Java基础系列（13）- 集合

集合框架概述

集合框架与数组的对比及概述

一方面，面向对象语言对事情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地引用放入容器中。

集合、数组都是对多个数据进行存储操作的结构，简称Java容器。

说明；此时的存储，主要是指能存层面的存储，不涉及到持久化的存储（.txt,.jpg,.avi,数据库中）

数组在存储多个数据封面的特点：

  • 一旦初始化以后，它的长度就确定了。

  • 数组一旦定义好，它的数据类型也就确定了。我们就只能操作指定类型的数据了。

    比如：String[] arr;int[] arr1;Object[] arr2;

数组在存储多个数据方面的特点：

  • 一旦初始化以后，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，同时效率不高。
  • 获取数组中实际元素的个数的需求，数组没有现成的属性或方法可用
  • 数组存储数据的特点：有序、可重复。对于无序、不可重复的需求，不能满足。

集合框架涉及到的API

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 -->“动态”数组。(ArrayList、LinkedList、Vector)
    • Set：元素无序、不可重复的集合。(HashSet、LinkedHashSet、TreeSet)
  • Map接口：双列数据，保存具有映射关系“key-value对”的集合。(HashMap、LinkedHashMap、TreeMap、Hashtable、Properties)

Collection接口继承树

Map接口继承树

Collection 接口方法

  • 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常用方法

  1. 添加

    • add(Objec tobj)
    • 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
    • boolean removeAll(Collection coll)：取当前集合的差集

  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()

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

public class CollectionTest {
    public static void main(String[] args) {
        Collection coll = new ArrayList();

        //add(Object e):将元素e添加到集合coll中
        coll.add("AA");
        coll.add("BB");
        coll.add(123);  //自动装箱
        coll.add(new Date());

        //size():获取添加的元素的个数
        System.out.println(coll.size());    //4

        //addAll(Collection coll1):将coll1集合中的元素添加到当前的集合中
        Collection coll1 = new ArrayList();
        coll1.add(456);
        coll1.add("CC");
        coll.addAll(coll1);

        System.out.println(coll.size());    //6
        System.out.println(coll);

        //clear():清空集合元素
        coll.clear();
        System.out.println(coll.size()); //0
        System.out.println(coll);        //[]

        //isEmpty():判断当前集合是否为空
        System.out.println(coll.isEmpty());
    }
}

Person类

import java.util.Objects;

public class Person {

    private String name;
    private int age;

    public Person() {
        super();
    }

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        System.out.println("Person equals()....");
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Person person = (Person) o;
        return age == person.age &&
                Objects.equals(name, person.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {

        return Objects.hash(name, age);
    }
}

测试类

import org.junit.Test;

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

/**
 * Collection接口中声明的方法的测试
 *
 * 结论：
 * 向Collection接口的实现类的对象中添加数据obj时，要求obj所在类要重写equals().contains等需要用到
 */
public class CollectinoTest {

    @Test
    public void test(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);

//        Person p = new Person("Jerry",20);
//        coll.add(p);
        coll.add(new Person("Jerry",20));

        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        //1.contains(Object obj):判断当前集合中是否包含obj
        //我们在判断时会调用obj对象所在类的equals()。
        boolean contains = coll.contains(123);
        System.out.println(contains);
        System.out.println(coll.contains(new String("Tam")));
//        System.out.println(coll.contains(p));//true
        System.out.println(coll.contains(new Person("Jerry",20)));//false -->true

        //2.containsAll(Collection coll1):判断形参coll1中的所有元素是否都存在于当前集合中。
        Collection coll1 = Arrays.asList(123,4567);
        System.out.println(coll.containsAll(coll1));
    }

}

import org.junit.Test;

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

/**
 * Collection接口中声明的方法的测试
 *
 * 结论：
 * 向Collection接口的实现类的对象中添加数据obj时，要求obj所在类要重写equals().
 *
 */
public class CollectinoTest {

    @Test
    public void test2(){
        //3.remove(Object obj):从当前集合中移除obj元素。
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        coll.remove(1234);
        System.out.println(coll);

        coll.remove(new Person("Jerry",20));
        System.out.println(coll);

        //4. removeAll(Collection coll1):差集：从当前集合中移除coll1中所有的元素。
        Collection coll1 = Arrays.asList(123,456);
        coll.removeAll(coll1);
        System.out.println(coll);
    }

    @Test
    public void test3(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        //5.retainAll(Collection coll1):交集：获取当前集合和coll1集合的交集，并返回给当前集合
//        Collection coll1 = Arrays.asList(123,456,789);
//        coll.retainAll(coll1);
//        System.out.println(coll);

        //6.equals(Object obj):要想返回true，需要当前集合和形参集合的元素都相同。
        Collection coll1 = new ArrayList();
        coll1.add(456);
        coll1.add(123);
        coll1.add(new Person("Jerry",20));
        coll1.add(new String("Tom"));
        coll1.add(false);

        System.out.println(coll.equals(coll1));
    }

}

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collection;
import java.util.List;

/**
 * Collection接口中声明的方法的测试
 *
 * 结论：
 * 向Collection接口的实现类的对象中添加数据obj时，要求obj所在类要重写equals().
 *
 */
public class CollectinoTest {

    @Test
    public void test4(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        //7.hashCode():返回当前对象的哈希值
        System.out.println(coll.hashCode());

        //8.集合 --->数组：toArray()
        Object[] arr = coll.toArray();
        for(int i = 0;i < arr.length;i++){
            System.out.println(arr[i]);
        }

        //拓展：数组 --->集合:调用Arrays类的静态方法asList()
        List<String> list = Arrays.asList(new String[]{"AA", "BB", "CC"});
        System.out.println(list);

        List arr1 = Arrays.asList(123, 456);
        System.out.println(arr1);//[123, 456]

        List arr2 = Arrays.asList(new int[]{123, 456});
        System.out.println(arr2.size());//1

        List arr3 = Arrays.asList(new Integer[]{123, 456});
        System.out.println(arr3.size());//2

        //9.iterator():返回Iterator接口的实例，用于遍历集合元素。放在IteratorTest.java中测试
    }
}

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。

使用Iterator遍历Collection

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，使用迭代器Iterator接口
 * 内部的方法：hasNext()和 next()
 *
 */
public class IteratorTest {

    @Test
    public void test(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        Iterator iterator = coll.iterator();

        //方式一：
//        System.out.println(iterator.next());
//        System.out.println(iterator.next());
//        System.out.println(iterator.next());
//        System.out.println(iterator.next());
//        System.out.println(iterator.next());
//        //报异常：NoSuchElementException
//        //因为：在调用it.next()方法之前必须要调用it.hasNext()进行检测。若不调用，且下一条记录无效，直接调用it.next()会抛出NoSuchElementException异常。
//        System.out.println(iterator.next());

        //方式二：不推荐
//        for(int i = 0;i < coll.size();i++){
//            System.out.println(iterator.next());
//        }

        //方式三：推荐
        //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地元素返回
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
}

迭代器Iterator的执行原理

Iterator遍历集合的两种错误写法

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，使用迭代器Iterator接口
 * 1.内部的方法：hasNext()和 next()
 * 2.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。
 */
public class IteratorTest {

    @Test
    public void test2(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        //错误方式一：两个next
//        Iterator iterator = coll.iterator();
//        while(iterator.next() != null){
//            System.out.println(iterator.next());
//        }

        //错误方式二：
        //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。
        while(coll.iterator().hasNext()){
            System.out.println(coll.iterator().next());
        }
    }
}

Iterator迭代器remove()的使用

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，使用迭代器Iterator接口
 * 1.内部的方法：hasNext()和 next()
 * 2.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。
 * 3.内部定义了remove(),可以在遍历的时候，删除集合中的元素。此方法不同于集合Collection直接调用remove()
 */
public class IteratorTest {

    //测试Iterator中的remove()方法
    @Test
    public void test3(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        //删除集合中”Tom”
        //如果还未调用next()或在上一次调用 next 方法之后已经调用了 remove 方法，
        // 再调用remove都会报IllegalStateException。
        Iterator iterator = coll.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
//            iterator.remove();
            Object obj = iterator.next();
            if("Tom".equals(obj)){
                iterator.remove();
//                iterator.remove();                
            }
        }

        //遍历集合
        iterator = coll.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }

    }
}

注意：

  • Iterator可以删除集合的元素，但是是遍历过程中通过迭代器对象的remove方法，不是集合对象的remove方法。
  • 如果还未调用next()或在上一次调用next方法之后已经调用了remove方法，再调用remove都会报IllegalStateException。

新特性foreach循环遍历集合或数组

  • Java 5.0 提供了foreach循环迭代访问Collection和数组。
  • 遍历操作不需获取Collection或数组的长度，无需使用索引访问元素。
  • 遍历集合的底层调用Iterator完成操作。
  • foreach还可以用来遍历数组。
import org.junit.Test;

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

/**
 * jdk 5.0 新增了foreach循环，用于遍历集合、数组
 *
 */
public class ForTest {

    @Test
    public void test(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        //for(集合元素的类型 局部变量 : 集合对象),内部仍然调用了迭代器。
        for(Object obj : coll){
            System.out.println(obj);
        }
    }

    @Test
    public void test2(){
        int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5,6};
        //for(数组元素的类型 局部变量 : 数组对象)
        for(int i : arr){
            System.out.println(i);
        }
    }

    //练习题
    @Test
    public void test3(){
        String[] arr = new String[]{"SS","KK","RR"};

//        //方式一：普通for赋值
//        for(int i = 0;i < arr.length;i++){
//            arr[i] = "HH";
//        }

        //方式二：增强for循环
        for(String s : arr){
            s = "HH";   
        }

        for(int i = 0;i < arr.length;i++){
            System.out.println(arr[i]);   //增强for循环写法，打印的还是原来的数据，因为时赋给局部变量s然后再改动的
        }
    }
}

Collection子接口之一：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。

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

面试题：比较ArrayList、LinkedList、Vector三者的异同？

同：三个类都是实现了List接口，存储数据的特点相同：存储有序的、可重复的数据

不同：见上

ArrayList的源码分析

  • 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

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

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。

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。

LinkedList的源码分析

  • 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：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。

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;     //next变量记录下一个元素的位置
	this.prev = prev;     //prev变量记录前一个元素的位置
	}
}

Vector的源码分析（基本弃用）

  • 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。
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。

List接口中的常用方法测试

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(intindex, 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
import org.junit.Test;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

/**
 *
 * 5.List接口的常用方法
 */
public class ListTest {
    /**
     *
     * 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
     *
     * 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：① Iterator迭代器方式
     *      ② 增强for循环
     *      ③ 普通的循环
     *
     */

    @Test
    public void test3(){
        ArrayList list = new ArrayList();
        list.add(123);
        list.add(456);
        list.add("AA");

        //方式一：Iterator迭代器方式
        Iterator iterator = list.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }

        System.out.println("***************");

        //方式二：增强for循环
        for(Object obj : list){
            System.out.println(obj);
        }

        System.out.println("***************");

        //方式三：普通for循环
        for(int i = 0;i < list.size();i++){
            System.out.println(list.get(i));
        }
    }

    @Test
    public void tets2(){
        ArrayList list = new ArrayList();
        list.add(123);
        list.add(456);
        list.add("AA");
        list.add(new Person("Tom",12));
        list.add(456);
        //int indexOf(Object obj):返回obj在集合中首次出现的位置。如果不存在，返回-1.
        int index = list.indexOf(4567);
        System.out.println(index);

        //int lastIndexOf(Object obj):返回obj在当前集合中末次出现的位置。如果不存在，返回-1.
        System.out.println(list.lastIndexOf(456));

        //Object remove(int index):移除指定index位置的元素，并返回此元素
        Object obj = list.remove(0);
        System.out.println(obj);
        System.out.println(list);

        //Object set(int index, Object ele):设置指定index位置的元素为ele
        list.set(1,"CC");
        System.out.println(list);

        //List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从fromIndex到toIndex位置的左闭右开区间的子集合
        List subList = list.subList(2, 4);
        System.out.println(subList);
        System.out.println(list);
    }

    @Test
    public void test(){
        ArrayList list = new ArrayList();
        list.add(123);
        list.add(456);
        list.add("AA");
        list.add(new Person("Tom",12));
        list.add(456);

        System.out.println(list);

        //void add(int index, Object ele):在index位置插入ele元素
        list.add(1,"BB");
        System.out.println(list);

        //boolean addAll(int index, Collection eles):从index位置开始将eles中的所有元素添加进来
        List list1 = Arrays.asList(1, 2, 3);
        list.addAll(list1);
//        list.add(list1);
        System.out.println(list.size());//9

        //Object get(int index):获取指定index位置的元素
        System.out.println(list.get(2));

    }
}

List面试题

请问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?
    

请问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。

2

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class ListEver {
    /**
     * 区分List中remove(int index)和remove(Object obj)
     */

    @Test
    public void testListRemove() {
        List list = new ArrayList();
        list.add(1);
        list.add(2);
        list.add(3);
        updateList(list);
        System.out.println(list);//
    }

    private void updateList(List list) {
//        list.remove(2);     //注意这里默认调用的是下标，会删除list.add(3); 添加的数据
        list.remove(new Integer(2));   // 另一种用法
    }
}

Collection子接口之二：Set接口

  • 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

Set接口实现类的对比

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.

    • TreeSet：可以按照添加对象的指定属性，进行排序。

Set的无序性与不可重复性的理解

package test;

import org.junit.jupiter.api.Test;

import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

/**
 *
 * 1.Set接口中没有定义额外的方法，使用的都是Collection中声明过的方法。
 *
 */
public class SetTest {

    /**
     * 一、Set:存储无序的、不可重复的数据
     *      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：
     *
     *
     */
    @Test
    public void test(){
        Set set = new HashSet();
        set.add(123);
        set.add(456);
        set.add("fgd");
        set.add("book");
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(129);

        Iterator iterator = set.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
}


class User{
    private String name;
    private int age;

    public User() {
    }

    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        System.out.println("User equals()....");
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;

        User user = (User) o;

        if (age != user.age) return false;
        return name != null ? name.equals(user.name) : user.name == null;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
        result = 31 * result + age;
        return result;
    }
}

HashSet中元素的添加过程

  • 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
  • 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）
  • 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”。
  1. 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，
  2. 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：
    1. 如果此位置上没有其他元素，则元素a添加成功。 --->情况1
    2. 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：
      1. 如果hash值不相同，则元素a添加成功。--->情况2
      2. 如果hash值相同，进而需要调用元素a所在类的equals()方法：
        1. equals()返回true,元素a添加失败
        2. equals()返回false,则元素a添加成功。--->情况2
  3. 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
  4. HashSet底层：数组+链表的结构。

关于hashCode()和equals()的重写

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。

重写equals() 方法的基本原则

  • 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。

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)

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。

LinkedHashSet的使用

  • 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。

import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.Set;

public class LinkedHashSetTest {
    public static void main(String[] args) {
        Set set = new LinkedHashSet();
        set.add(456);
        set.add(123);
        set.add(123);
        set.add("AA");
        set.add("CC");
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(129);

        Iterator iterator = set.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
}


class User{
    private String name;
    private int age;

    public User() {
    }

    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        System.out.println("User equals()....");
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;

        User user = (User) o;

        if (age != user.age) return false;
        return name != null ? name.equals(user.name) : user.name == null;
    }

    @Override
    public int hashCode() { //return name.hashCode() + age;
        int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
        result = 31 * result + age;
        return result;
    }
}

TreeSet的自然排序

  • 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。
  • 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
  • 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。
import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;

public class TreeTest {
    public static void main(String[] args) {
        TreeSet set = new TreeSet();

        //失败：不能添加不同类的对象
//        set.add(123);
//        set.add(456);
//        set.add("AA");
//        set.add(new User("Tom",12));

        //举例一：
//        set.add(34);
//        set.add(-34);
//        set.add(43);
//        set.add(11);
//        set.add(8);

        //举例二：
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(new User("Jerry",32));
        set.add(new User("Jim",2));
        set.add(new User("Mike",65));
        set.add(new User("Jack",33));
        set.add(new User("Jack",56));

        Iterator iterator = set.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
}


class User implements Comparable{
    private String name;
    private int age;

    public User() {
    }

    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        System.out.println("User equals()....");
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;

        User user = (User) o;

        if (age != user.age) return false;
        return name != null ? name.equals(user.name) : user.name == null;
    }

    @Override
    public int hashCode() { //return name.hashCode() + age;
        int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
        result = 31 * result + age;
        return result;
    }



    //按照姓名从大到小排列,年龄从小到大排列
    @Override
    public int compareTo(Object o) {
        if (o instanceof User) {
            User user = (User) o;
//            return this.name.compareTo(user.name);  //按照姓名从小到大排列
//            return -this.name.compareTo(user.name);  //按照姓名从大到小排列
            int compare = -this.name.compareTo(user.name);  //按照姓名从大到小排列
            if(compare != 0){   //年龄从小到大排列
                return compare;
            }else{
                return Integer.compare(this.age,user.age);
            }
        } else {
            throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
        }
    }
    
}

TreeSet的定制排序

  • 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。
import java.util.Comparator;
import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;

public class TreeTest {
    public static void main(String[] args) {
        Comparator com = new Comparator() {
            //按照年龄从小到大排列
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                if(o1 instanceof User && o2 instanceof User){
                    User u1 = (User)o1;
                    User u2 = (User)o2;
                    return Integer.compare(u1.getAge(),u2.getAge());
                }else{
                    throw new RuntimeException("输入的数据类型不匹配");
                }
            }
        };

        TreeSet set = new TreeSet(com);
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(new User("Jerry",32));
        set.add(new User("Jim",2));
        set.add(new User("Mike",65));
        set.add(new User("Mary",33));
        set.add(new User("Jack",33));
        set.add(new User("Jack",56));


        Iterator iterator = set.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
}


class User implements Comparable{
    private String name;
    private int age;

    public User() {
    }

    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        System.out.println("User equals()....");
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;

        User user = (User) o;

        if (age != user.age) return false;
        return name != null ? name.equals(user.name) : user.name == null;
    }

    @Override
    public int hashCode() { //return name.hashCode() + age;
        int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
        result = 31 * result + age;
        return result;
    }



    //按照姓名从大到小排列,年龄从小到大排列
    @Override
    public int compareTo(Object o) {
        if (o instanceof User) {
            User user = (User) o;
//            return this.name.compareTo(user.name);  //按照姓名从小到大排列
//            return -this.name.compareTo(user.name);  //按照姓名从大到小排列
            int compare = -this.name.compareTo(user.name);  //按照姓名从大到小排列
            if(compare != 0){   //年龄从小到大排列
                return compare;
            }else{
                return Integer.compare(this.age,user.age);
            }
        } else {
            throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
        }
    }

}

TreeSet的课后练习

定义一个Employee类。该类包含：private 成员变量 name、age、birthday，其中birthday为MyDate类的对象。

并为每一个属性定义 getter、setter方法；

并重写 toString 方法输出name、age、birthday

MyDate类包含：private 成员变量 year、month、day；并为每一个属性定义 getter、setter方法

创建该类的5个对象，并把这些对象放入TreeSet集合中（下一章：TreeSet需使用泛型来定义）

分别按以下两种方式对集合中的元素进行排序，并遍历输出

1）使 Employee 实现 Comparable 接口，并按 name 排序

2）创建 TreeSet 时传入 Comparator 对象，按生日日期的先后排序

MyDate类

/**
 * MyDate类包含:
 * private成员变量year,month,day；并为每一个属性定义getter,  setter 方法；
 */
public class MyDate implements Comparable{
    private int year;
    private int month;
    private int day;

    public int getYear() {
        return year;
    }

    public void setYear(int year) {
        this.year = year;
    }

    public int getMonth() {
        return month;
    }

    public void setMonth(int month) {
        this.month = month;
    }

    public int getDay() {
        return day;
    }

    public void setDay(int day) {
        this.day = day;
    }

    public MyDate() {
    }

    public MyDate(int year, int month, int day) {
        this.year = year;
        this.month = month;
        this.day = day;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "MyDate{" +
                "year=" + year +
                ", month=" + month +
                ", day=" + day +
                '}';
    }

    @Override
    public int compareTo(Object o) {
        if(o instanceof MyDate){
            MyDate m = (MyDate)o;

            //比较年
            int minusYear = this.getYear() - m.getYear();
            if(minusYear != 0){
                return minusYear;
            }
            //比较月
            int minusMonth = this.getMonth() - m.getMonth();
            if(minusMonth != 0){
                return minusMonth;
            }
            //比较日
            return this.getDay() - m.getDay();
        }

        throw new RuntimeException("传入的数据类型不一致！");

    }
}

Employee类

/**
 * 定义一个Employee类。
 * 该类包含：private成员变量name,age,birthday，
 * 其中birthday 为MyDate 类的对象；
 * 并为每一个属性定义getter, setter 方法；
 * 并重写toString 方法输出name, age, birthday
 */
public class Employee implements Comparable{
    private String name;
    private int age;
    private MyDate birthday;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public MyDate getBirthday() {
        return birthday;
    }

    public void setBirthday(MyDate birthday) {
        this.birthday = birthday;
    }

    public Employee() {
    }

    public Employee(String name, int age, MyDate birthday) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.birthday = birthday;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Employee{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", birthday=" + birthday +
                '}';
    }

    //按name排序
    @Override
    public int compareTo(Object o){
        if(o instanceof Employee){
            Employee e = (Employee)o;
            return this.name.compareTo(e.name);
        }
//        return 0;
        throw new RuntimeException("传入的数据类型不一致");
    }
}

测试类

import org.junit.Test;

import java.util.Comparator;
import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;

/**
 * 创建该类的5 个对象，并把这些对象放入TreeSet 集合中
 * （下一章：TreeSet 需使用泛型来定义）分别按以下两种方式
 * 对集合中的元素进行排序，并遍历输出：
 *
 * 1). 使Employee 实现Comparable 接口，并按name 排序
 * 2). 创建TreeSet 时传入Comparator对象，按生日日期的先后排序。
 */
public class EmployeeTest {

    //问题二：按生日日期的先后排序
    @Test
    public void test2(){
        TreeSet set = new TreeSet(new Comparator() {
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                if(o1 instanceof Employee && o2 instanceof Employee){
                    Employee e1 = (Employee)o1;
                    Employee e2 = (Employee)o2;

                    MyDate b1 = e1.getBirthday();
                    MyDate b2 = e2.getBirthday();

                    //方式一：
//                    //比较年
//                    int minusYear = b1.getYear() - b2.getYear();
//                    if(minusYear != 0){
//                        return minusYear;
//                    }
//
//                    //比较月
//                    int minusMonth = b1.getMonth() - b2.getMonth();
//                    if(minusMonth != 0){
//                        return minusMonth;
//                    }
//
//                    //比较日
//                    return b1.getDay() - b2.getDay();

                    //方式二：
                    return b1.compareTo(b2);
                }
//                return 0;
                throw new RuntimeException("传入的数据类型不一致！");
            }
        });

        Employee e1 = new Employee("wangxianzhi",41,new MyDate(334,5,4));
        Employee e2 = new Employee("simaqian",43,new MyDate(-145,7,12));
        Employee e3 = new Employee("yanzhenqin",44,new MyDate(709,5,9));
        Employee e4 = new Employee("zhangqian",51,new MyDate(-179,8,12));
        Employee e5 = new Employee("quyuan",21,new MyDate(-340,12,4));

        set.add(e1);
        set.add(e2);
        set.add(e3);
        set.add(e4);
        set.add(e5);

        Iterator iterator = set.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }

    //问题一：使用自然排序
    @Test
    public void test(){
        TreeSet set = new TreeSet();

        Employee e1 = new Employee("wangxianzhi",41,new MyDate(334,5,4));
        Employee e2 = new Employee("simaqian",43,new MyDate(-145,7,12));
        Employee e3 = new Employee("yanzhenqin",44,new MyDate(709,5,9));
        Employee e4 = new Employee("zhangqian",51,new MyDate(-179,8,12));
        Employee e5 = new Employee("quyuan",21,new MyDate(-340,12,4));

        set.add(e1);
        set.add(e2);
        set.add(e3);
        set.add(e4);
        set.add(e5);

        Iterator iterator = set.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
}

Map接口

Map接口及其多个实现类的对比

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；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）

Map中存储的key-value的特点

  • 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

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

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的底层实现原理

JDK 7及以前版本：HashMap是数组+链表结构(即为链地址法)
JDK 8版本发布以后：HashMap是数组+链表+红黑树实现。


HashMap源码中的重要常量

DEFAULT_INITIAL_CAPACITY : HashMap的默认容量，16
MAXIMUN_CAPACITY : HashMap的最大支持容量，2^30
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
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:64（当桶中Node的数量大到需要变红黑树时，若hash表容量小于MIN_TREEIYF_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在JDK7中的底层实现原理

  • 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的hash值和其他的entry的hash值。
    • 如果彼此hash值不同，则直接添加成功。
    • 如果hash值相同，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。
/*
 * 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。
 *
 */

/**
  * 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在JDK8中的底层实现原理

  • HashMap的内部存储结构其实是数组+链表+红黑树的结合。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。也可能是一个一个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，那么这个链会变成红黑树，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，也会把红黑树再转为链表。

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

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。
  5. 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）
  6. 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。

LinkedHashMap的底层实现原理（了解）

  • 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
  • HashMap中的内部类：Node
  • LinkedHashMap中的内部类：Entry
/*
 *  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);
 *            }
 *        } 
 */
import org.junit.Test;

import java.util.HashMap;
import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map;

public class MapTest {

    @Test
    public void test2(){
        Map map = new HashMap();
        map = new LinkedHashMap();
        map.put(123,"AA");
        map.put(345,"BB");
        map.put(12,"CC");

        System.out.println(map);
    }
}

Map中的常用方法

import org.junit.Test;

import java.util.*;
/**
 *  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
 *
 */
public class MapTest {

    /**
     *  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
     */
    @Test
    public void test4(){
        Map map = new HashMap();
        map.put("AA",123);
        map.put(45,123);
        map.put("BB",56);
        // Object get(Object key)
        System.out.println(map.get(45));
        //containsKey(Object key)
        boolean isExist = map.containsKey("BB");
        System.out.println(isExist);

        isExist = map.containsValue(123);
        System.out.println(isExist);

        map.clear();

        System.out.println(map.isEmpty());
    }

    /**
     * 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
     */
    @Test
    public void test3(){
        Map map = new HashMap();
        //添加
        map.put("AA",123);
        map.put(45,123);
        map.put("BB",56);
        //修改
        map.put("AA",87);

        System.out.println(map);

        Map map1 = new HashMap();
        map1.put("CC",123);
        map1.put("DD",456);
        map.putAll(map1);

        System.out.println(map);

        //remove(Object key)
        Object value = map.remove("CC");
        System.out.println(value);
        System.out.println(map);

        //clear()
        map.clear();//与map = null操作不同
        System.out.println(map.size());
        System.out.println(map);
    }
}

import org.junit.Test;

import java.util.*;
/**
 *  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()
 *
 *  面试题：
 *  1. HashMap的底层实现原理？
 *  2. HashMap 和 Hashtable的异同？
 *      1.HashMap与Hashtable都实现了Map接口。由于HashMap的非线程安全性，效率上可能高于Hashtable。Hashtable的方法是Synchronize的，而HashMap不是，在多个线程访问Hashtable时，不需要自己为它的方法实现同步，而HashMap 就必须为之提供外同步。
 *      2.HashMap允许将null作为一个entry的key或者value，而Hashtable不允许。
 *      3.HashMap把Hashtable的contains方法去掉了，改成containsvalue和containsKey。因为contains方法容易让人引起误解。
 *      4.Hashtable继承自Dictionary类，而HashMap是Java1.2引进的Map interface的一个实现。
 *      5.Hashtable和HashMap采用的hash/rehash算法都大概一样，所以性能不会有很大的差异。
 *
 *  3. CurrentHashMap 与 Hashtable的异同？（暂时不讲）
 *
 */
public class MapTest {

    /**
     *  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
     */
    @Test
    public void test5(){
        Map map = new HashMap();
        map.put("AA",123);
        map.put(45,1234);
        map.put("BB",56);

        //遍历所有的key集：keySet()
        Set set = map.keySet();
        Iterator iterator = set.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
        System.out.println("*****************");

        //遍历所有的values集：values()
        Collection values = map.values();
        for(Object obj : values){
            System.out.println(obj);
        }
        System.out.println("***************");
        //遍历所有的key-values
        //方式一：
        Set entrySet = map.entrySet();
        Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
        while (iterator1.hasNext()){
            Object obj = iterator1.next();
            //entrySet集合中的元素都是entry
            Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
            System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());

        }
        System.out.println("/");

        //方式二：
        Set keySet = map.keySet();
        Iterator iterator2 = keySet.iterator();
        while(iterator2.hasNext()){
            Object key = iterator2.next();
            Object value = map.get(key);
            System.out.println(key + "=====" + value);
        }
    }
}

TreeMap两种添加方式的使用

  • 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。
package test;
import org.junit.Test;


import java.util.*;

public class TreeMapTest {
    /**
     * 向TreeMap中添加key-value，要求key必须是由同一个类创建的对象
     * 因为要按照key进行排序：自然排序 、定制排序
     */
    //自然排序
    @Test
    public void test(){
        TreeMap map = new TreeMap();
        User u1 = new User("Tom",23);
        User u2 = new User("Jerry",32);
        User u3 = new User("Jack",20);
        User u4 = new User("Rose",18);

        map.put(u1,98);
        map.put(u2,89);
        map.put(u3,76);
        map.put(u4,100);

        Set entrySet = map.entrySet();
        Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
        while (iterator1.hasNext()){
            Object obj = iterator1.next();
            Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
            System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());

        }
    }

    //定制排序
    @Test
    public void test2(){
        TreeMap map = new TreeMap(new Comparator() {
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                if(o1 instanceof User && o2 instanceof User){
                    User u1 = (User)o1;
                    User u2 = (User)o2;
                    return Integer.compare(u1.getAge(),u2.getAge());
                }
                throw new RuntimeException("输入的类型不匹配！");
            }
        });
        User u1 = new User("Tom",23);
        User u2 = new User("Jerry",32);
        User u3 = new User("Jack",20);
        User u4 = new User("Rose",18);

        map.put(u1,98);
        map.put(u2,89);
        map.put(u3,76);
        map.put(u4,100);

        Set entrySet = map.entrySet();
        Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
        while (iterator1.hasNext()){
            Object obj = iterator1.next();
            Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
            System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());

        }
    }
}



class User implements Comparable{
    private String name;
    private int age;

    public User() {
    }

    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        System.out.println("User equals()....");
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;

        User user = (User) o;

        if (age != user.age) return false;
        return name != null ? name.equals(user.name) : user.name == null;
    }

    @Override
    public int hashCode() { //return name.hashCode() + age;
        int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
        result = 31 * result + age;
        return result;
    }

    //按照姓名从大到小排列,年龄从小到大排列
    @Override
    public int compareTo(Object o) {
        if(o instanceof User){
            User user = (User)o;
//            return -this.name.compareTo(user.name);
            int compare = -this.name.compareTo(user.name);
            if(compare != 0){
                return compare;
            }else{
                return Integer.compare(this.age,user.age);
            }
        }else{
            throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
        }

    }
}

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。

Properties处理属性文件

  • 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,Stringvalue)方法和getProperty(String key)方法

1、新建jdbc.properties文件



import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.util.Properties;

public class PropertiesTest {
    //Properties:常用来处理配置文件。key和value都是String类型
    public static void main(String[] args){
        //快捷键：ALT+Shift+Z
        FileInputStream fis = null;
        try {
            Properties pros = new Properties();
            fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
            pros.load(fis); //加载流对应文件

            String name = pros.getProperty("name");
            String password = pros.getProperty("password");

            System.out.println("name = " + name + ",password = " + password);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(fis != null){
                try {
                    fis.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

如果jdbc.properties文件中写入为中文；

防止jdbc.properties出现中文乱码，可根据如下解决：

Collections工具类

  • 操作数组的工具类：Arrays
  • Collections 是一个操作Set、List和Map 等集合的工具类
  • 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工具类常用方法的测试

import org.junit.Test;

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

/**
 * Collections:操作Collection、Map的工具类
 *
 * 面试题：Collection 和 Collections的区别？
 *       Collection是集合类的上级接口，继承于他的接口主要有Set 和List.
 *       Collections是针对集合类的一个帮助类，他提供一系列静态方法实现对各种集合的搜索、排序、线程安全化等操作.
 */
public class CollectionTest {
    /**
     * 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
     *
     * 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 test(){
        List list = new ArrayList();
        list.add(123);
        list.add(43);
        list.add(765);
        list.add(765);
        list.add(765);
        list.add(-97);
        list.add(0);

        System.out.println(list);

//        Collections.reverse(list);
//        Collections.shuffle(list);
//        Collections.sort(list);
//        Collections.swap(list,1,2);
        int frequency = Collections.frequency(list, 123);

        System.out.println(list);
        System.out.println(frequency);
    }

    @Test
    public void test2(){
        List list = new ArrayList();
        list.add(123);
        list.add(43);
        list.add(765);
        list.add(-97);
        list.add(0);

        //报异常：IndexOutOfBoundsException("Source does not fit in dest")
//        List dest = new ArrayList();
//        Collections.copy(dest,list);
        //正确的：
        List dest = Arrays.asList(new Object[list.size()]);
        System.out.println(dest.size());//list.size();
        Collections.copy(dest,list);

        System.out.println(dest);

        /**
         * 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
         */
        //返回的list1即为线程安全的List
        List list1 = Collections.synchronizedList(list);
    }
}

Collectors.groupingBy用法

Collectors.groupingBy根据一个或多个属性对集合中的项目进行分组

数据准备

public Product(Long id, Integer num, BigDecimal price, String name, String category) {
	this.id = id;
	this.num = num;
	this.price = price;
	this.name = name;
	this.category = category;
}

Product prod1 = new Product(1L, 1, new BigDecimal("15.5"), "面包", "零食");
Product prod2 = new Product(2L, 2, new BigDecimal("20"), "饼干", "零食");
Product prod3 = new Product(3L, 3, new BigDecimal("30"), "月饼", "零食");
Product prod4 = new Product(4L, 3, new BigDecimal("10"), "青岛啤酒", "啤酒");
Product prod5 = new Product(5L, 10, new BigDecimal("15"), "百威啤酒", "啤酒");
List<Product> prodList = Lists.newArrayList(prod1, prod2, prod3, prod4, prod5);

分组

  • 按照类目分组：
Map<String, List<Product>> prodMap= prodList.stream().collect(Collectors.groupingBy(Product::getCategory));

//{"啤酒":[{"category":"啤酒","id":4,"name":"青岛啤酒","num":3,"price":10},{"category":"啤酒","id":5,"name":"百威啤酒","num":10,"price":15}],"零食":[{"category":"零食","id":1,"name":"面包","num":1,"price":15.5},{"category":"零食","id":2,"name":"饼干","num":2,"price":20},{"category":"零食","id":3,"name":"月饼","num":3,"price":30}]}
  • 按照几个属性拼接分组：
Map<String, List<Product>> prodMap = prodList.stream().collect(Collectors.groupingBy(item -> item.getCategory() + "_" + item.getName()));

//{"零食_月饼":[{"category":"零食","id":3,"name":"月饼","num":3,"price":30}],"零食_面包":[{"category":"零食","id":1,"name":"面包","num":1,"price":15.5}],"啤酒_百威啤酒":[{"category":"啤酒","id":5,"name":"百威啤酒","num":10,"price":15}],"啤酒_青岛啤酒":[{"category":"啤酒","id":4,"name":"青岛啤酒","num":3,"price":10}],"零食_饼干":[{"category":"零食","id":2,"name":"饼干","num":2,"price":20}]}
  • 根据不同条件分组
Map<String, List<Product>> prodMap= prodList.stream().collect(Collectors.groupingBy(item -> {
	if(item.getNum() < 3) {
		return "3";
	}else {
		return "other";
	}
}));

//{"other":[{"category":"零食","id":3,"name":"月饼","num":3,"price":30},{"category":"啤酒","id":4,"name":"青岛啤酒","num":3,"price":10},{"category":"啤酒","id":5,"name":"百威啤酒","num":10,"price":15}],"3":[{"category":"零食","id":1,"name":"面包","num":1,"price":15.5},{"category":"零食","id":2,"name":"饼干","num":2,"price":20}]}

多级分组

要实现多级分组，我们可以使用一个由双参数版本的Collectors.groupingBy工厂方法创 建的收集器，它除了普通的分类函数之外，还可以接受collector类型的第二个参数。那么要进 行二级分组的话，我们可以把一个内层groupingBy传递给外层groupingBy，并定义一个为流 中项目分类的二级标准。

Map<String, Map<String, List<Product>>> prodMap= prodList.stream().collect(Collectors.groupingBy(Product::getCategory, Collectors.groupingBy(item -> {
	if(item.getNum() < 3) {
		return "3";
	}else {
		return "other";
	}
})));

//{"啤酒":{"other":[{"category":"啤酒","id":4,"name":"青岛啤酒","num":3,"price":10},{"category":"啤酒","id":5,"name":"百威啤酒","num":10,"price":15}]},"零食":{"other":[{"category":"零食","id":3,"name":"月饼","num":3,"price":30}],"3":[{"category":"零食","id":1,"name":"面包","num":1,"price":15.5},{"category":"零食","id":2,"name":"饼干","num":2,"price":20}]}}

按子组收集数据

  • 求总数
Map<String, Long> prodMap = prodList.stream().collect(Collectors.groupingBy(Product::getCategory, Collectors.counting()));

//{"啤酒":2,"零食":3}
  • 求和
Map<String, Integer> prodMap = prodList.stream().collect(Collectors.groupingBy(Product::getCategory, Collectors.summingInt(Product::getNum)));

//{"啤酒":13,"零食":6}
  • 把收集器的结果转换为另一种类型
Map<String, Product> prodMap = prodList.stream().collect(Collectors.groupingBy(Product::getCategory, Collectors.collectingAndThen(Collectors.maxBy(Comparator.comparingInt(Product::getNum)), Optional::get)));

//{"啤酒":{"category":"啤酒","id":5,"name":"百威啤酒","num":10,"price":15},"零食":{"category":"零食","id":3,"name":"月饼","num":3,"price":30}}
  • 联合其他收集器
Map<String, Set<String>> prodMap = prodList.stream().collect(Collectors.groupingBy(Product::getCategory, Collectors.mapping(Product::getName, Collectors.toSet())));

//{"啤酒":["青岛啤酒","百威啤酒"],"零食":["面包","饼干","月饼"]}

Stream的使用

Stream（流）是一个来自数据源的元素队列并支持聚合操作

  • 元素是特定类型的对象，形成一个队列。 - Java中的Stream并不会存储元素，而是按需计算。
  • 数据源，流的来源。 可以是集合，数组，I/O channel， 产生器generator 等。
  • 聚合操作，类似SQL语句一样的操作， 比如filter, map, reduce, find, match, sorted等。
    和以前的Collection操作不同， Stream操作还有两个基础的特征：
  • Pipelining: 中间操作都会返回流对象本身。 这样多个操作可以串联成一个管道， 如同流式风格（fluent style）。 这样做可以对操作进行优化， 比如延迟执行(laziness)和短路( short-circuiting)。
  • 内部迭代： 以前对集合遍历都是通过Iterator或者For-Each的方式, 显式的在集合外部进行迭代， 这叫做外部迭代。 Stream提供了内部迭代的方式， 通过访问者模式(Visitor)实现。

Stream操作的三个步骤

1.创建 Stream
集合接口有两个方法来生成流：

  • stream() − 为集合创建串行流。
  • parallelStream() − 为集合创建并行流。

2.中间操作
一个中间操作链，对数据源的数据进行处理。比如fifter、distinct、limit、skip、map、sorted

3.终止操作
一旦执行终止操作，就执行中间操作链，并产生结果。之后，不会再被使用。
比如：match、findFirst、count、max、min、forEach、reduce、collect

创建 Stream

一般我们使用的场景是对列表或数组操作。通过Collection的方法stream()和parallelStream()获取。

List<Integer> list = Lists.newArrayList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9);
list.stream().forEach(System.out::println);
list.parallelStream().forEach(System.out::println);

中间操作

fifter(Predicate<? super T> predicate)

根据过滤条件，保留符合条件的元素

List<Integer> list = Lists.newArrayList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 9);
list.stream().filter(item -> item > 5).forEach(System.out::println);

distinct ()

去重

list.stream().filter(item -> item > 5).distinct().forEach(System.out::println);

limit(long maxSize)

返回前maxSize个元素

list.stream().filter(item -> item > 5).limit(2).forEach(System.out::println);

skip(long n)

调过前n个

list.stream().filter(item -> item > 5).skip(2).forEach(System.out::println);

sorted()/sorted(Comparator<? super T> comparator)

// 自然排序
list.stream().sorted().forEach(System.out::println);

// 根据比较器顺序排序
list.stream().sorted((a1, a2) -> a2.compareTo(a1)).forEach(System.out::println);

map/flatMap

  • map(Function<? super T, ? extends R> mapper)
  • mapToInt(ToIntFunction<? super T> mapper)
  • mapToDouble(ToDoubleFunction<? super T> mapper)
  • mapToLong(ToLongFunction<? super T> mapper)
  • flatMap(Function<? super T, ? extends Stream<? extends R>> mapper)
  • flatMapToInt(Function<? super T, ? extends IntStream> mapper)
  • flatMapToLong(Function<? super T, ? extends LongStream> mapper)
  • flatMapToDouble(Function<? super T, ? extends DoubleStream> mapper)
  • map() 接收一个函数作为参数，该函数会被应用到每个元素上，并将其映射成一个新的元素
  • flatMap()接收一个函数作为参数，将流中的每个值都换成另一个流，然后把所有流连接成一个流

创建一个对象product

public class Product {
	private Long id;
	private Integer num;
	private Double price;
	private String name;
	
	public Product() {}
	
	public Product(Long id, Integer num, Double price, String name) {
		this.id = id;
		this.num = num;
		this.price = price;
		this.name = name;
	}
	
	// get/set省略
}

Product prod1 = new Product(1L, 1, new Double(15.5), "面包");
Product prod2 = new Product(2L, 2, new Double(20), "饼干");
Product prod3 = new Product(3L, 3, new Double(30), "月饼");
List<Product> prodList = Lists.newArrayList(prod1, prod2, prod3);

List<String> nameList = prodList.stream().map(item -> item.getName()).collect(Collectors.toList());
System.out.println(nameList); // [面包, 饼干, 月饼]
Long count = prodList.stream().mapToInt(item -> item.getNum()).count();
System.out.println(count); // 3
Long min = prodList.stream().mapToLong(item -> item.getId()).min().getAsLong();
System.out.println(min); // 1
prodList.stream().mapToDouble(item -> item.getPrice()).forEach(System.out::println); 
// 15.5 20.0 30.0

List<String> strList = prodList.stream().flatMap(item -> Arrays.stream(item.getName().split(""))).collect(Collectors.toList());
System.out.println(strList.toString());
// [面, 包, 饼, 干, 月, 饼]

终止操作

终止操作会从流的流水线生成结果。

anyMatch(Predicate<? super T> predicate);

检查是否有至少一个能够满足条件

Boolean anyMatch = prodList.stream().anyMatch(item -> "面包".equals(item.getName()));
System.out.println("anyMatch="+anyMatch);

allMatch(Predicate<? super T> predicate)

检查是否所有满足条件

Boolean allMatch = prodList.stream().allMatch(item -> "面包".equals(item.getName()));
System.out.println("allMatch="+allMatch);

noneMatch

Boolean noneMatch = prodList.stream().noneMatch(item -> "面包".equals(item.getName()));
System.out.println("noneMatch="+noneMatch);

findFirst

返回第一个

findAny

返回任意一个

System.out.println(prodList.stream().filter(item -> item.getNum() < 3).findFirst().get().getId());
System.out.println(prodList.stream().filter(item -> item.getNum() < 3).findAny().get().getId());

count()总数/min最小数/max最大数

Long count = prodList.stream().count();
Integer num = prodList.stream().min((a1, a2) -> a1.getNum().compareTo(a2.getNum())).get().getNum();
Double price = prodList.stream().max((a1, a2) -> a1.getPrice().compareTo(a2.getPrice())).get().getPrice();

System.out.println(count);
System.out.println(num);
System.out.println(price);

forEach

List<Integer> list = Lists.newArrayList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 9);
list.stream().forEach(System.out::println);

reduce

  • T reduce(T identity, BinaryOperator accumulator)
    可以将流中元素反复结合起来，得到一个值，返回 T

  • Optional reduce(BinaryOperator accumulator);
    将流中元素反复结合起来，得到一个值, 返回 Optional

将流中元素反复结合起来，得到一个值, 返回 Optional

List<Integer> list = Lists.newArrayList(1, 3, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9);
Integer reduce = list.stream().reduce(0, (x, y) -> x+y);
System.out.println(reduce);

// 有可能为null
List<Product> prodList = Lists.newArrayList();
Optional<Integer> reduceOpt = prodList.stream().map(Product::getNum).reduce(Integer::sum);
System.out.println(reduceOpt.isPresent());

collect

将流转化为其他形式，常用的List,Set、Map、Collection

// 转为list
List<String> nameList = prodList.stream().map(item -> item.getName()).collect(Collectors.toList());

// 转为Set
Set<String> nameSet = prodList.stream().map(item -> item.getName()).collect(Collectors.toSet());

// 转为Map
Map<Long, Product> idMap = prodList.stream().collect(Collectors.toMap(Product::getId,Functions.identity()));

// 转为LinkedList
prodList.stream().map(item -> item.getName()).collect(Collectors.toCollection(LinkedList::new));

//统计总数
Long count = prodList.stream().collect(Collectors.counting());

// 分组
Map<Long, List<Product>> listMap = prodList.stream().collect(Collectors.groupingBy(Product::getId));

// 拼接
String nameJoin = prodList.stream().map(Product::getName).collect(Collectors.joining());
posted @ 2022-01-23 11:58  dongye95  阅读(58)  评论(0)  编辑  收藏  举报