Java集合框架之一
Collection表示一组对象，它是集中 ，收集的意思，就是把一些数据收集起来。
Java集合大致可分为Set、List、Queue和Map
Set：代表无序、不可重复的集合；
List：代表有序、重复的集合；
ArrayList:底层实现是数组，线程不安全，效率高。所以，查询快。修改、插入、删除慢。
LinkedList:底层实现是链表，线程不安全，效率高。所以，查询慢。修改、插入、删除快。
Vector:底层实现是数组，线程安全，效率低。所以，查询快。修改、插入、删除慢。
List有三个儿子，我们到底使用谁呢?
看需求(情况)。
要安全吗?
要：Vector(即使要安全，也不用这个了，后面有替代的)
不要：ArrayList或者LinkedList
查询多：ArrayList
增删多：LinkedList
如果你什么都不懂，就用ArrayList。
Map：代表具有映射关系的集合；
Queue：代表一种队列集合的思想。
1:对象数组(掌握)
(1)数组既可以存储基本数据类型，也可以存储引用类型。它存储引用类型的时候的数组就叫对象数组。
(2)案例：
用数组存储5个学生对象，并遍历数组。
2:集合(Collection)(掌握)
(1)集合的由来?
我们学习的是Java -- 面向对象 -- 操作很多对象 -- 存储 -- 容器(数组和StringBuffer) -- 数组
而数组的长度固定，所以不适合做变化的需求，Java就提供了集合供我们使用。
(2)集合和数组的区别?
A:长度区别
数组固定
集合可变
B:内容区别
数组可以是基本类型，也可以是引用类型
集合只能是引用类型
C:元素内容
数组只能存储同一种类型
集合可以存储不同类型(其实集合一般存储的也是同一种类型)
(3)集合的继承体系结构?
由于需求不同，Java就提供了不同的集合类。这多个集合类的数据结构不同，但是它们都是要提供存储和遍历功能的，
我们把它们的共性不断的向上提取，最终就形成了集合的继承体系结构图。
Collection
|--List
|--ArrayList
|--Vector
|--LinkedList
|--Set
|--HashSet
|--TreeSet
(4)Collection的功能概述(自己补齐)
A:添加功能
B:删除功能
C:判断功能
D:获取功能
E:长度功能
F:交集(了解)
G:把集合转数组(了解)
(5)Collection集合的遍历
A:把集合转数组(了解)
B:迭代器(集合专用方式)
(6)迭代器
A:是集合的获取元素的方式。
B:是依赖于集合而存在的。
C:迭代器的原理和源码。
a:为什么定义为了一个接口而不是实现类?
b:看了看迭代器的内部类实现。
(7)Collection集合的案例(遍历方式 迭代器)
集合的操作步骤：
A:创建集合对象
B:创建元素对象
C:把元素添加到集合
D:遍历集合
A:存储字符串并遍历
import java.util.Collection;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
public class CollectionDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建集合对象
Collection c = new ArrayList();
//创建并添加元素
c.add("hello");
c.add("world");
c.add("java");
//遍历集合
Iterator it = c.iterator();
while(it.hasNext()) {
String s =(String) it.next();
System.out.println(s);
}
}
}
B:存储自定义对象并遍历
public class Student {
private String name;
private int age;
public Student(){}
public Student(String name,int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
//getXxx()/setXxx()
}
import java.util.Collection;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
public class StudentDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建集合对象
Collection c = new ArrayList();
//创建学生对象
Student s1 = new Student("林青霞",27);
Student s2 = new Student("风清扬",30);
Student s3 = new Student("刘意",30);
Student s4 = new Student("武鑫",25);
Student s5 = new Student("刘晓曲",16);
//添加元素
c.add(s1);
c.add(s2);
c.add(s3);
c.add(s4);
c.add(s5);
//遍历集合
Iterator it = c.iterator();
while(it.hasNext()) {
Student s = (Student)it.next();
System.out.println(s.getName()+"---"+s.getAge());
}
}
}
3:集合(List)(掌握)
(1)List是Collection的子接口
特点：有序(存储顺序和取出顺序一致)，可重复。
(2)List的特有功能：(自己补齐)
A:添加功能
B:删除功能
C:获取功能
D:迭代器功能
E:修改功能
(3)List集合的特有遍历功能
A:由size()和get()结合。
B:代码演示
//创建集合对象
List list = new ArrayList();
//创建并添加元素
list.add("hello");
list.add("world");
list.add("java");
//遍历集合
Iterator it = list.iterator();
while(it.hasNext()) {
String s =(String) it.next();
System.out.println(s);
}
System.out.println("----------");
for(int x=0; x<list.size(); x++) {
String s =(String) list.get(x);
System.out.println(s);
}
(4)列表迭代器的特有功能；(了解)
可以逆向遍历，但是要先正向遍历，所以无意义，基本不使用。
(5)并发修改异常
A:出现的现象
迭代器遍历集合，集合修改集合元素
B:原因
迭代器是依赖于集合的，而集合的改变迭代器并不知道。
C:解决方案
a:迭代器遍历，迭代器修改(ListIterator)
元素添加在刚才迭代的位置
b:集合遍历，集合修改(size()和get())
元素添加在集合的末尾
(6)常见数据结构
A:栈 先进后出
堆栈，采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：
先进后出（即，存进去的元素，要在后它后面的元素依次取出后，才能取出该元素）。例如，子弹压进弹夹，先压进去的子弹在下面，后压进去 的子弹在上面，当开枪时，先弹出上面的子弹，然后才能弹出下面的子弹。 栈的入口、出口的都是栈的顶端位置
压栈：就是存元素。即，把元素存储到栈的顶端位置，栈中已有元素依次向栈底方向移动一个位置。
弹栈：就是取元素。即，把栈的顶端位置元素取出，栈中已有元素依次向栈顶方向移动一个位置。
B:队列 先进先出
队列，采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：
先进先出（即，存进去的元素，要在后它前面的元素依次取出后，才能取出该元素）。例如，安检。排成一列，每个人依次检查，只有前面的人全部检查完毕后，才能排到当前的人进行检查。
队列的入口、出口各占一侧。例如，下图中的左侧为入口，右侧为出口。
C:数组 查询快，增删慢
数组，采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：
查找元素快：通过索引，可以快速访问指定位置的元素
增删元素慢：
指定索引位置增加元素：需要创建一个新数组，将指定新元素存储在指定索引位置，再把原数组元素根据索引，复制到新数组对应索引的位置。如下图
指定索引位置删除元素：需要创建一个新数组，把原数组元素根据索引，复制到新数组对应索引的位置，原数组中指定索引位置元素不复制到新数组中。如下图
D:链表 查询慢，增删快
链表，采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：
多个节点之间，通过地址进行连接。例如，多个人手拉手，每个人使用自己的右手拉住下个人的左手，依次类推，这样多个人就连在一起了。
查找元素慢：想查找某个元素，需要通过连接的节点，依次向后查找指定元素。
增删元素快：
增加元素：操作如左图，只需要修改连接下个元素的地址即可。
删除元素：操作如右图，只需要修改连接下个元素的地址即可。
(7)ArrayList集合
ArrayList集合数据存储的结构是数组结构。元素增删慢，查找快，由于日常开发中使用最多的功能为查询数据、遍历数据，所以ArrayList是最常用的集合。
许多程序员开发时非常随意地使用ArrayList完成任何需求，并不严谨，这种用法是不提倡的。
(8)LinkedList集合
LinkedList集合数据存储的结构是链表结构。方便元素添加、删除的集合。实际开发中对一个集合元素的添加与删除经常涉及到首尾操作，而LinkedList提供了大量首尾操作的方法。如下图
LinkedList是List的子类，List中的方法LinkedList都是可以使用，这里就不做详细介绍，我们只需要了解LinkedList的特有方法即可。在开发时，LinkedList集合也可以作为堆栈，队列的结构使用。
方法演示：
LinkedList<String> link = new LinkedList<String>(); //添加元素 link.addFirst("abc1"); link.addFirst("abc2"); link.addFirst("abc3"); //获取元素 System.out.println(link.getFirst()); System.out.println(link.getLast()); //删除元素 System.out.println(link.removeFirst()); System.out.println(link.removeLast()); while(!link.isEmpty()){ //判断集合是否为空 System.out.println(link.pop()); //弹出集合中的栈顶元素 }
(9)Vector集合
Vector集合数据存储的结构是数组结构，为JDK中最早提供的集合。Vector中提供了一个独特的取出方式，就是枚举Enumeration，它其实就是早期的迭代器。此接口Enumeration的功能与 Iterator 接口的功能是类似的。Vector集合已被ArrayList替代。枚举Enumeration已被迭代器Iterator替代。
Vector常见的方法：
Enumeration枚举常见的方法：
Vector集合对ArrayList集合使用的对比
(10)List的子类特点(面试题)
ArrayList
底层数据结构是数组，查询快，增删慢。
线程不安全，效率高。
Vector
底层数据结构是数组，查询快，增删慢。
线程安全，效率低。
LinkedList
底层数据结构是链表，查询慢，增删快。
线程不安全，效率高。
到底使用谁呢?看需求?
分析：
要安全吗?
要：Vector(即使要，也不使用这个，后面再说)
不要：ArrayList或者LinkedList
查询多；ArrayList
增删多：LinkedList
什么都不知道，就用ArrayList。
(11)List集合的案例(遍历方式 迭代器和普通for)
A:存储字符串并遍历
B:存储自定义对象并遍历
4:集合(Set)(掌握)
(1)Set接口介绍
学习Collection接口时，记得Collection中可以存放重复元素，也可以不存放重复元素，那么我们知道List中是可以存放重复元素的。那么不重复元素给哪里存放呢？那就是Set接口，它里面的集合，所存储的元素就是不重复的。
(2)HashSet集合
查阅HashSet集合的API介绍：此类实现Set接口，由哈希表支持（实际上是一个 HashMap集合）。HashSet集合不能保证的迭代顺序与元素存储顺序相同。
HashSet集合，采用哈希表结构存储数据，保证元素唯一性的方式依赖于：hashCode()与equals()方法。
(3)HashSet集合存储数据的结构（哈希表）
什么是哈希表呢？
哈希表底层使用的也是数组机制，数组中也存放对象，而这些对象往数组中存放时的位置比较特殊，当需要把这些对象给数组中存放时，那么会根据这些对象的特有数据结合相应的算法，计算出这个对象在数组中的位置，然后把这个对象存放在数组中。而这样的数组就称为哈希数组，即就是哈希表。
当向哈希表中存放元素时，需要根据元素的特有数据结合相应的算法，这个算法其实就是Object类中的hashCode方法。由于任何对象都是Object类的子类，所以任何对象有拥有这个方法。即就是在给哈希表中存放对象时，会调用对象的hashCode方法，算出对象在表中的存放位置，这里需要注意，如果两个对象hashCode方法算出结果一样，这样现象称为哈希冲突，这时会调用对象的equals方法，比较这两个对象是不是同一个对象，如果equals方法返回的是true，那么就不会把第二个对象存放在哈希表中，如果返回的是false，就会把这个值存放在哈希表中。
总结：保证HashSet集合元素的唯一，其实就是根据对象的hashCode和equals方法来决定的。如果我们往集合中存放自定义的对象，那么保证其唯一，就必须复写hashCode和equals方法建立属于当前对象的比较方式。
面试题：
两个对象 Person p1 p2
* 问题: 如果两个对象的哈希值相同 p1.hashCode()==p2.hashCode()
* 两个对象的equals一定返回true吗 p1.equals(p2) 一定是true吗
* 正确答案:不一定
*
* 如果两个对象的equals方法返回true,p1.equals(p2)==true
* 两个对象的哈希值一定相同吗
* 正确答案: 一定
(4)HashSet存储API中的类型元素
给HashSet中存储JavaAPI中提供的类型元素时，不需要重写元素的hashCode和equals方法，因为这两个方法，在JavaAPI的每个类中已经重写完毕，如String类、Integer类等。
创建HashSet集合，存储String对象。
public class HashSetDemo { public static void main(String[] args) { //创建HashSet对象 HashSet<String> hs = new HashSet<String>(); //给集合中添加自定义对象 hs.add("zhangsan"); hs.add("lisi"); hs.add("wangwu"); hs.add("zhangsan"); //取出集合中的每个元素 Iterator<String> it = hs.iterator(); while(it.hasNext()){ String s = it.next(); System.out.println(s); } } }
输出结果如下，说明集合中不能存储重复元素：
wangwu
lisi
zhangsan
(5) HashSet存储自定义类型元素
给HashSet中存放自定义类型元素时，需要重写对象中的hashCode和equals方法，建立自己的比较方式，才能保证HashSet集合中的对象唯一
创建自定义对象Student
public class Student { private String name; private int age; public Student(String name, int age) { super(); 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 "Student [name=" + name + ", age=" + age + "]"; } @Override public int hashCode() { final int prime = 31; int result = 1; result = prime * result + age; result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode()); return result; } @Override public boolean equals(Object obj) { if (this == obj) return true; if(!(obj instanceof Student)){ System.out.println("类型错误"); return false; } Student other = (Student) obj; return this.age == other.age && this.name.equals(other.name); } }
创建HashSet集合，存储Student对象。
public class HashSetDemo { public static void main(String[] args) { //创建HashSet对象 HashSet hs = new HashSet(); //给集合中添加自定义对象 hs.add(new Student("zhangsan",21)); hs.add(new Student("lisi",22)); hs.add(new Student("wangwu",23)); hs.add(new Student("zhangsan",21)); //取出集合中的每个元素 Iterator it = hs.iterator(); while(it.hasNext()){ Student s = (Student)it.next(); System.out.println(s); } } }
输出结果如下，说明集合中不能存储重复元素：
Student [name=lisi, age=22]
Student [name=zhangsan, age=21]
Student [name=wangwu, age=23]
(6) LinkedHashSet介绍
我们知道HashSet保证元素唯一，可是元素存放进去是没有顺序的，那么我们要保证有序，怎么办呢？
在HashSet下面有一个子类LinkedHashSet，它是链表和哈希表组合的一个数据存储结构。
演示代码如下：
public class LinkedHashSetDemo { public static void main(String[] args) { Set<String> set = new LinkedHashSet<String>(); set.add("bbb"); set.add("aaa"); set.add("abc"); set.add("bbc"); Iterator it = set.iterator(); while (it.hasNext()) { System.out.println(it.next()); } } }
输出结果如下，LinkedHashSet集合保证元素的存入和取出的顺序：
bbb
aaa
abc
bbc
(7) 判断集合元素唯一的原理
ArrayList的contains方法判断元素是否重复原理
ArrayList的contains方法会使用调用方法时，传入的元素的equals方法依次与集合中的旧元素所比较，从而根据返回的布尔值判断是否有重复元素。此时，当ArrayList存放自定义类型时，由于自定义类型在未重写equals方法前，判断是否重复的依据是地址值，所以如果想根据内容判断是否为重复元素，需要重写元素的equals方法。
HashSet的add/contains等方法判断元素是否重复原理
Set集合不能存放重复元素，其添加方法在添加时会判断是否有重复元素，有重复不添加，没重复则添加。
HashSet集合由于是无序的，其判断唯一的依据是元素类型的hashCode与equals方法的返回结果。规则如下：
先判断新元素与集合内已经有的旧元素的HashCode值
l 如果不同，说明是不同元素，添加到集合。
l 如果相同，再判断equals比较结果。返回true则相同元素；返回false则不同元素，添加到集合。
所以，使用HashSet存储自定义类型，如果没有重写该类的hashCode与equals方法，则判断重复时，使用的是地址值，如果想通过内容比较元素是否相同，需要重写该元素类的hashcode与equals方法。
