**前言:**兄弟们你的三连是对我最大的鼓励。下次一定嘿嘿
我会努力认真的完成后续的文章的,希望可以帮到需要的人。
我也是特别懒惰,动不动就刷短视频就是小半天,哎呀,要自觉自觉。
接下来的文章内容来源于
[硅谷学习路线](2021年度全网最全Java学习路线 - 哔哩哔哩 (bilibili.com))
[2021年黑马程序员Java学习路线图 - 哔哩哔哩 (bilibili.com)](
java集合(1)
集合这篇文章我分成两份,一份写Collction一份Map
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
数组的一些弊端
- 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。
集合使用常见场景
比如说,歌曲列表,招聘网的公司列表
在列表中的每一项都表示一个对象,当然对象中还存在多个属性或者其他对象。
这个对象呢都是用集合存储,在用来展示
java集合概述
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
Collection
上面介绍说java集合分为单列数据,和键值对数据,这块主要介绍单列数据
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。collection接口没有是是实现类但是他的子接口存在实现类
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。(泛型之后会进行介绍)
Collection接口方法
注意这里说的是接口的方法,子类会存在接口的方法,还会存在子类自己的方法。这与之后的执行子接口实现类方法不要搞乱
方法 | 描述 |
---|---|
add(Object obj) | 添加一个指定对象 |
addAll(Collection coll) | 添加一个Collection集合,主要还是多态,放入是子接口实现类 |
int size() | 返回集合中的个数 |
void clear() | 清空集合 |
boolean isEmpty() | 判断集合是否为空 |
boolean contains(Object obj) | 判断集合是否存在指定对象 |
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。 |
boolean remove(Object obj) | 删除指定对象,删除指定的第一个对象,因为list接口集合表示可重复的 |
boolean removeAll(Collection coll) | 取当前集合的差集 |
boolean retainAll(Collection c) | 把交集的结果存在当前集合中,不 影响c |
Object[] toArray() | 转换为Object数组 |
hashCode() | 获取哈希值,来自于Object的父类方法 |
iterator() | 返回迭代器对象,用于集合遍历,使用迭代器进行遍历集合,适用于set接口的集合不能通过下标获取值 |
示例使用
因为接口不能创建对象,只能使用多态的方式引用执行实例
引用子接口的实现类
public class CollectionMethodTest {
public static void main(String[] args) {
// 首先我先使用ArrayList实现类来展示一下方法
// 父接口的引用指向子接口的实现
Collection coll = new ArrayList();
// 发现可以传入不同的类型啊 ,这里是可以引入泛型来约定类型的。
coll.add("我是String类型");
coll.add(123);
coll.add(true);
// 打印集合中元素个数
System.out.println("coll集合中存在多少:"+coll.size());
// 移除指定数据
coll.remove("我是String类型");
// 遍历集合
// 这里的实现了因为是List接口所以可以使用下标的形式获取
System.out.println("使用foeeach遍历");
for (Object o : coll) {
System.out.println(o);
}
System.out.println("使用for遍历");
// 再次创建一个集合用来传入到另一个集合中
ArrayList arrayList = new ArrayList();
arrayList.add("one");
arrayList.add("two");
arrayList.add("three");
((ArrayList) coll).addAll(arrayList);
for (int i = 0; i < coll.size(); i++) {
//注意get方法并不来自于collection接口,而是来源自List接口
System.out.println(((ArrayList) coll).get(i));
}
System.out.println("是否存在值为123的:"+coll.contains(123));
System.out.println("清空集合");
coll.clear();
System.out.println("是否清空:"+coll.isEmpty());
}
}
迭代器Iterator
这个可以用于遍历集合
因为List接口集合是存在指定下标的调用,但是set并不存在。没有下标怎么遍历呢,foreach是一种
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。
迭代器的使用
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。
Iterator接口方法
方法 | 描述 |
---|---|
boolean hasNext() | 判断是否存在下一个元素 |
Element next() | 指针向下一位移动获取下一位的数据 |
remove() | 移除当前指针下的元素 |
remove()方法如果删除的位置不存在元素,则报IllegalStateException。
示例
public class IteratorTest {
public static void main(String[] args) {
// 创建一个List接口实现进行遍历
Collection arrayList = new ArrayList();
arrayList.add(123);
arrayList.add("456");
arrayList.add(true);
Iterator iterator = arrayList.iterator();
while (iterator.hasNext()){
System.out.println("list:"+iterator.next());
}
// 创建一个set接口实现进行遍历
Collection hashSet = new HashSet();
hashSet.add(789);
hashSet.add("111");
hashSet.add(false);
Iterator iterator1 = hashSet.iterator();
while (iterator1.hasNext()){
System.out.println("set:"+iterator1.next());
}
// 这里使用Iterator
// 首先通过集合获取Iterator,此时Iterator中存在数据。数据像一个列表一样排列
// 指针开始没有指向数据,此时要进行判断,下一个位置存不存在数据。通过hasNext()
// 如果存在,既可以获取next(),假设如果next()没有获取就会出现异常
// 直接调用it.next()会抛出NoSuchElementException异常。
}
}
迭代器执行原理
//hasNext():判断是否还有下一个元素
while(iterator.hasNext()){
//next():①指针下移 ②将下移以后集合位置上的元素返回
System.out.println(iterator.next());
}
// 这里使用Iterator
// 首先通过集合获取Iterator,此时Iterator中存在数据。数据像一个列表一样排列
// 指针开始没有指向数据,此时要进行判断,下一个位置存不存在数据。通过hasNext()
// 如果存在,既可以获取next(),假设如果next()没有获取就会出现异常
// 直接调用it.next()会抛出NoSuchElementException异常。
List接口
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。
这里一段太长,不看这一段也可以的。直接从ArrayList开始
这里的这些我是在别的博文看到的,引用过来的。如果有侵权,就告诉我一下,我把他改掉
List三个接口对比
List实现Collection接口,它的数据结构是有序可以重复的结合,该结合的体系有索引;它有三个实现类:ArrayList、LinkList、Vector三个实现类。
三个实现类的基本区别
这里的这些我是在别的博文看到的,引用过来的。如果有侵权,就告诉我一下,我把他改掉
- ArrayList:底层数据结构使数组结构,查询速度快,增删改慢
- LinkList:底层使用链表结构,增删速度快,查询稍慢;
- Vector:底层是数组结构,Vector是线程同步的,所以它也是线程安全的。而ArratList是线程异步的,不安全。如果不考虑安全因素,一般用Arralist效率比较高;(和ArrayList很像)
可变长度数组不断new数组:
(1) ArrayList当初始化容量超过10时,会new一个50%de ,把原来的东西放入这150%中;
(2) Vector:当容量超过10时,会new一个100%的浪费内存;
ArrayList
概述
① ArrayList是List接口的可变数组的实现。实现了所有可选列表操作,并允许包括 null 在内的所有元素。除了实现 List 接口外,此类还提供一些方法来操作内部用来存储列表的数组的大小。
② 每个ArrayList实例都有一个容量,该容量是指用来存储列表元素的数组的大小。它总是至少等于列表的大小。随着向ArrayList中不断添加元素,其容量也自动增长。自动增长会带来数据向新数组的重新拷贝,因此,如果可预知数据量的多少,可在构造ArrayList时指定其容量。在添加大量元素前,应用程序也可以使用ensureCapacity操作来增加ArrayList实例的容量,这可以减少递增式再分配的数量。
③ 注意,此实现不是同步的。如果多个线程同时访问一个ArrayList实例,而其中至少一个线程从结构上修改了列表,那么它必须保持外部同步。
实现
对于ArrayList而言,它实现List接口、底层使用数组保存所有元素。其操作基本上是对数组的操作。下面我们来分析ArrayList的源代码:底层使用数组实现
Java代码 private transient Object[] elementData;
构造方法:
ArrayList提供了三种方式的构造器,可以构造一个默认初始容量为10的空列表、构造一个指定初始容量的空列表以及构造一个包含指定collection的元素的列表,这些元素按照该collection的迭代器返回它们的顺序排列的。
LinkList
概述
LinkedList的本质是双向链表。
(01) LinkedList继承于AbstractSequentialList,并且实现了Dequeue接口。
(02) LinkedList包含两个重要的成员:header 和 size。
header是双向链表的表头,它是双向链表节点所对应的类Entry的实例。Entry中包含成员变量: previous, next, element。其中,previous是该节点的上一个节点,next是该节点的下一个节点,element是该节点所包含的值。
size是双向链表中节点的个数。
实现
LinkedList实际上是通过双向链表去实现的。既然是双向链表,那么它的顺序访问会非常高效,而随机访问效率比较低。
既然LinkedList是通过双向链表的,但是它也实现了List接口{ 也就是说,它实现了get(int location)、remove(intlocation)等“根据索引值来获取、删除节点的函数”}。LinkedList是如何实现List的这些接口的,如何将“双向链表和索引值联系起来的”? 实际原理非常简单,它就是通过一个计数索引值来实现的。例如,当我们调用get(int location)时,首先会比较“location”和“双向链表长度的1/2”;若前者大,则从链表头开始往后查找,直到location位置;否则,从链表末尾开始先前查找,直到location位置。
这里的这些我是在别的博文看到的,引用过来的。如果有侵权,就告诉我一下,我把他改掉
ArrayList实现类
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
ArrayList源码分析
JDK7
new ArrayList();底层创建了长度是10的Object[]数组。
如果添加元素容量不够的时候,则进行扩容,默认情况下是原来的1.5倍,同时将原来数组的内容移动到新的数组中
JDK8
new ArrayList();底层数组初始化为{},并没有创建数组长度。
当第一次添加的时候创建长度为10.
下面的扩容和JDK7一致
这里再硅谷存在很多的源码带入,我只能进行文件的总结还是建议看看硅谷的视频
LinkedList实现类
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
LinkedList的源码分析
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;
}
}
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
LinkedList中的每一个数据对象都是Node类型
LinkedList的新增方法
因为LinkedList作为实现类,而且底层数据类型的不一致。对比于接口肯定可以有自己的方法
方法 | 描述 |
---|---|
void addFirst(Object obj) | 插入到第一个元素上 |
void addLast(Object obj) | 插入到最后一个位置上 |
Object getFirst() | 获取第一个 |
Object getLast() | 获取第二个 |
Object removeFirst() | 删除第一个 |
Object removeLast() | 删除最后一个 |
ArrayList和LinkedList
ArrayList底层是数组,LinkedList底层是双向链表
为什么ArrayList比LinkedList插入删除效率不高
因为LinkedList是双向链表,再插入或删除的时候只需要指定左右两边的node指向问题即可。
数组再插入和删除的时候,需要对其之后的元素位置移动,插入后面的全部向后移动,删除后面的全部向前移动
为什么ArrayList比LinkedList读取效率高
因为ArrayList存在下标,直接通过下标进行指定到元素即可
LinkedList没有下标,通过一个一个的node对象进行查找
List小结
因为上面的内容太多了,我写的你们看有可能会看的乱一点。这里我整理几个主要重点
- List接口的特点
- List接口下的三个实现类区别(也是面试题)
- 针对于ArrayList和LinkeList的源码解析部分。
Set接口
Set接口是Collection的子接口,set接口没有提供额外的方法所以下面就不会在介绍方法了
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
也就是说Set存储的内容是无序的唯一的
三个主要的实现类
HashSet
作为Set接口的主要实现类,线程是不安全的,可以存储NULL值
但是只能存储一次,因为Set无序唯一性
LinkedHashSet
作为HashSet的子类,在遍历内部元素的时候可以按照添加的顺序遍历
TreeSet
可以按照添加对象的指定属性,进行排序
Set的无序性和唯一性
无序性
public class SetTest {
public static void main(String[] args) {
// 创建一个Hashset做演示
HashSet hashSet = new HashSet();
hashSet.add(123);
hashSet.add("AA");
hashSet.add("cc");
StringBuffer qwe = new StringBuffer("qwe");
hashSet.add(qwe);
// 遍历发现打印的顺序和添加的顺序不一致。
// 但是并不是表示数据是随机性的。Set有自己的排序规则
for (Object o : hashSet) {
System.out.println(o);
}
// 这里看的是HashSet的排序规则,
// 根据Hashcode的值大小排序
System.out.println("查看各个元素的hashcode值");
System.out.println("AA".hashCode());
System.out.println("cc".hashCode());
System.out.println(qwe.hashCode());
}
}
唯一性
public class SetTestweiyi {
public static void main(String[] args) {
// 创建HashSet在其中添加4个值,有一个值是重复的。
// HashSet的检验重复是根据equals()方法
HashSet hashSet = new HashSet();
hashSet.add(123);
hashSet.add("AA");
hashSet.add("aa");
hashSet.add("aa");
System.out.println("hashSet中存在多少值"+hashSet.size());
}
}
HashSet实现类
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
唯一性规则
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”。
HashSet中元素添加过程
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。
底层也是数组,初始容量为16,当如果使用率超过0.75,(16*0.75=12) 就会扩大容量为原来的2倍。(16扩容为32,依次为64,128…等)
重写HashCode,equals
为了更好的避免重复。重写方法满足的条件
- 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。
LinkedHashSet
LinkedHashSet是HashSet的子类
为什么LinkedHashSet作为无序可以打印有序的呢
Set set = new LinkedHashSet();
set.add(new String("AA"));
set.add(456);
set.add(456);
set.add(new Customer("刘德华", 1001));
可以看到首选数据还是与HashSet一样存储的。
但是看到一个类型LinkedList中的一个东西node类型
所以可以知道,打印的顺序就是通过Node类型进行前后绑定。存在了一个无序列表,又可以有序的一个情况
TreeSet
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
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。
TreeSet和后面要讲的TreeMap 采用红黑树的存储结构
特点:有序,查询速度比List快
示例展示
public class TreeSetTest {
public static void main(String[] args) {
// 尝试放入不同的类型进行遍历
TreeSet treeSet = new TreeSet();
treeSet.add("123");
treeSet.add(123);
for (Object o : treeSet) {
System.out.println(o);
}
}
}
发现报了个异常String不能自定转换int,在compareTo排序中
所以说明TreeSet只能存放相同的类型数据,需要进行ComparedTo方法中进行排序
public class TreeSetTest {
public static void main(String[] args) {
// 尝试放入相同的类型进行遍历
TreeSet treeSet = new TreeSet();
treeSet.add("123");
treeSet.add("456");
for (Object o : treeSet) {
System.out.println(o);
}
}
}
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。
因为只有重写CompareTo()才能进行排序
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
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
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。