第十三节 集合

13.1集合的概述

集合、数组都是对多个数据进行存储操作的结构,简称Java容器


13.2数组在存储多个数据方面的缺点(集合的引入)

①一旦初始化以后,其长度就不可修改。

②数组中提供的方法非常有限,对于添加、删除、插入数据等操作,非常不便,同时效率不高。

③获取数组中实际元素的个数的需求,数组没有现成的属性或方法可用

④数组存储数据的特点:有序、可重复。对于无序、不可重复的需求,不能满足。


13.3集合框架

    |----Collection接口:单列集合,用来存储一个一个的对象

|----List接口:存储有序的、可重复的数据。-->“动态”数组

|----ArrayList、LinkedList、Vector

|----Set接口:存储无序的、不可重复的数据-->高中讲的“集合”

|----HashSet、LinkedHashSet、TreeSet

|----Map接口:双列集合,用来存储一对(key-value)一对的数据

|----HashMap、LinkedHashMap、TreeMap、Hashtable、Properties


13.4Collection接口中的方法

①add(Objecte):将元素e添加到集合coll中

②size():获取添加的元素的个数

③addAll(Collectioncoll1):将coll1集合中的元素添加到当前的集合中

④clear():清空集合元素

⑤isEmpty():判断当前集合是否为空

⑥contains(Objectobj):判断当前集合中是否包含obj

⑦containsAll(Collectioncoll1):判断形参coll1中的所有元素是否都存在于当前集合中

⑧remove(Objectobj):从当前集合中移除obj元素

⑨removeAll(Collectioncoll1):差集:从当前集合中移除coll1中所有的元素

⑩retainAll(Collectioncoll1):交集:获取当前集合和coll1集合的交集,并返回给当前集合


①equals(Objectobj):要想返回true,需要当前集合和形参集合的元素都相同

②hashCode():返回当前对象的哈希值

③集合--->数组:toArray()

④iterator():返回Iterator接口的实例,用于遍历集合元素


13.5遍历Collection的两种方式

①使用Iterator迭代器

Iterator iterator = coll.iterator();

//hasNext():判断是否还有下一个元素

while(iterator.hasNext()){

//next():①指针下移 ②将下移以后集合位置上的元素返回

System.out.println(iterator.next());

}

②foreach循环

//for(集合元素的类型 局部变量 : 集合对象)

//内部仍然调用了迭代器。

for(Object obj : coll){

    System.out.println(obj);

}


13.6ArrayList的源码分析

    ①jdk7情况下

ArrayListlist=newArrayList();//底层创建了长度是10的Object[]数组elementData

list.add(123);//elementData[0] = new Integer(123);

     ...

list.add(11);//如果此次的添加导致底层elementData数组容量不够,则扩容。

默认情况下,扩容为原来的容量的1.5倍,同时需要将原有数组中的数据复制到新的数组中。

结论:建议开发中使用带参的构造器:ArrayListlist=newArrayList(intcapacity)

②jdk8中ArrayList的变化:

ArrayListlist=newArrayList();//底层Object[] elementData初始化为{}.并没有创建长度为10的数组

list.add(123);//第一次调用add()时,底层才创建了长度10的数组,并将数据123添加到elementData[0]

     ...

后续的添加和扩容操作与jdk7无异。


13.7list常用方法

增:add(Object obj)

删:remove(int index) / remove(Object obj)

改:set(int index, Object ele)

查:get(int index)

插:add(int index, Object ele)

长度:size()

遍历:① Iterator迭代器方式

    ② 增强for循环

    ③ 普通的循环


13.8set接口

|----Set接口:存储无序的、不可重复的数据-->高中讲的“集合”

|----HashSet:作为Set接口的主要实现类;线程不安全的;可以存储null值

|----LinkedHashSet:作为HashSet的子类;遍历其内部数据时,可以按照添加的顺序遍历

对于频繁的遍历操作,LinkedHashSet效率高于HashSet.

|----TreeSet:可以按照添加对象的指定属性,进行排序。


13.9hashSet说明

13.9.1存储无序的、不可重复的数据

   ①. 无序性:不等于随机性。存储的数据在底层数组中并非按照数组索引的顺序添加,而是根据数据的哈希值决定的。

   ②. 不可重复性:保证添加的元素按照equals()判断时,不能返回true.即:相同的元素只能添加一个。


13.9.2HashSet添加元素的过程

我们向HashSet中添加元素a,首先调用元素a所在类的hashCode()方法,计算元素a的哈希值,

       此哈希值接着通过某种算法计算出在HashSet底层数组中的存放位置(即为:索引位置),判断

       数组此位置上是否已经有元素:

           如果此位置上没有其他元素,则元素a添加成功。 --->情况1

           如果此位置上有其他元素b(或以链表形式存在的多个元素),则比较元素a与元素b的hash值:

               如果hash值不相同,则元素a添加成功。--->情况2

               如果hash值相同,进而需要调用元素a所在类的equals()方法:

                      equals()返回true,元素a添加失败

                      equals()返回false,则元素a添加成功。--->情况2

       对于添加成功的情况2和情况3而言:元素a 与已经存在指定索引位置上数据以链表的方式存储。

       jdk 7 :元素a放到数组中,指向原来的元素。

       jdk 8 :原来的元素在数组中,指向元素a

       总结:七上八下


13.10LinkedHashSet的使用

LinkedHashSet作为HashSet的子类,在添加数据的同时,每个数据还维护了两个引用,记录此数据前一个数据和后一个数据


13.11ArrayList、LinkedList、Vector

ArrayList:作为List接口的主要实现类;查询效率高,线程不安全的,效率高;底层使用Object[] elementData存储

LinkedList:对于频繁的插入、删除操作,使用此类效率比ArrayList高;底层使用双向链表存储

Vector:作为List接口的古老实现类;线程安全的,效率低;底层使用Object[] elementData存储


13.12map的介绍

|----Map:双列数据,存储key-value对的数据---类似于高中的函数:y=f(x)

|----HashMap:作为Map的主要实现类;线程不安全的,效率高;存储null的key和value

|----LinkedHashMap:保证在遍历map元素时,可以按照添加的顺序实现遍历。

原因:在原有的HashMap底层结构基础上,添加了一对指针,指向前一个和后一个元素。

对于频繁的遍历操作,此类执行效率高于HashMap。

|----TreeMap:保证按照添加的key-value对进行排序,实现排序遍历。此时考虑key的自然排序或定制排序

底层使用红黑树

|----Hashtable:作为古老的实现类;线程安全的,效率低;不能存储null的key和value

|----Properties:常用来处理配置文件。key和value都是String类型


13.13HashMap的底层实现原理

     HashMap map = new HashMap():

     在实例化以后,底层创建了长度是16的一维数组Entry[] table。

     ...可能已经执行过多次put...

     map.put(key1,value1):

     首先,调用key1所在类的hashCode()计算key1哈希值,此哈希值经过某种算法计算以后,得到在Entry数组中的存放位置。

     如果此位置上的数据为空,此时的key1-value1添加成功。 ----情况1

     如果此位置上的数据不为空,(意味着此位置上存在一个或多个数据(以链表形式存在)),比较key1和已经存在的一个或多个数据

     的哈希值:

             如果key1的哈希值与已经存在的数据的哈希值都不相同,此时key1-value1添加成功。----情况2

             如果key1的哈希值和已经存在的某一个数据(key2-value2)的哈希值相同,继续比较:调用key1所在类的equals(key2)方法,比较:

                     如果equals()返回false:此时key1-value1添加成功。----情况3

                     如果equals()返回true:使用value1替换value2。


     jdk8 相较于jdk7在底层实现方面的不同:

      1. new HashMap():底层没有创建一个长度为16的数组

      2. jdk 8底层的数组是:Node[],而非Entry[]

      3. 首次调用put()方法时,底层创建长度为16的数组

      4. jdk7底层结构只有:数组+链表。jdk8中底层结构:数组+链表+红黑树。

         4.1 形成链表时,七上八下(jdk7:新的元素指向旧的元素。jdk8:旧的元素指向新的元素)

         4.2 当数组的某一个索引位置上的元素以链表形式存在的数据个数 > 8 且当前数组的长度 > 64时,此时此索引位置上的所数据改为使用红黑树存储。


13.14Map中定义的常用方法

添加:put(Object key,Object value)

删除:remove(Object key)

修改:put(Object key,Object value)

查询:get(Object key)

长度:size()

遍历:keySet() / values() / entrySet()


13.15Collections:操作Collection、Map的工具类

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