动力节点——day08

• 什么是集合，有什么用？
  • 数组其实就是一个集合，集合实际上就是一个容器，可以用来容纳其他数据类型
• 集合为什么说在开发中使用最多?
  • 集合是一个容器，是一个载体，可以一次容纳多个对象，在实际开发中，假设连接数据库，数据库当中有10条数据，那么假设把这10条数据查询处来，在Java程序中会将10条数据封装成10个Java对象，然后将这10个Java对象放到某一个集合当中，将集合传到前端，然后遍历集合，让数据一个个展现出来。
• 集合不能直接存储基本数据类型，另外集合也不能存储Java对象，集合当中存储的都是Java对象的内存地址（或者说集合当中存储的都是引用）
  • 补：list.add(100);//是因为自动装箱
• 在Java中每一个不同的集合，底层会对应不同的数据结构，往不同的集合中存储元素，等于将数据放到了不同的数据结构中，什么是数据结构？数据存储的结构就是数据结构，不同的数据结构，存储方式不同，例如：数组、链表、二叉树、哈希表都是不同的数据结构。（在Java中已经写好了这些常用的集合类，不必精通数据结构）
  • new ArrayList();创建一个集合对象，底层是数组
  • new LinkedList();创建一个集合对象，底层是链表
  • new TreeSet();创建一个集合对象，底层是二叉树
• 集合在Java JDK中哪个包下？java.util.*；所有的集合类和集合接口都在java.util包下
• 在java中集合分为两大类：
  • 一类是单个方式存储元素，这类集合中超级父接口是：java.util.Collection
  • 一类是以键值对的方式存储元素,这类集合中超级父接口是：java.util.Map
• 集合的继承结构

  

• 总结（所有的实现类）
  • ArrayList：底层是数组
  • LinkedList：底层是双向链表
  • Vector：底层是数组，线程安全
  • HashSet：底层是HashMap，放到HashSet集合中的元素等同于放到HashMap集合key部分了
  • TreeSet：底层是TreeMap，放到TreeSet集合中的元素等同于放到TreeMap集合key部分了
  • HashMap：底层是哈希表的数据结构
  • Hashtable：底层是哈希表的数据结构，只不过是线程安全的，效率较低，使用较少
  • Properties：是线程安全的，并且key和value只能存储字符串
  • TreeMap：底层是二叉树数据结构，TreeMap的key底层可以直接按照大小顺序排序、
• List集合存储元素的特点：
  • 有序、可重复
  • 有序：存进去顺序和取出的顺序相同，每一个元素都有下标
  • 可重复：存进去1，可以再存储一个1
• Set（对应Map）集合存储元素的特点
  • 无序、不可重复
  • 无序：存进去顺序和取出的顺序不一定相同，另外Set集合中的元素没有下标
  • 不可重复：存进去1，不能再存储1了
• SortedSet（对应SortedMap）集合存储元素的特点：
  • 无序、不可重复，但是SortedSet集合中的元素是可排序的
  • 无序：存进去顺序和取出的顺序不一定相同，另外SortedSet集合中的元素没有下标
  • 不可重复：存进去1，不能再存储1了
  • 可排序：可以按照大小顺序排序
• Map集合的key，就是一个Set集合：在Set集合中放数据，实际放到了Map集合的key部分
• Collection能存放什么元素：
  • 没有使用泛型之前，Collection可以存放所有Object 的子类型
  • 使用了泛型之后，Collection中只能存放某个具体的类型
  • 集合中不能直接存储基本数据类型，也不能存储Java对象，只能存储Java对象的内存地址
• Collection中的常用方法
  • boolean add(Object e);向集合中添加元素
  • int size();获取集合中元素的个数
  • void clear() 清空集合
  • boolean contains(Object o)判断当前集合中是否包含元素o，不包含返回false
    • contains方法是用来判断集合中是否包含了某个元素的方法，那么底层是如何判断集合中是否包含了这个元素呢？
      • 调用了equals方法进行对比，equal方法返回true，就表示包含这个元素
  • boolean remove(Object o)删除集合中的某个元素
    • 调用了equals方法进行对比，equal方法返回true，就表示包含这个元素
  • boolean isEmpty()判断集合是否为空
  • Object[] toArray()调用这个方法可以把集合转换成数组
• 对Collection集合进行遍历：（Collection c=new ArrayList();c.add("abd");c.add("def");c.add(100);c.add(new Object());）
  • 第一步：获取集合对象的迭代器对象Iterator
    • Iterator it=c.iterator();
  • 第二步：通过以上获得的迭代器对象开始迭代/遍历
    • 以下两个方法是迭代器对象Iterator中的方法：
      • boolean hasNext();如果仍有元素可以迭代，则返回true
      • Object next() 返回迭代器的下一个元素

• • 一定要注意：集合结构只要发生改变，迭代器必须重新获取
  • 当集合结构发生了改变，迭代器没有重新获取时，调用next()方法时，会出现java.util.ConcurrentModificationException
• 集合元素的remove(add)
  • 重点：当集合结构发生改变时，迭代器必须重新获取，如果还是以前老的迭代器，会出现异常java.util.ConcurrentModificationException
  • 在迭代集合元素的过程中，不能调用集合对象的remove方法，删除元素：c.remove(o);迭代过程中不能这样，会出现异常java.util.ConcurrentModificationException,但是使用迭代器来删除是可以的
  • 出异常的根本原因是：集合中的元素删除了，但是没有更新迭代器(迭代器不知道集合变化了)
• List集合存储元素的特点：
  • 有序、可重复
  • 有序：List集合中的元素有下标。从0开始，以1递增
  • 可重复：存储一个1，还可以再存一个1
• List集合既然是Collection接口的子接口，那么肯定List集合有自己特有的方法(以下列出常用方法)
  • void add(int index,E element) 在列表的指定位置插入指定元素
  • E get(int index)返回列表中指定位置的元素
  • int indexOf(Object) 返回列表中第一次出现的指定位置的索引，如果列表中不包含该元素，则返回-1
  • int lastIndexOf(Object o) 返回列表中最后出现的指定位置的索引，如果列表中不包含该元素，则返回-1
  • E set(int index,E element)用指定元素替换列表中指定位置的元素
  • Object remove(int index,Object element)删除指定下标的元素
• 计算机英语要知道的几个单词
  • 增：add、save、new
  • 删：delete、drop、remove
  • 改：update、set、modify
  • 查：find、get、query、select
• ArrayList集合初始化容量及扩容(ArrayList集合是非线程安全的)
  • ArrayList集合默认初始化容量是10(底层创建了一个长度为0的数组，当添加第一个元素的时候，初始化为10)
  • ArrayList集合底层是Object类型的数组Object[]
  • List list1=new ArrayList();   默认初始化容量是10   list1.size();  值为0
  • List list2=new ArrayList(20);   指定初始化容量是20 list2.size();  值为0
  • 集合的size()方法获取的是当前集合中元素的个数，不是获取集合容量
  • ArrayList的扩容，是原容量的1.5倍
    • ArrayList集合底层是数组，怎么优化？
      • 尽可能少的扩容，因为数组扩容效率比较低，建议使用ArrayList集合的时候，预估计元素的个数，给定初始化容量
    • 数组优点：检索效率较高(每个元素占用空间大小相同，内存地址是连续的，知道首元素的地址，然后知道下标，通过数学表达式计算出元素的内存地址，所以检索效率最高)
    • 数组缺点：随机增删效率比较低，另外数组无法存储大数据量(很难找到一块非常巨大的连续的内存空间)
    • 向数组末尾增删元素，效率很高，不受影响
• 链表
  • 链表的优点：由于链表上的元素空间存储的内存地址不连续，随机增删效率较高（因为增删元素不涉及到大量的元素位移）
  • 链表的缺点：查询效率低，每一次查找某个元素的时候，都需要从头节点开始往下遍历
  • 对于链表数据结构来说，任何一个节点都有两个属性：
    • 第一：存储的数据
    • 第二：下一个节点的内存地址
  • ArrayLIst是把检索发挥到极致，LInkedList是把随机增删发挥到极致，加元素都是往末尾添加，所以ArrayList比LinkedList使用多
  • LinkedList集合没有初始化容量，最初这个链表没有任何元素，first和last都是null
• Vector
  • 底层也是一个数组，初始化容量是10，扩容之后的容量是原容量的2倍，ArrayList集合的特点是：扩容之后的容量是原容量的1.5倍
  • Vertor的所有方法都是线程同步的，都带有synchronized关键字，是线程安全的，效率比较低，使用较少
  • 将一个线程不安全的ArrayList集合转换成线程安全的，使用集合工具类java.util.Collections; 
    • java.util.Collection是集合接口
    • java.util.Collections是集合的工具类  Collections.synchronizedList(mylist);
• 泛型<JDK5.0之后推出的新特性>
  • 泛型这种语法机制，只在程序编译阶段起作用，只是给编译器参考的(运行阶段反省没用)
  • List<Animal> myList=new ArrayList<Animal>();
  • 使用泛型的好处是什么：
    • 第一：集合中存储的元素类型统一了
    • 第二：从集合中取出的元素类型是泛型指定的元素类型，不需要进行大量的向下转型
  • 泛型的缺点是什么：
    • 导致集合中存储的元素缺乏多样性
  • 大多数业务中，集合中元素的类型还是统一的，所以这种泛型特性被大家所认可
  • JDK1.8之后，引入了自动类型推断机制(又称为钻石表达式)
  • List<Animal> myList=new ArrayList<>();
  • ArrayList<这里的类型会自动推断>()
  • 泛型可以自定义

    public class CollectionTest09<eeeeeeeeeeeeeeee> {
        public static void main(String[] args) {
            CollectionTest09<Integer> interger=new CollectionTest09<>();
            interger.method1(123);
        }
        public  void method1(eeeeeeeeeeeeeeee o){
            System.out.println(o);
        }
    }

    自定义泛型的时候，<>尖括号中的是一个标识符，可以随便写，如果不用泛型就是Object类型

  • Java中源代码中经常出现的是：<E><T>:E是Element单词首字母、T是Type类型的首字母
• JDK5.0新特性：foreach(也叫增强的for循环)
  • for(元素类型  变量名：数组或集合){
    • System.out.println(变量名);
  • }
  • foreach有一个缺点是没有下标，在需要使用下标的循环中，不建议使用增强的for循环
• java.util.Map接口中常用的方法：
  • Map和Collection没有继承关系
  • Map集合以key和value的方式存储数据，键值对
  • key和value都是引用数据类型
  • key和value都是存储对象的内存地址
  • key起到主导的地位，value是key的附属品
  • void clear()从此映射中移除所有的映射关系
  • boolean containsKey(Object key)如果此映射包含指定键的映射关系，则返回true，底层调用equals方法，就算new新对象也可以。
  • boolean conrainsValue(Object value)如果此映射将一个或多个键映射到指定值，则返回true，则返回true，底层调用equals方法，就算new新对象也可以。
  • V get(Object key)返回指定键所映射的值
  • boolean isEmpty()如果此映射未包含键值关系，则返回true
  • V put(K key,V value)将指定的值与此映射中指定的键关联
  • V remove(Object key)如果存在一个键的映射关系，则将其从映射中移除
  • int size()返回此映射键—值映射关系数
  • Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()返回此映射中包含映射关系的Set视图,Map.Entry属于静态内部类  1=zhangsan
  • Set<K> keySet();获取Map集合的所有的key(所有的键是一个set集合)
• 哈希表的数据结构(数组和单向链表的结合体)
  • 数组：在查询方面效率高，随机增删方面效率很低
  • 单线链表：在查询方面效率低，随机增删方面效率很高
  • 哈希表将以上两种数据结构融合在一起，充分发挥他们各自的优点
  • 哈希表相当于是一个数组，数组中每个元素都可以是一个单链表，单链表中存储数据元素
  • 哈希值是key的hashCode()方法执行的结果，hash值通过哈希函数/算法，可以转换成数组的下标

  • e为什么哈希表的随机增删，以及查询效率都很高？

    • 增删是在链表上完成的
    • 查询也不需要都扫描，只需要部分扫描即可
    • 重点：HashMap的key会先后调用两个方法，一个方法是hashCode方法，一个方法是equals方法，那么这两个方法都需要重写
  • HasMap集合key部分的特点：
    • 无序、不可重复
    • 无序：挂上去的顺序和取下的顺序不一样
    • 不可重复：equals方法来保证HashMap集合的key不可重复，如果key重复了，value会覆盖
  • 放在HashMap集合的key部分的元素其实就是放到了HashSet集合中了，所以HashSet集合当中的元素也需要同时重写hashCode()+equals()方法
  • 哈希表HashMap使用不当无法发挥性能！
  • 假设将所有的hashCode()方法返回固定的某个值，那么会导致底层的哈希表变成纯单向链表，这种情况下我们称为：散列分布不均匀
  • 什么是散列分布均匀？
    • 假设100个元素，10个单向链表，那么每个单向链表上有10个节点，这是最好的，是散列分布均匀的　　
  • 假设将所有的hashCode()方法返回值都设定为不一样的值，可以吗，有什么问题？
    • 不行，因为这样的话导致底层的哈希表就成为一维数组了，没有链表的概念了，也是散列分布不均匀
  • 散列分布均匀需要重写hashCode方法时，有一定的技巧
  • HashMap集合的默认初始化容量是16，默认加载因子是0.75，这个默认加载因子是当HashMap集合底层数组的容量达到75%的时候，数组开始扩容。在JDK1.8之后，如果哈希表单项链表中元素超过8个，单向链表这种数据结构会变成红黑树数据结构，当红黑树上的节点数小于6时，会重新把红黑树变成单向链表数据结构，这种方式是为了提高检索效率，二叉树的检索会再次缩小扫描范围，提高效率。
  • 重点：记住HashMap集合初始化容量必须是2的倍数，也是官方推荐的，这是因为达到散列均匀，为了提高HashMap集合的存取效率，所必须的。
  • 因为两个对象相等，哈希值一定相等，所以equals方法重写时，hashCode方法也必须重写，并且equals方法返回如果是true，hashCode方法返回值必须一样
  • 以下是关于hashcode的一些规定：
    • 两个对象相等，hashcode一定相等
    • 两个对象不等，hashcode不一定不等
    • hashcode相等，两个对象不一定相等
    • hashcode不等，两个对象一定不等
  • 对于哈希表数据结构来说：
    • 如果o1和o2的hash值相同，一定放到同一个单链表上，
    • 当然如果o1和o1的hash值不同，但由于哈希算法执行结束之后转换的数组下标可能相同，此时会发生“哈希碰撞”
  • HashMap和Hashtable的区别：
    • HashMap的key和value都可以为null，默认初始化容量是16，默认加载因子是0.75，扩容之后的容量时原容量的2倍，，HashSet的容量和扩容也一样
    • Hashtable的key和value都不能为null，默认初始化容量是11，默认加载因子是0.75，扩容之后的容量时原容量的2倍+1
  • TreeSet和TreeMap:
  • TreeSet集合底层实际上是一个TreeMap
  • TreeMap底层是一个二叉树
  • 放到TreeSet集合中的元素，等同于放到了TreeMap集合的key部分
  • TreeSet集合中的元素，无序、不可重复，但是可以按照元素的大小顺序排序，称为可排序集合