[Java知识库]【程序员养成之路】Java基础篇 6-集合

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集合

1.Collection

1.1 概述

Collection是单例集合的顶层接口，继承自Iterable，JDK不提供此接口的任何直接实现，但提供更具体的子接口（如Set、List）实现。

1.2 创建方式

• 通过多态的方式创建
  Collection<Object> o = new ArrayList<>();
• 使用具体实现类创建
  ArrayList<Object> o = new ArrayList<>();

1.3 常用方法

2.List

2.1 概述

List集合是一种有序、可含有重复元素的集合，可以精确控制列表中每个元素的插入位置。能够通过索引直接访问元素，并搜索列表中的元素。

说明：有序是指存储和取出的元素顺序是一致的，并不是排序。（以下同理）

2.2 特有方法

2.3 List子类

（1）ArrayList：底层数据结构是数组，特点是查询快、增删慢

（2）LinkedList：底层数据结构是双向链表，特点是查询慢、增删快

（3）Vector：底层数据结构是数组，是线程安全的，但效率较低，使用较少

3.Set

3.1 概述

Set集合是一种不包含重复元素的集合。由于该集合不带有索引的方法，所以不能使用普通for循环进行遍历。

3.2 哈希值

（1）哈希值：哈希值是JDK根据对象的地址或字符串或数字计算出来的int类型数值。

（2）获取对象哈希值的方法：int hashCode()

（3）对象哈希值的特点

• 同一个对象多次调用hashCode()方法返回的哈希值是相同的
• 默认情况下，不同对象的哈希值不相同，但可以通过重写hashCode()方法实现不同对象的哈希值相同

特例：
“重地”.hashCode(); // 哈希值为1179395
“通话”.hashCode(); // 哈希值为1179395

3.3 Set子类

（1）HashSet：底层数据结构是哈希表，是一种无序集合，即不保证存储和取出元素的顺序一致

HashSet的底层其实是HashMap，而HashMap的底层是哈希表，所以存储到HashSet里面的元素实际上是存储到了HashMap的key中

（2）LinkedHashSet：底层数据结构是双向链表和哈希表，是一种有序集合，由链表保证元素有序，由哈希表保证元素唯一

（3）TreeSet：底层数据结构是自平衡的排序二叉树，元素按照一定规则进行排序，具体排序方式取决于构造方法

TreeSet的底层其实是TreeMap，而TreeMap的底层是自平衡的排序二叉树，所以存储到TreeSet里面的元素实际上是存储到了TreeMap的key中

4.泛型

4.1 概述

泛型是JDK 5中引入的特性，本质是参数化类型。它提供了编译时类型安全检测机制，能够在编译时检测到非法类型。

参数化类型就是将类型由原来的具体的类型参数化，然后在使用或者调用时传入具体类型。这种参数类型可以用在类、方法、接口中，分别被称为泛型类、泛型方法、泛型接口。

简单地说，泛型就是一种未知的数据类型。当我们不确定使用什么数据类型时，就可以使用泛型，泛型也可以看成是一个变量，用来传递数据类型。

4.2 好处

• 将运行时期的问题提前到编译期间
• 避免强制类型转换

4.3 泛型类

• 格式：修饰符 class 类名<类型>{}
• 范例：public class Generic< T>{}
  - T可以是任意标识，常见的还有E、K、V等

4.4 泛型方法

• 格式：修饰符 <类型> 返回值类型 方法名(类型 变量名){}
• 范例：public < T> void show(T t){}

4.5 泛型接口

• 格式：修饰符 interface 接口名 <类型> {}
• 范例：public interface Generic< T>{}

5.Map

5.1 概述

• Interface Map<K,V> K：键的类型；V：值的类型
• 键不能重复，值可以重复，每个键最多映射到一个值

5.2 创建方式

• 通过多态的方式
• 通过具体实现类

5.3 常用方法

5.4 Map子类

（1）HashMap：底层数据结构是哈希表
（2）Hashtable：底层数据结构是哈希表，是线程安全的，效率较低，使用较少
（3）Properties：线程安全的，并且key和value只能存储字符串String
（4）TreeMap：底层数据结构是自平衡的排序二叉树，TreeMap集合中的key自动按照大小顺序排序

5.5 遍历方式

（1）方式一：键集合→键→值

• 获取所有键的集合【keySet()方法】
• 遍历键的集合，获取每一个键【增强for循环】
• 根据键获取值【get()方法】

（2）方式二：键值对集合→键值对→键和值

• 获取所有键值对对象的集合【Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()】
• 遍历键值对对象的集合，获取每一个键值对对象【增强for】
• 根据键值对对象获取键和值【getKey()和getValue()】

5.其它

5.1 集合中存放的是元素的地址或者说是元素的引用，不能存储基本数据类型

能够添加基本数据类型，是因为系统会进行自动装箱，即由基本数据类型转换为对应的包装类，但里面存储的依然是地址

5.2 contains()方法是通过equals()方法判断集合中是否包含了某个元素的方法

拓展1：迭代器（Iterator）

（1）概述

Java Iterator并不是一个集合，而是一种用于访问集合的方法，可以用于迭代ArrayList、HashSet等集合。迭代器只能用于遍历集合，不能对集合进行添加、修改、删除操作（ListIterator除外）。

原因：Java认为在迭代的过程中，迭代器的容量应当保持不变。

原理：Java容器中通常保留了一个域称为modCount，每次对容器进行修改，modCount就会加1。当调用iterator方法时，返回的迭代器会记录当前的modCount，随后在迭代器遍历过程中会检查这个值，一旦发现这个值发生变化，就说明对容器做了修改，就会抛异常（ConcurrentModificationException）。

（2）常用方法

拓展2：增强for循环

// 定义格式
for(ElementType element: arrayName){};
// 快捷键，输入num.for后回车
int[] num ={1, 2, 3, 4, 5};
for (int i : num) {
    System.out.println(num[i]);
}

拓展3：HashSet集合保证元素唯一性

总共会进行三个判断（一次遍历三次判断）：

第一个判断：根据对象的哈希值计算出对象的存储位置，若该位置没有元素，则进行存储；若该位置有元素，则进行下一个判断；

第二个判断：比较存入元素和集合中元素的哈希值，如果哈希值不同，则进行存储；若哈希值相同，则进行下一个判断；

第三个判断：调用equals()方法比较两个元素，如果返回false，则将元素添加到集合；如果返回true，说明元素重复，不存储。

HashSet集合要保证元素唯一性，则需要重写hashCode()和equals()
原因：
对于两个相同内容的不同对象，默认的hashCode()方法会将它们生成不同的哈希值，根据以上三个判断，它们都将被存储到集合中，所以需要重写hashCode()方法。
equals()方法默认比较的是内存地址，因此对于相同地址的不同内容的元素，都将被存储到集合中，所以也需要重写equals()方法。