Java 集合

2019-10-12

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集合

Java 集合类存放于 java.util 包中，是一个用来存放对象的容器

Java 集合只能存放对象。
集合存放的是多个对象的引用，对象本身还是存放在堆内存中
集合可以存放不同类型，不限数量的数据类型

Java 集合可分为 Set、List、Map 三种大体系：

Set：无序、不可重复集合
List：有序，可重复集合
Map：具有映射关系的集合

在 JDK5 之后，增加了泛型，Java集合可以记住容器中对象的数据类型

HashSet

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。我们大多数时候说的 Set 集合值得都是 HashSet

HashSet 按 Hash 算法来存储集合中的元素，因此具有很好的存取和查找性能。

HashSet 具有以下特点：

不能保证元素的排列顺序
不可重复
HashSet 不是线程安全的
集合元素可以是 null

当向 HashSet 集合中存入一个元素时，HashSet 会调用该对象的 hashCode() 方法来得到该对象的 hashCode 值，然后根据 hashCode 值确定该对象在 HashSet 中的存储位置。

如果两个元素的 equals() 方法返回 true，但它们的 hashCode() 返回值不相等，hashSet 将会把它们存储在不同的位置，但依然可以添加成功。

Hashset 方法

set.add(); 		// 添加元素
set.remove(); 	// 移除元素
set.contains(); // 判断是否包含某个元素
set.clear();	// 清空集合
set.size(); 	// 集合中元素的个数

/* 集合的遍历 */
// 使用迭代器遍历集合
Iterator iterator = set.iterator();
while (iterator.hasNext()){
    System.out.println(iterator.next());
}
// for each 迭代集合
for (Object object: set) {  // 取出set中的每一个元素，赋值给object，直到循环set所有值
    System.out.println(object);
}

hashCode() 方法

HashSet集合判断两个元素相等的标准：两个对象通过 equals() 方法比较相等，并且两个对象的 hashCode() 方法返回值也相等。

如果两个对象通过 equals() 方法返回 true，这两个对象的 hashCode 值也应该相同。

如果想让集合只能存同样类型的对象，使用泛型:

1	Set<String> set = new HashSet<String>(); // 该集合只能存 String 类型的数据

TreeSet

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 支持两种排序方法：自然排序和定制排序。默认情况下，TreeSet 采用自然排序。

自然排序

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排列

如果 this > obj, 返回正数 1
如果 this < obj, 返回负数 -1
如果 this = obj, 返回 0，则认为这两个对象相等
必须放入同样类的对象（默认会进行排序）否则可能会发生类型转换异常，可以使用泛型来进行限制。

定制排序

如果要实现定制排序，则需要在创建 TreeSet 集合对象时，提供一个 Comparator 接口的实现类对象。由该 Comparator 对象负责集合元素的排序逻辑。

class Person implements Comparator<Person> {  // 按照年龄排序
    int age;
    String name;

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

    @Override
    public int compare(Person o1, Person o2) {  // 按年龄从小到大排序
        if (o1.age > o2.age){
            return 1;
        }else if (o1.age < o2.age){
            return -1;
        }else{
            return 0;
        }
    }
}

List 与 ArrayList

List 代表一个元素有序，且可重复的集合，集合中的每个元素都有其对应的顺序

List 允许使用重复元素，可以通过索引来访问指定位置的元素集合

List 默认按元素的添加顺序设置元素的索引

List 集合里添加了一些根据索引来操作集合的方法

list.get(2);  // 通过索引来访问指定位置的集合元素

list.add(1,"f");  // 在指定索引下标的位置插入数据

List<String> l = new ArrayList<String>();
l.add("123");
l.add("456");
list.addAll(2, l); // 在指定索引下标的位置插入集合

list.indexOf("d");  // 获取指定元素在集合中第一次出现的索引下标
list.lastIndexOf("d");  // 获取指定元素在集合中最后一次出现的索引下标

list.remove(2);  // 根据指定的索引下标移除数据

list.set(1, "ff"); // 根据指定索引下标修改元素

List<String> sublist = list.subList(2,4);  // 根据索引下标的起始位置截取元素，前闭后开

ArrayList 和 Vector

ArrayList 和 Vector 是 List 接口的两个典型实现。

区别：

Vector 是一个古老的集合，通常建议使用 ArrayList
ArrayList 是线程不安全的，而 Vector 是线程安全的
即使为保证 List 集合线程安全，也不推荐使用 Vector

Map

Map 用于保存具有映射关系的数据，因此 Map 集合里保存着两组值，一组值用于保存 Map 里的 Key，另外一组用于保存 Map 里的 Value

Map 中的 Key 和 Value 都可以是任何引用类型的数据

Map 中的 key 不允许重复，即同一个 Map 对象的任何两个 Key 通过 equals() 方法比较返回 false

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.put("b",1);  // 添加数据
   
map.get("b");  // 根据 key 取值
map.remove("c");  // 根据 key 移除键值对
map.size();  // map 集合的元素个数

System.out.println(map.containsKey("e"));  // 判断当前的 map 集合是否包含指定的 key
System.out.println(map.containsValue(10)); // 判断当前的 map 集合是否包含指定的 value

// 遍历 map 集合
Set<String> keySet = map.keySet(); // 获取 map 所有的 key
map.values(); // 获取 map 所有的 value
for (String key:keySet){
System.out.println("Key: " + key + "\t Value: "+ map.get(key));
}
// map.entrySet();
Set<Map.Entry<String, Integer>> entrySet = map.entrySet();
for(Map.Entry<String, Integer> en: entrySet){
System.out.println("Key: " + en.getKey() + "\t Value: " + en.getValue());
}

HashMap 和 Hashtable

HashMap 和 HashValue 是 Map 接口的两个典型实现类。

区别：

Hashtable 是一个古老的 Map 实现类，不建议使用
Hashtable 是一个线程安全的 Map 实现，但 HashMap 是线程不安全的
Hashtable 不允许使用 null 作为 key 和 value，而 HashMap 可以

与 HashSet 集合不能保证元素的顺序一样，Hashtable、HashMap 也不能保证其中 key-value 对的顺序

Hashtable、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

Hashtable、HashMap 相等的标准是：两个value 通过 equalsHashMap 判断两个 Values 方法返回 true

TreeMap

TreeMap 存储 Key-Value 对时，需要根据 Key 对 key-value 对进行排序。TreeMap 可以保证所有的 Key-Value 对处于有序状态.

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，否则会抛出 ClassCastException
定制排序：创建 TreeMap 时，传入一个 Comparator 对象，该对象负责对 TreeMap 中所有 key 进行排序。此时，不需要 Map 的 Key 实现 Comparable 接口

操作集合的工具类 Collections

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

Collections 中提供了大量方法对集合进行排序、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：

reverse(List): 反转 List 元素顺序
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 i, int j) 将指定 list 集合中的 i 处元素和 j 处元素进行交换

查找、替换

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
boolean replaceAll(List list, Object oldVal, Object newVal) ：使用新值替换 List 对象的所有指定旧值

本文作者： Kelly Liu
本文链接： http://tiantianliu2018.github.io/2019/10/12/Java-集合/
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