Java基础--常用API--集合类相关API

一、泛型

　　1、泛型的本质是将类型参数化，即将数据类型作为参数。
　

　　2、泛型可以在编译期进行检查，其所有的强制转换是隐式且自动的，提高了代码的安全性。
　　

　　3、泛型可以用在类（泛型类）、接口（泛型接口）、方法（泛型方法）的创建。
　　　

　　4、泛型的类型参数只能为引用类型，不能为基本类型。

二、常用集合类

1、体系分类：

　　（1）Collection体系: Set、List、Queue。
　　　　Set：元素无序且不可重复。HashSet，TreeSet。
　　　　List：元素有序且可重复。LinkedList，ArrayList。
　　　　Queue:队列，先进先出。Deque。

　　（2）Map体系：HashMap、TreeMap。

2、分类如下

3、集合与数组的区别

三、Collection集合

1、相关方法：

2、迭代器

　　（1）使用Iterator接口，不能直接new，使用集合的方法去调用。即Iterator it = c.iterator();
　

　　（2） java.util.Iterator; 其使用流程为问，取，删（不必须）。
　　

　　（3）方法：
　　　　boolean hasNext();问操作，查询当前集合是否还有元素。
　　　　Object next()；取操作，取出集合元素。
　　　　Iterator remove() ;删操作，删除集合元素。
　　　

　　（4）使用迭代器过程中，不能使用集合的相关方法去改变集合中的元素，只能使用迭代器的方法。比如现有集合c,迭代器t，则只能使用 t.remove()删除刚next出来的元素，不能使用 c.remove()，使用的话会抛出异常。

for (Object t :  c ) { //foreach循环
}
//等价于
Iterator it = c.iterator();
while(it.hasNext){
Object obj = it.next();
}

四、Set、List集合

1、Set与List集合的区别：

2、List：

　　（1）ArrayList：底层数据结构是数组，查询快，增删慢，线程不安全，效率高，可以存储重复元素

　　（2）LinkedList 底层数据结构是链表，查询慢，增删快，线程不安全，效率高，可以存储重复元素

　　（3）Vector:底层数据结构是数组，查询快，增删慢，线程安全，效率低，可以存储重复元素

3、Set：

　　(1)HashSet：底层数据结构采用哈希表实现，元素无序且唯一，线程不安全，效率高，可以存储null元素（key只能有一个为null），元素的唯一性是靠所存储元素类型是否重写hashCode()和equals()方法来保证的，如果没有重写这两个方法，则无法保证元素的唯一性。equals相同的两个对象，hashcode也要相同。但hashcode相同的两个对象，equals却不一定相同。

　　(2)LinkedHashSet：底层数据结构采用链表和哈希表共同实现，链表保证了元素的顺序与存储顺序一致，哈希表保证了元素的唯一性。线程不安全，效率高。

　　(3)TreeSet：底层数据结构采用二叉树来实现，元素唯一且已经排好序；唯一性同样需要重写hashCode和equals()方法，二叉树结构保证了元素的有序性。根据构造方法不同，分为自然排序（无参构造，使元素自身具备比较性）和比较器排序（有参构造，使集合自身具备比较性），自然排序要求元素必须实现Compareable接口，并重写里面的compareTo()方法，元素通过比较返回的int值来判断排序序列，返回0说明两个对象相同，不需要存储；比较器排序需要在TreeSet初始化是时候传入一个实现Comparator接口的比较器对象，或者采用匿名内部类的方式new一个Comparator对象，重写里面的compare()方法；

4、数组转集合（List）：

　　（1）数组只能转到List集合，不能为Set集合，因为数组可能有重复的值，但Set为不可重复集合。

　　（2）List Arrays.asList(T array)方法来将数组转为集合。但此操作不能对集合进行任何添加删除操作，即此集合只可读。否则抛出异常java.lang.UnsupportedOperationException。若想操作集合，则将此集合整体加入到另一个集合中，使用构造方法加入，或者调用addAll()方法。

5、总结：

五、队列与栈

1、队列:

　　（1）先进先出原则（FirstInputFirstOutput）。

　　（2）java.util.Queue.。JDK提供Queue接口，LinkedList是其实现类，这是由于Queue频繁增删。offer添加，poll取出。

　　（3）方法：

　　　　boolean offer(T t); 入队方法，添加到队尾。
　　　　T poll();出队方法，用于获取队首元素。
　　　　T peek()；不出队方法，用于获取队首元素。
　　　　遍历方法是一次性的，每次都是出队操作。

Queue<String> queue = new LinkedList<String>();
queue.offer("1");
queue.offer("2");
System.out.println(queue); //[1,2]
String str = queue.poll();
System.out.println(queue);//[2]
str = queue.peek();
System.out.println(queue);//[2]

2、双端队列与栈：

　　（1）Deque为Queue的子接口。为双端队列，即两端均可以进行offer与poll操作。

　　（2）若将其限制为只准一端进行offer与poll操作，那么即为栈（Stack）的数据结构。其中入栈push，出栈pop。栈遵循先进后出原则（FirstInputLastOutput),用于记录一组可回溯的操作，比如撤销与前进操作。

　　（3）方法：
　　　　void push(T t); 入栈操作，压入一个元素。
　　　　T pop() ；出栈操作，取出栈顶元素。
　　　　T peek(); 取出栈顶元素，但不出栈。
　　　　遍历也是一次性的。

Deque<String> stack = new LinkedList<String>();
stack.push("1");
stack.push("2");
System.out.println(stack);//[2,1],后进先出
String str = stack.peek();
System.out.println(stack);//[2,1]
str = stack.pop();
System.out.println(stack);//[1]

六、Map

　　1、 Map 没有继承 Collection 接口。

　　　　Map用于保存具有映射关系的数据，Map里保存着两组数据：key和value，它们都可以使任何引用类型的数据，但key不能重复。所以通过指定的key就可以取出对应的value。 Map是接口，通常使用其实现类HashMap来创建它。也可以通过LinkedHashMap来创建它，可以保证存入与取出的顺序一致。

　　2、Map 接口提供 3 种集合的视图.

　　　　Map 的内容可以被当作一组 key 集合（Set keySet()），一组 value 集合(Collection values)，或者一组 key-value 映射(Set entrySet())。

　　　　想要获取map中的元素，由于map没有迭代器，但Collection有迭代器，所以需将map集合转换为set集合，然后就可以使用迭代器了。之所以转为set集合，是因为map集合具备着键的唯一性。set集合底层用的就是map方法。

方法：
1、Set keySet(); //将map中的键存入Set集合，迭代后只能通过get(key)方法取值。（无序存放）

2、Set<Map.Entry<K, V>> entrySet();  //取的是键与值的映射关系，返回的是Entry接口，

迭代后可以用e.getKey()取键，用e.getValue()取value。返回一个entry接口。

注：entrySet（推荐使用）速度比keySet快。

实例（keySet）：
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
public class Test{
    public static void main(String[] args){
　　　　//实例化一个map集合
        Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
       //添加数据
        map.put("1", "zhangsan");
        map.put("2", "lisi");
        map.put("3", "wangermazi");
　　　　//使用keySet去将map转为set
        Set<String> keySet = map.keySet();
　　　　//使用迭代器
        Iterator<String> it = keySet.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            String key = it.next();
　　　　　　//通过get(key)取value值
            String value = map.get(key);
            System.out.println("key:" + key + "->value: " + value);
        }
    }
/*
输出
key:1->value: zhangsan
key:2->value: lisi
key:3->value: wangermazi
*/
}

实例（entrySet）：
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
public class HelloWorld{
    public static void main(String[] args){
        //实例化一个map集合
        Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
        //添加数据
        map.put("1", "zhangsan");
        map.put("2", "lisi");
        map.put("3", "wangermazi");
        //使用entrySet去将map转为set
        Set<Map.Entry<String, String>> entrySet = map.entrySet();
        //使用迭代器
        Iterator<Map.Entry<String, String>> it = entrySet.iterator();
        while (it.hasNext()) {
//获取Map.Entry关系对象me。
            Map.Entry<String, String> me = (Map.Entry) it.next();
//通过关系对象去获取key与value
            System.out.println(me.getKey()+ "-> " + me.getValue());
        }
    }
/*
输出
1-> zhangsan
2-> lisi
3-> wangermazi
*/
}

　　3、HashTable与HashMap的区别：

　　　　（1）HashMap: 基于哈希表实现。使用HashMap要求添加的键类明确定义了hashCode()和equals()[可以重写hashCode()和equals()]，为了优化HashMap空间的使用，您可以调优初始容量和负载因子。由链表与数组组合实现。首先根据hashcode计算一个哈希值，再根据hash算法计算一个值，此值代表的是数据在数组中的存储位置。当定位到同一个数组位置上时，会通过链表的形式将值保存。即使用数组保存数据的位置，使用链表保存每个数组位置的值。JDK8后，当链表的存储的数据个数大于8时，将自动转为红黑树保存。

　　4、TreeMap：

　　　　非线程安全基于红黑树实现。TreeMap没有调优选项，因为该树总处于平衡状态。适用于按自然顺序或自定义顺序遍历键(key)。

七、Collections工具类

1、Collections是java.util下的一个类，是针对集合类的一个工具类，提供了一系列的静态方法，实现对集合的查找、排序、替换、线程安全化等操作。

2、Collection是java.util下的一个接口，是各种集合结构的父接口，实现它的接口主要为Set与List，提供了一些关于集合的操作，比如插入、删除、判断元素是否存在、以及遍历。

常用方法：
    Collections.sort(list);    //list集合进行元素的自然排序
    Collections.sort(list, new ComparatorBylen());  //按指定比较器排序
    Collections.max(list);      //返回list字典顺序最大的元素
    int index = Collections.binarySearch(coil,"c")；  //二分查找，返回下标（角标，从0开始）
    Collections.reverse(list);  //反转排序
    Collections.shuffle(list);  //随机将list中的元素进行位置的置换

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;
import java.util.List;

//自己构造一个比较器，重写compare方法
class ComparatorBylen implements Comparator<String> {
        public int compare(String s1, String s2) {
            int temp = s1.length() - s2.length();
            return temp == 0? s1.compareTo(s2) : temp;
        }
}

public class Test{
    public static void main(String[] args){
//实例化一个list集合
        List<String> coil = new ArrayList();
       //添加数据
coil.add("c");
        coil.add("bw");
        coil.add("a");
        System.out.println(coil);     

//对元素进行自然排序
        Collections.sort(coil);
        System.out.println(coil);

//调用自己建的比较器进行排序
        Collections.sort(coil, new ComparatorBylen());
        System.out.println(coil);

//返回list中字典顺序最大的元素
        System.out.println(Collections.max(coil));

//二分查找，返回下标（角标，从0开始）
        System.out.println(Collections.binarySearch(coil,"c"));

//逆向输出
        Collections.reverse(coil);
        System.out.println(coil);

//随机对list中元素进行位置的互换
        Collections.shuffle(coil);
        System.out.println(coil);
    }
/*
输出
[c, bw, a]
[a, bw, c]
[a, c, bw]
c
1
[bw, c, a]
[c, a, bw]
*/
}

八、总结

1、按线程是否安全分类：

　　（1）LinkedList、ArrayList、HashSet是非线程安全的，Vector是线程安全的;

　　（2）HashMap是非线程安全的，HashTable是线程安全的;

　　（3）StringBuilder是非线程安全的，StringBuffer是线程安全的。

2、按数据结构分类：

　　（1）ArrayXxx:底层数据结构是数组，查询快，增删慢

　　（2）LinkedXxx:底层数据结构是链表，查询慢，增删快

　　（3）HashXxx:底层数据结构是哈希表。依赖两个方法：hashCode()和equals()

　　（4）TreeXxx:底层数据结构是二叉树。两种方式排序：自然排序和比较器排序

参考：

https://blog.csdn.net/feiyanaffection/article/details/81394745