。底层都使用哈希表结构，查询
速度快，很多情况下可以互用。
与HashMap不同，Hashtable 不允许使用 null 作为 key 和 value
与HashMap一样，Hashtable 也不能保证其中 Key-Value 对的顺序
Hashtable判断两个key相等、两个value相等的标准，与HashMap一致。

Properties 处理属性文件

Properties 类是 Hashtable 的子类，该对象用于处理属性文件
由于属性文件里的 key、value 都是字符串类型，所以 Properties 里的 key
和 value 都是字符串类型
存取数据时，建议使用setProperty(String key,String value)方法和getProperty(String key)方法

Collections 工具类常用方法的测试

Collections 是一个操作 Set、List 和 Map 等集合的工具类
Collections 中提供了一系列静态的方法对集合元素进行排序、查询和修改等操作，
还提供了对集合对象设置不可变、对集合对象实现同步控制等方法
 排序操作：为 （均为static 方法）
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 集合元素按升序排序
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
查找、替换
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 对象的所有旧值

线程安全方法

古老的类
public class Test6 {
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList();
        list.add(1);
        list.add(2);
        list.add(3);
        //reverse
        System.out.println(list);
        Collections.reverse(list);
        System.out.println(list);
        //shuffle
        Collections.shuffle(list);
        System.out.println(list);
        //sort
        Collections.sort(list);
        System.out.println(list);
        //frequency
        System.out.println(Collections.frequency(list,1));

    }
}
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