24、Java 集合

十一章：Java 集合

一、集合框架的概述

1、集合：就像一个容器，可以动态的把多个对象的引用放入容器中。简称 Java 容器

​ 说明：此时的存储，主要指的是内存层面的存储，不涉及到持续化的存储（.txt, .jpg, avi，数据库中）

2、数组在存储多个数据方面的特点：

​ >一旦初始化之后，长度就确定了

​ >一旦定义好，其元素的类型就确定了。我们只能操作指定类型的数据。比如： String[] arr; int[] arr1;

​ 数组在存储多个数据方面的缺点：

​ >一旦初始化，其长度就不可修改

​ >数组中提供的方法非常有限，对于添加、删除、插入数据等操作非常不便，效率也不高

​ >获取数据中实际元素个数的需求，数据没有线程的属性或方法可用

​ >数组存储数据的特点：有序、可重复。对于无序的、不可重复的需求，无法满足

二、集合框架：Collection 与 Map

List ---->“动态”数组

Set----->高中讲的“集合”

Map---->高中函数: y=f(x) 可以 key 多对一 value 不可以 key 一对多 value

三、Collection 接口中的 方法的使用

像 Collection 接口的实现类中的对象中添加数据 obj 时，要求 obj 所在类要重写 equals

package com.java.kcw1;

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;

/**集合元素的遍历操作，使用 Iterator
 * @author Jackson_kcw
 * @Time 2025-03-01  PM1:52
 */
public class InteratorTest {

    @Test
    public void test1() {
        Collection coll1=new ArrayList();
        coll1.add("a");
        coll1.add("b");
        coll1.add("c");
        coll1.add(false);

        Iterator iterator = coll1.iterator();
//        System.out.println(iterator.next());
//        System.out.println(iterator.next());
//        System.out.println(iterator.next());
//        System.out.println(iterator.next());

        //遍历操作
    while(iterator.hasNext()) {
        //next()： 指针下移；将下移以后集合位置上的元素返回
        System.out.println(iterator.next());
    }

    }
}

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

内部定义了 remove(),可以在遍历的时候，删除集合中的元素。此方法不同于直接嗲用 remove

For-each

package com.java.kcw1;

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;

/**JDK5.0新增 foreach 循环，用于
 * @author Jackson_kcw
 * @Time 2025-03-01  PM2:19
 */
public class ForTest {
    @Test
    public void test() {
        Collection coll=new ArrayList();
        coll.add("AA");
        coll.add("BB");
        coll.add(11); //自动装箱
        System.out.println(coll.size());

        //for( 集合元素的类型 局部变量：集合对象)
        for(Object obj:coll){
            System.out.println(obj);
        }
    }
}

List 接口概述：List 集合了类元素有序、可重复

面试题目：ArrayList\LinkedList\Vector 三者的异同

同：三个类都实现了 List 接口，存储数据的特点相同：元素有序、可重复

异：

ArrayList：：作为 List 接口的主要实现类，线程不安全，效率高

LinkedList：对于频繁的插入和删除操作，使用效率比 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，效率低

List 接口中的常用方法

总结常用方法：

增：add(Object obj)

删：remove(int index) / remove(Object obj)

改：set(int index,Object ele)

查：get(int index)

插：add(int index,Object ele)

长度：size()

遍历：一、Iterator 迭代器方式 二、for each 三、普通的循环

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；可以存储 null 值

​ LinkedHashSet：作为 HashSet 子类；遍历其内部数据时，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 接口没有额外一些方法，使用的都是 Collection 里面声明的方法

Set

以 HashSet 为例：

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据所以你的顺序添加,而是根据数据的 hash 值来确定的

2、不可重复性：保证添加的元素按照 equals（）方法判断时，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 添加元素 a,首先调用元素a 所在类的 hashCode（）方法，计算 a 的哈希值，此哈希值接着通过某种算法计算出在 HashSet 底层数组中的存放完位置（即为：索引位置），判断数组在此位置是否已经有元素：

​ 如果此位置上没有其他元素，则元素 a 添加成功

​ 如果此位置有元素 b，则比较元素 a 与元素 b 的 哈希值：

​ 如果 hash 值不同，则元素 a 添加成功

​ 如果 hash 值相同，贼需要调用元素 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

向 TreeSet 里面添加的数据，要求是相同类的对象，不能添加不同类的对象

五、Map 接口

5-1、｜—Map：双列数据，存储 key-value 的值 ---------类似高中的函数 ：y=f(x)

​ |—HashMap：作为 Map 的主要实现类；线程不安全，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

​ ｜—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

​ | —Hashtable:作为古老的实现类；线程安全，效率低；不可存储 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（jdk8）

5-2 Map 结构的理解

5-3 HashMap 的底层实现原理

以 jdk7 为例说明：

HashMap map= new HashMap();

在实例化以后，底层创建了长度为 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

如果此位置的数据不为空，（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，此时的 key1-value1 添加成功

​ 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（）方法，比较：

​ 如果 equals（）返回 false：此时的 key1-value1 添加成功

​ 如果 equals（）返回 true： 使用 value1 替换value2

JDK8 相较于 7 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、jdk8 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 底层结构只有数组加链表 jdk8 底层结构：数据+链表+红黑树

​ 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，此时索引位置上的所有数据改为使用红黑树存储

 这里面跳过了 hashMap 底层实现原理，这一部分讲的比较复杂和抽象，本人因为时间原因跳过了，但是建议再找文档或视频看看

5-4 Map接口中常用的方法

工具类 Collections:操作 Collection、Map 的工具类

面试题：Collections 与 Collection 的区别