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2017
10-13

Java集合框架总结

集合框架:
Java中的集合框架大类可分为Collection和Map;两者的区别:
1、Collection是单列集合;Map是双列集合
2、Collection中只有Set系列要求元素唯一;Map中键需要唯一,值可以重复
3、Collection的数据结构是针对元素的;Map的数据结构是针对键的。
 
泛型:
在说两大集合体系之前先说说泛型,因为在后面的集合中都会用到;
所谓的泛型就是:类型的参数化
泛型是类型的一部分,类名+泛型是一个整体
   如果有泛型,不使用时,参数的类型会自动提升成Object类型,如果再取出来的话就需要向下强转,就可能发生类型转化异常(ClassCaseException);不加泛型就不能在编译期限定向集合中添加元素的类型,导致后期的处理麻烦。
 
下面就来对比加了泛型和不加泛型的区别:

package com.xiaoshit_zongjie;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

public class Test {

public static void main(String[] args) {
// 不加泛型,添加和遍历
List list = new ArrayList<>();
list.add(1);
list.add("123");
list.add("hello");

Iterator it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
// 没有添加泛型,这里只能使用Object接收
Object obj = it.next();
System.out.println(obj);
}
}

}
package com.xiaoshit_zongjie;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

public class Test {

public static void main(String[] args) {
// 加泛型,添加和遍历
List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("123");
list.add("hello");

Iterator<String> it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
// 因为添加了泛型,就说明集合中装的全部都是String类型的数据
// 所以这里用String类型接收,就不会发生异常,并且可以使用String的方法
String str = it.next();
System.out.println(str.length());
}
}

}

自定义带泛型的类:

package com.xiaoshit_zongjie;

public class Test {
// 自定义一个带有一个参数的泛型类,可以向传入什么类型就传入什么类型
public static void main(String[] args) {
// 进行测试, 传入一个String对象
Person<String> perStr = new Person<String>();
perStr.setT("我是字符串");
String str = perStr.getT();
System.out.println(str);

// 进行测试,传入一个Integer对象
Person<Integer> perInt = new Person<Integer>();
perInt.setT(100);
Integer intVal = perInt.getT();
System.out.println(intVal);

}

}
//自定义一个带有一个参数的泛型类
class Person<T>{
private T t;

void setT(T t){
this.t = t;
}

T getT(){
return t;
}
}

实现带有泛型的接口类型:
实现接口的同时, 指定了接口中的泛型类型. (定义类时确定);
public class GenericImpl1 implements GenericInter<String> {}
   实现接口时, 没有指定接口中的泛型类型.此时, 需要将该接口的实现类定义为泛型类.接口的类型需要在创建实现类对象时才能真正确定其类型. (始终不确定类型, 直到创建对象时确定类型);
public class GenericImpl2<T> implements GenericInter<T> {}
泛型的通配符(?):
上限限定:比如定义方法的时候出现,public void getFunc(List<? extends Animal> an),
那么表示这里的参数可以传入Animal,或者 Animal的子类
下限限定: 比如定义方法的时候出现,public void getFunc(Set<? super Animal> an ),
那么表示这里的参数可以传入Animal,或者Animal的父类
使用泛型的注意点:
1、泛型不支持基本数据类型
2、泛型不支持继承,必须保持前后一致(比如这样是错误的:List<Object> list = new ArrayList<String>();
Collection体系:
 
ollection包括两大体系,List和Set
 
List的特点:
 
存取有序,有索引,可以根据索引来进行取值,元素可以重复
 
Set的特点:
 
存取无序,元素不可以重复
List:
下面有ArrayList,LinkedList,Vector(已过时)
集合的的最大目的就是为了存取;List集合的特点就是存取有序,可以存储重复的元素,可以用下标进行元素的操作
ArrayList: 底层是使用数组实现,所以查询速度快,增删速度慢
 

package com.xiaoshit_zongjie;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

public class Test {
// 使用ArrayList进行添加和遍历
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<String>();

list.add("接口1");
list.add("接口2");
list.add("接口3");

// 第一种遍历方式,使用迭代器
Iterator<String> it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
String next = it.next();
System.out.println(next);
}
System.out.println("——————-");
// 第二种遍历方式,使用foreach
for (String str : list){
System.err.println(str);
}
}

}

 
LinkedList:是基于链表结构实现的,所以查询速度慢,增删速度快,提供了特殊的方法,对头尾的元素操作(进行增删查)。
使用LinkedList来实现栈和队列;栈是先进后出,而队列是先进先出
 

package com.xiaoshitou.classtest;

import java.util.LinkedList;

/**
* 利用LinkedList来模拟栈
* 栈的特点:先进后出
* @author Beck
*
*/
public class MyStack {
private LinkedList<String> linkList = new LinkedList<String>();

// 压栈
public void push(String str){
linkList.addFirst(str);
}

// 出栈
public String pop(){
return linkList.removeFirst();
}

// 查看
public String peek(){
return linkList.peek();
}

// 判断是否为空
public boolean isEmpty(){
return linkList.isEmpty();
}
}

package com.xiaoshit_zongjie;

public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 测试栈
StackTest stack = new StackTest();
stack.push("我是第1个进去的");
stack.push("我是第2个进去的");
stack.push("我是第3个进去的");
stack.push("我是第4个进去的");
stack.push("我是第5个进去的");
// 取出
while (!stack.isEmpty()){
String pop = stack.pop();
System.out.println(pop);
}
// 打印结果
/*我是第5个进去的
我是第4个进去的
我是第3个进去的
我是第2个进去的
我是第1个进去的*/
}

}

 
LinkedList实现Queue:
 

package com.xiaoshit_zongjie;

import java.util.LinkedList;

/**
* 利用linkedList来实现队列
* 队列: 先进先出
* @author Beck
*
*/
public class QueueTest {
private LinkedList<String> link = new LinkedList<String>();

// 放入
public void put(String str){
link.addFirst(str);
}

// 获取
public String get(){
return link.removeLast();
}

// 判断是否为空
public boolean isEmpty(){
return link.isEmpty();
}
}
package com.xiaoshit_zongjie;

public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 测试队列
QueueTest queue = new QueueTest();

queue.put("我是第1个进入队列的");
queue.put("我是第2个进入队列的");
queue.put("我是第3个进入队列的");
queue.put("我是第4个进入队列的");

// 遍历队列
while (!queue.isEmpty()){
String str = queue.get();
System.out.println(str);
}
// 打印结果
/*我是第1个进入队列的
我是第2个进入队列的
我是第3个进入队列的
我是第4个进入队列的*/

}

}

 
Vector:因为已经过时,被ArrayList取代了;它还有一种迭代器通过vector.elements()获取,判断是否有元素和取元素的方法为:hasMoreElements(),nextElement()。

package com.xiaoshit_zongjie;

import java.util.Enumeration;
import java.util.Vector;

public class Test {
public static void main(String[] args) {
Vector<String> vector = new Vector<String>();

vector.add("搜索");
vector.add("vector");
vector.add("list");

Enumeration<String> elements = vector.elements();
while (elements.hasMoreElements()){
String nextElement = elements.nextElement();
System.out.println(nextElement);
}
}

}

List集合总结:

Set:
Set集合的特点:元素不重复,存取无序,无下标 Set集合下面有:HashSet,LinkedHashSet,TreeSet
 
HashSet存储字符串:

package com.xiaoshit_zongjie;

import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 利用HashSet来存取
Set<String> set = new HashSet<String>();

set.add("我的天");
set.add("我是重复的");
set.add("我是重复的");
set.add("welcome");

// 遍历 第一种方式 迭代器
Iterator<String> it = set.iterator();
while(it.hasNext()){
String str = it.next();
System.out.println(str);
}

System.out.println("————–");
for (String str : set){
System.out.println(str);
}
// 打印结果,重复的已经去掉了
/*我的天
welcome
我是重复的
————–
我的天
welcome
我是重复的*/
}

那哈希表是怎么来保证元素的唯一性的呢,哈希表是通过hashCode和equals方法来共同保证的。
哈希表的存储数据过程(哈希表底层也维护了一个数组):
   根据存储的元素计算出hashCode值,然后根据计算得出的hashCode值和数组的长度进行计算出存储的下标;如果下标的位置无元素,那么直接存储;如果有元素,那么使用要存入的元素和该元素进行equals方法,如果结果为真,则已经有相同的元素了,所以直接不存;如果结果假,那么进行存储,以链表的形式存储。
演示HashSet来存储自定义对象:
 

package com.xiaoshit_zongjie;

public class Person {
// 属性
private String name;
private int age;

// 构造方法
public Person() {
super();

}
public Person(String name, int age) {
super();
this.name = name;
this.age = age;
}

// 要让哈希表存储不重复的元素,就必须重写hasCode和equals方法
@Override
public int hashCode() {
final int prime = 31;
int result = 1;
result = prime * result + age;
result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
return result;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (this == obj)
return true;
if (obj == null)
return false;
if (getClass() != obj.getClass())
return false;
Person other = (Person) obj;
if (age != other.age)
return false;
if (name == null) {
if (other.name != null)
return false;
} else if (!name.equals(other.name))
return false;
return true;
}

@Override
public String toString() {
return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
}
// getter & setter
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;
}

}

package com.xiaoshit_zongjie;

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 利用HashSet来存取自定义对象 Person
Set<Person> set = new HashSet<Person>();

set.add(new Person("张三", 12));
set.add(new Person("李四", 13));
set.add(new Person("王五", 22));
set.add(new Person("张三", 12));

// 遍历
for (Person p : set){
System.out.println(p);
}
// 结果:向集合中存储两个张三对象,但是集合中就成功存储了一个
/*Person [name=王五, age=22]
Person [name=李四, age=13]
Person [name=张三, age=12]*/
}

}

 
所以在向HashSet集合中存储自定义对象时,为了保证set集合的唯一性,那么必须重写hashCode和equals方法。
LinkedHashSet:
是基于链表和哈希表共同实现的,所以具有存取有序,元素唯一

package com.xiaoshit_zongjie;

import java.util.LinkedHashSet;

public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 利用LinkedHashSet来存取自定义对象 Person
LinkedHashSet<Person> set = new LinkedHashSet<Person>();

set.add(new Person("张三", 12));
set.add(new Person("李四", 13));
set.add(new Person("王五", 22));
set.add(new Person("张三", 12));

// 遍历
for (Person p : set){
System.out.println(p);
}
// 结果:向集合中存储两个张三对象,但是集合中就成功存储了一个,
// 并且存进的顺序,和取出来的顺序是一致的
/*Person [name=张三, age=12]
Person [name=李四, age=13]
Person [name=王五, age=22]*/
}

}

TreeSet:
 
特点:存取无序,元素唯一,可以进行排序(排序是在添加的时候进行排序)。
 
TreeSet是基于二叉树的数据结构,二叉树的:一个节点下不能多余两个节点。
 
二叉树的存储过程:
     如果是第一个元素,那么直接存入,作为根节点,下一个元素进来是会跟节点比较,如果大于节点放右边的,小于节点放左边;等于节点就不存储。后面的元素进来会依次比较,直到有位置存储为止

 
 
TreeSet集合存储String对象
 

package com.xiaoshit_zongjie;

import java.util.TreeSet;

public class Test {
public static void main(String[] args) {
TreeSet<String> treeSet = new TreeSet<String>();
treeSet.add("abc");
treeSet.add("zbc");
treeSet.add("cbc");
treeSet.add("xbc");

for (String str : treeSet){
System.out.println(str);
}
// 结果:取出来的结果是经过排序的
/*
abc
cbc
xbc
zbc*/
}

}

 
TreeSet保证元素的唯一性是有两种方式:
 
1、自定义对象实现Comparable接口,重写comparaTo方法,该方法返回0表示相等,小于0表示准备存入的元素比被比较的元素小,否则大于0;
 
2、在创建TreeSet的时候向构造器中传入比较器Comparator接口实现类对象,实现Comparator接口重写compara方法。
 
如果向TreeSet存入自定义对象时,自定义类没有实现Comparable接口,或者没有传入Comparator比较器时,会出现ClassCastException异常
 
下面就是演示用两种方式来存储自定义对象

package com.xiaoshit_zongjie;
public class Person implements Comparable<Person>{
// 属性
private String name;
private int age;

// 构造方法
public Person() {
super();

}
public Person(String name, int age) {
super();
this.name = name;
this.age = age;
}

// 要让哈希表存储不重复的元素,就必须重写hasCode和equals方法
@Override
public int hashCode() {
final int prime = 31;
int result = 1;
result = prime * result + age;
result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
return result;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (this == obj)
return true;
if (obj == null)
return false;
if (getClass() != obj.getClass())
return false;
Person other = (Person) obj;
if (age != other.age)
return false;
if (name == null) {
if (other.name != null)
return false;
} else if (!name.equals(other.name))
return false;
return true;
}

@Override
public String toString() {
return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
}
// getter & setter
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;
}

@Override
public int compareTo(Person o) {
int result = this.age – o.age;
if (result == 0){
return this.name.compareTo(o.name);
}
return result;
}

}

package com.xiaoshit_zongjie;

import java.util.TreeSet;

public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 利用TreeSet来存储自定义类Person对象
TreeSet<Person> treeSet = new TreeSet<Person>();
// Person类实现了Comparable接口,并且重写comparaTo方法
// 比较规则是先按照 年龄排序,年龄相等的情况按照年龄排序
treeSet.add(new Person("张山1", 20));
treeSet.add(new Person("张山2", 16));
treeSet.add(new Person("张山3", 13));
treeSet.add(new Person("张山4", 17));
treeSet.add(new Person("张山5", 20));

for (Person p : treeSet){
System.out.println(p);
}
// 结果:按照comparaTo方法内的逻辑来排序的
/*
Person [name=张山3, age=13]
Person [name=张山2, age=16]
Person [name=张山4, age=17]
Person [name=张山1, age=20]
Person [name=张山5, age=20]
*/

}

}

另一种方式:使用比较器Comparator

package com.xiaoshit_zongjie;

public class Person{
// 属性
private String name;
private int age;

// 构造方法
public Person() {
super();

}
public Person(String name, int age) {
super();
this.name = name;
this.age = age;
}

// 要让哈希表存储不重复的元素,就必须重写hasCode和equals方法
@Override
public int hashCode() {
final int prime = 31;
int result = 1;
result = prime * result + age;
result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
return result;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (this == obj)
return true;
if (obj == null)
return false;
if (getClass() != obj.getClass())
return false;
Person other = (Person) obj;
if (age != other.age)
return false;
if (name == null) {
if (other.name != null)
return false;
} else if (!name.equals(other.name))
return false;
return true;
}

@Override
public String toString() {
return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
}
// getter & setter
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;
}

}

package com.xiaoshit_zongjie;

import java.util.Comparator;
import java.util.TreeSet;

public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 利用TreeSet来存储自定义类Person对象
// 创建TreeSet对象的时候传入Comparator比较器,使用匿名内部类的方式
// 比较规则是先按照 年龄排序,年龄相等的情况按照年龄排序
TreeSet<Person> treeSet = new TreeSet<Person>(new Comparator<Person>() {
@Override
public int compare(Person o1, Person o2) {
if (o1 == o2){
return 0;
}
int result = o1.getAge() – o2.getAge();
if (result == 0){
return o1.getName().compareTo(o2.getName());
}
return result;
}

});

treeSet.add(new Person("张山1", 20));
treeSet.add(new Person("张山2", 16));
treeSet.add(new Person("张山3", 13));
treeSet.add(new Person("张山4", 17));
treeSet.add(new Person("张山5", 20));

for (Person p : treeSet){
System.out.println(p);
}
// 结果:按照compara方法内的逻辑来排序的
/*
Person [name=张山3, age=13]
Person [name=张山2, age=16]
Person [name=张山4, age=17]
Person [name=张山1, age=20]
Person [name=张山5, age=20]
*/

}

}

比较器总结:

Collection体系总结:
 
List   : "特点 :" 存取有序,元素有索引,元素可以重复.
 
    ArrayList : 数组结构,查询快,增删慢,线程不安全,因此效率高.
 
    Vector : 数组结构,查询快,增删慢,线程安全,因此效率低.
 
    LinkedList : 链表结构,查询慢,增删快,线程不安全,因此效率高.
 
    addFirst()    removeFirst()    getFirst()
 
 
 
Set   :"特点 :" 存取无序,元素无索引,元素不可以重复.
 
    
 
    HashSet : 存储无序,元素无索引,元素不可以重复.底层是哈希表.
 
    请问 : 哈希表如何保证元素唯一呢 ? 底层是依赖 hashCode 和 equals 方法.
 
    当存储元素的时候,先根据 hashCode + 数组长度 计算出一个索引,判断索引位置是否有元素.
 
    如果没有元素,直接存储,如果有元素,先判断 equals 方法,比较两个元素是否相同,不同则存储,相同则舍弃.
 
    我们自定义对象存储的元素一定要实现 hashCode 和 equals.
 
 
 
    LinkedHashSet : 存储有序,元素不可以重复.
 
    
 
    TreeSet : 存取无序, 但是可以排序 (自然排序), 元素不可以重复.
 
        有两种排序方式 :
 
            自然排序 :
 
              我们的元素必须实现 Comparable 接口.可比较的.实现     CompareTo 方法.
 
           比较器排序 :
 
             我们需要自定义类,实现Comparetor接口,这个类就是比较器实现 compare 方法.
 
            然后在创建 TreeSet 的时候,把比较器对象作为参数传递给 TreeSet.
 
 
 
"总结 : 如何选择用哪个集合呢?"
 
 
 
"问题1 : 元素是否可以重复呢?"
 
    可以 : List 系列.
 
        "问题2 : 查询多还是增删多?"
 
            查询多 : ArrayList
 
            增删多 : LinkedList
 
    不可以 : Set 系列.
 
        "问题3 : 是否需要排序呢?"
 
            排序 : TreeSet
 
            不排序 : HashSet
 
            如果要唯一,又要存取有序. LinkedHashSet.
Map:
Map是一个双列集合,其中保存的是键值对,键要求保持唯一性,值可以重复
键值是一一对应的,一个键只能对应一个值
Map的特点:是存取无序,键不可重复
Map在存储的时候,将键值传入Entry,然后存储Entry对象
其中下面有HashMap,LinkedHashMap和TreeMap
HashMap:
是基于哈希表结构实现的,所以存储自定义对象作为键时,必须重写hasCode和equals方法。存取无序的
下面演示HashMap以自定义对象作为键:
 

package com.xiaoshit_zongjie;

import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map.Entry;
import java.util.Set;

public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 利用HashMap存储,自定义对象Person作为键
// 为了保证键的唯一性,必须重写hashCode和equals方法
HashMap<Person,String> map = new HashMap<Person,String>();

map.put(new Person("张三", 12), "JAVA");
map.put(new Person("李四", 13), "IOS");
map.put(new Person("小花", 22), "JS");
map.put(new Person("小黑", 32), "PHP");
map.put(new Person("张三", 12), "C++");

Set<Entry<Person, String>> entrySet = map.entrySet();
Iterator<Entry<Person, String>> it = entrySet.iterator();
while (it.hasNext()){
Entry<Person, String> entry = it.next();
System.out.println(entry.getKey() + "—" + entry.getValue());
}
// 结果:存入的时候添加了两个张三,如果Map中键相同的时候,当后面的值会覆盖掉前面的值
/*
Person [name=李四, age=13]—IOS
Person [name=张三, age=12]—C++
Person [name=小黑, age=32]—PHP
Person [name=小花, age=22]—JS
*/

}

}

 
LinkedHashMap:
用法跟HashMap基本一致,它是基于链表和哈希表结构的所以具有存取有序,键不重复的特性
下面演示利用LinkedHashMap存储,注意存的顺序和遍历出来的顺序是一致的:
 

package com.xiaoshit_zongjie;

import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map.Entry;

public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 利用LinkedHashMap存储,自定义对象Person作为键
// 为了保证键的唯一性,必须重写hashCode和equals方法
LinkedHashMap<Person,String> map = new LinkedHashMap<Person,String>();

map.put(new Person("张三", 12), "JAVA");
map.put(new Person("李四", 13), "IOS");
map.put(new Person("小花", 22), "JS");
map.put(new Person("小黑", 32), "PHP");
map.put(new Person("张三", 12), "C++");

// foreach遍历
for (Entry<Person,String> entry : map.entrySet()){
System.out.println(entry.getKey()+"==="+entry.getValue());
}
// 结果:存入的时候添加了两个张三,如果Map中键相同的时候,当后面的值会覆盖掉前面的值
// 注意:LinkedHashMap的特点就是存取有序,取出来的顺序就是和存入的顺序保持一致
/*
Person [name=张三, age=12]===C++
Person [name=李四, age=13]===IOS
Person [name=小花, age=22]===JS
Person [name=小黑, age=32]===PHP
*/
}
}

 
TreeMap:
给TreeMap集合中保存自定义对象,自定义对象作为TreeMap集合的key值。由于TreeMap底层使用的二叉树,其中存放进去的所有数据都需要排序,要排序,就要求对象具备比较功能。对象所属的类需要实现Comparable接口。或者给TreeMap集合传递一个Comparator接口对象。
利用TreeMap存入自定义对象作为键:
 

package com.xiaoshit_zongjie;

import java.util.Comparator;
import java.util.Map.Entry;
import java.util.TreeMap;

public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 利用TreeMap存储,自定义对象Person作为键
// 自定义对象实现Comparable接口或者传入Comparator比较器
TreeMap<Person,String> map = new TreeMap<Person,String>(new Comparator<Person>() {
@Override
public int compare(Person o1, Person o2) {
if (o1 == o2){
return 0;
}
int result = o1.getAge() – o2.getAge();
if (result == 0){
return o1.getName().compareTo(o2.getName());
}
return result;
}
});

map.put(new Person("张三", 12), "JAVA");
map.put(new Person("李四", 50), "IOS");
map.put(new Person("小花", 32), "JS");
map.put(new Person("小黑", 32), "PHP");
map.put(new Person("张三", 12), "C++");

// foreach遍历
for (Entry<Person,String> entry : map.entrySet()){
System.out.println(entry.getKey()+"==="+entry.getValue());
}
// 结果:存入的时候添加了两个张三,如果Map中键相同的时候,当后面的值会覆盖掉前面的值
// 注意:TreeMap 取出来的顺序是经过排序的,是根据compara方法排序的
/*
Person [name=张三, age=12]===C++
Person [name=小花, age=32]===JS
Person [name=小黑, age=32]===PHP
Person [name=李四, age=50]===IOS
*/
}
}

 
Map总结:
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

最后编辑:
作者:
这个作者貌似有点懒,什么都没有留下。

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