JAVA基础知识总结15（集合容器）

集合框架：用于存储数据的容器。

　　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。

 

Collection接口：

　　|--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();

Iterator接口：

　　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。

　　迭代器：是一个接口。作用：用于取集合中的元素。

boolean	hasNext()  如果仍有元素可以迭代，则返回 true。
E	next()   返回迭代的下一个元素。
void	remove()  从迭代器指向的 collection 中移除迭代器返回的最后一个元素（可选操作）。

　　每一个集合都有自己的数据结构，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。

　　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。

　　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());

　　　　}

　　}

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。

　　　　|--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。

　　　　|--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，线程同步的，Vector无论查询和增删都巨慢。

　　

　　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));

　　}

迭代操作问题：

　　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;

方法摘要
void	add(E e) 将指定的元素插入列表（可选操作）。
boolean	hasNext() 以正向遍历列表时，如果列表迭代器有多个元素，则返回 true（换句话说，如果 next 返回一个元素而不是抛出异常，则返回 true）。
boolean	hasPrevious() 如果以逆向遍历列表，列表迭代器有多个元素，则返回 true。
E	next() 返回列表中的下一个元素。
int	nextIndex() 返回对 next 的后续调用所返回元素的索引。
E	previous() 返回列表中的前一个元素。
int	previousIndex() 返回对 previous 的后续调用所返回元素的索引。
void	remove() 从列表中移除由 next 或 previous 返回的最后一个元素（可选操作）。
void	set(E e) 用指定元素替换 next 或 previous 返回的最后一个元素（可选操作）。

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();

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

　　getLast();

　　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。

　　offerFirst();

　　offerLast();

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

　　peekLast();

　　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();

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Set接口：

　　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，线程是不同步的。无序，高效；

　　　　HashSet集合保证元素唯一性：通过元素的hashCode方法，和equals方法完成的。

　　　　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。

　　|--LinkedHashSet：有序，hashset的子类。

　　|--TreeSet：对Set集合中的元素的进行指定顺序的排序。不同步。TreeSet底层的数据结构就是二叉树。

哈希表的原理：

　　1，对对象元素中的关键字(对象中的特有数据)，进行哈希算法的运算，并得出一个具体的算法值，这个值 称为哈希值。

　　2，哈希值就是这个元素的位置。

　　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，存储哈希值的结构，我们称为哈希表。

　　5，既然哈希表是根据哈希值存储的，为了提高效率，最好保证对象的关键字是唯一的。

　　这样可以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。

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:

　　用于对Set集合进行元素的指定顺序排序，排序需要依据元素自身具备的比较性。

　　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，强制让元素具备比较性，复写compareTo方法。

　　依据compareTo方法的返回值，确定元素在TreeSet数据结构中的位置。

　　TreeSet方法保证元素唯一性的方式：就是参考比较方法的结果是否为0，如果return 0，视为两个对象重复，不存。

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，需要分主要条件和次要条件，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。

Map集合：

　　|--Hashtable：底层是哈希表数据结构，是线程同步的。不可以存储null键，null值。

　　|--HashMap：底层是哈希表数据结构，是线程不同步的。可以存储null键，null值。替代了Hashtable.

　　|--TreeMap：底层是二叉树结构，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；Map一次存一对元素。

　　Collection是单列集合；Map是双列集合。

　　Map中的存储的一对元素：一个是键，一个是值，键与值之间有对应(映射)关系。

　　特点：要保证map集合中键的唯一性。

　　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中是没有迭代器的，collection具备迭代器，只要将map集合转成Set集合，可以使用迭代器了。

　　　　之所以转成set，是因为map集合具备着键的唯一性，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。

map集合转成set的方法：

　　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();

　　　　Object value = 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的中的元素必须覆盖hashCode，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；//元素比较

　　一个是Comparator：覆盖compare方法。//容器比较

　　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。

 

集合什么时候用？

　　当存储的是一个元素时，就用Collection。当存储对象之间存在着映射关系时，就使用Map集合。

保证唯一，就用Set。不保证唯一，就用List。