【Java学习笔记】类集框架

Java集合

概述

Java中集合可分为Set、List、Queue、Map四种，Set代表无序、不可重复的集合；List代表有序、重复的集合；Queue代表一种队列集合；Map代表具有映射关系的集合（键值对）。

1）集合类于数组的区别

• 数组既可以是基本类型的值，也可以是对象；
• 集合里只能保存对象(虽然集合里不能放基本类型的值，但Java支持自动装箱)。

2）集合继承关系图

Collection类

1）常用方法

No	方法名称	说明
1	public boolean add(E e)	向集合里添加一个普通元素
2	public boolean addAll(Collection c)	追加一个集合
3	public void clear()	清空集合
4	public boolean contains(Object o)	判断是否包含有指定的内容
5	public boolean isEmpty()	判断是否是空集合
6	public boolean remove(Object o)	删除对象
7	public int size()	取得集合中元素保存的个数
8	public Object[] toArray()	将集合变成对象数组保存
9	Iterator iterator()	为Iterator接口实例化

contains()与remove()方法需要equals()支持。Collection接口几乎不会使用了，而主要使用List（允许重复）与Set（不允许重复）子类。

List集合

大量的扩充了Collection接口的方法。

1）常用方法

No	方法名称	说明
1	public E get(int index)	取得索引编号的内容
2	public E set(int index, E element)	修改指定索引编号的内容
3	public ListIterator listIterator()	为ListIterator接口实例化

由于List本身是属于接口的，所以必须存在有子类（ArrayList或Vector）才能使用此接口进行操作。

2）ArrayList与Vector的区别？

No	区别点	ArrayList	Vector
1	推出时间	JDK1.2推出	JDK1.0推出
2	性能	采用异步处理	采用同步处理
3	数据安全	非线程安全	线程安全
4	输出	Iterator、ListIterator、foreach	Iterator、ListIterator、foreach、Enumeration

3）总结

• List中的数据保存顺序就是数据的添加顺序；
• List集合中可以保存有重复的元素；
• List子接口比Collection接口扩充了一个get()方法，使得List可以通过索引访问集合的元素内容；
• List选择子类就使用ArrayList。

Set集合

Set接口并不像List接口那样对Collection接口进行了扩充，而只是进行了简单的继承。
set集合类似一个罐子，程序可以依次把多个对象“丢进”Set集合，而Set集合通常不能记住元素的添加顺序。Set集合不允许包含相同的元素，如果试图将相同的元素加入同一个Set集合中，则添加操作失败。Set集合有HashSet、TreeSet和EnumSet三个实现类。

HashSet类

HashSet是Set接口的典型实现，大多数时候使用Set集合时就是使用这个实现类。HashSet按Hash算法来存储集合中的元素，因此具有很好的存取和查找性能。

1）特点

• 不能保证元素的排列顺序，顺序可能与添加顺序不同，顺序也有可能发生变化。
• HashSet不是同步的，如果多个线程同时访问和修改一个HashSet，则必须通过代码来保证其同步。
• 集合元素之可以是null。
• HashSet集合判断两个元素相等的标准是两个对象通过equals()方法比较相等，并且这个对象的hashCode()方法返回值也相等。

LinkedHashSet类

LinkedHashSet集合同样也是根据元素的hashCode值来决定元素的存储位置，但他同时使用链表维护元素的次序，这样使得元素看起来是以插入的顺序保存的。所以当我们遍历LinkedHashSet集合里的元素时，LinkedHashSet将会按元素的添加顺序来访问集合里的元素。

LinkedHashSet需要维护元素的插入顺序，所以性能略低于HashSet的性能。但在遍历Set里的全部元素时将有很好的性能。

TreeSet类

TreeSet类主要依靠Comparable接口中的compareTo()方法判断，如果返回的是0，那么它就会被认为是重复数据，不会被保存。

一般不会使用。

Map接口

用于保存一对关联数据（key = value），即键值对，可以使用Map接口实现此类数据的保存。可以通过key查找value。Map存放数据的目的主要是为了信息查找。

1）常用方法

No	方法名称	说明
1	public V put(K key, V value)	向集合中保存数据
2	public V get(Objet key)	根据key查找对应的value数据
3	public Set

HashMap

public static void main(String[] args) {
    Map<String, Integer> map = new HashMap<String, Integer>();
    map.put(null, 0);       //可以存null
    map.put("ONE", 1);
    map.put("TWO", 2);
    map.put("THREE", 3);
    map.put("TWO", 22);     //key重复项
    System.out.println(map);
    System.out.println(map.get("TWO"));     //覆盖后的value值，返回22
    System.out.println(map.get(null));      //返回0
    System.out.println(map.get("FOUR"));    //不存在的key值，返回null

    //获得所有的Key，并输出
    Set<String> set = map.keySet();
    Iterator<String> it = set.iterator();
    while(it.hasNext()) {
        System.out.println(it.next());
    }
}

特点：

• HashMap集合时无序的；
• key重复时，旧的value会被新的value覆盖。

Hashtable

在JDK1.0时提供的

public static void main(String[] args) {
    Map<String, Integer> map = new Hashtable<String, Integer>();
    map.put("one", 1);
    map.put("two", 2);
    map.put("three", 3);
    map.put("three", 3);
    //错误
    map.put("Four", null);   //value不能为null
    map.put(null, 4);       //key不能为null

    System.out.println(map);
}

Hashtable与HashMap使用起来是类似的，但Hashtable 的key与value都不能设置为null。

HashMap与Hashtable 的区别

No	区别点	HashMap	Hashtable
1	推出时间	JDK1.2推出	JDK1.0推出
2	性能	采用异步处理	采用同步处理
3	数据安全	非线程安全	线程安全
4	设置null	允许key与value为null	不允许key与value为null

Map的输出问题

Map接口与并没有返回Iterator接口对象的方法，所以如果想要使用Iterator输出Map集合，还需要经过一定的转化。

1）Map.Entry

public static interface Map.Entry<K, V>

而在这个内部接口中，定义了两个get()与set()方法：

• public K getKey();
• public V getValue();

2）输出Map的步骤：

• 利用Map接口的entrySet()方法将Map集合变为Set集合，里边的泛型是Map.Entry；
• 利用Set集合中的iterator()方法将Set集合进行Iterator输出；
• 每一次Iterator循环去除的都是Map.Entry接口对象，利用此对象进行key与value的取出。

3）示例

public static void main(String[] args) {
    Map<String, Integer> map = new Hashtable<String, Integer>();
    map.put("ONE", 1);
    map.put("TWO", 2);
    map.put("THREE", 3);

    //将Map集合变为Set集合，为了使用iterator()方法
    Set<Map.Entry<String, Integer>> set = map.entrySet();
    //创建iterator对象
    Iterator<Map.Entry<String, Integer>> it = set.iterator();
    //循环取出
    while(it.hasNext()) {
        Map.Entry<String, Integer> em = it.next();
        System.out.println(em.getKey() + " = " + em.getValue());
    }
}

Map集合中的key

当我们使用自定义的类型来做Map的key值时，一定要重写Object类之中的hashCode()与equals()方法，这有靠这两个方法才能够确定元素是否重复，才能够在Map中查找到。

所以在使用Map时，String类型是首选的key类型，尽量少用自定义的类型作为key。

集合的输出

主要支持四种输出方式：Iterator、ListIterator、Enumeration、foreach。以Iterator与Enumeration为主。

迭代输出——Iterator（核心）

Iterator接口也是Java集合框架的成员，它主要由用于遍历Collection集合中的元素，Iterator对象也被称为迭代器。修改迭代遍历Iterator的值对集合元素本身不会产生影响。

1）常用方法

No	方法名称	说明
1	public boolean hasNext()	如果被迭代的集合元素还没有被遍历完，则返回true
2	public Object next()	返回集合里的下一个元素

2）遍历集合示例

public static void main(String[] args) {
    //创建集合，并添加数据
    List<String> book = new ArrayList<String>();
    book.add("Compute Network");
    book.add("Clean Code");
    book.add("Java");  

    //迭代输出
    Iterator it = book.iterator();
    while(it.hasNext()) {
        String bookName = (String)it.next;
        System.out.println(bookName);
        if(book.equals("Clean Code")) {
            it.remove();    //将"Clean Code"从集合中移除
        }
    }

    //遍历集合
    book.forEach(str -> System.out.println(str));

    //foreach输出
    //ArrayList实现了get()方法，所以可以通过索引进行访问
    for(int i =0; i < book.size(); i++) {
        String str = book.get(i);
        System.out.println(str);
    }
}

3）双向迭代

Iterator只提供从前往后的迭代输出，而我们可以使用Iterator的子接口——ListIterator来实现从后向前的迭代输出。

No	方法名称	说明
1	public boolean hasPrevious()	判断是否有前一个元素
2	public E previous()	取得前一个元素

ListIterator是专门为List子接口定义的输出接口，它只能通过List来获得ListIterator的实例。

public static void main(String[] args) {
    List<String> book = new ArrayList<String>();
    book.add("Compute Network");
    book.add("Clean Code");
    book.add("Java");

    ListIterator<String> it = book.listIterator();
    System.out.println("由前向后进行输出：");
    while(it.hasNext()) {
        String bookName = (String)it.next();
        System.out.println(bookName);
    }

    System.out.println("由后向前进行输出：");
    while(it.hasPrevious()) {
        String bookName = (String)it.previous();
        System.out.println(bookName);
    }
}

如果要想实现由后向前输出，必须得先由前向后输出。（如果将以上示例将输出代码的顺序交换，就会发生没有值的错误）

foreach输出

我最喜欢的还是foreach循环遍历，简洁。

public static void main(String[] args) {
    //创建集合，并添加数据
    …
    for(Object obj : books) {
        String bookName = (String)obj;
         System.out.println(bookName);
    }
}

Enumeration输出

在JDK1.0时所推出的输出接口

1）常用方法

NO	方法名称	说明
1	public boolean hasMoreElements()	判断是否有下一个元素
2	public E nextElement()	取出当前元素

取得Enumeration接口的实例只能通过Vector子类。

Collections工具类

public static void main(String[] args) {
    List<String> list = new ArrayList<String>();
    Collections.addAll(list, "A","B","C","D");      //追加
    Collections.reverse(list);                  //反转
    System.out.println(list);
}

1）Collection与Collections的区别？

• Collection是集合操作的接口；
• Collections是结合操作的工具类，可以进行List、Set、Map集合的操作。