Java高级编程基础——集合框架

2021-09-01 07:17:36

集合框架

一、集合框架的概述
- 1.1 Java集合可分为 Collection 和 Map 两种体系
- - 1.1.1 Collection接口继承树 & Map接口继承树
二、Collection中的方法的使用
三、 Collection子接口之一：List接口
四、 Collection子接口之二：Set接口

一、集合框架的概述

集合、数组都是对多个数据解析存储操作的结构，简称Java容器
说明：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,.doc,数据库中）

数组在存储多个数据方面的特点：
①：一旦初始化之后，长度就确定了
②：数组一旦定义好，数组的元素类型就确定了，就只能操作指定类型的数据

数组在存储多个数据方面的缺点
①：数组一旦长度确定，就不可修改，不便于开发
②：数组中日光的方法非常有限，对数据执行操作（添加，删除，插入）时，非常不便，同时效率不高
③：获取数组中实际元素的个数的需求，数组没有实现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

1.1 Java集合可分为 Collection 和 Map 两种体系

Collection接口:单列数据，定义了存取一组对象的方法集合
List：元素有序、可重复的集合---->动态数组
Set：元素无需、不可重复的集合
*Map接口:双列数据，保存具有映射关系"key-value"的集合

1.1.1 Collection接口继承树 & Map接口继承树

Collection接口继承树

Map 接口继承树

二、Collection中的方法的使用

2.1 `add()`：向集合中添加元素


        Collection collection = new ArrayList();
        collection.add("AA");
        collection.add("CC");
        collection.add(12);//自动装箱
        collection.add(new Date());

2.2 `size()`:获取添加的元素的个数

        System.out.println(collection.size());

输出：

2.3 `addAll()`:将另外一个集合的元素加入到当前集合里

        Collection collection1 = new ArrayList();
        collection1.add("FIX");
        collection1.add(new Object());
        collection1.add(432);

        collection.addAll(collection1);
        System.out.println(collection.size());
        System.out.println(collection);

输出

7
[AA, CC, 12, Sun Sep 05 15:36:05 CST 2021, FIX, java.lang.Object@621be5d1, 432]

2.4 `isEmpty`:判断当前集合是否为空

        System.out.println(collection.isEmpty());
        collection.clear();//清空当前集合里的元素
        System.out.println(collection.isEmpty());

输出

false
true

2.5 `contains(Object obj)`：判断当前集合中是否包含obj

        Collection collection1 = new ArrayList();
        collection1.add("FIX");
        collection1.add(new String("Tom"));
        collection1.add(432);

        collection1.add(new Person("Tom",12));

        System.out.println(collection1.contains(new String("Tom")));//true
        System.out.println(collection1.contains(new Person("Tom", 12)));//false

collection1.contains(new String("Tom")):为true，因为此处调用的是equals，String已经重写过equals类，自定义类此处没有重写，所以相当于使用的 " == "来判断。所以此处需要我们自己重写toString方法

    //重写equals
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Person person = (Person) o;
        return age == person.age && Objects.equals(name, person.name);
    }

重写之后contains的输出

 System.out.println(collection1.contains(new Person("Tom", 12)));//false,
 //重写Person类的equals方法后输出:true

true

我们在判断时会调用obj对象所在类的equals()，故：向Collection接口实现类的对象中添加数据obj时，要求obj所在类要重写equals()方法

2.6 `containsAll(Collection coll1)`：判断当前集合中是否包含coll1中的所有元素

        Collection coll1 = Arrays.asList(123,432);
        System.out.println(collection1.containsAll(coll1));//false
        Collection cool2 = Arrays.asList("FIX",432,new Person("Tom",12));
        System.out.println(collection1.containsAll(cool2));//true

输出

false
true

2.7 `remove(Object obj)`:从当前集合中移除 obj对象，移除成功返回true，移除失败返回false。

        System.out.println(collection1);
        System.out.println(collection1.remove(456));//false
        System.out.println(collection1);
        System.out.println(collection1.remove(new Person("Tom", 12)));//true
        System.out.println(collection1);

输出：

[FIX, Tom, 432, test.Person@4ee285c6]
false
[FIX, Tom, 432, test.Person@4ee285c6]
true
[FIX, Tom, 432]

2.8 `removeAll(Collection coll1)`:从集合中移除所有 coll1 中有的元素移除移除成功返回true，移除失败返回false。

        //removeAll()
        System.out.println("10"+collection1);
        Collection coll3 =Arrays.asList("SYS",80);
        System.out.println("11"+collection1.removeAll(coll3));//false
        System.out.println("12"+collection1);
        Collection coll4 =Arrays.asList("SYS",432);
        System.out.println("13"+collection1.removeAll(coll4));//true
        System.out.println("14"+collection1);//
        Collection coll5 =Arrays.asList("FIX",new String("Tom"),159);
        System.out.println("15"+collection1.removeAll(coll5));//true
        System.out.println("16"+collection1);

输出：

10[FIX, Tom, 432]
11false
12[FIX, Tom, 432]
13true
14[FIX, Tom]
15true
16[]

只要移除成功了一个元素，结果都会返回true,只有当一个元素都没有移除时返回false

2.9 `retrainAll(Collection coll)`：交集：获取当前集合和coll的交集，并返回给当前集合

    public void test2(){
        //retainAll
        Collection collection1 = new ArrayList();

        //add()
        collection1.add("FIX");
        collection1.add(new String("Tom"));
        collection1.add(432);
        collection1.add(new Person("Jerry",12));

        Collection coll =  Arrays.asList(432,"FIX",21);
        Collection coll1 =  Arrays.asList(21,"JPM");

        System.out.println(collection1.retainAll(coll));
        System.out.println(collection1);

        System.out.println(collection1.retainAll(coll1));
        System.out.println(collection1);
    }

输出：

true
[FIX, 432]
true
[]

2.10 `equals(Object obj)`：当前集合与形参集合的元素相同且顺序相同，才能返回true

@Test
    public void test3(){
    //retainAll
    Collection collection1 = new ArrayList();

    //add()
    collection1.add("FIX");
    collection1.add(new String("Tom"));
    collection1.add(432);
    collection1.add(new Person("Jerry",12));
    Collection coll =  Arrays.asList("FIX",new String("Tom"),432,new Person("Jerry",12));
    Collection coll1 =  Arrays.asList(new String("Tom"),432,new Person("Jerry",12),"FIX");
    //完全相同
    System.out.println(collection1.equals(coll));
    //元素相同，顺序不同
    System.out.println(collection1.equals(coll1));
}

输出：

true
false

2.11 `hashCode()`：返回当前对象的哈希值

    public void test4(){
        //retainAll
        Collection collection1 = new ArrayList();

        collection1.add(432);
        collection1.add("FIX");
        collection1.add(false);
        collection1.add(new String("Tom"));
        collection1.add(new Person("Jerry",12));

        //hashCode():
        System.out.println(collection1.hashCode());
    }

输出：

-466028381

Process finished with exit code 0

2.12`toArray()`：集合转数组

    public void test4(){
        //retainAll
        Collection collection1 = new ArrayList();

        collection1.add(432);
        collection1.add("FIX");
        collection1.add(false);
        collection1.add(new String("Tom"));
        collection1.add(new Person("Jerry",12));
			
		//toArray()
        Object[] obj = collection1.toArray();
        System.out.println(obj);
        for (int i = 0 ; i < obj.length;i++){
            System.out.println(obj[i]);
        }
    }

输出：

[Ljava.lang.Object;@621be5d1
432
FIX
false
Tom
Person{name='Jerry', age=12}

2.13 `iterator()`：返回Iterator接口的实例，用于遍历集合元素。放在IteratorTest.java中

内部方法：hashNext()：判断是否还有下一个元素、
next：指针下移，将下移以后位置上的元素返回。

    @Test
    public  void test(){

        Collection collection1 = new ArrayList();

        collection1.add(432);
        collection1.add("FIX");
        collection1.add(false);
        collection1.add(new String("Tom"));
        collection1.add(new Person("Jerry",12));

        Iterator iterator = collection1.iterator();

        //方式一：不推荐
//        for (int i = 0 ; i < collection1.size() ; i++){
//            System.out.println(iterator.next());
//        }

        //方式二：推荐
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }

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

2.14 for- each

for- each：增强for循环
内部仍然调用了迭代器

        for (Object obj:collection1){
            System.out.println(obj);
        }

输出

432
FIX
false
Tom
Person{name='Jerry', age=12}

三、 Collection子接口之一：List接口

3.1 List接口概述

元素有序，且可重复
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

3.2 List接口常用实现类

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

3.2.1 三种常用实现类的对比

异：

ArrayList：作为List的主要实现类：线程不安全，效率高：底层使用Object[] elementData存储

LinkedList：对于频繁的插入、删除操作，使用此类效率比ArrayList效率高：底层使用双向链表存储

Vector：List接口的古老实现类：线程安全，效率低：底层使用Object[] elementData存储

同：三个类都实现了List接口：存储有序的、可重复的数据

3.2.2 List遍历及方法总结

常用方法：

增：add(Object obj))
删：remove(int index) / temove(Object obj)
改：set(int index,Object ele)
查：get(int index)
插：add(int index ,Object ele)
长度：size()
遍历：①Iterator迭代器方式②增强for循环③普通循环
遍历

    public void test2(){

        ArrayList list = new ArrayList();

        list.add(123);
        list.add(456);
        list.add("DF");
        list.add(new Person("Tom",12));
        list.add(567);

        //遍历方式一：迭代器方式

        Iterator iterator = list.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());

        }

        //遍历方式二：增强for循环
        for (Object obj:list){

            System.out.println(obj);
        }

        //方式三：普通for循环
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            System.out.println(list.get(i));
        }


    }

四、 Collection子接口之二：Set接口

Set接口：存储无序的、不可重复的数据（以HashSet说明）

无序性：不等于随机性。存储的数在底层数组中并非按照数组的索引顺序添加，根据数据的哈希值决定的
不可重复性：保证添加的元素按照equals方法判断时，不能返回true，即相同的元素只能添加一个

Set中没有额外定义新的方法，使用的都是Collection中声明过的方法
要求：向Set中添加的数据，其所在类一定要重写hashCode()方法，和equals()方法
要求：重写的方法尽可能保持一致性：相等的对象必须具有相等的哈希值(散列值)

4.1 Set接口实现类——HashSet

作为Set接口的主要是实现类——线程不安全，利用存储null值

4.1.1 向HashSet添加元素

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，计算出次此元素在HashSet底层数组中存放的位置(即为：索引位置)，判断数组此位置上是否已经有元素，如果此位置没有元素，则元素a添加成功；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a与b的哈希值，如果哈希值不同，则添加成功，如果哈希值不同，进而需要调用元素a所在类的equals（）方法，equals返回true，添加失败，返回false则元素a添加成功。

HashSet底层是数组+链表的形结构储的

4.2 Set接口实现类——LinkedHashSet

HashSet的子类，遍历其内部数据时可以按照添加的顺序遍历
再添加数时，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
对于频繁的遍历操作，LinkedHashSet效率高于HashSet

4.3 Set接口实现类——TreeSet

底层使用二叉树，可以按照添加对象的指定属性进行排序
向TreeSet中添加的数据，要求是相同类的对象
两种排序方式——自然排序、定制排序

自然排序实现Comparable接口：自然排序中比较两个对象是否相同的标准：comoareTo()，返回0，不再是equals()

定制排序实现Comparator接口：自然排序中比较两个对象是否相同的标准：comoare()，返回0，不再是equals()

码农公寓

集合框架

一、 集合框架的概述

1.1 Java集合可分为 Collection 和 Map 两种体系

1.1.1 Collection接口继承树 & Map接口继承树

二、Collection中的方法的使用

2.1 add()：向集合中添加元素

2.2 size():获取添加的元素的个数

2.3 addAll():将另外一个集合的元素加入到当前集合里

2.4 isEmpty:判断当前集合是否为空

2.5 contains(Object obj)：判断当前集合中是否包含obj

2.6 containsAll(Collection coll1)：判断当前集合中是否包含coll1中的所有元素

2.7 remove(Object obj):从当前集合中移除 obj对象，移除成功返回true，移除失败返回false。

2.8 removeAll(Collection coll1):从集合中移除所有 coll1 中有的元素移除移除成功返回true，移除失败返回false。

2.9 retrainAll(Collection coll)：交集：获取当前集合和coll的交集，并返回给当前集合

2.10 equals(Object obj)：当前集合与形参集合的元素相同且顺序相同，才能返回true

2.11 hashCode()：返回当前对象的哈希值

2.12toArray()：集合转数组

2.13 iterator()：返回Iterator接口的实例，用于遍历集合元素。放在IteratorTest.java中