1.Java集合框架概述
? ? ? ? 1.集合、数组都是对多个数据进行存储操作的结构，简称Java容器。(此时的存储，主要指的是内存层面的存储，不涉及到持久化的存储(.txt，.jpg，.avi，数据库中))
? ? ? ? 2.数组在存储多个数据方面
? ? ? ? ? ? ? ? 1.特点
? ? ? ? ? ? ? ? ????????1.一旦初始化以后，其长度就确定了
? ? ? ? ? ? ? ? ????????2.数组一旦定义好，其元素的类型也就确定了，我们也就只能操作指定类型的数据了。比如: String[] arr；int[] arr1；0bject[] arr2；
? ? ? ? ? ? ? ? 2.缺点
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1.一旦初始化以后，其长度就不可修改
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2.数组中提供的方法非常有限，对于添加、删除、插入数据等操作，非常不便
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 3.获取数组中实际元素的个数的需求，数组没有现成的属性或方法可用
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 4.数组存储数据的特点：有序、可重复。对于无序、不可重复的需求，不能满足
?2.集合框架
? ? ? ? 1.Collection接口 → 单列集合，用来存储一个一个的对象
? ? ? ? ? ? ? ? 1.List接口：存储有序的、可重复的数据 → “动态”数组
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1.ArrayList
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2.LinkedList
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 3.Vector
? ? ? ? ? ? ? ? 2.Set接口：存储无序的、不可重复的数据 → 高中讲的“集合”
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1.HashSet
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2.LinkedHashSet
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 3.TreeSet
? ? ? ? 2.Map接口 → 双列集合，用来存储一对(key - value) 一对的数据 → 高中函数：y = f(x)
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1.HashMap
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2.LinkedHashMap
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 3.TreeMap
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 4.Hashtable
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 5.Properties
?
3.Collection接口方法
? ? ? ? 1.第一部分
? ? ? ? ????????1.add(Object e)：将元素e添加到集合中
? ? ? ? ????????2.size()：获取添加的元素的个数
? ? ? ? ????????3.addAll(Collection coll1)：将coll1集合中的元素添加到当前的集合中
? ? ? ? ????????4.isEmpty()：判断当前集合是否为空
? ? ? ? ????????5.clear()：清空集合元素
? ? ? ? 2.第二部分
? ? ? ? ????????1.contains (Object obj)：判断当前集合中是否包含obj，我们在判断时会调用obj对象所在类的equals()，向Collection接口的实现类的对象中添加数据obj时，要求obj所在类要重写equals()
? ? ? ? ????????2.containsAll(Collection collection)：判断形参collection中的所有元素是否都存在于当前集合中
? ? ? ? ? ? ? ? 3.remove(Object obj)：从当前集合中移除obj元素
? ? ? ? ? ? ? ? 4.removeAll(Collection collection)：从当前集合collection中移除所有的元素(差集)
? ? ? ? ? ? ? ? 5.retainAll(Collection collection)：获取当前集合和collection集合的交集，并返回给当前集合(交集)
? ? ? ? ? ? ? ? 6.equals (Objectobj)：要想返回true，需要当前集合和形参集合的元素都相同
? ? ? ? ? ? ? ? 7.hashCode()：返回当前对象的哈希值
? ? ? ? ? ? ? ? 8.集合 → 数组：toArray()
? ? ? ? ? ? ? ? 拓展：数组 →?集合：调用Arrays类的静态方法asList()
? ? ? ? ? ? ? ? 9.iterator()：返回Iterator接口的实例，用于遍历集合元素
4.Iterator迭代器接口
????????集合元素的遍历操作，使用迭代器Tterator接口
? ? ? ? 1.内部的方法：hasNext()和next()
? ? ? ? 2.集合对象每次调用iterator()方法都得到一个全新的迭代器对象，默认游标都在集合的第一个元素之前。?
? ? ? ? 3.内部定义了remove(),可以在遍历的时候，删除集合中的元素。此方法不同于集合直接调用remove() → (如果还未调用next()或在上一次调用next方法之后已经调用了remove方法，再调用remove都会报IllegalStateException 。)
? ? ? ? 4.foreach循环：内部仍然调用了迭代器
5.Collection子接口一：List
? ? ? ? 1.List接口：存储有序的、可重复的数据? ?→ “动态”数组，替换原有的数组
? ? ? ? ????????1.ArrayList：作为List接口的主要实现类，线程不安全的，效率高；底层使用Object[] elementData存储
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1.源码分析：(JDK7)
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2.源码分析：(JDK8)
? ? ? ? ????????2.LinkedList：对于频繁的插入、删除操作，使用此类效率比ArrayList高。底层使用双向链表存储
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 源码分析： (first和last默认属性是null)? ?→ (Node体现了LinkedList的双向链表的说法)
? ? ? ? ? ? ? ? 3.Vector：作为List接口的古老实现类，线程安全的，效率低；底层使用Object[]存储
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 源码分析：jdk7和jdk8中通过Vector()构造器创建对象时，底层都创建了长度为10的数组，在扩容方面，默认扩容为原来的数组长度的2倍。
? ? ? ? 2.List接口中的常用方法
? ? ? ? ? ? ? ? 1.增：add(Object obj)
? ? ? ? ? ? ? ? 2.删：remove(int index) / remove(Object obj)
? ? ? ? ? ? ? ? 3.改：set(int index,Object ele)
? ? ? ? ? ? ? ? 4.查：get(int index)
? ? ? ? ? ? ? ? 5.插：add(int index,Object ele)
? ? ? ? ? ? ? ? 6.长度：siaze()
? ? ? ? ? ? ? ? 7.遍历：①Iterator迭代器方式 ②增强for循环 ③普通的循环
6.Collection子接口二：Set
? ? ? ? 1.Set接口中没有额外定义新的方法，使用的都是collection中声明过的方法
? ? ? ? 2.要求：
? ? ? ? ? ? ? ? 1.向Set中添加的数据，其所在的类一定要重写hashCode()和equals()
? ? ? ? ? ? ? ? 2.重写的hashCode()和equals()尽可能保持一致性：相等的对象必须具有相等的散列码
????????????????重写两个方法的小技巧：对象中用作equals()方法比较的Field，都应该用来计算 hashcode
? ? ? ? 3.Set：存储无序的，不可重复的数据(以HashSet为例说明)
? ? ? ? ? ? ? ? 1.无序性：不等于随机性。存储的数据在底层数组中并非按照数组索引的顺序添加，而是根据数据的哈希值决定的
? ? ? ? ? ? ? ? 2.不可重复性：保证添加的元素按照equals()判断时，不能返回true。即:相同的元素只能添加一个
? ? ? ? 4.Set添加元素的过程：(以HashSet为例说明)
????????????????我们向HashSet中添加元素a,首先调用元素a所在类的hashCode()方法，计算元素a的哈希值，此哈希值接着通过某种算法计算出在HashSet底层数组中的存放位置（即为:索引位置），判断数组此位置上是否已经有元素：
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1.如果此位置上没有其他元素，则元素a添加成功。 → 情况1
????????????????????????2.如果此位置上有其他元素b(或以链表形式存在的多个元素），则比较元素a与元素b的hash值：
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1.如果hash值不相同，则元素a添加成功。 → 情况2
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2.如果hash值相同，进而需要调用元素a所在类的equals()方法：
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1.equals()返回true,元素α添加失败
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2.equals()返回false,则元素α添加成功。? → 情况3
????????????????对于添加成功的情况2和情况3而言：元素a与已经存在指定索引位置上数据以链表的方式存储
????????????????jdk 7 ∶元素a放到数组中，指向原来的元素
????????????????jdk 8 ︰原来的元素在数组中，指向元素a
? ? ? ? ? ? ? ? 总结：七上八下
????????????????HashSet底层：数组 + 链表的结构
? ? ? ? 5.HashSet：作为Set接口的主要实现类；线程不安全的；可以存储null值
? ? ? ? 6.LinkedHashSet：作为HashSet的子类；遍历其内部数据时，可以按照添加的顺序遍历
? ? ? ? ? ? ? ? 1.在添加数据的同时，每个数据还维护了两个引用，记录此数据的前一个数据和后一个数据
? ? ? ? ? ? ? ? 2.优点：对于频繁的遍历操作，LinkedHashSet 效率高于 HashSet
? ? ? ? 7.TreeSet：可以按照添加对象的指定属性，进行排序
? ? ? ? ? ? ? ? 1.向TreeSet中添加的数据，要求是相同类的对象
? ? ? ? ? ? ? ? 2.两种排序方式：自然排序(实现Comparable接口) 和 定制排序(Comparator)
? ? ? ? ? ? ? ? 3.自然排序中，比较两个对象是否相同的标准为：compareTo()返回0，不再是equals
? ? ? ? ? ? ? ? 4.定制排序中，比较两个对象是否相同的标准为：compare()返回0，不再是equals
7.Map接口
? ? ? ? 1.Map：双列数据，存储key-value对的数据 → 类似高中函数：y = f(x)
? ? ? ? ? ? ? ? 1.HashMap：作为Map的主要实现类，线程不安全，效率高，可以存储null的key和value
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1.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
? ? ? ? ? ? ? ? 2.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)
? ? ? ? ? ? ? ? 3.Hashtable：作为古老实的现类，线程安全，效率低，不能存储null的key和value
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1.Properties：常用来处理配置文件，key和value都是String类型
? ? ? ? 2.Map结构的理解：
? ? ? ? ? ? ? ? 1.Map中的key：无序的、不可重复的，使用Set存储所有的Rey → key所在的类要重写equals()和hashCode() → (以HashMap为例)
? ? ? ? ? ? ? ? 2.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()
? ? ? ? ? ? ? ? 3.一个键值对：key-value构成了一个Entry对象。
? ? ? ? ? ? ? ? 4.Map中的entry：无序的、不可重复的，使用Set存储所有的entry
? ? ? ? 3.HashMap底层：
? ? ? ? ? ? ? ? 1.jdk7 → (数组 + 链表)
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1.HashMap map = new HashMap( )：
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1.在实例化以后，底层创建了长度是16的一维数组Entry[] table。
????????????????????????2. ...可能已经执行过多次put...
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? map.put( key1, value1)：
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1.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。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1.如果此位置上的数据为空，此时的key1-value1添加成功。 → 情况1
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2.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：
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1.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
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 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()方法，比较：
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1.如果equals()返回false：此时key1-value1添加成功。 → 情况3
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2.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。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 3.扩容问题：
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1.在不断的添加过程中，会涉及到扩容问题，当超出临界值(12)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。
? ? ? ? ? ? ? ? 2.jdk8 → (数组 + 链表 + 红黑树) → (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。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1.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有数据改为使用红黑树存储
? ? ? ? 4.LinkedHashMap的底层实现原理(了解)?
?????????????????before和after：能够记录添加的元素的先后顺序
? ? ? ? 5.Map的常用方法
????????????????总结:常用方法：
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1.添加：put(Object key，Object value)
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2.删除：remove(Object key)
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 3.修改：put(Object key，Object value)
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 4.查询：get(Object key)
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 5.长度：size
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 6.遍历：keySet() / values() / entrySet() → (key / value / key-value)
? ? ? ? 6.TreeMap
? ? ? ? ? ? ? ? 1.向TreeMap中添加key-value，要求key必须是由同一个类创建的对象，因为要按照key进行排序：自然排序、定制排序
? ? ? ? 7.Hashtable
? ? ? ? 8.Properties
8.Collection工具类
? ? ? ? 1.Collections：操作Collection、Map的工具类
练习1(TreeSet排序)
? ? ?1.MyDate类
package com.wy.exer;
/**
* MyDate类包含:
* private成员变量year , month, day;并为每一个属性定义getter, setter方法:
* @author wy
* @date 2021/12/4 - 10:05
*/
public class MyDate implements Comparable{
private int year;
private int month;
private int day;
public MyDate() {
}
public MyDate(int year, int month, int day) {
this.year = year;
this.month = month;
this.day = day;
}
public int getYear() {
return year;
}
public void setYear(int year) {
this.year = year;
}
public int getMonth() {
return month;
}
public void setMonth(int month) {
this.month = month;
}
public int getDay() {
return day;
}
public void setDay(int day) {
this.day = day;
}
@Override
public String toString() {
return "MyDate{" +
"year=" + year +
", month=" + month +
", day=" + day +
'}';
}
@Override
public int compareTo(Object o) {
if (o instanceof MyDate){
MyDate e = (MyDate) o;
//比较年
int minusYear = this.getYear() - e.getYear();
if (minusYear != 0) {
return minusYear;
}
//比较月
int minusMonth = this.getMonth() - e.getMonth();
if (minusMonth != 0) {
return minusMonth;
}
//比较日
return this.getDay() - e.getDay();
}
throw new RuntimeException("传入的数据类型不一致");
}
}
? ? ?2.Employee类
package com.wy.exer;
/**
* 定义一个Employee类。
* 该类包含: private成员变量name, age,birthday，
* 其中 birthday 为 MyDate类的对象;并为每一个属性定义getter, setter方法;
* 并重写tostring方法输出name, age, birthday
* @author wy
* @date 2021/12/4 - 10:07
*/
public class Employee implements Comparable{
private String name;
private int age;
private MyDate birthday;
public Employee() {
}
public Employee(String name, int age, MyDate birthday) {
this.name = name;
this.age = age;
this.birthday = birthday;
}
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;
}
public MyDate getBirthday() {
return birthday;
}
public void setBirthday(MyDate birthday) {
this.birthday = birthday;
}
@Override
public String toString() {
return "Employee{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
", birthday=" + birthday +
'}';
}
//按name排序
@Override
public int compareTo(Object o) {
if (o instanceof Employee){
Employee e = (Employee)o;
return this.name.compareTo((e.name));
}
// return 0;
throw new RuntimeException("传入的数据不匹配");
}
}
?????3.EmployeeTest类(测试类)
package com.wy.exer;
import org.junit.Test;
import java.util.Comparator;
import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;
/**
* 创建该类的5个对象，并把这些对象放入TreeSet集合中（下一章:TreeSet需使用泛型来定义)
* 分别按以下两种方式对集合中的元素进行排序，并遍历输出:
* 1)．使Employee实现Comparable接口，并按name排序
* 2)．创建TreeSet 时传入Comparator对象，按生日日期的先后排序。
*
* @author wy
* @date 2021/12/4 - 10:11
*/
public class EmployeeTest {
//问题一：自然排序
@Test
public void test1() {
TreeSet set = new TreeSet();
Employee e1 = new Employee("zhangsan", 21, new MyDate(2013, 4, 5));
Employee e2 = new Employee("lisi", 27, new MyDate(2016, 5, 8));
Employee e3 = new Employee("wangwu", 24, new MyDate(2037, 6, 2));
Employee e4 = new Employee("zhaoliu", 37, new MyDate(2023, 2, 5));
Employee e5 = new Employee("qianqi", 15, new MyDate(2000, 9, 1));
set.add(e1);
set.add(e2);
set.add(e3);
set.add(e4);
set.add(e5);
Iterator iterator = set.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
System.out.println(iterator.next());
}
}
//问题二：定制排序
//按生日日期的先后排序
@Test
public void test2() {
TreeSet set = new TreeSet(new Comparator() {
@Override
public int compare(Object o1, Object o2) {
if (o1 instanceof Employee && o2 instanceof Employee) {
Employee e1 = (Employee) o1;
Employee e2 = (Employee) o2;
MyDate b1 = e1.getBirthday();
MyDate b2 = e2.getBirthday();
//方式一
// //比较年
// int minusYear = b1.getYear() - b2.getYear();
// if (minusYear != 0) {
// return minusYear;
// }
//
// //比较月
// int minusMonth = b1.getMonth() - b2.getMonth();
// if (minusMonth != 0) {
// return minusMonth;
// }
//
// //比较日
// return b1.getDay() - b2.getDay();
//方式二
return b1.compareTo(b2);
}
throw new RuntimeException("传入的数据类型不一致");
}
});
Employee e1 = new Employee("zhangsan", 21, new MyDate(2013, 4, 5));
Employee e2 = new Employee("lisi", 27, new MyDate(2016, 5, 8));
Employee e3 = new Employee("wangwu", 24, new MyDate(2037, 6, 2));
Employee e4 = new Employee("zhaoliu", 37, new MyDate(2023, 2, 5));
Employee e5 = new Employee("qianqi", 15, new MyDate(2000, 9, 1));
set.add(e1);
set.add(e2);
set.add(e3);
set.add(e4);
set.add(e5);
Iterator iterator = set.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
System.out.println(iterator.next());
}
}
}
练习2(Collections的copy方法)
@Test
public void test2(){
List list = new ArrayList();
list.add(12);
list.add(32);
list.add(52);
list.add(22);
list.add(2);
list.add(22);
//错误的方式，会报错，要求复制数据的list的长度不能比被复制数据的list的长度短
// List dest = new ArrayList();
List dest = Arrays.asList(new Object[list.size()]);
System.out.println(dest);
Collections.copy(dest,list);
System.out.println(dest);
}