Java基础复习19

十九、Java容器

1.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)

2.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

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。

　　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。
　　　　4.1 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）
　　　　4.2 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。

　　DEFAULT_INITIAL_CAPACITY : HashMap的默认容量，16
　　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
　　MIN_TREEIFY_CAPACITY：桶中的Node被树化时最小的hash表容量:64

4.LinkedHashMap的底层实现原理

　　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);
　　　　}
　　}

5.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
　　//对于Map接口的实现类对象没有iterator()方法，但是因为map底层实现使用Set和Collection存储的，所以可以将key、value、Entry提取出来遍历

　　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()

6.TreeMap

　　TreeMap和TreeSet相似，放进去的元素都可以直接进行排序，不需要我们再设计算法，但正因为可以排序就要求我们放进去的对象是同一类型的，不然排序也没有意义了，它与TreeSet一样实现了自然排序(Comparable接口)和定制排序(Comparator接口)，其内部排序的比较就是按这种标准来的

　　注意：向TreeMap中添加key-value，要求key必须是由同一个类创建的对象 //排序是按照key的标准来的
　　因为要按照key进行排序：自然排序 、定制排序

7.Properties

　　Properties:常用来处理配置文件。key和value都是String类型
　　常常用来提取.properties后缀文件里面的信息，和流一起使用
　　Properties pros = new Properties();
　　FileInputStream fis = null;
　　fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
　　pros.load(fis);//加载流对应的文件

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

8.工具类Collections

　　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
　　//该方法要注意创建dest时，要注意不要设置为空的，例如不要直接new ArrayList();或者new ArrayList(src.size());
　　//前者的原因是src往dest放的时候会因为dest的size()是0而不能成功复制，后者原因是调用该构造器指定的是数组的容量，和size也没有关系
　　//使用ArrayList dest = Arrays.asList(new Object[src.size()]);就可以创建有src.size个的null放在dest中，与src的size一致
　　boolean replaceAll(List list，Object oldVal，Object newVal)：使用新值替换 List 对象的所有旧值
　　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
　　//因为Vector、Hashtable是线程安全的，但执行效率不高，Java就引进了ArrayList和HashMap，但这两个实现类都是不安全的，当遇到线程安全问题时，
　　我们也不会使用Vector和Hashtable，而是调用Collections的封装的线程安全方法来处理