一、Java集合框架概述
1、概述
>
一方面, 面向对象语言对事物的体现都是以对象的形式,为了方便对
多个对象
的操作,就要对对象
进行存储
。另一方面,使用Array
存储对象方面具有
一些弊
端
,而
Java
集合就像一种容器,可以
动态地
把多个对象的引用放入容器中。
>数组在内存存储方面的特点:
>数组初始化以后,长度就确定了。
>数组声明的类型,就决定了进行元素初始化时的类型
>数组在存储数据方面的弊端:
>数组初始化以后,长度就不可变了,不便于扩展
>数组中提供的属性和方法少,不便于进行添加、删除、插入等操作,且效率不高。同时无法直接获取存储元素的个数
>数组存储的数据是有序的、可以重复的。
---->
存储数据的特点单一
>
Java
集合类可以用于存
储数量不等
的多个
对象
,还可用于保存具有
映射关系
的关联数组。
2、Java 集合可分为 Collection 和 Map 两种体系
>Collection
接口:
单列数据,定义了存取一组对象的方法的集合
>List
:
元素有序、可重复的集合
>Set
:
元素无序、不可重复的集合
>
Map
接口:
双列数据,保存具有映射关系“
key-value
对”的集合
2.1、Collection接口继承树
2.2、Map接口继承树
二、Collection接口方法
1、Collection接口概述:
>
Collection
接口是
List
、
Set
和
Queue
接口的父接口,该接口里定义的方法既可用于操作 Set
集合,也可用于操作
List
和
Queue
集合。
>
JDK
不提供此接口的任何直接实现,而是提供更具体的子接口
(
如:
Set
和
List)实现。
>
在
Java5
之前,
Java
集合会丢失容器中所有对象的数据类型,把所有对象都 当成 Object
类型处理;从
JDK 5.0
增加了
泛型
以后,
Java
集合可以记住容器中对象的数据类型。
|----Collection接口:单列集合,用来存储一个一个的对象 |----List接口:存储有序的、可重复的数据。 -->“动态”数组 |----ArrayList、LinkedList、Vector |----Set接口:存储无序的、不可重复的数据 -->高中讲的“集合” |----HashSet、LinkedHashSet、TreeSet |----Map接口:双列集合,用来存储一对(key - value)一对的数据 -->高中函数:y = f(x) |----HashMap、LinkedHashMap、TreeMap、Hashtable、Properties
2、Collection接口方法
1)
、添加
add(Object obj)
addAll(Collection coll)
2)
、获取有效元素的个数
int size()
3)
、清空集合
void clear()
4)
、是否是空集合
boolean isEmpty()
5)
、是否包含某个元素
boolean contains(Object obj)
:
是通过
元素的equals方法来判断
是否是同一个对象
boolean containsAll(Collection c)
:
也是
调用元素的equals方法
来比较的。拿两个集合的元素挨个比较。
6)
、删除
boolean remove(Object obj)
:
通过
元素的equals方法判断
是否是要删除的那个元素。
只会删除找到的第一个元素 (返回boolean值)
boolean removeAll(Collection coll)
:
7)
、取两个集合的交集
boolean retainAll(Collection c)
:
把交集的结果存在当前集合中,不影响c
8)
、集合是否相等
boolean equals(Object obj)
9)
、转成对象数组
Object[] toArray()
补充:对象数组转集合 Arrays.asList()
List<String> str1 = Arrays.asList("AA", "BB");
System.out.println(str1);//[AA, BB]
System.out.println(str1.size());//2
List<String> str2 = Arrays.asList(new String[]{"aa", "bb"});
System.out.println(str2);//[aa, bb]
System.out.println(str2.size());//2
//注意:基本数据类型和包装类的区别
List<int[]> int1 = Arrays.asList(new int[]{12, 34});
System.out.println(int1);//[[I@6ae40994]
System.out.println(int1.size());//1
List<Integer> int2 = Arrays.asList(new Integer[]{12, 34});
System.out.println(int2);//[12, 34]
System.out.println(int2.size());//2
10)
、获取集合对象的哈希值
hashCode()
11)
、遍历
iterator()
:
返回迭代器对象,用于集合遍历
三、Iterator迭代器接口
>
Iterator
对象称为迭代器
(
设计模式的一种
)
,主要用于遍历
Collection
集合中的元素。
>
GOF
给迭代器模式的定义为:提供一种方法访问一个容器
(container)
对象中各个元素,而又不需暴露该对象的内部细节。迭代器模式,就是为容器而生。
类似于“公交车上的售票员”、“火车上的乘务员”、“空姐”。
>
Collection
接口继承了
java.lang.Iterable
接口,该接口有一个
iterator()
方法,那么所有实现了Collection
接口的集合类都有一个
iterator()
方法,用以返回一个实现了Iterator接口的对象。
>Iterator
仅用于遍历集合
,
Iterator
本身并不提供承装对象的能力。如果需要创建Iterator 对象,则必须有一个被迭代的集合。
>
集合对象每次调用
iterator()
方法都得到一个全新的迭代器对象
,默认游标都在集合的第一个元素之前。
四、Collection子接口一:List
1、List接口概述
>鉴于
Java
中数组用来存储数据的局限性,我们通常使用
List
替代数组
>List
集合类中
元素有序、且可重复
,集合中的每个元素都有其对应的顺序索引。
>
List
容器中的元素都对应一个整数型的序号记载其在容器中的位置,可以根据序号存取容器中的元素。
>
JDK API
中
List
接口的实现类常用的有:
ArrayList
、
LinkedList
和
Vector
。
>
List
除了从
Collection
集合继承的方法外,
List
集合里添加了一些根据索引来操作集合元素的方法。
>void add(int index, Object ele):
在
index
位置插入
ele
元素
>boolean addAll(int index, Collection eles):
从
index
位置开始将
eles
中
的所有元素添加进来
>Object get(int index):
获取指定
index
位置的元素
>int indexOf(Object obj):
返回
obj
在集合中首次出现的位置
>int lastIndexOf(Object obj):
返回
obj
在当前集合中末次出现的位置
>Object remove(int index):
移除指定
index
位置的元素,并返回此元素
>Object set(int index, Object ele):
设置指定
index
位置的元素为
ele
>List subList(int fromIndex, int toIndex):
返回从
fromIndex
到
toIndex
位置的子集合
* 1. List接口框架 * * |----Collection接口:单列集合,用来存储一个一个的对象 * |----List接口:存储有序的、可重复的数据。 -->“动态”数组,替换原有的数组 * |----ArrayList:作为List接口的主要实现类;线程不安全的,效率高;底层 使用Object[] elementData存储 * |----LinkedList:对于频繁的插入、删除操作,使用此类效率比ArrayList高; 底层使用双向链表存储 * |----Vector:作为List接口的古老实现类;线程安全的,效率低; 底层使用Object[] elementData存储 * * * 2. ArrayList的源码分析: * 2.1 jdk 7情况下 * ArrayList list = new ArrayList();//底层创建了长度是10的 Object[]数组elementData * list.add(123);//elementData[0] = new Integer(123); * ... * list.add(11);//如果此次的添加导致底层elementData数组容量不够,则扩容。 * 默认情况下,扩容为原来的容量的1.5倍,同时需要将原有数组中的数据复制到新的数组中。 * * 结论:建议开发中使用带参的构造器:ArrayList list = new ArrayList(int capacity) * * 2.2 jdk 8中ArrayList的变化: * ArrayList list = new ArrayList();//底层Object[] elementData初始化为{}. 并没有创建长度为10的数组 * * list.add(123);//第一次调用add()时,底层才创建了长度10的数组,并将数据123添加 到elementData[0] * ... * 后续的添加和扩容操作与jdk 7 无异。 * 2.3 小结:jdk7中的ArrayList的对象的创建类似于单例的饿汉式,而jdk8中的ArrayList的对象 * 的创建类似于单例的懒汉式,延迟了数组的创建,节省内存。 * * 3. LinkedList的源码分析: * LinkedList list = new LinkedList(); 内部声明了Node类型的first和last属性, 默认值为null * list.add(123);//将123封装到Node中,创建了Node对象。 * * 其中,Node定义为:体现了LinkedList的双向链表的说法 * private static class Node<E> { E item; Node<E> next; Node<E> prev; Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) { this.item = element; this.next = next; this.prev = prev; } } * * 4. Vector的源码分析:jdk7和jdk8中通过Vector()构造器创建对象时,底层都创建了 长度为10的数组。 * 在扩容方面,默认扩容为原来的数组长度的2倍。
2、常用实现类
2.1、List实现类之一:ArrayList
>ArrayList
是
List
接口的典型实现类、主要实现类
>本质上,
ArrayList
是对象引用的一个
”
变长
”
数组
>ArrayList
的
JDK1.8
之前与之后的实现区别?
>JDK1.7:
ArrayList
像饿汉式,直接创建一个初始容量为
10
的数组
>JDK1.8:
ArrayList
像懒汉式,一开始创建一个长度为
0
的数组,当添加第一个元素时再创建一个始容量为10
的数组
>Arrays.asList(…)
方法返回的
List
集合,既不是
ArrayList
实例,也不是Vector 实例。
Arrays.asList(…)
返回值是一个固定长度的
List
集合
2.2、List实现类之二:LinkedList
>对于
频繁的插入或删除元素
的操作,建议
使用
LinkedList
类,效率较高
>新增方法:
>void addFirst(Object obj)
>void addLast(Object obj)
>Object getFirst()
>Object getLast()
>Object removeFirst()
>Object removeLast()
>LinkedList
:
双向链表
,内部没有声明数组,而是定义了
Node
类型的
first
和
last
,用于记录首末元素。同时,定义内部类Node
,作为
LinkedList
中保存数据的基本结构。Node
除了保存数据,还定义了两个变量:
>prev
变量记录前一个元素的位置
>next
变量记录下一个元素的位置
2.3、List 实现类之三:Vector
>Vector
是一个古老的集合,
JDK1.0
就有了。大多数操作与
ArrayList相同,区别之处在于
Vector
是线程安全的。
>
在各种
list
中,最好把
ArrayList
作为缺省选择。当插入、删除频繁时,使用LinkedList
;
Vector
总是比
ArrayList
慢,所以尽量避免使用。
>
新增方法:
>void addElement(Object obj)
>void insertElementAt(Object obj,int index)
>void setElementAt(Object obj,int index)
>void removeElement(Object obj)
>void removeAllElements()
2.4、ArrayList/LinkedList/Vector的异同?谈谈你的理解?ArrayList底层是什么?扩容机制?Vector和ArrayList的最大区别?
ArrayList
和
LinkedList
的异同
二者都线程不安全,相对线程安全的
Vector
,执行效率高。此外,ArrayList
是实现了基于动态数组的数据结构,
LinkedList
基于链表的数据结构。对于随机访问get
和
set
,
ArrayList
觉得优于
LinkedList
,因为
LinkedList
要移动指针。对于新增和删除操作add(
特指插入
)
和
remove
,
LinkedList
比较占优势,因为
ArrayList
要移动数据。
ArrayList
和
Vector
的区别
Vector
和
ArrayList
几乎是完全相同的
,
唯一的区别在于
Vector
是同步类
(synchronized)
,属于强同步类。因此开销就比ArrayList
要大,访问要慢。正常情况下
,
大多数的
Java
程序员使用ArrayList而不是
Vector,
因为同步完全可以由程序员自己来控制。
Vector
每次扩容请求其大小的2
倍空间,而
ArrayList
是
1.5
倍。
Vector
还有一个子类
Stack
。
五、Collection子接口一:Set
1、Set接口概述
>Set
接口是
Collection
的子接口,
set
接口没有提供额外的方法
>
Set
集合不允许包含相同的元素,如果试把两个相同的元素加入同一个Set 集合中,则添加操作失败。
>Set
判断两个对象是否相同不是使用
==
运算符,而是根据
equals()
方法
* 1. Set接口的框架: * * |----Collection接口:单列集合,用来存储一个一个的对象 * |----Set接口:存储无序的、不可重复的数据 -->高中讲的“集合” * |----HashSet:作为Set接口的主要实现类;线程不安全的;可以存储null值 * |----LinkedHashSet:作为HashSet的子类; 遍历其内部数据时,可以按照添加的顺序遍历; 对于频繁的遍历操作,LinkedHashSet效率高于HashSet.(因为双向链表) * |----TreeSet:可以按照添加对象的指定属性,进行排序。 * * * 1. Set接口中没有额外定义新的方法,使用的都是Collection中声明过的方法。 * * 2. 要求:向Set(主要指:HashSet、LinkedHashSet)中添加的数据,其所在的类一定要 重写hashCode()和equals() * 要求:重写的hashCode()和equals()尽可能保持一致性:相等的对象必须具有相等的散列码 * 重写两个方法的小技巧:对象中用作 equals() 方法比较的 Field,都应该用来 计算 hashCode 值。
对set无序、不可重复的理解
以HashSet为例说明: 1. 无序性:不等于随机性。存储的数据在底层数组中并非按照数组索引的顺序添加,而是根据数据的哈希值决定的。 2. 不可重复性:保证添加的元素按照equals()判断时,不能返回true.即:相同的元素只能添加一个。 二、添加元素的过程:以HashSet为例: 我们向HashSet中添加元素a,首先调用元素a所在类的hashCode()方法,计算元素a的哈希值, 此哈希值接着通过某种算法计算出在HashSet底层数组中的存放位置(即为:索引位置),判断 数组此位置上是否已经有元素: 如果此位置上没有其他元素,则元素a添加成功。 --->情况1 如果此位置上有其他元素b(或以链表形式存在的多个元素),则比较元素a与元素b的hash值: 如果hash值不相同,则元素a添加成功。--->情况2 如果hash值相同,进而需要调用元素a所在类的equals()方法: equals()返回true,元素a添加失败 equals()返回false,则元素a添加成功。--->情况2 对于添加成功的情况2和情况3而言:元素a 与已经存在指定索引位置上数据以链表的方式存储。 jdk 7 :元素a放到数组中,指向原来的元素。 jdk 8 :原来的元素在数组中,指向元素a 总结:七上八下 HashSet底层:数组+链表的结构。
2、Set实现类
2.1、Set实现类之一:HashSet
>
HashSet
是
Set
接口的典型实现,大多数时候使用
Set
集合时都使用这个实现类。
>HashSet
按
Hash
算法来存储集合中的元素,因此具有很好的存取、查找、删除性能。
>HashSet
具有以下特点:
>不能保证元素的排列顺序
>HashSet 不是线程安全的
>集合元素可以是
null
>HashSet
集合判断两个元素相等的标准
:
两个对象通过
hashCode()
方法比较相等,并且两个对象的 equals()
方法返回值也相等。
>
对于存放在
Set
容器中的对象,
对应的类一定要重写
equals()
和
hashCode(Object
obj)
方法,以实现对象相等规则。即:“相等的对象必须具有相等的散列码”。
>
向
HashSet
中添加元素的过程:
>当向
HashSet
集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,通过某种散列函数决定该对象在 HashSet
底层数组中
的存储位置。(这个散列函数会与底层数组的长度相计算得到在数组中的下标,并且这种散列函数计算还尽可能保证能均匀存储元素,越是散列分布,该散列函数设计的越好)
>如果两个元素的
hashCode()
值相等,会再继续调用
equals
方法,如果
equals
方法结果为true
,添加失败;如果为
false
,那么会保存该元素,但是该数组的位置已经有元素了,那么会通过
链表的方式
继续链接。
>
如果两个元素的
equals()
方法返回
true
,但它们的
hashCode() 返回值不相等,hashSet 将会把它们存储在不同的位置,但依然可以添加成功。
2.2、重写HashCode()方法的基本原则
>在程序运行时,同一个对象多次调用
hashCode()
方法应该返回相同的值。
>当两个对象的
equals()
方法比较返回
true
时,这两个对象的
hashCode()方法的返回值也应相等。
>
对象中用作
equals()
方法比较的
Field
,都应该用来计算
hashCode
值。
2.3、重写equals()方法的基本原则
以自定义的
Customer
类为例,何时需要重写
equals()
?
>当一个类有自己特有的“逻辑相等”概念
,
当改写
equals()
的时候,总是要改写hashCode()
,根据一个类的
equals
方法(改写后),两个截然不同的实例有可能在逻辑上是相等的,但是,根据Object.hashCode()
方法, 它们仅仅是两个对象。
>因此,违反了
“相等的对象必须具有相等的散列码”。
>
结论:复写
equals
方法的时候一般都需要同时复写
hashCode
方法。
通
常参与计算
hashCode
的对象的属性也应该参与到
equals()
中进行计算。
2.4、Eclipse/IDEA工具里hashCode()的重写
以
Eclipse/IDEA
为例,在自定义类中可以调用工具自动重写
equals
和
hashCode
。问题:
为什么用
Eclipse/IDEA
复写
hashCode
方法,有
31
这个数字?
>选择系数的时候要选择尽量大的系数。因为如果计算出来的
hash
地址越大,所谓的“冲突”就越少,查找起来效率也会提高。(减少冲突)
>
并且
31
只占用
5bits,
相乘造成数据溢出的概率较小。
>31
可以 由
i*31== (i<<5)-1
来表示
,
现在很多虚拟机里面都有做相关优化。(提高算法效率)
>31
是一个素数,素数作用就是如果我用一个数字来乘以这个素数,那么最终出来的结果只能被素数本身和被乘数还有1
来整除!
(
减少冲突
)
2.5、Set实现类之二:LinkedHashSet
>LinkedHashSet
是
HashSet
的子类
>LinkedHashSet
根据元素的
hashCode
值来决定元素的存储位置,但它同时使用双向链表维护元素的次序,这使得元素看起来是以
插入顺序保存
的。
>
LinkedHashSet
插入性能略低于
HashSet
,
但在迭代访问
Set
里的全部元素时有很好的性能。
>
LinkedHashSet
不允许集合元素重复。
//提示hashCode
HashSet set = new HashSet();
Person p1 = new Person(1001,"AA");
Person p2 = new Person(1002,"BB");
set.add(p1);
set.add(p2);
p1.name = "CC";
set.remove(p1);
System.out.println(set);
set.add(new Person(1001,"CC"));
System.out.println(set);
set.add(new Person(1001,"AA"));
System.out.println(set);
//在List内去除重复数字值,要求尽量简单
public static List duplicateList(List list) {
HashSet set = new HashSet();
set.addAll(list);
return new ArrayList(set);
}
public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList();
list.add(new Integer(1));
list.add(new Integer(2));
list.add(new Integer(2));
list.add(new Integer(4));
list.add(new Integer(4));
List list2 = duplicateList(list);
for (Object integer : list2) {
System.out.println(integer);
} }
2.6、Set实现类之三:TreeSet
1).向TreeSet中添加的数据,要求是相同类的对象。 2).两种排序方式:自然排序(实现Comparable接口) 和 定制排序(Comparator) 3).自然排序中,比较两个对象是否相同的标准为:compareTo().不再是equals(). 4).定制排序中,比较两个对象是否相同的标准为:compare().不再是equals().
>TreeSet
是
SortedSet
接口的实现类,
TreeSet
可以确保集合元素处于排序状态。
>
TreeSet
底层使用
红黑树
结构存储数据
>新增的方法如下:
(
了解
)
>Comparator comparator()
>Object first()
>Object last()
>Object lower(Object e)
>Object higher(Object e)
>SortedSet subSet(fromElement, toElement)
>SortedSet headSet(toElement)
>SortedSet tailSet(fromElement)
>
TreeSet
两种排序方法:
自然排序
和
定制排序
。默认情况下,
TreeSet
采用自然排序。
参
http://www.cnblogs.com/yangecnu/p/Introduce-Red-Black-Tree.html
对红黑树的讲解写得不错。
2.6.1、排 序
—
自然排序
>自然排序
:
TreeSet
会调用集合元素的
compareTo(Object obj)
方法来比较元素之间的大小关系,然后将集合元素按升序(
默认情况
)
排列
>如果试图把一个对象添加到
TreeSet
时,则该对象的类必须实现
Comparable接口。
>实现
Comparable
的类必须实现
compareTo(Object obj)
方法,两个对象即通过
compareTo(Object obj) 方法的返回值来比较大小。
>
Comparable
的典型实现:
>BigDecimal
、
BigInteger
以及所有的数值型对应的包装类:按它们对应的数值大小进行比较
>Character
:按字符的
unicode
值来进行比较
>Boolean
:
true
对应的包装类实例大于
false
对应的包装类实例
>String
:按字符串中字符的
unicode
值进行比较
>Date
、
Time
:后边的时间、日期比前面的时间、日期大
>
向
TreeSet
中添加元素时,只有第一个元素无须比较
compareTo()
方法,后面添加的所有元素都会调用compareTo()
方法进行比较。
>
因为只有相同类的两个实例才会比较大小,所以向
TreeSet
中添加的应该是同
一个类的对象。
>
对于
TreeSet
集合而言,它
判断两个对象是否相等的唯一标准
是:两个对象通过 compareTo(Object obj)
方法比较返回值。
>
当需要把一个对象放入
TreeSet
中,重写该对象对应的
equals()
方法时,应保证该方法与 compareTo(Object obj)
方法有一致的结果:如果两个对象通过equals() 方法比较返回
true
,则通过
compareTo(Object obj)
方法比较应返回
0
。否则,让人难以理解。
2.6.2、排 序—定制排序
>TreeSet
的自然排序要求元素所属的类实现
Comparable
接口,如果元素所属的类没有实现Comparable
接口,或不希望按照升序
(
默认情况
)
的方式排列元素或希望按照其它属性大小进行排序,则考虑使用定制排序。定制排序,通过Comparator
接口来实现。需要重写compare(T o1,T o2)
方法。
>
利用
int compare(T o1,T o2)
方法,比较
o1
和
o2
的大小:如果方法返回正整数,则表示o1
大于
o2
;如果返回
0
,表示相等;返回负整数,表示
o1
小于
o2
。
>
要实现定制排序,需要将实现
Comparator
接口的实例作为形参传递给
TreeSet
的构造器。
>
此时,
仍然只能向
TreeSet
中添加类型相同的对象
。否则发生
ClassCastException
异常。
>
使用定制排序
判断两个元素相等的标准
是:通过
Comparator
比较两个元素返回了
0
。
六、Map接口
* 一、Map的实现类的结构:
* |----Map:双列数据,存储key-value对的数据 ---类似于高中的函数:y = f(x)
* |----HashMap:作为Map的主要实现类;线程不安全的,效率高;可以存储null的key和value
* |----LinkedHashMap:保证在遍历map元素时,可以按照添加的顺序实现遍历。
* 原因:在原有的HashMap底层结构基础上,添加了一对指针,指向前一个和后一 个元素。
* 对于频繁的遍历操作,此类执行效率高于HashMap。
* |----TreeMap:保证按照添加的key-value对进行排序,实现排序遍历。此时考虑key的自然排序或定制排序
* 底层使用红黑树
* |----Hashtable:作为古老的实现类;线程安全的,效率低;不能存储null的key和value
* |----Properties:常用来处理配置文件。key和value都是String类型
*
*
* HashMap的底层:数组+链表 (jdk7及之前)
* 数组+链表+红黑树 (jdk 8)
*
*
* 面试题:
* 1. HashMap的底层实现原理?
* 2. HashMap 和 Hashtable的异同?
* 3. CurrentHashMap 与 Hashtable的异同?
*
* 二、Map结构的理解:
* Map中的key:无序的、不可重复的,使用Set存储所有的key ---> key所在的类要重写equals()和hashCode() (以HashMap为例)
* Map中的value:无序的、可重复的,使用Collection存储所有的value --->value所在的类要重写equals()
* 一个键值对:key-value构成了一个Entry对象。
* Map中的entry:无序的、不可重复的,使用Set存储所有的entry
*
* 三、HashMap的底层实现原理?以jdk7为例说明:
* HashMap map = new HashMap():
* 在实例化以后,底层创建了长度是16的一维数组Entry[] table。
* ...可能已经执行过多次put...
* map.put(key1,value1):
* 首先,调用key1所在类的hashCode()计算key1哈希值,此哈希值经过某种算法计算以后,得到在Entry数组中的存放位置。
* 如果此位置上的数据为空,此时的key1-value1添加成功。 ----情况1
* 如果此位置上的数据不为空,(意味着此位置上存在一个或多个数据(以链表形式存在)),比较key1和已经存在的一个或多个数据
* 的哈希值:
* 如果key1的哈希值与已经存在的数据的哈希值都不相同,此时key1-value1添加成功。----情况2
* 如果key1的哈希值和已经存在的某一个数据(key2-value2)的哈希值相同,继续比较:调用key1所在类的equals(key2)方法,比较:
* 如果equals()返回false:此时key1-value1添加成功。----情况3
* 如果equals()返回true:使用value1替换value2。
*
* 补充:关于情况2和情况3:此时key1-value1和原来的数据以链表的方式存储。
*
* 在不断的添加过程中,会涉及到扩容问题,当超出临界值(且要存放的位置非空)时,扩容。默认的扩容方式:扩容为原来容量的2倍,并将原有的数据复制过来。
*
* jdk8 相较于jdk7在底层实现方面的不同:
* 1. new HashMap():底层没有创建一个长度为16的数组
* 2. jdk 8底层的数组是:Node[],而非Entry[]
* 3. 首次调用put()方法时,底层创建长度为16的数组
* 4. jdk7底层结构只有:数组+链表。jdk8中底层结构:数组+链表+红黑树。
* 4.1 形成链表时,七上八下(jdk7:新的元素指向旧的元素。jdk8:旧的元素指向新的元素)
4.2 当数组的某一个索引位置上的元素以链表形式存在的数据个数 > 8 且当前数组的长度 > 64时,此时此索引位置上的所数据改为使用红黑树存储。
*
* DEFAULT_INITIAL_CAPACITY : HashMap的默认容量,16
* DEFAULT_LOAD_FACTOR:HashMap的默认加载因子:0.75
* threshold:扩容的临界值,=容量*填充因子:16 * 0.75 => 12
* TREEIFY_THRESHOLD:Bucket中链表长度大于该默认值,转化为红黑树:8
* MIN_TREEIFY_CAPACITY:桶中的Node被树化时最小的hash表容量:64
*
* 四、LinkedHashMap的底层实现原理(了解)
* 源码中:
* static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
Entry<K,V> before, after;//能够记录添加的元素的先后顺序
Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
super(hash, key, value, next);
}
}
*
*
* 五、Map中定义的方法:
添加、删除、修改操作:
Object put(Object key,Object value):将指定key-value添加到(或修改)当前map对象中
void putAll(Map m):将m中的所有key-value对存放到当前map中
Object remove(Object key):移除指定key的key-value对,并返回value
void clear():清空当前map中的所有数据
元素查询的操作:
Object get(Object key):获取指定key对应的value
boolean containsKey(Object key):是否包含指定的key
boolean containsValue(Object value):是否包含指定的value
int size():返回map中key-value对的个数
boolean isEmpty():判断当前map是否为空
boolean equals(Object obj):判断当前map和参数对象obj是否相等
元视图操作的方法:
Set keySet():返回所有key构成的Set集合
Collection values():返回所有value构成的Collection集合
Set entrySet():返回所有key-value对构成的Set集合
*总结:常用方法:
* 添加:put(Object key,Object value)
* 删除:remove(Object key)
* 修改:put(Object key,Object value)
* 查询:get(Object key)
* 长度:size()
* 遍历:keySet() / values() / entrySet()
*
1、Map接口概述
>Map
与
Collection
并列存在。用于保存具有
映射关系
的数据
:key-value
>
Map
中的
key
和
value
都可以是任何引用类型的数据
>
Map
中的
key
用
Set
来存放,
不允许重复
,即同一个
Map
对象所对应的类,须重写hashCode()
和
equals()
方法
>
常用
String
类作为
Map
的“键”
>
key
和
value
之间存在单向一对一关系,即通过指定的
key
总能找到唯一的、确定的 value
>
Map
接口的常用实现类:
HashMap
、
TreeMap
、
LinkedHashMap
和Properties。其中,
HashMap
是
Map
接口使用频率最高的实现类
2、Map接口:常用方法
>
添加、删除、修改操作:
>Object put(Object key,Object value)
:将指定
key-value
添加到
(
或修改
)
当前
map
对象中
>void putAll(Map m):
将
m
中的所有
key-value
对存放到当前
map
中
>Object remove(Object key)
:移除指定
key
的
key-value
对,并返回
value
>void clear()
:清空当前
map
中的所有数据
>
元素查询的操作:
>Object get(Object key)
:获取指定
key
对应的
value
>boolean containsKey(Object key)
:是否包含指定的
key
>boolean containsValue(Object value)
:是否包含指定的
value
>int size()
:返回
map
中
key-value
对的个数
>boolean isEmpty()
:判断当前
map
是否为空
>boolean equals(Object obj)
:判断当前
map
和参数对象
obj
是否相等
>
元视图操作的方法:
>Set keySet()
:返回所有
key
构成的
Set
集合
>Collection values()
:返回所有
value
构成的
Collection
集合
>Set entrySet()
:返回所有
key-value
对构成的
Set
集合
Map map = new HashMap();
//map.put(..,..)省略
System.out.println("map的所有key:");
Set keys = map.keySet();// HashSet
for (Object key : keys) {
System.out.println(key + "->" + map.get(key));
}
System.out.println("map的所有的value:");
Collection values = map.values();
Iterator iter = values.iterator();
while (iter.hasNext()) {
System.out.println(iter.next());
}
System.out.println("map所有的映射关系:");
// 映射关系的类型是Map.Entry类型,它是Map接口的内部接口
Set mappings = map.entrySet();
for (Object mapping : mappings) {
Map.Entry entry = (Map.Entry) mapping;
System.out.println("key是:" + entry.getKey() + ",value是:" + entry.getValue());
}
3、Map实现类之一:HashMap
>
HashMap
是
Map
接口
使用频率最高
的实现类。
>
允许使用
null
键和
null
值,与
HashSet
一样,不保证映射的顺序。
>
所有的
key
构成的集合是
Set:
无序的、不可重复的。所以,
key
所在的类要重写:equals()和
hashCode()
>
所有的
value
构成的集合是
Collection:
无序的、可以重复的。所以,
value
所在的类要重写:equals()
>
一个
key-value
构成一个
entry
>
所有的
entry
构成的集合是
Set:
无序的、不可重复的
>
HashMap
判断两个
key
相等的标准
是:两个
key
通过
equals()
方法返回
true
,hashCode 值也相等。
>
HashMap
判断两个
value
相等的标准
是:两个
value
通过
equals()
方法返回
true
。
HashMap
源码中的重要常量
DEFAULT_INITIAL_CAPACITY :
HashMap
的默认容量,
16
MAXIMUM_CAPACITY
:
HashMap
的最大支持容量,
2^30
DEFAULT_LOAD_FACTOR
:
HashMap
的默认加载因子
TREEIFY_THRESHOLD
:
Bucket
中链表长度大于该默认值,转化为红黑树
UNTREEIFY_THRESHOLD
:
Bucket
中红黑树存储的
Node
小于该默认值,转化为链表
MIN_TREEIFY_CAPACITY
:
桶中的
Node
被树化时最小的
hash
表容量。(当桶中
Node
的数量大到需要变红黑树时,若hash
表容量小于
MIN_TREEIFY_CAPACITY
时,此时应执行resize扩容操作这个
MIN_TREEIFY_CAPACITY
的值至少是
TREEIFY_THRESHOLD
的
4倍。)
table
:
存储元素的数组,总是
2
的
n
次幂
entrySet
:
存储具体元素的集
size
:
HashMap
中存储的键值对的数量
modCount
:
HashMap
扩容和结构改变的次数。
threshold
:
扩容的临界值,
=
容量
*
填充因子
loadFactor
:
填充因子
HashMap
的存储结构:
JDK 1.8
之前
>
HashMap
的内部存储结构其实是
数组和链表的结合
。当实例化一个
HashMap
时,系统会创建一个长度为Capacity
的
Entry
数组,这个长度在哈希表中被称为容量(Capacity),在这个数组中可以存放元素的位置我们称之为“桶”
(bucket)
,每个bucket都有自己的索引,系统可以根据索引快速的查找
bucket
中的元素。
>
每个
bucket
中存储一个元素,即一个
Entry
对象,但每一个
Entry
对象可以带一个引用变量,用于指向下一个元素,因此,在一个桶中,就有可能生成一个Entry
链。而且
新添加的元素作为链表的
head
。
>
添加元素的过程:
向
HashMap
中添加
entry1(key
,
value)
,需要首先计算
entry1
中
key
的哈希值
(
根据key所在类的
hashCode()
计算得到
)
,此哈希值经过处理以后,得到在底层
Entry[]
数组中要存储的位置i
。如果位置
i
上没有元素,则
entry1
直接添加成功。如果位置
i
上已经存在entry2(
或还有链表存在的
entry3
,
entry4)
,则需要通过循环的方法,依次比较entry1
中
key
和其他的
entry
。如果彼此
hash
值不同,则直接添加成功。如果hash值不同,继续比较二者是否
equals
。如果返回值为
true
,则使用
entry1
的
value 去替换equals
为
true
的
entry
的
value
。如果遍历一遍以后,发现所有的
equals
返回都为false,
则
entry1
仍可添加成功。
entry1
指向原有的
entry
元素。
HashMap
的扩容
当
HashMap
中的元素越来越多的时候,
hash
冲突的几率也就越来越高,因为数组的长度是固定的。所以为了提高查询的效率,就要对HashMap
的数组进行扩容,而在
HashMap数组扩容之后,最消耗性能的点就出现了:原数组中的数据必须重新计算其在新数组中的位置,并放进去,这就是resize
。
那么
HashMap
什么时候进行扩容呢?
当
HashMap
中的元素个数超过数组大小
(
数组总大小
length,
不是数组中个数size)*loadFactor 时 , 就 会 进 行 数 组 扩 容 ,
loadFactor
的默认值(DEFAULT_LOAD_FACTOR
)
为
0.75
,这是一个折中的取值。也就是说,默认情况下,数组大小(
DEFAULT_INITIAL_CAPACITY
)
为
16
,那么当
HashMap
中元素个数超过16*0.75=12
(这个值就是代码中的
threshold
值,也叫做临界值)的时候,就把数组的大小扩展为 2*16=32
,即扩大一倍,然后重新计算每个元素在数组中的位置,
而这是一个非常消耗性能的操作,
所以如果我们已经预知
HashMap
中元素的个数,那么预设元素的个数能够有效的提高HashMap
的性能。
HashMap
的存储结构:
JDK 1.8
>
HashMap
的内部存储结构其实是
数组
+
链表
+
树的结合
。当实例化一个HashMap时,会初始化
initialCapacity
和
loadFactor
,在
put
第一对映射关系时,系统会创建一个长度为initialCapacity
的
Node
数组,这个长度在哈希表中被称为容量(Capacity)
,在这个数组中可以存放元素的位置我们称之为“桶”(bucket)
,每个
bucket
都有自己的索引,系统可以根据索引快速的查找bucket
中的元素。
>
每个
bucket
中存储一个元素,即一个
Node
对象
,但每一个
Node
对象可以带一个引用变量next
,用于指向下一个元素,因此,
在一个桶中,就有可能生成一个Node
链。也可能是一个一
TreeNode
对象
,每一个
TreeNode
对象可以有两个叶子结点left
和
right
,因此,在一个桶中,就有可能生成一个TreeNode树。而新添加的元素作为链表的
last
,或树的叶子结点。
那么
HashMap
什么时候进行扩容和树形化呢?
当
HashMap
中的元素个数超过数组大小
(
数组总大小
length,
不是数组中个数size)*loadFactor 时 , 就会进行数组扩容 ,
loadFactor
的默认 值(DEFAULT_LOAD_FACTOR
)
为
0.75
,这是一个折中的取值。也就是说,默认情况下,数组大小(
DEFAULT_INITIAL_CAPACITY
)
为
16
,那么当
HashMap
中元素个数超过16*0.75=12
(这个值就是代码中的
threshold
值,也叫做临界值) 的时候,就把数组的大小扩展为 2*16=32
,即扩大一倍,然后重新计算每个元素在数组中的位置,而这是一个非常消耗性能的操作,所以如果我们已经预知HashMap中元素的个数,那么预设元素的个数能够有效的提高
HashMap
的性能。
当HashMap
中的其中一个链的对象个数如果达到了
8
个,此时如果
capacity
没有达到64
,那么
HashMap
会先扩容解决,如果已经达到了
64
,那么这个链会变成
树,结点类型由
Node
变成
TreeNode
类型。当然,如果当映射关系被移除后,下次resize
方法时判断树的结点个数低于
6
个,也会把树再转为链表。
关于映射关系的
key
是否可以修改?
answer
:不要修改
映射关系存储到
HashMap
中会存储
key
的
hash
值,这样就不用在每次查找时重新计算每一个Entry
或
Node
(
TreeNode
)的
hash
值了,因此如果已经
put
到
Map
中的映射关系,再修改key
的属性,而这个属性又参与
hashcode
值的计算,那么会导致匹配不上。
总结:
JDK1.8
相较于之前的变化:
1.HashMap map = new HashMap();//
默认情况下,先不创建长度为
16
的数组
2.
当首次调用
map.put()
时,再创建长度为
16
的数组
3.
数组为
Node
类型,在
jdk7
中称为
Entry
类型
4.
形成链表结构时,新添加的
key-value
对在链表的尾部(七上八下)
5.
当数组指定索引位置的链表长度
>8
时,且
map
中的数组的长度
> 64
时,此索引位置上的所有key-value
对使用红黑树进行存储。
4、Map实现类之二:LinkedHashMap
>LinkedHashMap
是
HashMap
的子类
>在
HashMap
存储结构的基础上,使用了一对双向链表来记录添加元素的顺序
>
与
LinkedHashSet
类似,
LinkedHashMap
可以维护
Map
的迭代顺序:迭代顺序与 Key-Value
对的插入顺序一致
5、Map实现类之三:TreeMap
>
TreeMap
存储
Key-Value
对时,需要根据
key-value
对进行排序。TreeMap 可以保证所有的
Key-Value
对处于
有序
状态。
>
TreeSet
底层使用
红黑树
结构存储数据
>
TreeMap
的
Key
的排序:
>自然排序
:
TreeMap
的所有的
Key
必须实现
Comparable
接口,而且所有的 Key
应该是同一个类的对象,否则将会抛出
ClasssCastException
>定制排序
:创建
TreeMap
时,传入一个
Comparator
对象,该对象负责对TreeMap 中的所有
key
进行排序。此时不需要
Map
的
Key
实现Comparable 接口
>
TreeMap
判断
两个
key
相等的标准
:两个
key
通过
compareTo()
方法或者compare()
方法返回
0
。
6、Map实现类之四:Hashtable
>
Hashtable
是个古老的
Map
实现类,
JDK1.0
就提供了。不同于
HashMap
,Hashtable是线程安全的。
>
Hashtable
实现原理和
HashMap
相同,功能相同。底层都使用哈希表结构,查询速度快,很多情况下可以互用。
>与
HashMap
不同,
Hashtable
不允许使用
null
作为
key
和
value
>与
HashMap
一样,
Hashtable
也不能保证其中
Key-Value
对的顺序
>Hashtable
判断两个
key
相等、两个
value
相等的标准,与
HashMap
一致。
7、Map实现类之五:Properties
>Properties
类是
Hashtable
的子类,该对象用于处理属性文件
>
由于属性文件里的
key
、
value
都是字符串类型,所以
Properties
里的
key 和 value
都是字符串类型
>
存取数据时,建议使用
setProperty(String key,String value)
方法和 getProperty(String key)方法
Properties pros = new Properties();
pros.load(new FileInputStream("jdbc.properties"));
String user = pros.getProperty("user");
System.out.println(user);
七、Collections工具类
>Collections
是一个操作
Set
、
List
和
Map
等的工具类
>Collections
中提供了一系列静态的方法对集合元素进行排序、查询和修改等操作,还提供了对集合对象设置不可变、对集合对象实现同步控制等方法
>
排序操作
:
(均为
static
方法)
>reverse(List)
:
反转
List
中元素的顺序
>shuffle(List)
:
对
List
集合元素进行随机排序
>sort(List):
根据元素的自然顺序对指定
List
集合元素按升序排序
>sort(List,
Comparator)
:
根据指定的
Comparator
产生的顺序对
List
集合元素进行排序
>swap(List,
int
,
int)
:
将指定
list
集合中的
i
处元素和
j
处元素进行交换
Collections
常用方法
查找、替换
>
Object max(Collection)
:
根据元素的自然顺序,返回给定集合中的最大元素
>Object max(Collection
,
Comparator)
:
根据
Comparator
指定的顺序,返回给定集合中的最大元素
>
Object min(Collection)
>Object min(Collection
,
Comparator)
>int frequency(Collection
,
Object)
:
返回指定集合中指定元素的出现次数
>void copy(List dest,List src)
:将
src
中的内容复制到
dest
中
>boolean replaceAll(List list
,
Object oldVal
,
Object newVal)
:
使用新值替换List 对象的所有旧值
@Test
public void test1() {
List list = new ArrayList();
list.add(-34);
list.add(5);
list.add(-4);
list.add(98);
//错误写法
List dest = new ArrayList();
//注意写法
List dest = Arrays.asList(new Object[list.size()]);
copy(dest, list);
System.out.println(dest);
}
Collections
常用方法:同步控制
>
Collections
类中提供了多个
synchronizedXxx()
方法,该方法可使将指定集
合包装成线程同步的集合,从而可以解决多线程并发访问集合时的线程安全
问题