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Java 汇合 Collection 和 Map 详解
一：汇合由来
咱们要求能在任何时候，任何地点创立任意数量的对象，而这些对象用什么来包容呢？，咱们首先想到了数组，然而数组只能寄存同一类型的数据，而且长度是固定的，故汇合变应运而生
Java 汇合类寄存在 java.util 包中，是一个用来寄存对象的容器。
1. 汇合只能寄存对象。比方你存入一个 int 型数据 66 放入汇合中，其实它是主动转换成 Integer 类后存入的，Java 中每一种根本数据类型都有对应的援用类型。
2. 汇合寄存的都是对象的援用，而非对象自身。所以咱们称汇合中的对象就是汇合中对象的援用。对象自身还是放在堆内存中。
3. 汇合能够寄存不同类型，不限数量的数据类型。
二：Java 汇合框架
汇合和数组的区别
三：Collection 汇合和 Iterator 迭代器
咱们先来看一看 List 汇合和 Set 汇合的父类 Collection 汇合，以及实现的迭代器的接口
查看 Iterator 源码次要有三个办法：
public interface Iterator<E> {
// 判断容器内是否还有可供拜访的元素
boolean hasNext();
// 返回迭代器刚越过的元素的援用，返回值是对象 Object 须要强制转换成本人须要的类型。(泛型)
E next();
// 删除迭代器刚越过的元素。default void remove() {}
}
个别迭代器 Iterator 应用：
List<String> list=new ArrayList<>();
// 增加元素
list.add("Rocky");
list.add("Tom");
list.add("Mark");
//list.iterator()结构 List 的迭代器
Iterator iterator=list.iterator();
// 通过迭代器遍历元素
while (iterator.hasNext()){Object obj= iterator.next();
System.out.println(obj);
}
// 形式二，减少一个删除
List<String> list=new ArrayList<>();
// 增加元素
list.add("Rocky");
list.add("Tom");
list.add("Mark");
//list.iterator()结构 List 的迭代器
Iterator<String> iterator=list.iterator();//Iterator 汇合具体实例的 String 对象
// 通过迭代器遍历元素
while (iterator.hasNext()){String str= iterator.next();
if ("Rocky".equals( str)){
// 删除元素
iterator.remove();}else {System.out.println(str);
}
}Collection 接口规定了汇合的一些基本操作
查看 Collection 源码解析：
//Collection 接口继承了迭代器的接口
public interface Collection<E> extends java.lang.Iterable<E> {
// 返回汇合的数量
public int size();
// 判断汇合是否为空
public boolean isEmpty();
// 判断汇合是否蕴含某些元素
public boolean contains(Object o);
// 判断汇合是否蕴含某些汇合
public boolean containsAll(Collection c);
// 在汇合开端增加元素
public boolean add(E e);
// 删除该元素，并返回 true
public boolean remove(Object o);
// 清空集合
public void clear();
// 迭代器汇合专用遍历形式
public Iterator iterator();
// 返回一个蕴含了本类集中所有元素的数组，数组类型为 Object[]
public Object[] toArray();
public boolean equals(Object o);
public int hashCode();}三：汇合具体实现 List
Collection 接口的接口 对象的汇合（单列汇合）
List 接口：元素按进入先后有序保留，可反复
LinkedList 接口实现类，链表，插入删除，增删快 没有同步，线程不平安
ArrayList 接口实现类，数组，随机拜访，增删慢 没有同步，线程不平安
Vector 接口实现类 数组，同步，增删慢 线程平安
Stack 是 Vector 类的实现类
Set 接口：仅接管一次，不可反复，并做外部排序
HashSet 应用 hash 表（数组）存储元素
LinkedHashSet 链表保护元素的插入秩序
TreeSet 底层实现为二叉树，元素排好序
1.ArrayList
ArrayList：底层数据结构是数组，查问快，增删慢，线程不平安，效率高，能够存储反复元素
ArrayList 是基于数组实现的 List 类，它封装了一个动静的增长的、容许再调配的 Object[] 数组
查看源码：
除了继承 Collection 接口的办法外
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
// 返回指定元素在汇合的第一次呈现的索引
public int indexOf(Object o) {}
// 返回指定元素在汇合的最初一次呈现的索引
public int lastIndexOf(Object o) {}
// 获取指定地位的元素
public E get(int index) {}
// 批改指定索引地位的元素值，批改为指定值，返回批改前的值
public E set(int index, E element) {}
// 列表迭代器
public ListIterator<E> listIterator(){}
}
// 截取汇合是 [); 如 subList(1,3) 只蕴含 1,2 前闭后开
public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {}
// 移除索引对应的元素
public E remove(int index); ArrayList 底层实现是数组，是有序的，可反复的，查问快(数组的特点)，增删慢
2.LinkedList
LinkedList 底层数据结构是链表，查问慢，增删快，线程不平安，效率高，能够存储反复元素
implements List<E>, Deque<E>。实现 List 接口，能对它进行队列操作，即能够依据索引来随机拜访汇合中的元素。同时它还实现 Deque 接口，即能将 LinkedList 当作双端队列
LinkedList 源码解析
public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
transient int size = 0;// 大小
transient Node<E> first;// 头节点
transient Node<E> last;// 尾节点
// 增加头元素
public void addFirst(E e)
// 增加尾元素
public void addLast(E e)
}
// 获取头元素
public E getFirst()
// 获取尾元素
public E getLast()
// 移除头元素
public E removeFirst()
// 移除尾元素
public E removeLast()
// 入栈，其实就是在头部增加元素
public void push(E e)
// 平安的增加操作，在尾部增加
public boolean offer(E e)
// 在头部增加
public boolean offerFirst(E e) {addFirst(e);
return true;
}
// 尾部增加
public boolean offerLast(E e) {addLast(e);
return true;
}
// 删除头部
public E pop() {return removeFirst();
}
public E pollFirst() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
}
public E pollLast() {
final Node<E> l = last;
return (l == null) ? null : unlinkLast(l);
}
**LinkedList 汇合中 List 接口的实现类。存取有序，有索引，可反复, 查问慢，增删快（链表的特点）**
Vetor
个别应用
// 形式一通过 Enumeration
// 这种传统接口已被迭代器取代，尽管 Enumeration 还未被遗弃，但在古代代码中曾经被很少应用了。Vector vector=new Vector();
// 增加元素
vector.add("Rocky");
vector.add("Tom");
vector.add("Mark");
Enumeration<String> enumeration=vector.elements();
while (enumeration.hasMoreElements()){String str= enumeration.nextElement();
System.out.println(str);
}
// 形式二，通过迭代器
Vector vector=new Vector();
// 增加元素
vector.add("Rocky");
vector.add("Tom");
vector.add("Mark");
Iterator<String> iterator=vector.iterator();
// 通过迭代器遍历元素
while (iterator.hasNext()){String str= iterator.next();
if ("Rocky".equals( str)){
// 删除元素
iterator.remove();}else {System.out.println(str);
}
}Enumeration 接口源码：
// 能够看到 Enumeration 没有删除办法
public interface Enumeration<E> {boolean hasMoreElements();// 相似于 Iterator 的 hasNext()
E nextElement();// 相似于迭代器 iterator 的 next();
}Vector 与 ArrayList 相似, 外部同样保护一个数组, Vector 是线程平安的. 办法与 ArrayList 大体一致, 只是加上 synchronized 关键字, 保障线程平安
Vector 的源码解析：
public class Vector<E>
extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
// 次要字段 存储的数组
protected Object[] elementData;
// 次要字段 存储元素的个数
protected int elementCount;
// 扩容时的增加量，大于 0 减少 capacityIncrement 否则翻倍
protected int capacityIncrement;
public Vector() {this(10);// 默认是 10
}
// 初始化时候容量为 10
// 容量大于 0 减少为 capacityIncrement，否则翻倍
public Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement) {super();
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity:"+
initialCapacity);
this.elementData = new Object[initialCapacity];
this.capacityIncrement = capacityIncrement;
}
}
// 依据索引获取元素 synchronized 用了这个关键词润饰，同步
public synchronized E elementAt(int index) {}
// 增加汇合
public synchronized boolean addAll(Collection<? extends E> c){}
// 从 index 所示意的下标处开始搜寻 obj.
public synchronized int indexOf(Object o, int index) {}
// 从向量尾部开始逆向搜寻 obj.
public synchronized int lastIndexOf(Object o){}
// 删除 index 所指的中央的对象
public fianl synchronized void removeElementAt(int index)
// 将 index 处的对象设置成 obj，原来的对象将被笼罩。public final synchronized void setElementAt(Object obj,int index)
// 获取向量对象中的首个 obj
public final synchornized firstElement()
Vector 是有序的，能够反复的。
四：汇合的具体实现 Set 类
1.HashSet
Hashset 底层是 hashMap 保护数据的表
因为数组的索引是间断的而且数组的长度是固定的，无奈自在减少数组的长度。而 HashSet 就不一样了，HashCode 表用每个元素的 hashCode 值来计算其存储地位，从而能够自在减少 HashCode 的长度，并依据元素的 hashCode 值来拜访元素。而不必一个个遍历索引去拜访，这就是它比数组快的起因。
个别应用
// 创立汇合
Set<String> name=new HashSet<>();
// 增加元素
name.add("Rocky");
name.add("Jack");
name.add("Tom");
//name.add("Jack");
// 增加雷同的元素输入后果没变
// 构建迭代器
Iterator<String> iterator1=name.iterator();
while (iterator1.hasNext()){String s=iterator1.next();
System.out.println(s);
}
}
// 后果
System.out: Rocky
System.out: Tom
System.out: JackHashset 的汇合详解
public class HashSet<E>
extends AbstractSet<E>
implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
private transient HashMap<E,Object> map;
//HashSet 这个类实现了 Set 汇合，理论为一个 HashMap 的实例
// 无参数的构造函数，此构造函数创立一个大小为 16 的容器，加载因子为 0.75
public HashSet() {map = new HashMap<>();
}
// 是否蕴含对象
public boolean contains(Object o) {return map.containsKey(o);
}
// 增加元素
public boolean add(E e) {return map.put(e, PRESENT)==null;
}
// 删除元素
public boolean remove(Object o)
// 从此 set 中移除所有元素。public void clear() {map.clear();
}
}HashSet：无序，不能反复
2.LinkedHashSet
HashSet 还有一个子类 LinkedHashSet,LinkedHashSet 汇合也是依据元素的 hashCode 值来决定元素的存储地位，但它同时应用链表保护元素的秩序，这样使得元素看起来是以插入的程序保留的，也就是说当遍历汇合 LinkedHashSet 汇合里的元素时，汇合将会按元素的增加程序来拜访汇合里的元素。
输入汇合里的元素时，元素程序总是与增加程序统一。然而 LinkedHashSet 仍然是 HashSet，因而它不容许汇合反复
下面说的的就是输入后果是和增加程序是统一的，然而 set 一样不能有反复的元素（有序，不能反复）
LinkedHashSet 源码解析：
public class LinkedHashSet<E>
extends HashSet<E>
implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable {
// 构造方法，默认是 16 容量，加载因子 0.75
public LinkedHashSet() {super(16, .75f, true);
}
应为是 Hashset 子类，就不多余赘述了，就是有序
}3.TreeSet
TreeSet 是 SortedSet 接口的实现类，TreeSet 能够确保汇合元素处于排序状态。
TreeSet 外部实现的是红黑树，默认整形排序为从小到大。
个别应用
TreeSet<Integer> name=new TreeSet<>();
name.add(12);
name.add(11);
name.add(16);
name.add(15);
name.add(9);
Iterator<Integer> iterator1=name.iterator();
while (iterator1.hasNext()){Integer s=iterator1.next();
System.out.println(s);
}
// 返回在这个汇合中小于或者等于给定元素的最大元素（<= 给定的最大元素）System.out.println("Floor value for 12:"+name.floor(12));
// 返回在这个汇合中大于或者等于给定元素的最小元素（>= 给定元素的最小元素）System.out.println("Ceiling value for 12:"+name.ceiling(12));
// 返回汇合中的开始一个元素
System.out.println("First value :"+name.first());
// 返回汇合中的最初一个元素
System.out.println("Last value:"+name.last());
// 返回指定元素 12 之后的元素。System.out.println("High value for 13:"+name.higher(12));
// 返回指定元素 12 之前的元素。System.out.println("Low value for 13:"+name.lower(12));
// 后果
System.out: 9
System.out: 11
System.out: 12
System.out: 15
System.out: 16
System.out: Floor value for 12: 12
System.out: Ceiling value for 12: 12
System.out: First value : 9
System.out: Last value: 16
System.out: High value for 12: 15
System.out: Low value for 12: 11
// 下面输入的数据曾经是有程序的了，什么起因了
//TreeSet 会调用汇合元素的 compareTo(Objec obj)办法来比拟元素之间的大小关系，而后将汇合元素按升序排列，这就是天然排序源码解析
// 实现的 NavigableSet,public interface NavigableSet<E> extends SortedSet<E> 继承与于 SortedSet
//SortSet 接口，次要提供了一些排序办法
// Comparator<? super E> comparator();
// SortedSet<E> subSet(E fromElement, E toElement); 返回此 Set 的子集合，含头不含尾
//SortedSet<E> headSet(E toElement); 返回此 Set 的子集，由小于 toElement 的元素组成；//SortedSet<E> tailSet(E fromElement); 返回此 Set 的子集，由大于 fromElement 的元素组成;
//E last(); 返回汇合中的最初一个元素；//E first(); 返回汇合中的第一个元素；public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E>
implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
// 蕴含什么元素
public boolean contains(Object o) {return m.containsKey(o);
}
// 增加元素
public boolean add(E e) {return m.put(e, PRESENT)==null;
}
// 移除元素
public boolean remove(Object o) {return m.remove(o)==PRESENT;
}
// 还有就是 SortSet 接口的实现办法
public NavigableSet<E> subSet(E fromElement, boolean fromInclusive,
E toElement, boolean toInclusive)
// 返回汇合中的最初一个元素
public E last() {return m.lastKey();
}
// 返回指定元素之前的元素。public E lower(E e) {return m.lowerKey(e);
}
// 返回在这个汇合中小于或者等于给定元素的最大元素（<= 给定的最大元素）public E floor(E e) {return m.floorKey(e);
}
// 返回在这个汇合中大于或者等于给定元素的最小元素（>= 给定元素的最小元素）public E ceiling(E e) {return m.ceilingKey(e);
}
// 返回指定元素之后的元素。public E higher(E e) {return m.higherKey(e);
}
}五：Map 汇合
Map 中的汇合，元素是成对存在的(了解为夫妻)。每个元素由键与值两局部组成，通过键能够找对所对应的值。
HashMap<K,V>：存储数据采纳的哈希表构造，元素的存取程序不能保障统一。因为要保障键的惟一、不反复，须要重写键的 hashCode() 办法、equals()办法。
LinkedHashMap<K,V>：HashMap 下有个子类 LinkedHashMap，存储数据采纳的哈希表构造 + 链表构造。通过链表构造能够保障元素的存取程序统一；通过哈希表构造能够保障的键的惟一、不反复，须要重写键的 hashCode()办法、equals()办法。
TreeMap：非线程平安基于红黑树实现。TreeMap 没有调优选项，因为该树总处于均衡状态。
个别应用：
// 创立 Map 对象
// 数据采纳 Hash 表实现
HashMap<String, String> map = new HashMap<>();
// 给 map 增加元素
map.put("num:One","Java");
//map.put("num:One","Java"); 即便我增加一个反复元素，后果一样
map.put("num:Two","C");
map.put("num:Three","Python");
map.put("num:Four","C++");
System.out.println(map);
// 后果
System.out: {num:One=Java, num:Four=C++, num:Two=C, num:Three=Python}
// 存取程序不统一，不反复剖析 Map 的源码，解析 Map 的办法
public interface Map<K, V> {
// 返回该 Map 外面的键值对的个数
public int size();
// 查问 map 是否为空，如果空则返回 true
public boolean isEmpty();
// 查问 Map 中是否蕴含指定的 key, 如果蕴含则返回 true
public boolean containsKey(Object obj);
// 查问 Map 中是否蕴含指定的 Value，如果蕴含则返回 true
public boolean containsValue(Object obj);
// 返回指定 key 所对应的 value, 如果 map 中不蕴含 key 则返回 null
public V get(Object key)
// 增加一个键值对，如果曾经有了雷同的 key 值，则新的键值对笼罩旧的键值对
public V put(Object key,Object value)
// 删除指定 key 所对应的键值对，返回能够关联的 value, 如果 key 不存在，返回 null
public V remove(Object key)
// 将指定 Map 中键值对复制到 Map 中
public void putAll(Map m)
// 革除所有的键值对
public void clear();
// 拿到所有的 key 的 Set 汇合
Set<K> keySet();
// 返回该 Map 里所有的 Value 组成的 Collection
Collection values();
// 这个拿到了键值对的 Entry<K, V> 汇合
Set<Map.Entry<K, V>> entrySet();
// 外部类接口
public static interface Entry<K, V> {
// 返回该 Entry 里蕴含的 key 值
public K getKey();
/ 返回该 Entry 里蕴含的 value 值
public V getValue();
/ 设置该 Entry 里蕴含的 value 值，并返回新的 value 值
public V setValue(V value);
}
}应用
创立 Map 对象
// 数据采纳 Hash 表实现
HashMap<String, String> map = new HashMap<>();
// 给 map 增加元素
map.put("num:One","Java");
map.put("num:One","Java");
map.put("num:Two","C");
map.put("num:Three","Python");
map.put("num:Four","C++");
System.out.println(map);
// 第一种：广泛应用，二次取值
System.out.println("通过 Map.keySet 遍历 key 和 value：");
for (String key : map.keySet()) {System.out.println("key="+ key + "and value=" + map.get(key));
}
// 第二种, 通过外部类 Entry
System.out.println("通过 Map.entrySet 应用 iterator 遍历 key 和 value：");
//map.entrySet()拿到 Set 汇合 Entry<String, String>
Iterator<Map.Entry<String, String>> it = map.entrySet().iterator();
while (it.hasNext()) {Map.Entry<String, String> entry = it.next();
System.out.println("key=" + entry.getKey() + "and value=" + entry.getValue());
}
// 第三种：举荐，尤其是容量大时，map.entrySet()拿到 Set(Entry<String, String>)汇合，元素是 Entry<String, String> 遍历并打印出 key 和 value
System.out.println("通过 Map.entrySet 遍历 key 和 value");
for (Map.Entry<String, String> entry : map.entrySet()) {System.out.println("key=" + entry.getKey() + "and value=" + entry.getValue());
}
// 第四种通过 values 拿到所有的 value 汇合遍历所有的 value 值打印
System.out.println("通过 Map.values()遍历所有的 value，但不能遍历 key");
for (String v : map.values()) {System.out.println("value=" + v);
}
// 后果
System.out: {num:One=Java, num:Four=C++, num:Two=C, num:Three=Python}
System.out: 通过 Map.keySet 遍历 key 和 value：System.out: key= num:One and value= Java
System.out: key= num:Four and value= C++
System.out: key= num:Two and value= C
System.out: key= num:Three and value= Python
System.out: 通过 Map.entrySet 应用 iterator 遍历 key 和 value：System.out: key= num:One and value= Java
System.out: key= num:Four and value= C++
System.out: key= num:Two and value= C
System.out: key= num:Three and value= Python
System.out: 通过 Map.entrySet 遍历 key 和 value
System.out: key= num:One and value= Java
System.out: key= num:Four and value= C++
System.out: key= num:Two and value= C
System.out: key= num:Three and value= Python
System.out: 通过 Map.values()遍历所有的 value，但不能遍历 key
System.out: value= Java
System.out: value= C++
System.out: value= C
System.out: value= Python1.HashMap
基于哈希表实现。应用 HashMap 要求增加的键类明确定义了 hashCode()和 equals()[能够重写 hashCode()和 equals()]，为了优化 HashMap 空间的应用，您能够调优初始容量和负载因子。
LinkedHashMap 是 HashMap 的惟一子类
public class LinkedHashMap<K,V>
extends HashMap<K,V>
implements Map<K,V>
{
// 默认对 map 输出和输入是有序的
//HashMap 和双向链表合二为一即是 LinkedHashMap。所谓 LinkedHashMap，其落脚点在 HashMap
// 因为有双向循环列表，所以 LinkedHashMap 可能记录插入元素的程序
}HashMap 和 HashTable 的比拟：
2.TreeMap
非线程平安基于红黑树实现。TreeMap 没有调优选项，因为该树总处于均衡状态。
TreeMap 源码剖析
//TreeMap 这里实现的 NavigableMap，public interface NavigableMap<K, V> extends java.util.SortedMap<K,V>
//SortedMap 是一个排序类和 SortedSet 相似
// SortedMap<K,V> subMap(K fromKey, K toKey);
// SortedMap<K,V> headMap(K toKey);
// SortedMap<K,V> tailMap(K fromKey);
// K firstKey();// 返回最小 key, 如果为空，则返回 null
// K lastKey();// 返回最大 key, 如果为空，则返回 null
// Set<K> keySet();
// Collection<V> values();
//Set<Map.Entry<K, V>> entrySet();
public class TreeMap<K,V>
extends AbstractMap<K,V>
implements NavigableMap<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable
{// 实用于按天然程序或自定义程序遍历键(key)。// 蕴含 key 值，是返回 true
public boolean containsKey(Object key)
......
// 返回具备最小键值（大于或等于指定键）的键值对，如果没有这样的键，则返回 null。(>= 指定键的最小键的汇合)
public Map.Entry<K,V> ceilingEntry(K key) {}
public K ceilingKey(K key){}
// 返回与小于或等于给定键元素 (key_ele) 的最大键元素链接的键值对(如果存在)。(<= 指定键的最大键值的键值对)
public Map.Entry<K,V> floorEntry(K key) {}
public K floorKey(K key) {}
// 返回与严格大于给定键的最小键关联的键 - 值映射，如果没有这样的键，则返回 null。public Map.Entry<K,V> higherEntry(K key) {}
public K higherKey(K key){}
// 返回严格小于给定键 (作为参数传递) 的最大键
public Map.Entry<K,V> lowerEntry(K key) {}
public K lowerKey(K key){}}下面是汇合的全部内容
汇合 Collection 和 Map 用到了数据结构有数组，链表，Hash 表，红黑树等
结尾：深刻学习才是无效学习
正文完
