List和Map集合详细分析
1.Java集合主要三种类型(两部分):
第一部分:Collection(存单个数据,只能存取引用类型)
(1).List :是一个有序集合,可以放重复的数据;(存顺序和取顺序相同)
(2).Set :是一个无序集合,不允许放置重复的数据;(存顺序和取顺序不一定相同)
(3).SortedSet:无序不可重复,存进去的元素可以按照元素的大小自动排序。
第二部分:Map(存成对数据)
(1).Map: 是一个无序集合,集合中包含一个键对象,一个值对象,键对象不允许重复,值对象可以重复(身份证号-姓名)。
2.Java集合存取数据类型及结构
2.1 常见集合的继承结构-Collection
2.1.1、集合中常用实现类的数据结构分析:
(1)List集合
List集合继承了Collection接口,因此包含了collection中所有的方法,此外,List接口还定义了以下两个非常重要的方法:
(a)get(int index):获得指定索引位置的元素
(b)set(int index,Object obj):将集合中指定索引位置的对象修改为指定对象。
(2)ArrayList
采用数组存储元素,适合查询,不适合随机增删元素。(常用)。是可变数组,允许保存所有的元素,包括null,并可以根据索引位置对集合进行快速的随机访问:缺点是指定的索引位置插入对象或删除对象的速度较慢。
(3)LinkedList
底层采用双向链表数据结构存储数据,适合频繁的增删元素,不适合查询元素。
(4)Vector
底层和ArrayList集合相同,但是 Vector是线程安全的,效率较低。(不常用)
(5)Set集合
Set集合中的元素不按特定的方式排序,只是简单地把对象加入集合,Set集合中不能包含重复对象。set集合有Set接口的实现类组成,set接口继承了Collection接口,因包含了Collction接口的所有方法。 Set的构造方法有一个约束条件,传入的Collection对象不能把有重复值,必须小心操作可变对象(Mutable Object)。如果一个Set中可变元素改变了自身状态导致Object。equals(Object) = true,则会出现一些问题。
(6)HashSet
哈希表/散列表,底层是一个HashMap。HashSet有以下特点:
a. 不能保证元素的排列顺序,顺序有可能发生变化
b.不是同步的
c. 集合元素可以是null,但只能放入一个null
当向HashSet结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值来决定该对象在HashSet中存储位置。
简单的说,HashSet集合判断两个元素相等的标准是两个对象通过equals方法比较相等,并且两个对象的hashCode()方法返回值相 等。
注意,如果要把一个对象放入HashSet中,重写该对象对应类的equals方法,也应该重写其hashCode()方法。
其规则是如果两个对 象通过equals方法比较返回true时,其hashCode也应该相同。另外,对象中用作equals比较标准的属性,都应该用来计算 hashCode的值。
(5)TreeSet:
TreeSet是SortedSet接口的唯一实现类,TreeSet可以确保集合元素处于排序状态。TreeSet支持两种排序方式, 自然排序 和定制排序,其中自然排序为默认的排序方式。向TreeSet中加入的应该是同一个类的对象。
自然排序使用要排序元素的CompareTo(Object obj)方法来比较元素之间大小关系,然后将元素按照升序排列。
Java提供了一个Comparable接口,该接口里定义了一个compareTo(Object obj)方法,该方法返回一个整数值,实现了该接口的对象就可以比较大小。
obj1.compareTo(obj2)方法如果返回0,则说明被比较的两个对象相等,如果返回一个正数,则表明obj1大于obj2,如果是 负数,则表明obj1小于obj2。
如果我们将两个对象的equals方法总是返回true,则这两个对象的compareTo方法返回应该返回0
b.定制排序
定制排序是根据集合元素的大小,以升序排列,如果要定制排序,应该使用Comparator接口,实现 int compare(T o1,T o2)方法
2.1.2、Collection接口中的方法分析:
(1).list集合
package list;
import java.util.*;
import java.util.ArrayList;
public class Gather { // 创建类Gather
public static void main(String[] args) { // 主方法
List<String> list = new ArrayList<>();//创建集合对象
list.add("a");
list.add("b");
list.add("c");
//获得0~2之间随机数
int i = (int)(Math.random()*(list.size() - 1));
System.out.println("随机数组中的元素: "+list.get(i));
list.remove(2);//将指定索引位置的元素从集合中移除
System.out.println("将索引是2的元素从数组中移除后数组中的元素是:");
for(int j = 0;j < list.size();j++){//循环遍历结合
System.out.println(list.get(j));
}
} }
/*
运行结果: 随机数组中的元素: a
将索引是2的元素从数组中移除后数组中的元素是:
a
b
*/
(2)set集合
import java.util.*;
/**
* 在项目中创建类UpdateStu,实现Comparable接口,重写该接口中的compareTo()方法。在主方法中
* 创建UpdateStu对象,创建集合,并将UpdataStu对象添加到集合中,遍历该集合中的全部元素,以及通过
* headSet(),subSet()方法获得的全部的部分集合。
* @author z
*
*/
public class UpdateStu implements Comparable<Object> {
String name;
long id;
public UpdateStu(String name, long id) {
this.id = id;
this.name = name;
}
public int compareTo(Object o) {
UpdateStu upstu = (UpdateStu) o;
int result = id > upstu.id ? 1 : (id == upstu.id ? 0 : -1);
return result;
}
public long getId() {
return id;
}
public void setId(long id) {
this.id = id;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public static void main(String[] args) {
UpdateStu stu1 = new UpdateStu("李同学", 01011);
UpdateStu stu2 = new UpdateStu("陈同学", 01021);
UpdateStu stu3 = new UpdateStu("王同学", 01051);
UpdateStu stu4 = new UpdateStu("马同学", 01012);
TreeSet<UpdateStu> tree = new TreeSet<>();
tree.add(stu1);
tree.add(stu2);
tree.add(stu3);
tree.add(stu4);
Iterator<UpdateStu> it = tree.iterator();
System.out.println("Set集合中的所有元素:");
while (it.hasNext()) {
UpdateStu stu = (UpdateStu) it.next();
System.out.println(stu.getId() + " " + stu.getName());
}
it = tree.headSet(stu2).iterator();
System.out.println("截取前面部分的集合:");
while (it.hasNext()) {
UpdateStu stu = (UpdateStu) it.next();
System.out.println(stu.getId() + " " + stu.getName());
}
it = tree.subSet(stu2, stu3).iterator();
System.out.println("截取中间部分的集合");
while (it.hasNext()) {
UpdateStu stu = (UpdateStu) it.next();
System.out.println(stu.getId() + " " + stu.getName());
}
}
}
/*
运行结果: Set集合中的所有元素:
521 李同学
522 马同学
529 陈同学
553 王同学
截取前面部分的集合:
521 李同学
522 马同学
截取中间部分的集合
529 陈同学 分析:存入TreeSet类实现的Set集合必须实现Comparable接口,该接口中的compareTo(Object o)方法比较此对象与指定对象的顺序,如果该对象小于,等于,或大于指定对象,则分别返回负整数,0或正整数。
*/
(3)contains方法:boolean contains(object o);判断集合中是否包含某个元素
import java.util.*; class Collection01
{
//重写equals方法 public static void main(String[] args)
{
//创建集合
Collection c = new ArrayList();
//创建Integer类型对象
Integer i1 = new Integer(10);
//添加元素
c.add(i1);
//判断集合中是否包含i1
System.out.println(c.contains(i1));//true Integer i2= new Integer(10);
System.out.println(c.contains(i2));//true Manager m1=new Manager(100,"JACK");
c.add(m1);
//contasins方法调用底层的是equals方法,如果equals方法返回True,就是包含
System.out.println(c.contains(m1));//true Manager m2=new Manager(100,"JACK");
//重写equas方法之前返回false,(比较内存地址)
//System.out.println(c.contains(m2));//false
//重写equas方法之后返回True,集合中的对象都要重写equalos方法(比较内容)
System.out.println(c.contains(m2));//true }
}
class Manager
{
int no;
String name;
Manager(int no,String name)
{
this.no=no;
this.name=name;
}
public boolean equals(Object o)
{
if(this==o) return true;
if(o instanceof Manager)
{
Manager m = (Manager)o;
if(m.no == this.no && m.name.equals(this.name))
{
return true;
}
}
return false;
} }
(4)remove方法:boolean remove(object o);删除集合中的某个元素
import java.util.*;
/*
boolean remove(Object o)
集合中的元素都需要重写equals方法,在Object的equals方法比较内存地址,在解决实际问题的时候应该比较内容
*/ class Remove
{
public static void main(String[] args)
{
Collection c = new ArrayList();
Integer i1 = new Integer(10);
c.add(i1);
Integer i2=new Integer(10);
c.remove(i2);
System.out.println(c.size());//
Manager m2=new Manager(100,"ZHANG");
c.remove(m2);
System.out.println(c.size());//
}
}
class Manager
{
int no;
String name;
Manager(int no,String name)
{
this.no=no;
this.name=name;
} }
(5)两种remove方法的区别
a.迭代器的remove方法
import java.util.*; class Remove1
{
public static void main(String[] args)
{
Collection c = new ArrayList();
c.add(1);
c.add(2);
c.add(3);
Iterator it = c.iterator();
while(it.hasNext())
{
Object element = it.next();
it.remove();
}
System.out.println(c.size());
}
}
b.集合自身带的remove方法
import java.util.*; class Remove1
{
public static void main(String[] args)
{
Collection c = new ArrayList();
c.add(1);
c.add(2);
c.add(3);
Iterator it = c.iterator();
while(it.hasNext())
{
Object element = it.next();
c.remove(element);
//集合自身带的remove在将元素删除后,迭代器失效,需要重新获得迭代器,若不添加此语句,则会出现异常
it = c.iterator();
}
System.out.println(c.size());
}
}
2.1.3、List接口中的方法分析:(有序可重复)
(1).添加元素,遍历元素
import java.util.*; class Main //有序可重复
{
public static void main(String[] args)
{
List L = new ArrayList();
L.add(100);
L.add(200);
L.add(1300);
L.add(120);
L.add(100);
Iterator it = L.iterator();
while (it.hasNext())
{
Object element = it.next();
System.out.println(element);
} }
}
(2)ArrayList底层原理
package shili; import java.util.*;
/**
* ArrayList底层集合是数组
* ArrayList默认容量是10,扩容后的新容量是原容量的1.5倍
* vector集合底层默认初始容量是10,扩容后是原容量的2倍。
* 如果优化ArrayList和Vector?
* 尽量减少扩容操作,扩容需要拷贝数组,拷贝很消耗内存,一般在创建集合时指定初始化
*/
class Main
{
public static void main(String[] args)
{
//创建List集合
List l = new ArrayList();
l.add(10);
l.add(20);
l.add(30);
//在下标为1的位置上添加100
l.add(1,100);
//获取第一个元素
System.out.println(l.get(0));
//便利(List集合特有的便利方式)
System.out.println("--------------------");
for(int i=0;i<l.size();i++){
Object element= l.get(i);
System.out.println(element);
} }
}
(3)ArrayList与Vector的区别
a.Vector是线程安全的,Arrayliast是线程不安全的 。
b.ArrayList在底层数组不够用的时候扩展为原来的1.5倍,Vector默认扩展为你原来的2倍。
对于第一点可以通过原码来观察:
vector原码:
public class Vector<E>
extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
/**
* The array buffer into which the components of the vector are
* stored. The capacity of the vector is the length of this array buffer,
* and is at least large enough to contain all the vector's elements.
*
* <p>Any array elements following the last element in the Vector are null.
*
* @serial
*/
protected Object[] elementData;
Vector的add方法:
public synchronized boolean add(E e) {
modCount++;
ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
elementData[elementCount++] = e;
return true;
}
ArrayList的add方法
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
分析:从add方法中可以看到,vector的add方法中添加了synchronized关键字来保证vector的线程是安全的。
其实vector的其他方法中,也都加了synchronized关键字。
2.1.4 set接口中的方法分析:(无序不可重复)
(1).HasHset
/*
set集合中存储元素,该元素的hashCode和equals方法
HashMap中有一个put的方法,put(key,value) key是无序不可重复的
存储在hashSet集合或者HashMap集合Key部分的元素,需要同时重写hashCode方法和equals方法
*/
import java.util.*;
class SetTest
{
public static void main(String[] args)
{
//创建集合
Set es =new HashSet();
Employee e1 = new Employee("1000","u1");
Employee e2 = new Employee("1001","u2");
Employee e3 = new Employee("2000","u3");
Employee e4 = new Employee("2001","u4");
Employee e5 = new Employee("2001","u4"); es.add(e1);
es.add(e2);
es.add(e3);
es.add(e4);
es.add(e5);
System.out.println(es.size()); }
} //员工编号1000~9999
class Employee
{
String no;
String name;
Employee(String no,String name)
{
this.no=no;
this.name=name;
}
//重写equals方法,如果员工编号相同,并且名字相同,则是同一个对象
public boolean equals(Object o)
{
if(this == o) {
return true;
}
if(o instanceof Employee){
Employee e= (Employee)o;
if(e.no.equals(this.no) && e.name.equals(this.name)){
return true;
}
}
return false;
}
//重写hashCode方法
public int hashCode()
{
return no.hashCode();
} }
(2)SortedSet
/*
java.util.Set;
java.util.SortSet;无序不可重复,但是进去的元素可以按照元素的大小顺序自动进行排序
java.util.TreeSet;
*/
import java.util.*;
import java.text.*;
class SortSettest
{
public static void main(String[] args) throws ParseException
{
//创建集合
SortedSet ss = new TreeSet();
//天加元素 自动装箱
ss.add(30);
ss.add(20);
ss.add(33);
ss.add(10);
ss.add(60);
ss.add(8);
//遍历
Iterator it = ss.iterator();
while(it.hasNext()){
Object e = it.next();
System.out.println(e);
}
//String
SortedSet str = new TreeSet();
str.add("zhangsan");
str.add("lisi");
str.add("wangwu");
str.add("maliu");
str.add("liuba");
//遍历
it = str.iterator();
while(it.hasNext()){
Object e = it.next();
System.out.println(e);
}
//Date
SortedSet times = new TreeSet();
String t1 = "2009-10-01";
String t2 = "2012-01-01";
String t3 = "2014-06-08";
String t4 = "2018-07-01";
String t5 = "2008-08-08";
//设置格式
SimpleDateFormat def = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
//日期格式化
Date ut1 = def.parse(t1);
Date ut2 = def.parse(t2);
Date ut3 = def.parse(t3);
Date ut4 = def.parse(t4);
Date ut5 = def.parse(t5);
//添加
times.add(ut1);
times.add(ut2);
times.add(ut3);
times.add(ut4);
times.add(ut5);
//遍历 it = times.iterator();
while(it.hasNext()){
Object e = it.next();
if(e instanceof Date){
Date d = (Date)e;
System.out.println(def.format(d));
} } }
}
(3)SortedSet内部的比较方法compareTo()
/*
SortedSet集合存储元素内部排序方法
sun编写TreeSe集合添加元素的时候,会调用compareTo方法完成比较
*/
import java.util.*;
class SortSet
{
public static void main(String[] args)
{
SortedSet users = new TreeSet();
User u1 = new User(10);
User u2 = new User(20);
User u3 = new User(13);
User u4 = new User(15);
User u5 = new User(2);
users.add(u1);
users.add(u2);
users.add(u3);
users.add(u4);
users.add(u5);
//遍历
Iterator it = users.iterator();
while(it.hasNext())
{
System.out.println(it.next());
}
}
}
class User implements Comparable //必须实现comparable接口
{
int age;
User(int age)
{
this.age=age;
}
public String toString(){
return "User[age="+age+"]";
}
//实现java.lang.Comparable;接口中的comparable方法
//按照user的age进行排序
@Override
public int compareTo(Object o) {
// TODO 自动生成的方法存根
int age1=this.age;
int age2=((User)o).age;
return age2-age1;
}
}
(4)SortedSet内部的比较方法Comparator
/*
SortedSet集合存储元素内部排序方法
*/
import java.util.*;
import java.util.Comparator;
class Main
{
public static void main(String[] args)
{
//创建TreeSet集合的时候提供一个比较器
SortedSet products = new TreeSet(new ProductComparator());
Product p1 = new Product(2.0);
Product p2 = new Product(3.0);
Product p3 = new Product(1.0);
Product p4 = new Product(6.0);
Product p5 = new Product(5.0);
//添加元素
products.add(p1);
products.add(p2);
products.add(p3);
products.add(p4);
products.add(p5);
//遍历
Iterator it = products.iterator();
while(it.hasNext()){
System.out.println(it.next());
}
}
} class Product
{
double price;
Product(double price)
{
this.price=price;
}
public String toString(){
return price + "";
}
} class ProductComparator implements Comparator
{
@Override
public int compare(Object o1, Object o2) {
// TODO 自动生成的方法存根
double price1 = ((Product)o1).price;
double price2 = ((Product)o2).price;
if(price1 == price2){
return 0;
}
else if(price1>price2){
return 1;
}
else{
return -1;
}
}
}
2.2 常见集合的继承结构-Map
2.2.1 Map集合中常用实现类的数据结构及特点
(1)HashMap :
哈希表/散列表,底层是一个哈希表,HashMap中的Key等同一个Set集合(无序不重复,结构如下图),允许key或vaue为空,线程不安全。如果要使map线程安全,方法参考:http://www.cnblogs.com/cloudwind/archive/2012/08/30/2664003.html
图. 哈希表/散列表
(2)Hashtable
线程安全的效率低。不允许key或vaue为空,线程安全。
(3)Properties
属性类,也可以是Key 和value的方式存储元素,但是Key 和value只能是字符串类型。Properties是HashTable的子类,不过Properties添加了两个方法,load()和store()可以直接导入或者将映射写入文件。
(4)SortedMap
SortedMap中的key存储元素的特点是:无序不可重复,但可以按照元素的大小进行自动排序,SortedMap中的key等同于SortedSet。
(5)TreeMap
TreeMap的Key就是一个TreeSet。
(6)LinkedHashMap
详解:http://www.cnblogs.com/chenpi/p/5294077.html
2.2.2、 Map集合中常用的方法分析
/*
Map中常用的方法举例
*存储在Map集合key部分的元素需要重写hashCode+equals方法
*/
import java.util.*;
class Maptest
{
public static void main(String[] args)
{
//创建Map集合
Map persons = new HashMap();//HashMap的默认初始化容量是16,默认加载因子是0.75
//存储键值对
persons.put("10000","lisi");
persons.put("10001","张三");
persons.put("10002","wangwu");
persons.put("10003","maliu");
persons.put("10004","zhaoqi");
//判断键值对你的个数,map中的key是无序不可重复的,和HashSet相同
System.out.println(persons.size()); System.out.println(persons.containsKey("10000")); System.out.println(persons.containsValue("张三")); System.out.println(persons.get("10000")); persons.remove("10004");
System.out.println(persons.size()); //获取所有的value
Collection value = persons.values();
Iterator it = value.iterator();
while(it.hasNext())
{
System.out.println(it.next());
}
//获取所有的Key
Set keys = persons.keySet();
Iterator it2 = keys.iterator();
while(it2.hasNext())
{
Object id = it2.next();
Object name = persons.get(id);
System.out.println(id+"->"+name);
}
//返回此映射中包含的映射关系的Set图
Set entrySet = persons.entrySet();
Iterator it3 = entrySet.iterator();
while(it3.hasNext())
{
System.out.println(it3.next());
}
/*
输出结果
10001=张三
10002=wangwu
10000=lisi
10003=maliu
*/
}
}
(1)Hashtable集合中常用的方法分析
/*
HashMap默认初始化容量是16,默认加载因子是0.75
Hashtable 默认初始化容量是11,默认家在因子是0.75
java.util.Properties,是由key和value都是字符串类型
*/
import java.util.Properties;
class MapProperties
{
public static void main(String[] args)
{
//创建属性类对象
Properties p = new Properties();
//存数据
p.setProperty("1000","z");
p.setProperty("1001","d");
p.setProperty("1002","s");
p.setProperty("1003","j");
//遍历,通过key获取value
String v1 = p.getProperty("1000");
String v2 = p.getProperty("1001");
String v3 = p.getProperty("1002");
String v4 = p.getProperty("1003"); System.out.println(v1);
System.out.println(v2);
System.out.println(v3);
System.out.println(v4);
}
}
/*
运行结果
z
d
s
j
*/
(2)SortedMap集合的用法
import java.util.*; /*
SortedMap中的key特点:无序不可重复,但存进去的元素可以按照大小自动排序
key的特点:1.实现Comparable接口2,,单独写一个比较器
*/
class SortedMaptest02
{ public static void main(String[] args)
{
//Map,Key存储Product,value个数
SortedMap<Product, Double> product = new TreeMap<Product, Double>();
//准备对象
Product p1 = new Product("肉1",12.0);
Product p2 = new Product("肉2",10.0);
Product p3 = new Product("肉3",11.0);
Product p4 = new Product("肉4",15.0);
Product p5 = new Product("肉5",17.0); product.put(p1,2.0);
product.put(p2,2.0);
product.put(p3,2.0);
product.put(p4,2.0);
product.put(p5,2.0);
//遍历
Set keys = product.keySet();
Iterator it = keys.iterator();
while(it.hasNext())
{
Object k = it.next();
Object v = product.get(k);
System.out.println(k+"..."+v);
}
}
}
//实现Comparable接口
class Product implements Comparable
{
String name;
double price;
Product(String name,double price){
this.name = name;
this.price = price;
}
public String toString()
{
return "Product[name = "+name+",price = "+price+"]";
}
//实现compareo方法,按照商品价格进行排序
public int compareTo(Object o)
{
double price1 = this.price;
double price2 = ((Product)o).price;
if(price1>price2)
return 1;
else if(price2>price1)
return -1;
else return 0; }
}
2.3 Collections集合工具类的用法
package test; /*
1.集合工具类 java.util.Collections (类)
2.Java.util.Collection 接口
*/
import java.util.*;
class Main
{
@SuppressWarnings("unchecked")
public static void main(String[] args)
{
@SuppressWarnings("rawtypes")
List list = new ArrayList();
list.add("5");
list.add("9");
list.add("8");
list.add("4");
list.add("6");
@SuppressWarnings("rawtypes")
Iterator it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
System.out.println(it.next());
}
System.out.println(".........................");
Collections.sort(list);
it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
System.out.println(it.next());
} //对set集合进行排序
Set s = new HashSet();
s.add("3");
s.add("1");
s.add("8");
s.add("4");
s.add("6");
System.out.println(".........................");
//不能更直接使用Collections。sort(s)进行排序
//将Set集合转换成List集合
List lists = new ArrayList(s);
Collections.sort(lists);
it = lists.iterator();
while(it.hasNext()){
System.out.println(it.next());
}
//将ArrayList转换成线程安全的
List mylist = new ArrayList<>();
Collections.synchronizedList(mylist); }
}
3.泛型
泛型是Java SE 1.5的新特性,泛型的本质是参数化类型,也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数。这种参数类型可以用在类、接口和方法的创建中,分别称为泛型类、泛型接口、泛型方法。 JAVA语言引入泛型的好处是安全简单。在Java SE 1.5之前,没有泛型的情况的下,通过对类型Object的引用来实现参数的“任意化”,“任意化”带来的缺点是要做显式的强制类型转换,而这种转换是要求开发者对实际参数类型可以预知的情况下进行的。对于强制类型转换错误的情况,编译器可能不提示错误,在运行的时候才出现异常,这是一个安全隐患。
package test; /*
JDk5.0新特性:泛型(编译阶段的语法,在编译阶段同一集合中的类型)
1.语法实现
2.优点:使集合中的元素的类型统一,减少强制类型转换
3.缺点:只能存储一种数据类型
*/
import java.util.*;
class Main
{
public static void main(String[] args)
{
//创建一个List集合,只能存储字符串类型
List <String> str = new ArrayList<String>();
str.add("sd");
str.add("sfhj");
str.add("dsf");
str.add("hjk");
str.add("sdf");
Iterator <String> it = str.iterator();
while(it.hasNext()){
String s = it.next();
System.out.println(s);
}
}
}
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