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Java基础（十一）集合框架

2018-06-18 03:05:07来源：未知阅读 ()

一、集合框架

1、集合框架定义

　　集合框架是一个用来代表和操纵集合的统一架构。所有的集合框架都包含如下内容：

接口：是代表集合的抽象数据类型。接口允许集合独立操纵其代表的细节。在面向对象的语言，接口通常形成一个层次。
实现（类）：是集合接口的具体实现。从本质上讲，它们是可重复使用的数据结构。
算法：是实现集合接口的对象里的方法执行的一些有用的计算，例如：搜索和排序。这些算法被称为多态，那是因为相同的方法可以在相似的接口上有着不同的实现。

除了集合，该框架也定义了几个Map接口和类。Map里存储的是键/值对。尽管Map不是collections，但是它们完全整合在集合中。

二、List 接口

1、ArrayList 的使用

ArrayList 是一个集合容器类。

1、ArrayList 的构造方法

2、 ArrayList 方法

　　测试ArrayList：

 1 import org.junit.Test;
 2 
 3 import java.util.ArrayList;
 4 import java.util.Iterator;
 5 import java.util.ListIterator;
 6 
 7 public class ArrayListTest {
 8 
 9     /**
10      * 测试ArrayList
11      */
12     @Test
13     public void test() {
14         ArrayList<Object> list = new ArrayList<>();
15 
16         list.add("test1");
17         list.add("test2");
18         list.add("test3");
19         list.add("test4");
20 
21         list.add(1, "test5"); //插入 1 是索引
22         System.out.println(list);  //[test1, test5, test2, test3, test4]  打印出值，因为ArrayList覆写了 toString方法
23         System.out.println("size:" + list.size());  //size:5
24 
25         //遍历ArrayList 1、普通for循环
26         for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
27             System.out.println(" list = " + list.get(i));
28         }
29         System.out.println("=======");
30         for (Object o : list) {  //2、增强for循环
31             System.out.println(" list = " + o);
32         }
33         System.out.println("=======");
34         //3.迭代器遍历ArrayList
35         Iterator<Object> iterator = list.iterator();
36         while (iterator.hasNext()) {
37             System.out.println(" list = " + iterator.next());
38         }
39         System.out.println("=======");
40         //ListIterator迭代
41         ListIterator<Object> listIterator = list.listIterator();
42         while (listIterator.hasNext()) {
43             System.out.println(" list = " + listIterator.next());
44         }
45         System.out.println("=======");
46         while (listIterator.hasPrevious()) {
47             //反向打印,顺序相反
48             System.out.println(" list = " + listIterator.previous());
49         }
50     }
51 }

2、LinkedList 使用

　　基于链表结构的集合 LinkedList。LinkedList 属于 java.util 包下面，也实现Iterable接口，说明可以使用迭代器遍历；LinkedList 还实现 Deque<E>，Queue<E> 操作。Deque 和 Queue 是 LinkedList 的父接口，那么 LinkedList 也可以看成一种 Deque 或者 Queue；Queue表示一种队列，也是一种数据结构，它的特点是先进先出，因此在队列这个接口里面提供了一些操作队列的方法，同时LinkedList也具有这些方法；Deque(Double ended queues双端队列)，支持在两端插入或者移除元素; 那也应该具有操作双端队列的一些方法；LinkedList 是他们的子类，说明都具有他们两者的方法；LinkedList也可以充当队列，双端队列，堆栈多个角色。

1、 LinkedList 构造方法

2、 LinkedList 方法

　　测试 LinkedList：

 1 import org.junit.Test;
 2 
 3 import java.util.LinkedList;
 4 
 5 public class LinkedListTest {
 6 
 7     /**
 8     * 测试LinkedList
 9      ArrayList : 基于数组，可以重复，有索引，记录添加顺序（有序）, 查找比较快;
10      LinkedList: 基于链表，可以重复，有索引，记录添加顺序（有序），添加删除比较快；多了一些操作头尾的方法,可以充当堆栈，队列;
11     */
12     @Test
13     public void test(){
14         LinkedList<Object> linkedList = new LinkedList<>();
15         linkedList.add("11");
16         linkedList.add("22");
17         linkedList.add("33");
18         linkedList.add("44");
19 
20         System.out.println(linkedList);
21         //遍历LinkedList
22         for (int i = 0; i < linkedList.size(); i++) {
23             System.out.println(linkedList.pop());
24         }
25         System.out.println(linkedList);
26     }
27 }

3、 ArrayList 和 LinkedList 的区别

　　ArrayList 和 LinkedList 都是线程不安全的。

　　ArrayList 是 List 接口的一种实现，它是使用数组来实现的，即使用数组方式存储。

　　LinkedList 是 List 接口的一种实现，它是使用链表来实现的，即使用双向链表实现存储。

　　ArrayList 遍历和查找元素比较快。LinkedList 遍历和查找元素比较慢。

　　ArrayList 添加、删除元素比较慢。LinkedList 添加、删除元素比较快。

三、set 接口

1、HashSet

　　不能添加重复的元素，并且是无序的。

　　HashSet判断是否相同的规则： ①判断hashcode ②判断equals ，如果两个对象的hashCode值相等，并且equals返回为true 就表示相等（重复）。

 1 import org.junit.Test;
 2 
 3 import java.util.HashSet;
 4 
 5 public class HashSetTest {
 6     /**
 7      * 测试HashSet
 8      * 如果两个对象的hashCode值相等，并且equals返回为true 就表示相等（重复）.
 9      */
10     @Test
11     public void testHashSet() {
12         HashSet<Object> hashSet = new HashSet<>();
13         hashSet.add("11");
14         hashSet.add("55");
15         hashSet.add("22");
16         hashSet.add("33");
17         hashSet.add("44");
18         hashSet.add("22");
19 
20         System.out.println(hashSet);  //[11, 55, 22, 33, 44] 和添加顺序不一样
21 
22     }
23 
24     /**
25      * 测试HashSet1
26      * HashSet特点：
27      * ①不能添加重复元素，（通过调用对象的hashcode和equals）；
28      * ②无序（添加顺序，和打印出来的顺序并不相同）；
29      * <p>
30      * 区别
31      * HashSet ：通过hashcode和equals判断重复；
32      * TreeSet ： 判断重复
33      * ①使用元素的自然排序，（Comparable接口，使用其中的compareTo方法，返回0，表示相等，compareTo里面的参数只有一个）;
34      * ②使用比较器Comparator接口，其中的方法compare（Object o1,Object o2）返回0，表示相等
35      */
36     @Test
37     public void testHashSet1() {
38         HashSet set = new HashSet();
39         Student s1 = new Student("悟空", 500);
40         Student s2 = new Student("悟空", 500);
41         set.add(s1);
42         set.add(s2);
43 
44         System.out.println(set);  //[Student{name='悟空', age=500}]
45     }
46 }

　　自定义类 Student ：

 1 public class Student {
 2     private String name;
 3     private Integer age;
 4 
 5     public Student(String name, Integer age) {
 6         this.name = name;
 7         this.age = age;
 8     }
 9 
10     public String getName() {
11         return name;
12     }
13 
14     public void setName(String name) {
15         this.name = name;
16     }
17 
18     public Integer getAge() {
19         return age;
20     }
21 
22     public void setAge(Integer age) {
23         this.age = age;
24     }
25 
26 
27     /**
28      * 假设传入的对象也是student，根据业务对象的字段进行比较
29      *
30      * @param o
31      * @return
32      */
33     @Override
34     public boolean equals(Object o) {
35         if (this == o) return true;
36         if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
37 
38         Student student = (Student) o;
39 
40         if (this.name.equals(student.getName()) && this.age == student.getAge()) {
41             return true;
42         } else {
43             return false;
44         }
45     }
46 
47     @Override
48     public int hashCode() {
49         int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
50         result = 31 * result + (age != null ? age.hashCode() : 0);
51         return result;
52     }
53 
54     @Override
55     public String toString() {
56         return "Student{" +
57                 "name='" + name + '\'' +
58                 ", age=" + age +
59                 '}';
60     }
61 }

2、TreeSet

　　TreeSet 和 HashSet 很多方面也是类似的；特点和 HashSet 也是一样的；

　　TreeSet 的特点：不能添加重复元素，无序的（不记录添加顺序）。

2.1 TreeSet 排序

1、自然排序

　　自然排序：此接口强行对实现它的每个类的对象进行整体排序，这种排序被称为类的自然排序。

　　可以让类实现 Comparable 接口，通过 compareTo(Object obj) 方法，如果方法返回 0 表示相等，否则不等。

　　实现了 Comparable 接口的 student 类：

 1 public class Student implements Comparable<Student> {
 2     private String name;
 3     private Integer age;
 4 
 5     public Student(String name, Integer age) {
 6         this.name = name;
 7         this.age = age;
 8     }
 9 
10     public String getName() {
11         return name;
12     }
13 
14     public void setName(String name) {
15         this.name = name;
16     }
17 
18     public Integer getAge() {
19         return age;
20     }
21 
22     public void setAge(Integer age) {
23         this.age = age;
24     }
25 
26 
27     /**
28      * 假设传入的对象也是student，根据业务对象的字段进行比较
29      *
30      * @param o
31      * @return
32      */
33     @Override
34     public boolean equals(Object o) {
35         if (this == o) return true;
36         if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
37 
38         Student student = (Student) o;
39 
40         if (this.name.equals(student.getName()) && this.age == student.getAge()) {
41             return true;
42         } else {
43             return false;
44         }
45     }
46 
47     @Override
48     public int hashCode() {
49         int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
50         result = 31 * result + (age != null ? age.hashCode() : 0);
51         return result;
52     }
53 
54     @Override
55     public String toString() {
56         return "Student{" +
57                 "name='" + name + '\'' +
58                 ", age=" + age +
59                 '}';
60     }
61 
62 
63     /**
64      * 覆写 compareTo
65      *
66      * @param s
67      * @return
68      */
69     @Override
70     public int compareTo(Student s) {
71         if (this.age > s.getAge()) {
72             return -1;
73         } else if (this.age < s.getAge()) {
74             return 1;
75         } else {
76             //return this.name.compareTo(s.getName()); 自动比较
77             return 0;
78         }
79     }
80 }

2、定制排序

　　如果没有实现 Comparable 接口，需要自定义一个类，实现 Comparator 接口，覆写比较方法；

　　比较器的实现代码：

 1 import java.util.Comparator;
 2 
 3 /**
 4  * 定制排序
 5  */
 6 public class StudentComparator implements Comparator {
 7     @Override
 8     public int compare(Object o1, Object o2) {
 9         Student s1 = (Student)o1;
10         Student s2 = (Student)o2;
11         if (s1.getAge() > s2.getAge()){
12             return 1;
13         }else if(s1.getAge() < s2.getAge()){
14             return -1;
15         }else {
16             return 0;
17         }
18     }
19 }

3、TreeSet 自然排序和定制排序的区别

　　一般来说，先写一个比较规则，让它实现 Comparable 接口，作为默认的比较规则，如果不写比较器，则比较使用默认规则，如果觉得默认比较规则不够好，可以自己写个比较器，当通过存在默认比较规则和比较器时，优先选择使用比较器，因为比较器更能满足需求。

　　测试TreeSet：

 1 import org.junit.Test;
 2 
 3 import java.util.TreeSet;
 4 
 5 public class TreeSetTest {
 6 
 7     /**
 8      * 测试TreeSet
 9      */
10     @Test
11     public void testTreeSet() {
12         TreeSet<Object> treeSet = new TreeSet<>();
13         treeSet.add("11");
14         treeSet.add("33");
15         treeSet.add("22");
16         treeSet.add("44");
17 
18         System.out.println(treeSet);  //[11, 22, 33, 44]
19     }
20 
21     @Test
22     public void testTreeSet2() {
23         TreeSet<Object> treeSet = new TreeSet<>();
24         Student student1 = new Student("张", 8);
25         Student student2 = new Student("张", 10);
26         Student student3 = new Student("张", 7);
27         Student student5 = new Student("张", 9);
28         Student student4 = new Student("张", 11);
29         treeSet.add(student3);
30         treeSet.add(student4);
31         treeSet.add(student2);
32         treeSet.add(student1);
33         treeSet.add(student5);
34 
35         System.out.println(treeSet);
36     }
37 
38 
39     /**
40      * 测试比较器TreeSet
41      */
42     @Test
43     public void testTreeSet3() {
44         TreeSet<Object> treeSet = new TreeSet<>(new StudentComparator()); //优先选择比较器，如果选默认的，就不能满足要求呢;
45         Student student1 = new Student("张", 8);
46         Student student2 = new Student("张", 10);
47         Student student3 = new Student("张", 7);
48         Student student5 = new Student("张", 9);
49         Student student4 = new Student("张", 11);
50         treeSet.add(student3);
51         treeSet.add(student4);
52         treeSet.add(student2);
53         treeSet.add(student1);
54         treeSet.add(student5);
55 
56         System.out.println(treeSet);  
57     }
58 }

3、HashSet 和 TreeSet 总结

　　HashSet特点：不重复，无序（通过 hashCode 方法和equals 方法，判断重复）。

　　TreeSet 特点：不重复，无序（添加顺序与打印顺序不一样），但是打印顺序按照一定规则排序；排序有自然排序和定制排序。

四、Map 接口

　　Map 简单理解成映射；

　　Map：将键映射到值的对象。一个映射不能包含重复的键；每个键最多只能包含一个值。

1、hashMap

1、hashMap 的构造方法

2、hashMap 的方法

3、测试 hashMap

　　具体测试代码：

 1 import org.junit.Test;
 2 
 3 import java.util.*;
 4 
 5 public class HashMapTest {
 6     /**
 7      * Map是什么?
 8      * 简单理解成是映射;
 9      * 判断重复的标准和HashSet一致，通过键的hashCode和equals；
10      * 测试hashMap
11      */
12     @Test
13     public void testHashMap() {
14         Map<Object, Object> hashMap = new HashMap<>();
15         hashMap.put("key1", "test1");  //存值
16         hashMap.put("key2", "test2");
17         hashMap.put("key2", "test3");
18 
19         System.out.println(hashMap);  //{key1=test1, key2=test3} 一个键只能有一个值，后面的值覆盖了前面的值
20         System.out.println(hashMap.get("key1")); //取值 test1
21         System.out.println(hashMap.containsKey("key")); //判断是否包含这个键 false
22         System.out.println(hashMap.containsValue("test"));  //判断是否包含着个值 false
23 
24         Map<Object, Object> hashMap1 = new HashMap<>();
25         hashMap1.put("key3", "test3");
26         hashMap1.put("key4", "test4");
27         System.out.println(hashMap1);  //{key3=test3, key4=test4}
28 
29         hashMap.putAll(hashMap1); //将hashMap1的所有映射关系复制到hashMap
30         System.out.println(hashMap);  //{key1=test1, key2=test3, key3=test3, key4=test4}
31         System.out.println(hashMap.size());  // 4
32 
33         //遍历方法一：获取所有映射
34         Set<Map.Entry<Object, Object>> entrySet = hashMap.entrySet();
35         for (Map.Entry<Object, Object> entry : entrySet) {
36             System.out.println("entry ==[" + entry);
37         }
38 
39         //遍历方法二：获取所有键的集合
40         Set<Object> keySet = hashMap.keySet();
41         for (Object o1 : keySet) {
42             //通过键返回值
43             System.out.println("key = [" + o1 + "] ---> value = " + "[" + hashMap.get(o1) + "]" );
44 
45         }
46     }
47 }

2、Map小结

　　HashMap 是一个散列表，它存储的内容是键值对(key-value)映射。该类实现了Map 接口，根据键的 HashCode 值存储数据，具有很快的访问速度，最多允许一条记录的键为null，不支持线程同步。

　　Map接口

　　HashMap 判断重复的标准和HashSet一致，通过键的 hashCode 和 equals；

　　TreeMap 判断重复的标准和TreeSet一致，1：通过自然排序（Comparable 接口），2：定制排序（Compartor 比较器）。

五、集合算法 Collections

　　完全由在 collection 上进行操作或返回 collection 的静态方法组成。它包含在 collection 上操作的多态算法，即“包装器”，包装器返回由指定 collection 支持的新 collection，以及少数其他内容。例如：搜索和排序。

1、Collections 的方法

　　上面是 Collections 类的一些常用方法，具体所有方法，可以自己查看API文档。

　　测试 Collections 的一些常用方法：

 1 import org.junit.Test;
 2 
 3 import java.util.ArrayList;
 4 import java.util.Collections;
 5 import java.util.List;
 6 
 7 /**
 8  * 测试collections
 9  */
10 public class CollectionsTest {
11     @Test
12     public void testCollections(){
13         List list = new ArrayList();
14 
15         //addAll 将所有指定元素添加到指定 collection 中。
16         Collections.addAll(list, 123, 456, false, null, "2333");
17         System.out.println(list); //[123, 456, false, null, 2333]
18 
19         List list2 = new ArrayList();
20         Collections.addAll(list2, 1, 1, 1, 1, 1, 2222222, 333333, "444444");
21         Collections.copy(list2, list);  //复制
22         System.out.println(list2);  //[123, 456, false, null, 2333, 2222222, 333333, 444444]
23 
24         List list3 = new ArrayList();
25         for (int i =0; i<10; i++){
26             list3.add(i);
27         }
28         System.out.println("list3 "+ list3);  //list3 [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
29         Collections.shuffle(list3);  //乱序
30         System.out.println("list3 " + list3);  //list3 [4, 1, 9, 7, 2, 6, 3, 8, 0, 5]
31 
32         System.out.println(Collections.max(list3));  //数组中最大值 9
33         Collections.sort(list3); //排序
34         System.out.println(list3);  //[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
35 
36         Collections.fill(list3, 2);  // fill 使用指定元素替换指定列表中的所有元素。
37         System.out.println(list3);  //[2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2]
38     }
39 }

六、集合框架总结

1、List，Set，还有它们下面的子类都可以看成容器，都实现了超级的接口Collection；(查看API文档)

　　List，Set 和Collection之间的关系是继承关系，因为接口与接口之后，只能是继承的关系。

2、ArrayList，LinkedList，HashSet，TreeSet 四个容器类的特点：

　　ArrayList：实现 List 接口，基于数组，可以重复，有索引，记录添加顺序，即有序，查找比较快。

　　LinkedList：实现 List 接口，基于链表，可以重复，有索引，记录添加顺序，即有序，添加删除比较快，多了一些操作头尾的方法，可以充当堆栈，队列。

　　HashSet：实现 Set 接口，不重复，无序（通过 hashCode 方法和equals 方法，判断重复）。

　　TreeSet：实现 Set 接口，不重复，无序（添加顺序与打印顺序不一样），但是打印顺序按照一定规则排序；排序有自然排序和定制排序。①使用元素的自然排序，（Comparable 接口，使用其中的 compareTo 方法，返回0，表示相等，compareTo 里面的参数只有一个）；②使用比较器 Comparator 接口，其中的方法 compare（Object o1,Object o2）返回0，表示相等。

3、Comparable 和 Comparator 的区别：

　　Comparable 是一个比较的标准，里面有比较的方法，对象要具有比较的标准，就必须实现 Comparable 接口；类实现这个接口，就有比较的方法；把元素放到 TreeSet 里面去，就会自动的调用 CompareTo 方法；但是这个 Comparable 并不是专为 TreeSet 设计的；只是说，TreeSet 顺便利用而已；就像 HashCode 和 equals 也一样，不是专门为 HashSet 设计一样；只是你顺便利用而已。

　　Compartor 是个比较器，也不是专门为TreeSet设计. 就是一个第三方的比较器接口；如果对象没有比较性，自己就可以按照比较器的标准，设计一个比较器，创建一个类，实现这个接口，覆写方法。

4、HashMap，TreeMap的特点：

　　HashMap：实现 Map 接口，是一个散列表，它存储的内容是键值对(key-value)映射。根据键的 HashCode 值存储数据，具有很快的访问速度，最多允许一条记录的键为null，不支持线程同步。判断重复的标准和 HashSet 一致，通过键的 hashCode 和 equals。

　　TreeMap：实现 Map 接口，判断重复的标准和TreeSet一致，1：通过自然排序（Comparable 接口），2：定制排序（Compartor 比较器）。

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