Java学习-第一部分-第二阶段-第五节：集合

集合

笔记目录：(https://www.cnblogs.com/wenjie2000/p/16378441.html)

前面我们保存多个数据使用的是数组，那么数组有不足的地方，我们分析一下。

●数组

1. 长度开始时必须指定,而且一旦指定,不能更改
2. 保存的必须为同一类型的元素
3. 使用数组进行增加元素的示意代码-比较麻烦

写出Person数组扩容示意代码。

Person[] pers = new Person[1]; // 大小是1
pers[0] = new Person();
//增加新的Person对象 ?
Person[]pers2 = new Person[pers.length + 1];//新创建数组
for(){} //拷贝pers数组的元素到pers2
pers2[pers2.length - 1] = new Person();//添加新的对象

集合

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
3. 使用集合添加,删除新元素的示意代码-简洁了

集合的框架体系

Java的集合类很多，主要分为两大类,如图:[背下来]

//老韩解读
//1。集合主要是两组(单列集合，双列集合)
//2. Collection接口有两个重要的子接口 List Set，他们的实现子类都是单列集合
//3. Map接口的实现子类是双列集合，存放的 K-V
//4。把老师梳理的两张图记住
//collection
//Map
ArrayList arrayList = new ArrayList();
arrayList.add("jack ");
arrayList.add("tom");
HashMap hashMap = new HashMap();
hashMap.put("NO1", "北京");
hashMap.put("NO2","上海");

Collection

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

Collection接口常用方法,以实现子类ArrayList来演示.

1. add:添加单个元素

2. remove:删除指定元素

3. contains:查找元素是否存在

4. size:获取元素个数

5. isEmpty:判断是否为空

6. clear:清空

7. addAll:添加多个元素

8. containsAll:查找多个元素是否都存在

9. removeAll:删除多个元素

10. 说明:以ArrayList实现类来演示.

List list = new ArrayList();
//add :添加单个元素
list.add("jack");
list.add(10);//此处10自动转为Integer类型 list.add(new Integer(10))
list.add(true);
System.out.println("list=" + list);//list=[jack, 10, true]

//remove:删除指定元素
//list.remove(0);//删除第一个元素
list.remove(true) ;//指定删除某个元素
list.remove((Integer)10);//如果直接填10，java会认为是移除列表中第11个对象
System.out.println("list=" + list);//list=[jack]

//contains:查找元素是否存在
System.out.println(list.contains( "jack"));//T

//size:获取元素个数
System.out.println(list.size());//1

//isEmpty:判断是否为空
System.out.println(list.isEmpty());//F

//clear:清空list.clear();
list.clear();
System.out.println("list="+ list);//list=[]

//addAll:添加多个元素(只要实现了collection接口就能作为参数)
ArrayList list2 = new ArrayList();
list2.add("红楼梦");list2.add("三国演义");
list.addAll(list2);
System.out.println("list=" + list);//list=[红楼梦, 三国演义]

//containsAll:查找多个元素是否都存在(只要实现了collection接口就能作为参数)
System.out.println(list.containsAll(list2));//T

// removeAll:删除多个元素
list.add("聊斋");
list.removeAll(list2);
System.out.println("list=" + list);//list=[聊斋]
//说明:以ArrayList实现类来演示。

Collection接口遍历元素方式1-使用Iterator(迭代器)

1. Iterator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lterator接口的对象,即可以返回一个迭代器。

3. Iterator的结构.[看图]

4. Iterator仅用于遍历集合,lterator本身并不存放对象.

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。

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

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Collection col = new ArrayList();
        col.add(new Book("三国演义", "罗贯中", 10.1));
        col.add(new Book("小李飞刀", "古龙", 5.1));
        col.add(new Book("红楼梦", "曹雪芹", 34.6));

        // System.out.println("col=" + col);
        //现在老师希望能够遍历col集合
        //1。先得到col对应的迭代器
        Iterator iterator = col.iterator();
        //2．使用while循环遍历
        //快捷键，快速生成while => itit (显示所有的快捷键的的快捷键ctrl + j)
        while (iterator.hasNext()) {//判断是否还有数据
            //返回下一个元素，类型是0bject
            Object obj = iterator.next();
            System.out.println("obj=" + obj);
        }

        //3．当退出while循环后，这时iterator迭代器，指向最后的元素
        // iterator.next();//NoSuchElementException
        // 4，如果希望再次遍历，需要重置我们的迭代器
        iterator=col.iterator();
        System.out.println( "===第二次遍历===");
        while (iterator.hasNext()) {//判断是否还有数据
            //返回下一个元素，类型是0bject
            Object obj = iterator.next();
            System.out.println("obj=" + obj);
        }
    }
}

class Book {
    private String name;
    private String author;
    private double price;

    public Book(String name, String author, double price) {
        this.name = name;
        this.author = author;
        this.price = price;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Book{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", author='" + author + '\'' +
                ", price=" + price +
                '}';
    }
}

Collection接口遍历对象方式2-for循环增强.

增强for循环，可以代替iterator迭代器，特点:增强for就是简化版的iterator,本质一样。只能用于遍历集合或数组。

>基本语法

for(元素类型 元素名:集合名或数组名){
	访问元素
}

演示

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

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Collection col = new ArrayList();
        col.add(new Book("三国演义", "罗贯中", 10.1));
        col.add(new Book("小李飞刀", "古龙", 5.1));
        col.add(new Book("红楼梦", "曹雪芹", 34.6));

        //老韩解读
        //1．使用增强for，在Collection集合
        // 2．增强for，底层仍然是迭代器
        //3．增强for可以理解成就是简化版本的迭代器遍历
        for (Object book : col) {
            System.out.println("book=" + book);
        }
        //增强for，也可以直接在数组使用
        int[] nums = {1, 8, 10, 90};
        for (int i : nums) {
            System.out.println("i=" + i);
        }

    }
}

class Book {
    private String name;
    private String author;
    private double price;

    public Book(String name, String author, double price) {
        this.name = name;
        this.author = author;
        this.price = price;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Book{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", author='" + author + '\'' +
                ", price=" + price +
                '}';
    }
}

List

List接口基本介绍

List 接口是Collection 接口的子接口 List .java

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。（list.get(3)）

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。

4. JDK API中List接口的实现类布置前文图中展示的:

常用的有:ArrayList、LinkedList和Vector。

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 lastlndexOf(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 list = new ArrayList();
list.add("张三丰");
list.add("贾宝玉");
//void add(int index,0bject ele):在index位置插入ele元素
// 在index =1的位置插入一个对象
list.add(1, "韩顺平");
System.out.println("list=" + 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 list2 = new ArrayList();
list2.add("jack");
list2.add("tom");
list.addAll(1, list2);
System.out.println("list=" + list);
//Object get(int index):获取指定index位置的元素
//说过
//int indexOf(0bject obj):返回obj在集合中首次出现的位置
System.out.println(list.indexOf("tom"));//2
//int lastIndexOf(Object obj):返回obj在当前集合中末次出现的位置
list.add("韩顺平");
System.out.println("list=" + list);
System.out.println(list.lastIndexOf("韩顺平"));
//Object remove(int index):移除指定index位置的元素，并返回此元素(直接修改list,而非返回新的)
list.remove(0);
System.out.println("list=" + list);
//Object set(int index，0bject ele):设置指定index位置的元素为ele，相当于是替换
list.set(1, "玛丽");
System.out.println("list=" + list);
//List subList(int fromIndex，int toIndex):返回从fromIndex到toIndex位置的子集合
//注意返回的子集合fromIndex <= subList < toIndex
List returnlist = list.subList(0, 2);//如果改动list元后，再打印returnlist会报错，所以一般是即查即用
System.out.println("returnlist=" + returnlist);

List的三种遍历方式 [ArrayList, LinkedList,Vector]

1. 方式一:使用iterator

   lterator iter = col.iterator();
   while(iter.hasNext0){
   	Object o = iter.next();
   }
   

2. 方式二:使用增强for

   for(Object o:col){
   }
   

3. 方式三:使用普通for

   for(int i=o;i<list.size();i++){
       Object object = list.get(i);
       System.out.println(object);
   }
   

说明:使用LinkedList完成使用方式和ArrayList一样

★ArrayList

ArrayList的注意事项

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)看源码.在多线程情况下，不建议使用ArrayList

ArrayList的底层操作机制源码分析(重点，难点.)

先说结论,在分析源码(示意图)

1. ArrayList中维护了一个Object类型的数组elementData. [debug 看源码]

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。

建议:自己去debug一把我们的ArrayList的创建和扩容的流程。

★Vector（已淘汰，仅需了解）

Vector的基本介绍

1. Vector类的定义说明

   public class Vector<E>
       extends AbstractList<E>
       implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
   

2. Vector底层也是一个对象数组,protected Object[] elementData;

3. Vector是线程同步的，即线程安全, Vector类的操作方法带有synchronized

   public synchronized E get(int index) {
       if (index >= elementCount)
           throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
       return elementData(index);
   }
   

4. 在开发中,需要线程同步安全时,考虑使用Vector

Vector和ArrayList的比较

	底层结构	版本	线程安全（同步）效率	扩容倍数
ArrayList	可变数组	jdk1.2	不安全，效率高	如果有参构造1.5倍 如果是无参 1.第一次10 2.从第二次开始安1.5扩
Vector	可变数组Object[]	jdk1.0	安全，效率不高	如果是无参，默认10，满后，就按2倍扩容 如果指定大小，则每次直接按2倍扩

LinkedList

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

LinkedList的底层操作机制（需要有数据结构的双向链表基础）

1. LinkedList底层维护了一个双向链表.
2. LinkedList中维护了两个属性first和last分别指向首节点和尾节点
3. 每个节点(Node对象)，里面又维护了prev、next、item三个属性，其中通过prev指向前一个，通过next指向后一个节点。最终实现双向链表。
4. 所以LinkedList的元素的添加和删除,不是通过数组完成的,相对来说效率较高。
5. 模拟一个简单的双向链表【走代码】

LinkedList的增删改查案例

//建议用debug去看源码
LinkedList linkedList = new LinkedList();
for (int i = 1; i <= 2; i++) {
    linkedList.add(0);
}
linkedList.add(100);
linkedList.add(100);
for (Object object : linkedList) {
    System.out.println(object);
}
// linkedList.remove(0);
// linkedList.remove(kk);

linkedList.set(0, "韩顺平教育");
System.out.println("===");
for (Object object : linkedList) {
    System.out.println(object);
}
Object object = linkedList.get(0);
System.out.println("object=" + object);
System.out.println(linkedList.getFirst());
System.out.println(linkedList.getLast());

ArrayList和LinkedList的比较

	底层结构	增删的效率	改查的效率
ArrayList	可变数组	较低 数组扩容	较高
LinkedList	双向链表	较高，通过链表追加	较低

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. 在一个项目中，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

Set

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[后面演示]
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.

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.

//1。以Set接口的实现类 HashSet 来讲解Set接口的方法
//2. 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
//3. 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)
//4。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。
Set set = new HashSet();
set.add("john");
set.add("lucy ");
set.add("john ");//重复  不会报错，但也不会再次添加到set中 执行add方法后会返回boolean值,成功true,失败false
set.add("jack");
set.add("hsp");
set.add("mary");
set.add(null);//
set.add(null);//再次添加null,  不会报错，但也不会再次添加到set中
set.remove("jack");

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    System.out.println("set=" + set);
}

//遍历
//方式1:使用迭代器
System.out.println("=====使用迭代器====");
Iterator iterator = set.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    Object obj = iterator.next();
    System.out.println("obj=" + obj);
}

//方式2:增强for
System.out.println( "=====增强for==== ");
for (Object o : set) {
    System.out.println("o=" + o);
}
//set接口对象，不能通过索引来获取

★HashSet

HashSet的全面说明

1. HashSet实现了Set接口

2. HashSet实际上是HashMap，看下源码.

   public HashSet() {
   	map = new HashMap<>();
   }
   

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.（即不保证存放和取出顺序一致）

5. 不能有重复元素/对象.在前面Set 接口使用已经讲过(主要是看对象的地址。两个地址不同，则使用equals方法判断，看如下案例)

   public class Test {
       public static void main(String[] args) {
           Set set = new HashSet();
           System.out.println("set=" + set); //0
           // 4 Hashset不能添加相同的元素/数据?
           set.add("lucy");//添加成功
           set.add("Lucy");//加入不了
           set.add(new Dog("tom"));//0K
           set.add(new Dog("tom"));//0k
           System.out.println("set=" + set);//set=[Dog{name='tom'}, Lucy, Dog{name='tom'}, lucy]
   
           //在加深一下。非常经典的面试题.
           //看源码，做分析，先给小伙伴留一个坑，以后讲完源码，你就了然
           //去看他的源码,即add到底发生了什么?
           set.add(new String("hsp"));//ok
           set.add(new String("hsp"));//加入不了。
           System.out.println( "set=" +set);
       }
   }
   
   class Dog {
       private String name;
   
       public Dog(String name) {
           this.name = name;
       }
   
       @Override
       public String toString() {
           return "Dog{" +
                   "name='" + name + '\'' +
                   '}';
       }
   }
   

HashSet底层机制说明

分析HashSet的添加元素底层是如何实现(hash()+equals())

1. HashSet底层是HashMap，第一次添加时,table数组扩容到16，临界值(threshold)是16*加载因子
   (loadFactor)是0.75 = 12
2. 如果table数组使用到了临界值size=12(此处的size指的是添加的元素数量，而不是数组中占用的位置数量)，就会扩容到16*2 = 32,新的临界值就是32*0.75 =24,依次类推
3. 添加一个元素时，先得到hash值-会转成->索引值
4. 找到存储数据表table，看这个索引位置是否已经存放的有元素
5. 如果没有，直接加入
6. 如果有，调用equals比较（根据需求可在类中重写equals()和hashCode()），如果相同，就放弃添加,如果不相同，则添加到最后
7. 在Java8中,如果一条链表的元素个数大于 TREEIFY_THRESHOLD(默认是8)，并且table的大小>=
   MIN_TREEIFY_CAPACITY(默认64),就会进行树化(红黑树)，否则 任采用数组扩容机制

//这里建议debug去看源码hashSet.add的源码 
//笔记不方便说明，B站韩顺平java课程P522和p523有详细讲解 需要重点掌握
HashSet hashSet = new HashSet();
hashSet.add("java");
hashSet.add("php");
hashSet.add("java");
System.out.println("set=" + hashSet);

LinkedHashSet

LinkedHashSet底层任然调用HashSet，在它的基础上就只是重写了afterNodeAccess(e)，加入了双向链表，使添加和取出顺序相同。核心部分还是调用的HashSet源码。

LinkedHashSet的全面说明

1. LinkedHashSet 是 HashSet的子类
2. LinkedHashSet底层是一个 LinkedHashMap，底层维护了一个数组+双向链表
3. LinkedHashSet根据元素的hashCode值来决定元素的存储位置，同时使用链表维护元素的次序(图)，这使得元素看起来是以插入顺序保存的。
4. LinkedHashSet不允许添重复元素

LinkedHashSet底层机制示意图

说明

1. 在LinkedHastSet中维护了一个hash表和双向链表(LinkedHashSet有head和tail )
2. 每一个节点有pre和next属性,这样可以形成双向链表3)在添加一个元素时，先求hash值，在求索引.，确定该元素在hashtable的位置，然后将添加的元素加入到双向链表(如果已经存在，不添加[原则和hashset一样])
   tail.next = newElement //简单指定
   newElement.pre = tail
   tail = newEelment;
3. 这样的话，我们遍历LinkedHashSet 也能确保插入顺序和遍历顺序一致

TreeSet

按照数据类型默认排序，也可以根据自定义内部类自定义排序（底层为TreeMap）

添加的对象对应的类要么实现Comparable要么自定义排序，否则会报错（原理看源码）

//1。当我们使用无参构造器，创建TreeSet时，是默认案编码顺序排
//2。老师希望添加的元素，按照字符串大小来排序
//3．使用TreeSet提供的一个构造器，可以传入一个比较器(匿名内部类)
// 并指定排序规则

//TreeSet treeSet = new TreeSet();//空参时，默认按从小到大排序
TreeSet treeSet = new TreeSet(new Comparator() {
    @Override
    public int compare(Object o1, Object o2) {
        //下面调用String的 compareTo方法进行字符串大小比较
        return ((String) o2).compareTo((String) o1);//注意返回值为0时不添加，具体原因看源码
    }
});
//添加数据。
treeSet.add("jack");
treeSet.add("tom");
treeSet.add("sp");
treeSet.add("a");
treeSet.add("abc");
System.out.println("treeSet=" + treeSet);//treeSet=[tom, sp, jack, abc, a]

Map

Map接口实现类的特点[很实用]

注意:这里讲的是JDK8的Map接口特点

1. Map与Collection并列存在。用于保存具有映射关系的数据:Key-Value

2. Map 中的key和value可以是任何引用类型的数据，会封装到HashMap$Node对象中

3. Map中的key不允许重复，原因和HashSet一样,前面分析过源码.（如果存在key相同，则会替换掉之前的key-value）

4. Map中的value可以重复

5. Map 的key 可以为null, value也可以为null，注意key为null, 只能有一个,value为null,可以多个.

6. 常用String类作为Map的key

7. key和 value之间存在单向一对一关系,即通过指定的key总能找到对应的value（例：map.get(key)会返回value）

8. Map存放数据的key-value示意图,一对k-v是放在一个HashMap$Node中的，有因为Node 实现了 Entry 接口，有些书上也说一对k-v就是一个Entry

Map接口常用方法

1. put:添加
2. remove:根据键删除映射关系
3. get:根据键获取值（例Object value=map.get(key);）
4. size:获取元素个数
5. isEmpty:判断个数是否为0
6. clear:清除
7. containsKey:查找键是否存在

Map接口遍历方法

1. containsKey:查找键是否存在

2. keySet:获取所有的键

3. entrySet:获取所有关系k-v

4. values:获取所有的值

   

Map map = new HashMap();
map.put("邓超", "孙俪");
map.put("王宝强", "马蓉");
map.put("宋喆", "马蓉");
map.put("刘令博", null);
map.put(null, "刘亦菲");
map.put("鹿啥", "关晓彤");

//第一组:先取出所有的Key ，通过Key取出对应的Value
Set keyset = map.keySet();
//(1）增强for
System.out.println("-—---第一种方式------");
for (Object key : keyset) {
    System.out.println(key + "-" + map.get(key));
}

//(2）迭代器
System.out.println("----第二种方式--—-----");
Iterator iterator = keyset.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    Object key = iterator.next();
    System.out.println(key + "-" + map.get(key));
}

//第二组:把所有的values取出
Collection values = map.values();
//这里可以使用所有的Collections使用的遍历方法
// (1）增强for
System.out.println("---取出所有的value 增强for----");
for (Object value : values) {
    System.out.println(value);
}
//(2)迭代器
System.out.println("---取出所有的value迭代器----");
Iterator iterator2 = values.iterator();
while (iterator2.hasNext()) {
    Object value = iterator2.next();
    System.out.println(value);
}

//第三组:通过EntrySet来获取k-v
Set entrySet = map.entrySet();// EntrySet<Map.Entry<K,V>>//(1）增强for
System.out.println("----使用EntrySet 的 for增强(第三种)----");
for (Object entry : entrySet) {
    //将entry 转成 Map.Entry
    Map.Entry m = (Map.Entry) entry;
    System.out.println(m.getKey() + "-" + m.getValue());
}
//(2)迭代器
System.out.println("----使用EntrySet的迭代器(第4种)----");
Iterator iterator3 = entrySet.iterator();
while (iterator3.hasNext()) {
    Object entry = iterator3.next();
    //System.out.println(next. getClass());//HashMap$Node -实现->Hap.Entry (getKey , getValue)
    // 向下转型 Map.Entry
    Map.Entry m = (Map.Entry) entry;
    System.out.println(m.getKey() + "-" + m.getValue());
}

★HashMap

HashMap小结

1. Map接口的常用实现类:HashMap、Hashtable和Properties.
2. HashMap是 Map 接口使用频率最高的实现类。
3. HashMap 是以 key-val对的方式来存储数据(HashMap$Node类型)[案例Entry ]
4. key不能重复，但是值可以重复,允许使用null键和null值。
5. 如果添加相同的key，则会覆盖原来的key-val,等同于修改.(key不会替换，val会替换)
6. 与HashSet一样，不保证映射的顺序，因为底层是以hash表的方式来存储的. (jdk8的hashMap底层数组+链表+红黑树)
7. HashMap没有实现同步，因此是线程不安全的,方法没有做同步互斥的操作,没有synchronized

HashMap底层机制及源码剖析

扩容机制[和HashSet相司]

1. HashMap底层维护了Node类型的数组table，默认为null
2. 当创建对象时，将加载因子(loadfactor)初始化为0.75.
3. 当添加key-val时，通过key的哈希值得到在table的索引。然后判断该索引处是否有元素,如果没有元素直接添加。如果该索引处有元素，继续判断该元素的key是否和准备加入的key相等，如果相等，则直接替换value；如果不相等需要判断是树结构还是链表结构，做出相应处理。如果添加时发现容量不够，则需要扩容。
4. 第1次添加,则需要扩容table容量为16，临界值(threshold)为12（0.75*16）.
5. 以后再扩容，则需要扩容table容量为原来的2倍，临界值为原来的2倍,即24,，依次类推。
6. 在Java8中,如果一条链表的元素个数超过TREEIFY_THRESHOLD(默认是8)，并且table的大小>= MIN_TREEIFY_CAPACITY(默认64),就会进行树化(红黑树)

Hashtable

HashTable的基本介绍

1. 存放的元素是键值对:即K-V
2. hashtable的键和值都不能为null，否则会抛出NullPointerException
3. hashTable使用方法基本上和HashMap一样
4. hashTable是线程安全的(synchronized), hashMap是线程不安全的
5. 简单看下底层结构

Hashtable table = new Hashtable();//ok
table.put("john", 100); //ok
// table.put(null, 100);// 异常 NullPointerException
//table.put("john" ,null);//异常NullPointerException
table.put("lucy", 100); //ok
table.put("lic", 100); //ok
table.put("lic", 88);//替换
System.out.println(table);

//简单说明一下Hashtable的底层
//1。底层有数组 Hashtable$Entry[]初始化大小为1
//2。临界值threshold 8 = 11 * 0.75
//3．扩容:按照自己的扩容机制来进行即可.
//4.执行方法 addEntry(hash,key,value，index);添加K-V封装到Entry
//5.当if (count >= threshold)满足时，就进行扩容
//6.按照int newCapacity = (oldCapacity << 1) +1;的大小扩容.

Hashtable和 HashMap对比

	版本	线程安全（同步）	效率	允许null建null值
HashMap	1.2	不安全	高	可以
HashTable	1.0	安全	较低	不可以

LinkedHashMap

略（底层逻辑为HashMap添加了双向链表，原理如LinkedHashSet）

TreeMap

//使用默认的构造器，创建TreeMap，是无序的(也没有排序)
/*
    要求:按照传入的k(String)的大小进行排序
*/
//TreeMap treeMap = new TreeMap();

TreeMap treeMap = new TreeMap(new Comparator() {
    @Override
    public int compare(Object o1, Object o2) {
        //按照传入的 k(String)的大小进行排序
        //按照K(String)的长度大小排序
        // return ((String) o2).compareTo((String) o1);
        return ((String) o1).length() - ((String) o2).length();//注意返回值为0时不添加，具体原因看源码
    }
});
treeMap.put("jack", "杰克");
treeMap.put("tom", "汤姆");
treeMap.put("kristina", "克瑞斯提诺");
treeMap.put("smith", "斯密斯");

System.out.println("treemap=" + treeMap);

Properties

基本介绍

1. Properties类继承自Hashtable类并且实现了Map接口，也是使用一种键值对的形式来保存数据。
2. 他的使用特点和Hashtable类似
3. Properties还可以用于从xxx.properties文件中，加载数据到Properties类对象,并进行读取和修改
4. 说明:工作后 xxx.properties文件通常作为配置文件，这个知识点在IO流举例,有兴趣可先看文章

//1. Properties继承Hashtable
//2．可以通过k-v存放数据，当然key 和 value 不能为null
// 增加
Properties properties = new Properties();
// properties.put(null,"abc ");//抛出空指针异常
// properties.put( "abc", null);//抛出空指针异常
properties.put( "john",100) ; //k-v
properties.put("lucy" ,100);
properties.put("lic",100);
properties.put("lic",88);//如果有相同的key , value被替换
System.out.println(properties.get("lic"));//88

//删除
properties.remove("lic");
System.out.println("properties=" + properties);//properties={john=100, lucy=100}

//修改
properties.put("john","约翰");
System.out.println("properties=" + properties);//properties={john=约翰, lucy=100}

//查找
System.out.println(properties.get("john"));//约翰
System.out.println(properties.getProperty("john"));//约翰

总结-开发中如何选择集舍实现类(记住)

在开发中，选择什么集合实现类，主要取决于业务操作特点，然后根据集合实现类特性进行选择，分析如下:

1. 先判断存储的类型(一组对象[单列]或一组键值对[双列])

2. 一组对象:Collection接口

   允许重复:List

   • 增删多:LinkedList[底层维护了一个双向链表]（线程不安全）
   • 改查多: ArrayList [底层维护Object类型的可变数组]（线程不安全，如果需要线程安全则用Vector）

   不允许重复:Set

   • 无序: HashSet [底层是HashMap，维护了一个哈希表即(数组+链表+红黑树)]（线程不安全）
   • 排序:TreeSet
   • 插入和取出顺序一致:LinkedHashSet，维护数组+双向链表（线程不安全）

3. 一组键值对:Map

   键无序: HashMap [底层是:哈希表jdk7:数组+链表，jdk8:数组+链表+红黑树]（线程不安全，如需要线程安全和key,value不为空，则使用Hashtable）

   键排序:TreeMap

   键插入和取出顺序一致:LinkedHashMap（线程不安全）

   读取文件 Properties（线程安全）

Collections工具类

Collections工具类介绍

1. Collections是一个操作 Set、List 和Map等集合的工具类
2. 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

排序操作:(均为static方法)

1. reverse(List):反转 List 中元素的顺序
2. shuffle(List):对 List 集合元素进行随机排序
3. sort(List):根据元素的自然顺序对指定 List集合元素按升序排序
4. sort(List,Comparator):根据指定的 Comparator产生的顺序对 List集合元素进行排序
5. 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

//创建ArrayList集合，用于测试。
List list = new ArrayList();
list.add("tom");
list.add("smith");
list.add("king");
list.add("milan");

//reverse(List):反转List 中元素的顺序
Collections.reverse(list);
System.out.println("list=" + list);
//shuffle(List):对 List集合元素进行随机排序
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    Collections.shuffle(list);
    System.out.println("list=" + list);
}
//sort(List):根据元素的自然顺序对指定 List集合元素按升序排序
Collections.sort(list);
System.out.println("自然排序后");
System.out.println("list=" + list);
//sort(List，Comparator):根据指定的 Comparator产生的顺序对List集合元素进行排序
// 我们希望按照字符串的长度大小排序
Collections.sort(list, new Comparator() {
    @Override
    public int compare(Object o1, Object o2) {
        return ((String) o1).length() - ((String) o2).length();
    }
});
System.out.println("字符串长度大小排序=" + list);
//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
// 比如
Collections.swap(list, 0, 1);
System.out.println("交换后的情况");
System.out.println("list=" + list);

查找、替换

1. Object max(Collection):根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最大元素
2. Object max(Collection, Comparator):根据Comparator指定的顺序,返回给定集合中的最大元素
3. Object min(Collection)
4. Object min(Collection,Comparator)
5. int frequency(Collection,Object):返回指定集合中指定元素的出现次数
6. void copy(List dest,List src):将src中的内容复制到dest中
7. boolean replaceAll(List list, Object oldVal, Object newVal):使用新值替换 List对象的所有旧值

//创建ArrayList集合，用于测试。
List list = new ArrayList();
list.add("king");
list.add("tom");
list.add("tom");
list.add("smith");
list.add("milan");

System.out.println(list);
//object max(Collection):根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最大元素
System.out.println("自然顺序最大元素=" + Collections.max(list));
//Object max(Collection,Comparator):根据Comparator 指定的顺序，返回给定集合中的最大元素
//比如，我们要返回长度最大的元素
Object maxObject = Collections.max(list, new Comparator() {
    @Override
    public int compare(Object o1, Object o2) {
        return ((String) o1).length() - ((String) o2).length();//两个反过来相减则是获取最小元素
    }
});
System.out.println("长度最大的元素=" + maxObject);

//Object min(collection)
//Object min(Collection,Comparator)
// 上面的两个方法,参考max即可

ArrayList dest = new ArrayList();
//为了完成一个完整拷贝，我们需要先给dest赋值，大小大于等于list.size(),以防拷贝越界
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
    dest.add("");
}
dest.add("dddd");
//拷贝
Collections.copy(dest, list);//从list拷贝到dest(覆盖dest中原先的部分数据)
System.out.println("dest=" + dest);//dest=[king, tom, tom, smith, milan, dddd]
System.out.println("list=" + list);//list=[king, tom, tom, smith, milan]

//boolean replaceAll(List list，Object oldVal，Object newNal):使用新值替换 List 对象的所有旧值
//将list中所有tom替换成汤姆
Collections.replaceAll(list, "tom", "汤姆");
System.out.println("list替换后=" + list);//list替换后=[king, 汤姆, 汤姆, smith, milan]