四、Java集合

1. Java集合概述

Java集合主要由两个接口派生而出,Collection和Map
|---Collection(I)
|---|---Set(I)
|---|---|---EnumSet(C)
|---|---|---SortedSet(I)
|---|---|---|---TreeSet(C)
|---|---|---HashSet(C)
|---|---|---|---LinkedHashSet(C)
|---|---Queue(I)
|---|---|---PriorityQueue(C)
|---|---|---Deque(I) |
|-------------------|---LinkedList(C)
|---|---List(I)------|
|---|---|---ArrayList(C)
|---|---|---Vector(C)
|---|---|---|---Stack(C)

|---Map
|---|---EnumMap
|---|---IdentityHashMap
|---|---HashMap(C)
|---|---|---LinkedHashMap
|---|---HashTable(C)
|---|---|---Properites
|---|---SortedMap(I)
|---|---|---TreeMap(C)
|---|---WeakHashMap

Collection提供了如下接口:

  • add,addAll,contains,containsAll,remove,removeAll,retainAll
  • clear,isEmpty,size,toArray,iterator

遍历可以通过iterator迭代器来进行,也可以通过foreach来进行。
Iterator接口里面定义了以下三个方法:

  • boolean hasNext()
  • Object next()
  • void remove()

2 Set接口

Set不允许两个equals方法返回True的对象同时插入

  • 非同步,线程不安全
    可以用Collections.synchronizedSet来进行包装

2.1 HashSet类

  • 具有更好的存储和查找性能
  • 不保证元素的顺序
  • 集合元素可以是null

HashSet判断相等的标准是:通过equals和hashCode方法,两个都相等

LinkedHashSet使用链表维护元素的次序,所以性能会略差一些。

2.2 TreeSet类

TreeSet是SortedSet接口的唯一实现。
与HashSet相比,还提供了以下额外的方法:

  • comparator, first,last,lower,higher,headSet,tailSet,subSet

TreeSet采用红黑树来对数据结构进行排序

对于添加到TreeSet中的对象,有下面两个要求:
1.实现Comparable接口
2.必须是相同类

equals返回false或者compareTo不相等,都表示两个对象不相同

3 List接口

List接口代表一个有序集合,集合中的每个元素都有其对应的顺序索引。List允许重复元素,可以通过索引来访问指定位置的集合元素。

3.1 List接口和ListInterator接口

List除了可以使用Collection接口的全部方法之外,还有一些可以根据索引来操作集合元素的方法:

  • void add(int index, Object element)
  • boolean addAll(int index, Collection c)
  • Object get(int index)
  • int indexOf(Object o)
  • int lastIndexOf(Object o)
  • Object remove(int index)
  • Object set(int index,Object element)
  • List subList(int fromIndex,int toIndex)

List判断相等的标准,也是通过equals方法返回true即可

List还提供了一个listIterator()方法,该方法返回一个ListIterator对象,除了Iterator有的方法之外,还包含:

  • boolean hasPrevious()
  • Object previous()
  • void add()

3.2 ArrayList和Vector实现类

二者都是基于数组实现的List类,封装了一个动态再分配的Object[]数组,每个对象有一个capacity属性,这个属性平时不用关注,但是如果要一次大量的插入元素,可以通过ensureCapacity(int)来一次性的增加capacity,从而减少重分配次数。
capacity属性默认为10,可以通过如下两个方法来操作:

  • void ensureCapacity(int minCapacity)
  • void trimToSize() //调整集合的capacity为当前列表大小

Vector是一个古老的集合,里面很多重复的方法,而且名字很长,所以一般不推荐使用。

Vector有一个Stack子类,有peek,pop和push方法,模拟栈这种数据结构。

有一点需要注意的是,Vector是线程安全的,但ArrayList是不安全的,但是也依旧可以通过Collections工具类来让其变得线程安全

4 Queue接口

Queue用于模拟队列这种数据结构,队列是一种FIFO容器。Queue实现了如下几个方法:

  • void add(Object e) //添加到队列尾部
  • boolean offer(Object e) //有些队列有大小限制,如果超出限制,该方法会返回false,而add则会抛出异常
  • Object remove() //获取队列头部元素,并且删除
  • Object poll()//当队列为空的时候,会返回null,而remove会抛出异常
  • Object element()//获取队列头部元素,但是不删除
  • Object peek()//当队列为空的时候,会返回null,而element会抛异常

4.1 LinkedList

LinkedList同时实现了List和Deque(双向队列)。
Deque接口里面定义了一些可以双向操作队列的方法:

  • addFirst,addLast,offerFirst,offerLast,removeFirst,removeLast,pollFirst,pollLast,getFirst,getLast,peekFirst,peekLast
  • Iterator descendingIterator()//返回以双向队列对应的迭代器
  • Object removeFirstOccurrence(Object o)
  • Object removeLastOccurrence(Object o)

从上面的方法可以看出,LinkedList不仅可以当双向队列使用,还可当栈使用。

4.2 PriorityQueue

保存队列的顺序并不是加入队列的顺序,而是排序之后的。
关于排序和TreeSet基本一致

5 Map接口

Map用于保存具有映射关系的数据。Map接口中定义了如下常用方法:

  • void clear()
  • boolean containsKey(Object key)
  • boolean containsValue(Object value)
  • Set entrySet()
  • Object get(Object key)
  • boolean isEmpty()
  • Set keySet()
  • Object push(Object key, Object value)
  • void putAll(map m)
  • Object remove(Object key)
  • int size()
  • Collection values()
    Map中包括一个内部类:Entry,包含getKey,getValue,setValue三个方法

5.1 HashMap和HashTable实现类

HashTable是一个古老的实现类,但是是线程安全的。

和HashSet类似的是,如果使用可变对象作为HashMap和HashTable的Key,且程序修改了key的话,那么,程序将再也无法准确访问到Map中被修改过Key

HashMap也有一个子类,叫LinkedHashMap,使用双向链表来维护key-value的次序。
Properites是HashTable的子类,该对象在处理属性文件的时候特别方便。包含如下接口:
String getProperty(String key)
String getProperty(String key, String defaultValue)
Object setProperty(String key,String value)
void load(InputStream inStream)//加载属性文件
void store(OutputStream,String comment)//写入属性文件

5.2 SortedMap接口和TreeMap实现类

和TreeSet一样,TreeMap也是使用红黑树对TreeMap的所有key进行排序,从而使所有的key-value属于有序状态。
也是提供了两种排序方式:

  • 自然排序:key必须实现Comparable接口
  • 定制排序:传入Comparator对象
    类似判断两个元素相等的标准,TreeSet中判断两个key相等的标准也是两个key通过equals返回true,通过compareTo返回0

实现的方法参考TreeSet的方法,有:firstEntry,firstKey,lastEntry,lastKey,higher,lower,subMap,headMap,tailMap

5.3 WeakHashMap, IdentityHashMap, EnumMap

WeakHashMap的key使用的是弱引用,在垃圾回收的时候
IdentityHashSet必须是使用==相同,才算是相同
EnumMap的key必须是单个枚举类的枚举值

6 操作集合的工具类:Collections

6.1排序操作

  • static void reverse(List list)
  • static void shuffle(List list)
  • static void sort(List list)
  • static void sort(List list, Comparator c)
  • static void swaq(List list,int i,int j)
  • static void rotate(List list,int distance)

6.2查找,替换操作

  • static void binarySearch(List list,Object key)
  • static Object max(Collection c,Comparator comp)
  • static Object max(Collection c)
  • static Object min(Collection c,Comparator comp)
  • static Object min(Collection c)
  • static void fill(List list, Object obj)
  • static int frequency(Collection c, Object o)
  • static int indexOfSubList(List source, List target)
  • static int LastIndexOfSubList(List source, List target)
  • static boolean replaceAll(List list, Object oldVal, Object newVal)

6.3 同步控制

synchronizedCollection/List/Set/Map

6.4 设置不可变集合

emptyxxx()
singletonxxx()
unmodifiablexxx()

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