Java集合框架List、Set、Map

一、Java集合框架概述：

1.1 Collection接口继承树

JDK提供的集合API位于java.util包内。

Map接口继承树

1.2 Collection接口方法

Collection 接口

Collection 接口是 List 、 Set 和 Queue 接口的父接口，该接口里定义的方法既可用于操作 Set 集合，也可用于操作 List 和 Queue 集合。

JDK不提供此接口的任何直接实现，而是提供更具体的子接口 ( 如： Set 和 List)实现。

在 Java5 之前， Java 集合会丢失容器中所有对象的数据类型，把所有对象都当成 Object 类型处理；从 JDK 5.0 增加了泛型以后， Java 集合可以记住容器中对象的数据类型。

Collection 接口方法

1.3 Iterator迭代器接口

使用 Iterator 接口遍历集合元素

Iterator对象称为迭代器 ( 设计模式的一种 ) ，主要用于遍历 Collection 集合中的元素。

GOF给迭代器模式的定义为：提供一种方法访问一个容器 (container) 对象中各个元素，而又不需暴露该对象的内部细节。迭代器模式，就是为容器而生。 类似于“交车上的售票员”、“火车上的乘务员”、“空姐”。

Collection接口继承了 java.lang.Iterable 接口，该接口有一个 iterator() 方法，那么所有实现了Collection 接口的集合类都有一个 iterator() 方法，用以返回一个实现Iterator接口的对象。

Iterator 仅用于遍历集合， Iterator 本身并不提供承装对象的能力。如果需要创建Iterator 对象，则必须有一个被迭代的集合。

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。

Iterator接口的方法

在调用it.next()方法之前必须要调用it.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。

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二、List接口

2.1 List接口概述

鉴于Java 中数组用来存储数据的局限性，我们通常使用 List 替代数组。

List集合类中 元素有序、且可重复 ，集合中的每个元素都有其对应的顺序索引。

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。

JDK API中 List 接口的实现类常用的有： ArrayList 、 LinkedList 和 Vector。

2.2 List接口方法

2.3 ArrayList

ArrayList 是 List 接口的典型实现类、主要实现类。

本质上， ArrayList 是对象引用的一个 ” 变长 ” 数组。

ArrayList 的 JDK1.8 之前与之后的实现区别？

JDK1.7： ArrayList 像饿汉式，直接创建一个初始容量为 10 的数组。

JDK1.8： ArrayList 像懒汉式，一开始创建一个长度为 0 的数组，当添加第一个元素时再创建一个始容量为10 的数组。

Arrays.asList(…) 方法返回的 List 集合，既不是 ArrayList 实例，也不是Vector 实例。

Arrays.asList(…) 返回值是一个固定长度的 List。

ArrayList 就是一个动态的数组。

优点: 底层数据结构是数组，查询快，增删慢。

缺点: 线程不安全，效率高。

2.3.1 ArrayList 构造方法

2.3.2 ArrayList 方法

public class Test01 {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("a");
        list.add("b");
        list.add("c");
        list.add("a");
        System.out.println(list);
        System.out.println(list.get(1));
        System.out.println("list集合遍历:");
        /*
        for (int i = 0;i< list.size();i++){
            String s = list.get(i);
            System.out.println(s);
        }
         */
        //增强for循环
        for (String s :list){
            System.out.println(s);
        }

    }
}

另一个博客里写有ArrayList这里就不再讲述了。

2.4 List实现类之二：LinkedList

对于频繁的插入或删除元素的操作，建议使用LinkedList类，效率较高。

LinkedList基于链表的存储结构。

LinkedList：双向链表，内部没有声明数组，而是定义了Node类型的first和last，用于记录首末元素。同时，定义内部类Node，作为LinkedList中保存数据的基本结构。Node除了保存数据，还定义了两个变量：

prev变量记录前一个元素的位置。

next变量记录下一个元素的位置。

优点: 底层数据结构是链表，查询慢，增删快。

缺点: 线程不安全，效率高

2.4.1 LinkedList 构造方法

2.4.2 LinkedList 方法

ArrayList和LinkedList的异同

二者都线程不安全，相对线程安全的 Vector ，执行效率高。

此外，ArrayList 是实现了基于动态数组的数据结构， LinkedList 基于链表的数据结构。对于随机访问get 和 set ， ArrayList 觉得优于 LinkedList ，因为 LinkedList 要移动指针。对于新增和删除add( 特指插入 ) 和 remove ， LinkedList 比较占优势，因为 ArrayList 要移动数据。

三、Set接口

Set接口是Collection的子接口，set接口没有提供额外的方法

Set 集合不允许包含相同的元素，如果试把两个相同的元素加入同一个Set 集合中，则添加操作失败。

Set 判断两个对象是否相同不是使用 == 运算符，而是根据 equals() 方法

3.1 Set实现类之一：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。

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

HashSet 具有以下特点：

不能保证元素的排列顺序

HashSet 不是线程安全的

集合元素可以是 null

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

对于存放在 Set 容器中的对象， 对应的类一定要重写 equals() 和 hashCode(Object obj) 方法，以实现对象相等规则。即：“相等的对象必须具有相等的散列码”。

向 HashSet 中添加元素的过程：

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，通过某种散列函数决定该对象HashSet 底层数组中的存储位置。（这个散列函数会与底层数组的长度相计算得到在数组中的下标,并且这种散列函数计算还尽可能保证能均匀存储元素，越是散列分布，该散列函数设计的越好）。

如果两个元素的hashCode() 值相等，会再继续调用 equals 方法，如果 equals 方法结果为true ，添加失败；如果为 false ，那么会保存该元素，但是该数组的位置已经有元素了，那么会通过链表的方式继续链接。

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。

重写 hashCode() 方法的基本原则

在程序运行时，同一个对象多次调用 hashCode() 方法应该返回相同的值。

当两个对象的 equals() 方法比较返回 true 时，这两个对象的 hashCode()方法的返回值也应相等。

对象中用作 equals() 方法比较的 Field ，都应该用来计算 hashCode 值。

3.1.1 HashSet 构造方法

3.1.2 HashSet 方法

public class Test01 {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> set = new HashSet<>();
        set.add("x");
        set.add("y");
        set.add("z");
        set.add("x");
        System.out.println(set);
        System.out.println("set集合的遍历:");
        //set集合用迭代器来遍历
        Iterator<String> iterator = set.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            String s = iterator.next();
            System.out.println(s);
        }

    }
}