集合、Collection、list、set、HashSet
一、集合的理解：将多个数据放在一起
简介：
1)、可以动态保存任意多个对象,使用比较方便!
2)、提供了一系列方便的操作对象的方法: add、remove、set、 get等
1、集合中的实现和继承图
（单列集合list，set：单一的数据、元素）
（双列集合：键值对）
二、Collection接口和常用方法
1、Collection接口实现类的特点；
1) collection实现子类可以存放多个元素,每个元素可以是Object
2)有些Collection的实现类,可以存放重复的元素，有些不可以
3)有些Collection的实现类,有些是有序的(List),有些不是有序(Set)
4)Collection接口没有直接的实现子类，是通过它的子接口Set 和 List来实现的
2、Collection常用方法
3、Collection接口遍历元素方式
1）；使用迭代器（Iterator）
（1） lterator对象称为迭代器,主要用于遍历Collection集合中的元素。
（2）)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,即可以返回一个迭代器。
（3） lterator的结构.[图:]
（4） lterator仅用于遍历集合，Iterator本身并不存放对象。
（5）快速生成迭代器功能：itit
迭代器的执行原理：
流程：
提示：在调用iterator.next()方法之前必须要调用iterator.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。
2）、使用增强for循环遍历*（foreach）：快速生成增强for功能：输入字母：I 再 enter
（1）：增强for在底层仍然是迭代器iterator，简化版的iterator
import java.util.ArrayList; import java.util.Collection; import java.util.Iterator; public class Test { public static void main(String[] args) { Collection<People> people = new ArrayList<>(); people.add(new People("z",12)); people.add(new People("3",22)); people.add(new People("4",42)); //迭代器遍历 Iterator iterator = people.iterator(); while (iterator.hasNext()) { Object next = iterator.next(); System.out.println(next); } //增强for循环遍历 for (People p:people ) { System.out.println("for " + p); } } }
三、Collection下的List：list是Collection的子类
1、List接口和常用方法
List接口基本介绍
List 接口是Collection 接口的子接口
1)List集合类中元素有序(即添加顺序和取出顺序一致)、且可重复
2)List集合中的每个元素都有其对应的顺序索引，即支持索引。
3)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。
2、List接口的常用方法：
List集合里添加了一些根据索引来操作集合元素的方法
1)void add(int index, Object ele):在index位置插入ele元素
2)boolean addAll(int index, Collection eles):从index位置开始将
eles中的所有元素添加进来
3) Object get(int index):获取指定index位置的元素
4) int indexOf(Object obj):返回obj在集合中首次出现的位置
5) int lastIndexOf(Object obj):返回obj在当前集合中末次出现的位置
6) Object remove(int index):移除指定index位置的元素,并返回此元
素
7) Object set(int index,Object ele):设置指定index位置的元素为ele ,
相当于是替换.
8) List subList(int fromlndex, int tolndex):返回从fromIndex到
tolndex位置的子集合
List的遍历方式：List的三种遍历方式 [也适合：ArrayList, LinkedList, Vector]
3、ArrayList的主意事项：
1)permits all elements, including null ,ArrayList可以加入null,并且多个
2) ArrayList是由数组来实现数据存储的
3)ArrayList基本等同于Vector，除了ArrayList是线程不安全(执行效率高),在多线程情况下，不建议使用ArrayList
底层原码分析：
1) ArrayList中维护了一个Object类型的数组elementData. [debug 看源码]transient Object[ elementData;transient Object[] elementData; //transient表示瞬间,短暂的,表示该属性不会被序列化
2)当创建ArrayList对象时,如果使用的是无参构造器，则初始elementData容量为0，第1次添加，则扩容elementData为10，如需要再次扩容，则扩容elementData为1.5倍。3)如果使用的是指定大小的构造器，则初始elementData容量为指定大小，如果需要扩容,
则直接扩容elementData为1.5倍。
4、Vector底层结构
四、LinkedList底层结构：
1、LinkedList的全面说明
1)LinkedList底层实现了双向链表和双端队列特点
2)可以添加任意元素(元素可以重复)，包括null
3)线程不安全,没有实现同步
主要结构
详细介绍：
双向列表示意图
Arraylist和LinkedList的比较：
//LinkedList(增删改查) LinkedList linkedList = new LinkedList(); //增加，如果没有下表索引，就直接按顺序放在之后 for (int i = 0;i<=10;i++) { linkedList.add("hello" + i); } System.out.println(linkedList); //删除，并返回删除元素的值 System.out.println( linkedList.remove(0)); linkedList.remove("hello1"); System.out.println(linkedList); linkedList.add("hello0"); linkedList.add(9,"hello11"); System.out.println(linkedList); //查询链表中是否有这个元素，有为true，反之为false System.out.println(linkedList.contains("hello5")); //修改，修改对应下标的值 linkedList.set(3,"helloset"); System.out.println(linkedList.contains("hello5"));
如何选择ArrayList和LinkedList:
1)如果我们改查的操作多，选择ArrayList
2)如果我们增删的操作多，选择LinkedList
3)一般来说，在程序中，80%-90%都是查询,因此大部分情况下会选择ArrayList
4)在一个项自中，根据业务灵活选择,也可能这样，一个模块使用的是ArrayList,另外一个模块是LinkedList,也就是说,要根据业务来进行选择
五、Set接口
基本介绍：
1)无序(添加和取出的顺序不一致),没有索引(每一次输出的顺序都是一样的。)
2)不允许重复元素,所以最多包含一个null
Set接口的常用方法
和List接口一样, Set接口也是Collection的子接口,因此,常用方法和Collection接口一样工
Set接口的遍历方式
同Collection的遍历方式一样,因为Set接口是Collection接口的子接口。
1.可以使用迭代器
2.增强for
3.不能使用索引的方式来获取.
//Set //set的输入和输出排列不同，但是多次输出的结果都是相同的 Set set = new HashSet<>(); for (int i = 0; i < 10; i++) { set.add("set"+i); } set.add("set10"); System.out.println(set); //增加 set.add("set11"); System.out.println(set); //删除 System.out.println(set.remove("set0")); System.out.println(set); //查询set中是否有当前元素 System.out.println(set.contains("set1")); //重复元素不会添加 System.out.println(set.add("set1")); //允许有一个null值 System.out.println(set.add("null")); System.out.println(set);
案例演示
1).set接口的实现类的对象(Set接口对象)，不能存放重复的元素，可以添加一个null
2). set接口对象存放数据是无序(即添加的顺序和取出的顺序不一致)
3).注意:取出的顺序的顺序虽然不是添加的顺序，但是他的固定。
1、Set接口实现类-HashSet
说明：方法及使用和HashSet的类似
1) HashSet实现了Set接口
2) HashSet实际上是HashMap,看下源码.
3)可以存放null值,但是只能有一个null
4) HashSet不保证元素是有序的,取决于hash后，再确定索引的结果.
（即，不保证存放元素的顺序和取出顺序）
5)不能有重复元素/对象.（如果是保存在堆中的两个对象，则可以）
HashSet底层机制：分析HashSet底层是HashMap, HashMap底层是(数组+链表+红黑树)
1）：先获取元素的哈希值（hashCode方法）
2）：对哈希值进行运算，得出一个索引值即为要存放在哈希表中的位置号
3）：如果该位置上没有其他元素则直接存放，如果该位置上已经有其他元素，则需要进行equals(这个equals是在类中重写父类的方法，具体是满足什么条件就确定两个对象相等，由编程人员确定)判断，如果相等，则不再添加，如果不相等，则以链表的方式添加。
大概的图解如下：（简单模拟：数组+链表结构）
HashSet添加元素是如何实现的（hash()+ equals()）
特点和注意事项：
HashSet底层实现过程和代码流程解释：
import java.util.HashSet; @SuppressWarnings({"all"}) public class HashSetSource { public static void main(String[] args) { HashSet hashSet = new HashSet(); hashSet.add("java");//到此位置，第1次add分析完毕. hashSet.add("php");//到此位置，第2次add分析完毕 hashSet.add("java"); System.out.println("set=" + hashSet); /* 对HashSet 的源码解读 1. 执行 HashSet() public HashSet() { map = new HashMap<>(); } 2. 执行 add() public boolean add(E e) {//e = "java" return map.put(e, PRESENT)==null;//(static) PRESENT = new Object(); } 3.执行 put() , 该方法会执行 hash(key) 得到key对应的hash值 算法h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16) public V put(K key, V value) {//key = "java" value = PRESENT 共享 return putVal(hash(key), key, value, false, true); } 4.执行 putVal final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict) { Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i; //定义了辅助变量 //table 就是 HashMap 的一个数组，类型是 Node[] //if 语句表示如果当前table 是null, 或者 大小=0 //就是第一次扩容，到16个空间. if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0) n = (tab = resize()).length; //(1)根据key，得到hash 去计算该key应该存放到table表的哪个索引位置 //并把这个位置的对象，赋给 p //(2)判断p 是否为null //(2.1) 如果p 为null, 表示还没有存放元素, 就创建一个Node (key="java",value=PRESENT) //(2.2) 就放在该位置 tab[i] = newNode(hash, key, value, null) if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) tab[i] = newNode(hash, key, value, null); else { //一个开发技巧提示： 在需要局部变量(辅助变量)时候，在创建 Node<K,V> e; K k; // //如果当前索引位置对应的链表的第一个元素和准备添加的key的hash值一样 //并且满足 下面两个条件之一: //(1) 准备加入的key 和 p 指向的Node 结点的 key 是同一个对象 //(2) p 指向的Node 结点的 key 的equals() 和准备加入的key比较后相同 //就不能加入 if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) e = p; //再判断 p 是不是一颗红黑树, //如果是一颗红黑树，就调用 putTreeVal , 来进行添加 else if (p instanceof TreeNode) e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value); else {//如果table对应索引位置，已经是一个链表, 就使用for循环比较 //(1) 依次和该链表的每一个元素比较后，都不相同, 则加入到该链表的最后 // 注意在把元素添加到链表后，立即判断 该链表是否已经达到8个结点 // , 就调用 treeifyBin() 对当前这个链表进行树化(转成红黑树) // 注意，在转成红黑树时，要进行判断, 判断条件 // if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY(64)) // resize(); // 如果上面条件成立，先table扩容. // 只有上面条件不成立时，才进行转成红黑树 //(2) 依次和该链表的每一个元素比较过程中，如果有相同情况,就直接break for (int binCount = 0; ; ++binCount) { if ((e = p.next) == null) { p.next = newNode(hash, key, value, null); if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD(8) - 1) // -1 for 1st treeifyBin(tab, hash); break; } if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) break; p = e; } } if (e != null) { // existing mapping for key V oldValue = e.value; if (!onlyIfAbsent || oldValue == null) e.value = value; afterNodeAccess(e); return oldValue; } } ++modCount; //size 就是我们每加入一个结点Node(k,v,h,next), size++ if (++size > threshold) resize();//扩容 afterNodeInsertion(evict); return null; } */ } }
HashSet的扩容和转成红黑树机制：
对HashSet添加机制的实践：
import java.util.HashSet; import java.util.Objects; public class HashSetTest { public static void main(String[] args) { HashSet<Employee> employees = new HashSet<>(); System.out.println(employees.add(new Employee("tom",24))); System.out.println(employees); System.out.println(employees.add(new Employee("tony",24))); System.out.println(employees); System.out.println(employees.add(new Employee("tom",24))); System.out.println(employees); } } class Employee{ private String name; private int age; public Employee(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 boolean equals(Object o) { if (this == o) return true; if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false; Employee employee = (Employee) o; return age == employee.age && name.equals(employee.name); } @Override public int hashCode() { //将hashcode设置成固定值，那么就会在一条链表中确定值是否相同 // return Objects.hash(200); //用name和age生成hashcode，生成的hashcode相同则为同一条链表， // 注意：这里因为只有两个参数，如果还有其他参数，就会根据equals判断是否在 // 同一个链表中有相同元素，相同就不添加，不相同就添加 // hashcode不同则直接添加到其他的table中 return Objects.hash(name, age); } @Override public String toString() { return "Employee{" + "name='" + name + '\'' + ", age=" + age + '}'; } }
import java.util.HashSet; import java.util.Objects; public class HashSetTest1 { public static void main(String[] args) { HashSet<Employee1> employee1s = new HashSet<>(); System.out.println( employee1s.add(new Employee1("tom",2000,new MyDate("1998.5.5"))));//T System.out.println(employee1s); //工资不同 System.out.println( employee1s.add(new Employee1("tom",2500,new MyDate("1998.5.5"))));//F System.out.println(employee1s); //加入的生日不同 System.out.println( employee1s.add(new Employee1("tom",2000,new MyDate("1998.5.6"))));//T System.out.println(employee1s); //加入的名字不同 System.out.println( employee1s.add(new Employee1("tony",2000,new MyDate("1998.5.5"))));//T System.out.println(employee1s); } } class Employee1{ private String name; private double sal; private MyDate birthday; public Employee1(String name, double sal, MyDate birthday) { this.name = name; this.sal = sal; this.birthday = birthday; } @Override public String toString() { return "Employee1{" + "name='" + name + '\'' + ", sal=" + sal + ", birthday=" + birthday + '}'; } @Override public boolean equals(Object o) { if (this == o) return true; if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false; Employee1 employee1 = (Employee1) o; return Objects.equals(name, employee1.name) && Objects.equals(birthday, employee1.birthday); } @Override public int hashCode() { return Objects.hash(name, birthday); } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public double getSal() { return sal; } public void setSal(double sal) { this.sal = sal; } public MyDate getBirthday() { return birthday; } public void setBirthday(MyDate birthday) { this.birthday = birthday; } } class MyDate{ private String date; public MyDate(String date) { //可以根据当前时间格式化为自己想要的时间格式（此处不用） // public MyDate(Date date) { // SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd"); // String format = simpleDateFormat.format(date); this.date = date; } public String getDate() { return date; } public void setDate(String date) { // SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd"); // String format = simpleDateFormat.format(date); this.date = date; } @Override public String toString() { return "MyDate{" + "date=" + date + '}'; } @Override public boolean equals(Object o) { if (this == o) return true; if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false; MyDate myDate = (MyDate) o; return Objects.equals(date, myDate.date); } @Override public int hashCode() { return Objects.hash(date); } }
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