JavaSE| 集合
2024-10-14 18:13:37
集合
l Collection 层次结构中的根接口。Collection 表示一组对象，这些对象也称为 collection 的元素。一些 collection 允许有重复的元素，而另一些则不允许。一些 collection 是有序的，而另一些则是无序的。JDK 提供更具体的子接口（如 Set 和 List、Queue）实现。此接口通常用来传递 collection，并在需要最大普遍性的地方操作这些 collection。
l List：有序的 collection（也称为序列）。此接口的用户可以对列表中每个元素的插入位置进行精确地控制。用户可以根据元素的整数索引（在列表中的位置）访问元素，并搜索列表中的元素。
l Queue：队列通常（但并非一定）以 FIFO（先进先出）的方式排序各个元素。不过优先级队列和 LIFO 队列（或堆栈）例外，前者根据提供的比较器或元素的自然顺序对元素进行排序，后者按 LIFO（后进先出）的方式对元素进行排序。
l Set：一个不包含重复元素的 collection。更确切地讲，set 不包含满足 e1.equals(e2) 的元素对 e1 和 e2，并且最多包含一个 null 元素。正如其名称所暗示的，此接口模仿了数学上的 set 抽象。
l SortedSet进一步提供关于元素的总体排序 的 Set。这些元素使用其自然顺序进行排序，或者根据通常在创建有序 set 时提供的 Comparator进行排序。该 set 的迭代器将按元素升序遍历 set。提供了一些附加的操作来利用这种排序。
l Map：将键映射到值(key,value)的对象。一个映射不能包含重复的键；每个键最多只能映射到一个值。 Map 接口提供三种collection 视图，允许以键集、值集或键-值映射关系集的形式查看某个映射的内容。映射顺序 定义为迭代器在映射的 collection 视图上返回其元素的顺序。某些映射实现可明确保证其顺序，如 TreeMap 类；另一些映射实现则不保证顺序，如 HashMap 类。
l SortedMap进一步提供关于键的总体排序 的 Map。该映射是根据其键的自然顺序进行排序的，或者根据通常在创建有序映射时提供的 Comparator 进行排序。
数组是一个容器，已经可以存储多个对象，逻辑结构是线性的，顺序的存储结构；
申请内存：一次申请一大段连续的空间，一旦申请到了，内存就固定了。
存储特点：所有数据存储在这个连续的空间中，数组中的每一个元素都是一个具体的数据（或对象），所有数据都紧密排布，不能有间隔。
操作
查询：每一个元素都有一个数值下标，可以通过下标瞬间定位到某个元素
增加：
先使用total变量辅助记录实际存储元素个数
从尾部增加：数组名[total++]=新元素
从其他位置插入：先把index位置开始所有元素后移，然后数组名 [index]=新元素
删除：先把index后面的元素前移，然后数组名[total--]=null
改：直接数组名[index]=新元素
优点：按索引查询效率高
但是数组有一些不足的地方：（添加/ 删除效率低，都涉及到移动元素；）
* （1）一旦长度确定就没法修改，如果要修改，程序要负责扩容代码。
* （2）无法直接获取实际存储了几个对象，需要类似于total的变量辅助
集合：新的容器，只用来装对象，不能用来装基本数据类型的数据
* 集合比数组
* （1）类型更丰富，它有各种特征的集合
* （2）无需程序员来编写“扩容”等代码，也不用通过"total"来记录实际的元素的个数
*
分为两大类：
（1）Collection：存储一组对象，单身party
（2）Map：存储“映射关系”的，存储“键值对” (key,value)，情侣party，家庭party
* Collection：最常用的两个子接口
List：有序（添加的顺序）的可重复的
Set：无序（添加的顺序）的不可重复
1、Collection接口
java.util.Collection：接口
JDK 不提供此接口的任何直接 实现：它提供更具体的子接口（如 Set 和 List）实现
1、添加
* boolean add(Object obj)
* boolean addAll(Collection other)：
* 当前集合 = 当前集合 ∪ other集合
Collection c = new ArrayList(); //多态引用； ArrayList是List接口的实现类，List接口是Collection的子接口
c.add( 对象 ); c.add(12); //因为12会自动装箱类Integer的对象
c1.add(c2); //增加另外一个集合; 如果有重复元素，也会添加进去。集合可以有重复元素；
c.add(c2);//把C2当成一个整体看； c.addAll(c2);//把c2中的元素，一个一个添加到c中 2、删除
* boolean remove(Object o)
* boolean removeAll(Collection other)
* 当前集合 = 当前集合 - (当前集合 ∩ other)
* void clear()
c.remove( );
//c.removeAll(c2);//会用c2中的元素，与c中的元素进行equals，如果相同的就把c集合中的元素删除，而c2中的元素不会改变不会被删除。如果移除成功就返回true，否则false 3、修改（没有提供） 4、查找：
* boolean contains(Object o)
* boolean containsAll(Collection c); c1.containsAll(c2); 如果c1中的元素全部都包含c2的元素，就返回true； c2是否是c1的子集。
* 判断c集合是否是当前集合的子集
* boolean isEmpty()
删除、查找等要依据元素的equals方法，如果元素没有重写equals，那么equals就等同于==，要注意元素是否重写equals。
像String,Integer...等重写了equals
5、获取元素的个数
* int size() 6、排序（没有提供）
* 没有提供的原因，某些集合自带排序功能，而且Collections工具类有排序功能
*
7、遍历
* Iterator<E> iterator() ：获取集合自身的迭代器，用于遍历集合用的
* Object[] toArray()
*
//用迭代器迭代集合；用于按条件删除或修改等； Iterator接口
Iterator iter = c1.iterator(); A：boolean hasNext()：是否还有元素可迭代
Object obj = iter.next(); B:Object next() 取出下一个元素
for (Object object : c1) { C：remove()：删除刚刚迭代的元素
System.out.print(object);
} //转成数组迭代;
Object[] objArray = c1.toArray();
for (Object object : objArray) {
System.out.print(object);
}
//直接用增强for循环; 只是查找和查看，用它更简洁更快
for (Object object : c1) {
System.out.println(object);
}
8、求两个集合的交集
* boolean retainAll(Collection<?> c)
当前集合 = 当前集合 ∩ other
c1.retainAll(c2);
1）如果两个集合元素完全一样 返回值为false；2）c1包含于c2中 返回值为false；3）其他 返回值为true。
实际上该方法是指：如果集合c1中的元素都在集合c2中，则c1中的元素不做移除操作，反之如果只要有一个不在c2中则会进行移除操作。
即：c1进行移除操作返回值为：true; 反之返回值则为false。
boolean retainAll = c1.retainAll(c2);
System.out.println(retainAll);
System.out.println("c的有效元素的个数：" + c1.size());//如果存在交集,有相同元素,c1中只保留相同的元素;
//如果不存在相同元素,则c1会变空;
java.util.Iterator接口：
（1）boolean hasNext() ：是否有下一个元素需要迭代
（2）Object next() ：取出下一个元素
（3）void remove() ：删除刚刚迭代的元素
Iterator iter = c.iterator();//在iterator()给我们创建了一个Iterator的实现类对象； iter的作用就是遍历、迭代集合；
while(iter.hasNext()){
Object object = iter.next();
Student stu = (Student) object;
if(stu.getScore() < 90){ // if("李四".equals(obj))
iter.remove();//调用的是迭代器自己的删除方法； //而foreach不允许在遍历是添加、删除元素
}
}//要在while循环结束后再迭代查看它
System.out.println("迭代删除后：---------------------");
for (Object object : c) {
System.out.println(object);
}
一、增加一个接口：java.lang.Iterable接口
* JDK1.5增加
* 它有一个抽象方法：Iterator iterator()
* 实现这个接口允许对象成为 "foreach" 语句的目标 * Collection从JDK1.5之后开始继承Iterable接口。 二、java.util.Iterator接口在哪里实现的？
* //左边是Iterator接口，说明右边一定创建了一个Iterator接口的实现类对象，否则iterator调用方法是没有方法体可以执行
Iterator iterator = list.iterator(); * 跟踪源代码：list.iterator()
* public Iterator<E> iterator() {
return new Itr();//Itr是一个内部类
} * 跟踪每一种Collection的集合发现，所有的集合在内部都一个内部类来实现java.util.Iterator接口。
*
* 为什么？
* （1）每一种集合的内部实现物理结构不一样，有的是数组有的是链表等，迭代方式不一样，无法给出统一的实现
* （2）迭代的作用，为某个集合迭代，遍历元素，那么它只为某类集合服务，迭代时又需要访问集合的内部(private)的元素，
* 所以我们设计为内部类更合适。
*
* 我们可以把迭代器比喻成：公交车上的售票员，飞机上空姐，他只为本集合服务
*/
2、 java.util.List（比Collection多了和索引index相关的方法）
* 有序的 collection（也称为序列）。此接口的用户可以对列表中每个元素的插入位置进行精确地控制。
* 用户可以根据元素的整数索引（在列表中的位置）访问元素，并搜索列表中的元素。
* List是Collection的子接口，那么Collection中的方法它也有。* List增加了Collection接口没有的方法，和索引位置相关的方法：
1、添加
* boolean add(Object obj)：List系列的，默认添加到最后
* boolean addAll(Collection other)：List系列的，默认添加到最后
*
* boolean add(int index ,Object obj)：在指定位置index处，插入一个元素obj
* boolean add(int index, Collection other)：在指定位置index处，插入多个元素，other中的多个元素
*
2、删除
* boolean remove(Object o) ； 这个是指定元素。
* boolean removeAll(Collection other)
* void clear()
*
* Object remove(int index)：删除指定位置index的元素，删除的同时还返回了该元素，如果需要就接收，不需要就不接收。 //Object remove = list.remove(1);
*
3、修改（有提供）
* Object set(int index, Object element) ：替换集合index位置的元为element，返回被替换的旧元素 ； lis.set( 1, 8 )；
*
4、查找：
* boolean contains(Object o)
* boolean containsAll(Collection c)
* 判断c集合是否是当前集合的子集
* boolean isEmpty()
*
* int indexOf(Object o) //int index = list.indexOf("李四");
* int lastIndexOf(Object o) //查找最后一个元素的索引位置
* Object get(int index) //list.get( 2 ) ;
*
5、获取元素的个数
* int size()
*
7、遍历
* Iterator<E> iterator() ：获取集合自身的迭代器，用于遍历集合用的
* Object[] toArray()
* 增加了：
* ListIterator<E> listIterator()：
ListIterator和Iterator有什么不同？
Iterator只能从前往后遍历，而ListIterator可以从任意位置从前往后，从后往前。 ListIterator iter = lis.listIterator();
while(iter.hasNext()){
Object nex = iter.next();
System.out.println(nex);
} ListIterator iterator = lis.listIterator(lis.size()); //从后边往前边迭代； int previousIndex()；还增加了迭代的同时：set和add
while(iterator.hasPrevious()){
Object pre = iterator.previous();
System.out.println(pre);
}
8、截取列表的一部分
List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) System.out.println(lis.subList(0, 3)); //[1, 2, 3]
List接口的实现类
java.util.List接口的实现类有：
* java.util.ArrayList：动态数组
* java.util.Vector：动态数组
* java.util.LinkedList：链表
* java.util.Stack：栈 ① ArrayList和Vector：（底层都是数组--称为动态数组）
* Vector：是旧版本，线程安全的，扩容机制为原来的倍，支持旧版的Enumeration迭代器
* ArrayList：是新版本，线程不安全的，扩容机制为原来的1.5倍，不支持Enumeration迭代器
* ArrayList只用：foreach和Iterator或ListIterator
* 只看，不改：foreach
* 看，并且删除：从前往后：Iterator
* 看，并且删除、插入，从前往后，或从后往前：ListIterator
如果需要再细化：
ArrayList在JDK1.7之后，如果new ArrayList()，一开始初始化为一个长度为0的空数组，在第一次添加元素时，初始化为容量为10的数组。
Vector：new Vector()直接初始化为容量为10的数组。
② 动态数组与链表LinkedList区别：底层的物理结构不同：
动态数组底层的实现是数组；
* 优点：可以根据索引快速的遍历和查找元素
* 缺点：长度不够，需要扩容，影响性能
* 删除后，要移动元素，并且空出大量的空间，浪费空间
* 需要开辟连续的存储空间
LinkedList是链表结构。
* 优点：有几个元素，占几个空间，不需要连续的空间
* 添加时，比较快，不需要扩容
* 删除：删除时，比较快，不需要移动元素；只要修改前后元素的关系就可以，和其他元素无关，无需移动
缺点：无法索引快速定位，如果要按索引操作，效率比较低，从头遍历
③ Stack：栈，一种“先进后出FILO”或“后进先出LIFO”数据结构的集合。
Stack s = new Stack();
（1）push(Object obj) s.push("张三");
（2）Object peek()：查看栈顶元素是什么 Object peek = s.peek();
（3）Object pop()：取出栈顶元素
LinkedList：双向链表（即记录第一个结点first，又记录最后一个结点last）
队列Queue：先进先出（FIFO）
双端队列Deque：就可以从队头出去，也可以从队尾出去
从JDK1.6开始LinkedList又实现了Deque接口。
LinkedList把栈、队列、双向链表、双端队列所有方法都集为一身，只要调用对应的方法就可以实现各种需求。
自己设计一个MyArrayList，类似于ArrayList
MyArrayList对象作为容器使用：
添加、获取有效元素的个数、根据索引删除; 从索引位置,把右边的元素移动到左边；根据对象删除；根据对象查找下标；返回数组中实际存储的元素；判断某个元素是否存在
在指定位置添加,从index位置起它后边的元素都往右边移动;替换指定位置的元素,并返回被替换的旧元素；返回指定位置的元素
import java.util.Arrays;
public class MyArrayList {
private Object[] arr;
private int total;
public MyArrayList() {
super();
//给数组初始化;
arr = new Object[10];
}
public MyArrayList(Object[] arr, int total) {
super();
this.arr = arr;
this.total = total;
}
//1. 添加方法
public void add(Object obj){
if(total == arr.length){ //判断数组是否满了,满了就扩容
//扩容
arr = Arrays.copyOf(arr, arr.length * 2);
}
arr[total++] = obj;
}
//2.获取有效元素的个数;
public int size(){
return total;
}
//3.根据索引删除; 从索引位置,把右边的元素移动到左边;
public void remove(int index){
if(index < 0 || index > total){
throw new IndexOutOfBoundsException("下标越界了");
}
// 1,2,3,4,5,6,null ;要把index=1的小标删除,从index+1的位置移动,需要移动3,4,5,6
System.arraycopy(arr, index+1, arr, index, total-index-1);
arr[total-1] = null;
total--;
}
//4.根据对象删除
public void remove(Object obj){
int index = indexOf(obj);//调用找下标的方法
if(index != -1){
remove(index);
}
}
//5.根据对象查找下标
public int indexOf(Object obj){
int index = -1;
if(obj == null){
for(int i = 0; i < total; i++){
if(obj == arr[i]){
index = i;
break;
}
}
}else{
for(int i = 0; i < total; i++){
if(obj.equals(arr[i])){
index = i;
break;
}
}
}
return index;
}
//6.返回数组中实际存储的元素
public Object[] toArray(){
return Arrays.copyOf(arr, total);
}
//7.判断某个元素是否存在
public boolean contains(Object obj){
int index = indexOf(obj);
return index != -1;
}
//8.在指定位置添加,从index位置起它后边的元素都往右边移动;
public void add(int index, Object obj){
if(index < 0 || index > total ){
throw new IndexOutOfBoundsException("下标越界了");
}
if(total == index){
//扩容
arr = Arrays.copyOf(arr, arr.length * 2);
} // 1,2,3,4,5,null; total=5,在index=2的位置插入一个新的
System.arraycopy(arr, index, arr, index+1, total-index);
arr[index] = obj;
total++;
}
//9.替换指定位置的元素,并返回被替换的旧元素
public Object set(int index, Object value){
if(index < 0 || index > total ){
throw new IndexOutOfBoundsException("下标越界了");
}
Object old = arr[index];
arr[index] = value;
return old;
}
//10.返回指定位置的元素
public Object get(int index){
if(index < 0 || index > total ){
throw new IndexOutOfBoundsException("下标越界了");
}
return arr[index];
}
}
单链表的添加和删除方法
package com.atguigu.testlink;
public class MyLinked { //单链表
private Node first; //第一个节点的地址,节点就包含了数据data和next节点;
private int total;
class Node{
Object data;
Node next;
public Node(Object data, Node next) {
super();
this.data = data;
this.next = next;
}
}
//1、添加方法
public void add(Object obj){
Node newNode = new Node(obj, null); //1)创建新节点newNode,它就包含数据对象和记录下一节点的地址
if(first == null){ //2)如果链表是空的;
first = newNode; //
}else{
Node last = first;// 1）先找到最后一个节点的地址
while(last.next != null){
last = last.next;
} //如果为空了循环就退出来了,就把新节点赋值给它
last.next = newNode; //2）然后最后一个节点.next = newNode;
}
total++;
}
//2、获取有效元素个数
public int size(){
return total;
}
//返回链表所有的数据
public Object[] toArray(){
Object[] all = new Object[total];
//遍历链表,把Node的data放到all[i]中;
Node node = first; //
for (int i = 0; i < total; i++) {
all[i] = node.data;
node = node.next;
}
return all;
}
//4、删除
public void remove(Object obj){
if(first == null){ //1)链表是空的，直接结束
return;
}else{
//2)要删除的就是第一个节点;//判断first是否是被删除目标
boolean isRemove = false;
if(obj == null && first.data == null){ //分为obj是否为空
isRemove = true;
}else if(obj != null && obj.equals(first.data)){
isRemove = true;
}
if(isRemove == true){ //isRemove是true说明第一个结点就是要删除的结点
first = first.next;
}else{ //说明第一个结点不是要删除的目标结点
Node lastNode = first;
Node node = lastNode.next;
Node removeNode = null;
// 遍历查找第二个结点到最后一个结点是否有被删除的目标结点
while(node.next != null){//把条件修改为node!=null,因为node = lastNode.next，说明node为空的话，lastNode就是最后一个节点，我们已经全部都找过
//分为obj是否为空
if(obj == null){
//如果node.data也为空，那么node就是被删除结点
if(node.data == null){
removeNode = node;
break;
}else{ //否则node和lastNode都往右移动
lastNode = node;
node = node.next;
}
}else{
if(obj.equals(node.data)){
removeNode = node;
break;
}else{
lastNode = node;
node = node.next;
}
}
}
if(node.next == null){ //最后一个节点
if(obj == null){
if(node.data == null){
removeNode = node;
}
}else{
if(obj.equals(node.data)){
removeNode = node;
}
}
}
if(removeNode == null){
return;
}else{
lastNode.next = removeNode.next;
removeNode.data = null;//使得它尽快被回收
removeNode.next = null;//使得它尽快被回收
}
}
}
total--;
}
}
public class TestMyLinked {
public static void main(String[] args) {
MyLinked my = new MyLinked();
System.out.println(my.size()); //第一个节点为空,first == null; total==0
my.add("李四");//first:
data:hash==0、value[0]李 [1]四;
next:null
my.add("王五");//first:
data:hash==0、value[0]李 [1]四;
next: data:hash==0、value[0]王 [1]五;
next:null
my.add("赵六");//first:
data:hash==0、value[0]李 [1]四;
next: data:hash==0、value[0]王 [1]五;
next:data:hash==0、value[0]赵 [1]六;
next:null
my.add("Hello");
System.out.println(my.size());
my.remove("赵六");
System.out.println(my.size());
}
}
3、Set（Collection另一个接口）
一个不包含重复元素的 collection。
* 更确切地讲，set 不包含满足 e1.equals(e2) 的元素对 e1 和 e2，并且最多包含一个 null 元素。
* 正如其名称所暗示的，此接口模仿了数学上的 set 抽象。 * Set的方法都是继承自Collection。 Set的实现类们：
1、HashSet：元素是完全无序的，它的顺序是由hash值来决定的。
HashSet：元素的存储和是否重复要依赖于元素的：hashCode()和equals()方法
2、TreeSet：元素是按照“大小”顺序排列的（字母小的在前），和添加顺序无关。
TreeSet：元素的存储和是否重复要依赖于元素的比较大小的方法：int compareTo(Object o)或 指定的比较器的int compare(Object o1,Object o2) @Test
public void test(){
HashSet set = new HashSet();/*set.add("kk");
set.add("alex");
set.add("dd");
set.add("java");
set.add("java");*///String重写了hashCode()和equals()方法,所以只能添加进去一个
//String实现了java.lang.Comparable接口
TreeSet set = new TreeSet();
set.add(2);
set.add(1); //Integer实现了java.lang.Comparable接口
set.add(8);//Integer也重写了hashCode()和equals()方法,所以只能添加进去一个
set.add(8); for (Object object : set) {
System.out.println(object);
}
}
TreeSet set = new TreeSet();
set.add(new Student(2, "kk", 99));
set.add(new Student(3, "alx", 69));
set.add(new Student(4, "hk", 69)); //失败的原因，Student没有java.lang.Comparable，无法添加；
//Student cannot be cast to java.lang.Comparable
for (Object object : set) {
System.out.println(object);
}
3、LinkedHashSet：是HashSet的子类，但是比HashSet要多一个“记录元素添加顺序的功能”，
* 因此它添加和删除的效率比HashSet相对低。
* 当你既想要元素不重复，又想要按照添加的顺序时，选择LinkedHashSet。
* 如果你只是想要不重复，那么选择HashSet，如果你执行想要添加顺序，选ArrayList等。 String 、Integer都重写了hashCode()和equals()方法。
TreeSet：
(1) 按照元素的自然顺序排列：要求元素必须实现java.lang.Comparable接口
例如：String实现了java.lang.Comparable接口，它是按照字符的Unicode编码值来排序。
(2) 按照指定的定制比较器的规则排序，要求指定一个java.util.Comparator接口的实现类对象
例如：专门为比较String对象，定制了一个比较器java.text.Collator实现了java.util.Comparator接口
实现Comparable接口
public class TestMap2 {
@Test
public void test(){
TreeSet set = new TreeSet();
set.add(new Student(2,"kk",800));
set.add(new Student(1,"gk",100));
set.add(new Student(4,"alx",180));
for (Object object : set) {
System.out.println(object);
}
}
class Student implements Comparable{
private int id;
private String name;
private int score;
public Student() {
super();
}
public Student(int id, String name, int score) {
super();
this.id = id;
this.name = name;
this.score = score;
}
public int getId() {
return id;
}
public void setId(int id) {
this.id = id;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getScore() {
return score;
}
public void setScore(int score) {
this.score = score;
}
@Override
public String toString() {
return "Student [id=" + id + ", name=" + name + ", score=" + score + "]";
}
@Override
public int compareTo(Object o) { //自然排序,按照员工的
Student stu = (Student) o;
//return this.score - stu.score; //按照成绩排序
//return this.id - stu.id; //自然顺序，按照学生id的编号排序
return this.name.compareTo(stu.getName()); //String有它自己的排序方法
}
}
指定一个comparator接口的实现类对象
public class TestMap2 {
@Test
public void Test1(){
TreeSet set = new TreeSet(new Comparator() {
@Override
public int compare(Object o1, Object o2) {
Student stu1 = (Student) o1;
Student stu2 = (Student) o2;
if(stu1.getScore() > stu2.getScore()){
return 1;
}else if(stu1.getScore() < stu2.getScore()){
return -1;
}else{
return 0;
} //因为double类型不精确，建议使用如下方法比较大小
/*long d1 = Double.doubleToLongBits(stu1.getScore());
long d2 = Double.doubleToLongBits(stu2.getScore());
if(d1 > d2){
return 1;
}else if(d1 < d2){
return -1;
}else{
return 0;
}*/
}
});
set.add(new Student(2,"kk",800));
set.add(new Student(1,"gk",100));
set.add(new Student(4,"alx",180));
for (Object object : set) {
System.out.println(object);
}
}
}
java.text.Collator类型比较字符串，可指定语言比较
//指定一个实现了java.util.Comparator接口的实现类的对象
//而且这个比较器还要比较两个“字符串”的大小
//java.text.Collator类型就符合要求
Collator instance = Collator.getInstance(Locale.CHINA);//Locale.CHINA指定语言环境
TreeSet set = new TreeSet(instance);
set.add("张三");
set.add("李四");
set.add("王五");
for (Object object : set) {
System.out.println(object);
}
4、Map
将键映射到值的对象。一个映射不能包含重复的键；每个键最多只能映射到一个值。 Map接口的常用方法：
1、添加
put(Object key, Object value)
* 任意Java的引用数据类型都可以作为key和value的类型，但是最常见的是Integer和String比较多的作为key的类型。
* putAll(Map map):把另一个map集合的映射关系添加到当前Map中
Map map = new HashMap();
map.put("smile", 78);
map.put("kris", 78); //value可以一样，key不能一样；
2、获取映射关系的对数
* int size() //map.size(); 3、查找
* boolean containsKey(Object key)
* boolean containsValue(Object value)
* V get(Object key) ：根据key获取value; map.get("key");
* boolean isEmpty() 4、删除
* V remove(Object key) :根据key移除一对映射关系，并且返回对应的value
* void clear() 5、遍历
（1）Set keySet()：因为Set不允许有重复元素，因为Map的所有key也是要求不允许重复的。
Set keys = map.keySet();
for (Object object : keys) {
System.out.println(object);
}
（2）Collection values() 因为value是可以重复的，所以这里不能用Set
Collection values = map.values();
for (Object object : values) {
System.out.println(object);
}
（3）Set entrySet()
因为key不重复，所以entry是不重复的
Entry类型是Map中的一个内部接口类型，映射项（键-值对）。它的实现类在Map的实现类中，以内部类的形式存在。
Set entrySet = map.entrySet();
for (Object object : entrySet) { //Entry接口，可以拿到K, V getKey() getValue()
System.out.println(object);
}
//Can only iterate over an array or an instance of java.lang.Iterable
//只有数组和Collection系列的集合
//map不能直接foreach
Map接口的实现类
所有的Map都是有一个共同点：key不允许重复，即同一个key只能出现一次
1、HashMap：哈希表
如何确定key的不重复和顺序的：依据key的 hashCode 方法和 equals 方法
2、TreeMap
如何确定key的不重复和顺序的：依据key的自然顺序或定制比较器的规则
因此要求要么key类型实现了java.lang.Comparable接口，并重写int compareTo(Object obj)
要么在创建TreeMap时指定定制比较器对象（它是实现java.util.Comparator接口，并重写int compare(Object o1, Object o2)的对象）
3、LinkedHashMap
LinkedHashMap是HashMap的子类，比HashMap多维护了“添加”的顺序。
4、Hashtable：哈希表
如何确定key的不重复和顺序的： hashCode 方法和 equals 方法
5、Properties
Properties是Hashtable的子类，是一种特殊的集合，特殊在它的key和value的类型都是String HashMap和Hashtable都是哈希表：（判断两个key相等的标准：两个key的hashcode值相等且equals方法返回true）
* Hashtable：旧版的，线程安全的，不允许key和value为null值；
* HashMap：新版的，线程不安全的，允许key和value为null值； 关系：
* HashSet和HashMap：HashSet其实就是一个HashMap，通过HashMap实现
添加到HashSet中的元素是作为HashMap的key，他们的value是共享了一个PRESENT（是Object类型的常量对象）
* TreeSet和TreeMap:TreeSet其实就是一个TreeMap
添加到TreeSet中的元素是作为TreeMap的key，他们的value是共享了一个PRESENT（是Object类型的常量对象）
* LinkedHashSet和LinkedHashMap：LinkedHashSet其实就是一个LinkedHashMap
练习
@Test
public void test1(){
TreeMap map = new TreeMap();
//第一组
ArrayList list = new ArrayList();
list.add(new Student1("kris", 99));
list.add(new Student1("jing", 89));
list.add(new Student1("smile", 79));
map.put("第一组", list); //第二组
ArrayList list2 = new ArrayList();
list2.add(new Student1("张三",56));
list2.add(new Student1("李四",78));
map.put("第二组", list2); //第三组
ArrayList list3 = new ArrayList();
list3.add(new Student1("王五",99));
list3.add(new Student1("嘿嘿",45));
map.put("第三组", list3); Set entrySet = map.entrySet();
/*for (Object object : entrySet) {
System.out.println(object);
}*/
double max = -1;
for (Object object : entrySet) {
Entry entry = (Entry) object; // Entry类型是Map中的一个内部接口类型，映射项（键-值对）。它的实现类在Map的实现类中，以内部类的形式存在
Object group = entry.getKey();
System.out.println(group); System.out.print("该组学员有:");
ArrayList listvalue = (ArrayList)entry.getValue();
for (Object stu : listvalue) {
System.out.println(stu); Student1 s = (Student1) stu;
if(s.getScore() > max){
max = s.getScore();
}
}
}System.out.println("最高分为:" + max);
}
5、HashMap底层实现
存储到HashMap中的映射关系(key,value)，其中的key的hashCode值和equals方法非常重要。
单向链表，如果查找n个元素中的最后一个元素会遍历n遍；如5个元素，查找5遍；
而二叉树分left和right，5个元素查找最后一个则只查找3遍；
* HashMap的底层实现：
* 1、简单版
* JDK1.7：HashMap的底层实现是：数组+单向链表
* JDK1.8：HashMap的底层实现是：数组+单向链表/红黑树 为什么要红黑树？
* 红黑树：一个自平衡的二叉树
* 当结点多了用红黑树，少了用链表
* 因为少的话用红黑树太复杂，多了话用红黑树可以提高查询效率。
* 红黑树：（自动调整根结点，保证左右两边的结点数差不多），它会左旋，右旋来实现。 2、复杂v1.0版
* JDK1.7：HashMap的底层实现是：数组（初始长度为16）+单向链表
* 每一个对映射关系的存储位置：
* 存储的位置：存储的位置和顺序是否重复，是依据key的hashCode()和equal()决定的；
（1）先计算key的hash值，通过hashCode()就可以得到，
（2）再用hash值经过各种（异或^）操作，得到一个int数字，目的是使得更均匀的分布在数组的每一个元素中。
（3）再用刚才的int值，与table数组的长度-1（int & table.length）做一个“按位与&"运算，目的是得到一个[i]
因为数组的长度是2的n次方，长度-1的数的二进制是前面都是0，后面都是1，任何数与它做“&”，结果一定是[0,该数]之间 为什么会出现链表？
* (1)两个不同的key对象，仍然可能出现hashCode值一样
* (2)就算hashCode不一样，经过刚才的计算，得到[i]是一样的
* (3)而我们的数组的元素table[i]本来只能放一个元素，那么现在有多个元素需要存储到table[i]中，只能把这几个元素用链表连接起来
* 简单比喻：
* y = f(x)
* 两个不一样的x，可能得到一样的y； 那么存储到HashMap中的是什么样的元素呢？
* (1)首先是Map.Entry类型：映射项（键-值对）。
* (2)其次HashMap有一个内部类HashMap.Entry实现了Map.Entry接口类型
* 内部类Entry由四部分组成：
* （1）key
* （2）value
* （3）下一个Entry：next
* （4）hash值计算的整数值，为了后面查询快一点 如何避免重复？（hash值取的是整数在内存中做比较比较快，而equals重写可能会比较很多次）
* 如果两个key的hash值是一样的，还要调用一下equlas()方法，如果返回true，就会把新的value替换旧的value。
* 如果两个key的hash值是一样的，还要调用一下equlas()方法，如果返回false，就会把新的Entry连接到旧的Entry所在链表的头部(first)
* 如果两个key的hash值是不一样的，但是[i]是一样的，就会把新的Entry连接到旧的Entry所在链表的头部(first)
* 如果两个key的hash值是不一样的，并且[i]不一样的，肯定存在不同table[i]中
* 我们把table[i]称为“桶bucket”。
回忆：两个对象的hash值：
* （1）如果两个对象是“相等”，他们的hash值一定是一样
* （2）如果两个对象的hash值是一样，他们可能是相同的对象，也可能是不同的对象；。
*
* 3、复杂追踪源代码v2.0版
(1)什么时候扩容
* 当①元素的个数达到“阈值”，②并且新添加的映射关系计算出来的table[i]位置是非空的情况下，再扩容；（如果table[i]是空的就不扩容直接放进去，若是非空说明是连接到别的下面了；）
* 默认加载因子 (0.75)：DEFAULT_LOAD_FACTOR，也可自己手动赋值
* 阈值 = table.length * 加载因子(loadFactor)
* 第一次阈值：16 * 0.75 = 12 默认初始容量：DEFAULT_INITIAL_CAPACITY：16 （1<<4即2^4）
第二次阈值：32 * 0.75 = 24
* ...
*
* HashMap中table的长度有一个要求：必须是2的n次方（如果你给的值不是2^n，它也会给你纠正一个最接近的值），是为了让2^n-1的二进制是11111... (2)跟踪一下put方法的源代码
* 第一步：先判断table是否为空数组，如果table是空的，会先把table初始化为一个长度为16的数组（在默认的构造器中创建）；
如果你指定的长度不是2的n次方，会往上纠正为最接近的2的n次方（int capacity = roundUpToPowerOf2(toSize)），
并且把阈值threshold = table.length * 加载因子(loadFactor) = 12。
* 第二步：如果key是null，(空的就直接添加进去) 首先确定的位置是table[0]，
* 如果原来table[0]已经有key为null的Entry，用新的value替换旧的value
* 如果原来table[0]没有key为null的Entry，那么创建一个新的Entry对象，作为table[0]桶下面的链表的头，原来的那些作为它next。
*
* 第三步：如果key不是null（要先看看key是否相同），先计算hash(key)，用key的hashCode值，通过hash()函数算出一个int值称为"hash"
* 第四步：通过刚才的“hash”的int值与table.length-1做&运算，得到一个下标index，表示新的映射关系即将存入table[index]
* 第五步：循环判断table[index]位置是否为空，并且是否有Entry的key与我新添加的key是否“相同”，如果相同，就用新的value替换旧的value
* 第六步：添加新的映射关系
* （1）判断是否要扩容：
* 当元素的个数达到“阈值”，并且新添加的映射关系计算出来的table[i]位置是非空的情况下，table再扩容为原来的2倍长
* 如果扩容了，那么要重新计算hash和index
* （2）把新的映射关系创建为一个Entry的对象放到table[index]的头部。
*/
@SuppressWarnings("all")
public class TestHashMapSource17 {
@Test
public void test1(){
HashMap map = new HashMap();
map.put(1, "哈哈");
map.put(2, "嘻嘻");
map.put(3, "呵呵");
map.put(4, "嘿嘿");
}
@Test
public void test2(){
HashMap map = new HashMap();
map.put( "哈哈",1);
map.put( "嘻嘻",2);
map.put("呵呵",3);
map.put("嘿嘿",4);
}
@Test
public void test3(){
HashMap map = new HashMap();
map.put(new MyData(1), "哈哈");
map.put(new MyData(2), "嘻嘻");
map.put(new MyData(3), "呵呵");
map.put(new MyData(4), "嘿嘿");
}
@Test
public void test4(){
HashMap map = new HashMap();
for (int i = 1; i <= 35; i++) {
map.put(i, "第" + i + "个value值");
}
}
@Test
public void test5(){
HashMap map = new HashMap();
for (int i = 1; i <= 35; i++) {
map.put(new MyData(i), "哈哈" + i);
}
}
}
class MyData{
private int num;
public MyData(int num) {
super();
this.num = num;
}
@Override
public int hashCode() {
/*final int prime = 31;
int result = 1;
result = prime * result + num;
return result;*/
return 1;//所有对象的hash值都是1，这个时候肯定会出现链表
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (this == obj)
return true;
if (obj == null)
return false;
if (getClass() != obj.getClass())
return false;
MyData other = (MyData) obj;
if (num != other.num)
return false;
return true;
}
}
* JDK1.8:HashMap的底层实现是：数组+链表/红黑树
*
* 1、复杂回答v1.0
jdk1.7和jdk1.8的异同点：
* （1）映射关系的类型 TreeNode-->Entry-->Node-->Object
* 添加到HashMap1.8种的映射关系的对象是HashMap.Node类型（原来是HashMap.Entry），
或者是HashMap.TreeNode类型。
* （2）映射关系添加到table[i]中时，如果里面是链表，新的映射关系是作为原来链表的尾部； JDK1.7是只要是新添加的就放在首位；
* “七上八下”：JDK1.7在上，JDK1.8在下。
为什么要在下面？ 因为如果是红黑树，那么是在叶子上，保持一致，都在下面。
* （3）扩容的时机不同
* 第一种扩容：元素个数size达到阈值threshod = table.length * 加载因子 并且table[i]是非空的；（这种情况（都存在数组中均匀分布，不涉及链表）跟JDK1.7是一样的；）
* 第二种扩容：当某个桶table[index]下面的结点的总数原来已经达到了8个，这个时候，要添加第9个时（由16变成32），会检查
* table.length是否达到64（基本上我们的元素很少达到64个），如果没达到就扩容； 如果添加第10个时，也会检查table.length是否达到64，如果没达到就扩容。
* 为什么？ 因为一旦扩容，所有的映射关系要重新计算hash和index，一计算原来table[index]下面（单向链表）可能就没有8个，或新的映射关系也可能不在table[index]，
* 如果链表特别长是不利于查找的，如果均匀分布在数组中查找会很快（通过hash马上就找到了）；这样就可能均匀分布。
----------------------------------------------------------------------
* （4）什么时候从链表HashMap$Node（hash key next value）变成红黑树HashMap$TreeNode（left parent right）
* 当table[index]下面结点的总数已经达到8个，并且table.length也已经达到64，（添加第11个时）那么再把映射关系添加到table[index]下时，就会把原来的链表修改红黑树 * （5）什么时候会从红黑树变为链表？
* 当删除映射关系时table[index]下面结点的总数少于6个，会把table[index]下面的红黑树变回链表。 * 2、put的源代码v2.0
* 第一步：计算key的hash，用了一个hash()函数，目的得到一个比hashCode更合理分布的一个int值；（return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);）
* 第二步：如果table是空的，那么把table初始化为长度为16的数组，阈值初始化为= 默认的长度16 * 默认的加载因子0.75 = 12
DEFAULT_INITIAL_CAPACITY：默认的初始化容量16
DEFAULT_LOAD_FACTOR：默认加载因子 0.75
* 第三步：查看table[index]是否为空，如果为空，就直接（添加到数组这种情况）new一个Node放进去
index = hash的int值 & table.length-1
* 第四步：不为空，先查看table[index]的根节点的key是否与新添加的映射关系的key是否“相同”（单向链表这种情况），如果相同，就用新的value替换原来的value。
* 第五步：如果table[index]的根节点的key与新添加的映射关系的key不同，
还要看table[index]根结点的类型是Node还是TreeNode类型，
如果是Node类型，那么就查看链表下的所有节点是否有key与新添加的映射关系的key是否“相同”，如果相同，就用新的value替换原来的value。
如果是TreeNode类型，那么就查看红黑树下的所有叶子节点的key是否与新添加的映射关系的key是否“相同”，如果相同，就用新的value替换原来的value。
* 第六步：如果没有找到table[index]有结点与新添加的映射关系的key“相同”，那么
如果是TreeNode类型，那么新的映射关系就创建为一个TreeNode，连接到红黑树中
如果是Node类型，那么要查看链表的结点的个数，是否达到8个，如果8个，并且table.length小于64（最小树化容量），那么先扩容，一旦扩容就会进行重写计算。
TREEIFY_THRESHOLD：树化阈值8，达到TREEIFY_THRESHOLD - 1 = 7时就准备树化；
MIN_TREEIFY_CAPACITY：最小树化容量64 UNTREEIFY_THRESHOLD：反树化，从树变为链表的阈值6
几个常量和变量值的作用：
①默认负载因子static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
②负载因子final float loadFactor;
③阈值int threshold;当size达到threshold阈值时，会扩容；
④树化阈值static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
该阈值的作用是判断是否需要树化，树化的目的是为了提高查询效率；当某个链表的结点个数达到这个值时，可能会导致树化。
⑤树化最小容量值static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;当某个链表的结点个数达到8时，还要检查table的长度是否达到64，如果没有达 到，先扩容解决冲突问题
⑥反树化阈值static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
@SuppressWarnings("all")
public class TestHashMapSource18 {
@Test
public void test1(){
HashMap map = new HashMap();
map.put(1, "哈哈");
map.put(2, "嘻嘻");
map.put(3, "呵呵");
map.put(4, "嘿嘿");
}
@Test
public void test2(){
HashMap map = new HashMap();
map.put( "哈哈",1);
map.put( "嘻嘻",2);
map.put("呵呵",3);
map.put("嘿嘿",4);
}
@Test
public void test3(){
HashMap map = new HashMap();
map.put(new MyData(1), "哈哈");
map.put(new MyData(2), "嘻嘻");
map.put(new MyData(3), "呵呵");
map.put(new MyData(4), "嘿嘿");
}
@Test
public void test4(){
HashMap map = new HashMap();
for (int i = 1; i <= 35; i++) {
map.put(i, "第" + i + "个value值");
}
}
@Test
public void test5(){
HashMap map = new HashMap();
for (int i = 1; i <= 35; i++) {
map.put(new MyData(i), "哈哈" + i);
}
}
}
class MyData{
private int num;
public MyData(int num) {
super();
this.num = num;
}
@Override
public int hashCode() {
/*final int prime = 31;
int result = 1;
result = prime * result + num;
return result;*/
return 1;//所有对象的hash值都是1，这个时候肯定会出现链表
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (this == obj)
return true;
if (obj == null)
return false;
if (getClass() != obj.getClass())
return false;
MyData other = (MyData) obj;
if (num != other.num)
return false;
return true;
}
}
@Test
public void test1(){
HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();
map.put(1, "kris");
map.put(2, "alex");
map.put(3, "smile");
}
put的过程：
[1]，int算完的hash=1 & 15 --> 1，所以下标为1
以字符串作为key，数字为value；----->>
HashMap和TreeMap、LinkedHashMap的内部实现类型，每个版本分别是什么？
HashMap的key的hashCode值的作用是什么？hash()方法的作用是什么？
hashCode值的作用是为了计算table[index]索引位置，协助equals方法保证key的不重复。
hash()方法的作用是得到一个int值，这个int值可以使得映射关系更均匀的分布在table数组中。
HashMap的key的equals()方法的作用是什么？
key的equals()方法的作用是确保key的不重复
HashMap和CurrentHashMap的区别？
HashMap的初始容量和加载因子会影响它的性能；初始容量默认值是16，加载因子（是hash表在增加前可以达到多满的尺度）默认值是0.75，容量（hash表中桶的数量）；
当hash表中容量 > 16*0.75=12，会进行扩容resize；
HashMap的寻址方式：对于新插入或者读取的数据，key-->hash值对数组长度取模，结果作为它在数组中查找的index，取模的代价在计算机中比较高，所以数组长度要是2^n；
key的hash值 和2^-1做与运行，结果与取模操作是相同的；
HashMap是线程不安全的；体现在resize时可能出现死循环，使用迭代器；扩容时创建一个新的是原来容量2倍的新数组，将原来的重新插入到新数组；
多线程rehash就可能出现问题；
currentHashMap底层仍然是数组+链表，与hashmap不同的是它的外层不是一个大的数组，而是一个三维的数组，每个数组包含与hashmap类似的链表；
在读取某个key的hash值，对Segment的N位取模得到该key属于哪个segment；接着就像操作hashmap时操作segment，保证不同的值分布均匀，segment时继承JUC里边的
可以很方便的对segment上锁；
不同点：线程安全；hashmap允许key value为空，而currenthashmap则不允许；hash不允许在遍历时修改，currenthashmao运行并且时可见的；
java8废弃了分段锁，并且使用了一个大的数组，为了提高碰撞、寻址做了性能优化；数组长度默认是8，链表换成了红黑树，寻址时间复杂度由On变成OLogn，key的hash与数组长度取模得到key在数组中索引；
jdk1.8
6.集合工具类
java.util.Collections：
* （1）public static <T> boolean addAll(Collection<? super T> c,T... elements)
将后面可变参数传递的实参对象全部都添加到c集合中
* （2）public static <T> int binarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> list,T key)
在list集合中，查找key的索引
* （3）public static <T> void copy(List<? super T> dest, List<? extends T> src) -- >>既有上限又有下线，T相当于是它俩的交集。
把src的集合中的元素复制到dest集合
* （4）public static <T extends Object & Comparable<? super T>> T min(Collection<? extends T> coll)
在coll集合中找最小值
* 这里为什么要写Object？因为当泛型擦除时，按照上限的第一个类型处理，泛型是JDK1.5才有的，
JDK1.5之前，没有泛型这个方法，返回值类型是按照Object处理的，为了当泛型擦除时与低版本保持一致
* （5）public static <T extends Comparable<? super T>> void sort(List<T> list)
这个T的要求必须实现Comparable接口，也可以是T的父类实现了Comparable接口
* （6）public static <T> void sort(List<T> list, Comparator<? super T> c)
要指定定制比较器，这个定制比较器中的T，必须是T或T的父类
*
* （7）synchronizedXxx开头的方法：表示把一个集合对象转成线程安全的
* （8）unmodifiableXxx开头的方法：表示把一个集合对象变成只读的
*
* java.util.Arrays
* public static <T> List<T> asList(T... a)：把可变参数的实参，都放到一个List的集合并返回
@Test
public void test1(){
ArrayList<String> list1 = new ArrayList<>();
ArrayList<Object> list2 = new ArrayList<>(); //传它的父类Object也可以 Collections.addAll(list1, "Hello", "World"); int binarySearch = Collections.binarySearch(list1, "Hello");
//这个集合的泛型（1）看T的类型（2）它必须实现java.lang.Comparable接口; 因为String实现了Comparable方法 System.out.println(binarySearch);// for (String object : list1) {
System.out.println(object);
}
} @Test
public void test2(){
List<Number> src = new ArrayList<>();
List<Number> dest = new ArrayList<>();
List<Object> dest2 = new ArrayList<>();//看把Number放到Object或者Integer中行不行
// List<Integer> dest1 = new ArrayList<>();//错误的
Collections.copy(dest, src); //把src复制到dest ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
ArrayList<Object> list2 = new ArrayList<>(); //因为Object没有实现Comparable接口
ArrayList<Integer> list3 = new ArrayList<>();
// ArrayList<xx> list = new ArrayList<>();
Collections.min(list); } public void test3(){
List<String> list = Arrays.asList("Hello", "kris","java");
//list.add("k"); //UnsupportedOperationException
//这个返回的是一个内部的Arrays.ArrayList，不是我们平时的ArrayList它是只读的。
for (String string : list) {
System.out.println(string);
} }
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