Java-Collection

一、集合基本特性

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1 概述

数组长度是固定,当添加的元素超过了数组的长度时需要对数组重新定义,太麻烦,java内部给我们提供了集合类,能存储任意对象,长度是可以改变的,随着元素的增加而增加,随着元素的减少而减少。

2 数组与集合区别 

（1）数组既可以存储基本数据类型,又可以存储引用数据类型,基本数据类型存储的是值,引用数据类型存储的是地址值；

        集合只能存储引用数据类型(对象)集合中也可以存储基本数据类型,但是在存储的时候会自动装箱变成对象

（2）数组长度是固定的,不能自动增长；集合的长度的是可变的,可以根据元素的增加而增长

3 使用场景

如果元素个数是固定的推荐用数组；如果元素个数不是固定的推荐用集合

二 、Java集合框架架构图

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（UML类图相关说明：http://8aa512c4.wiz03.com/share/s/2aFhb41ayQ4W29lNzu3wxPge3lBgTt0N3A9H2j7Wdu0Ovgo_）

三、Iterator

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1 迭代器原理

迭代器是对集合进行遍历,而每一个集合内部的存储结构都是不同的,所以每一个集合存和取都是不一样, 那么就需要在每一个类中定义hasNext()和next()方法,这样做是可以的, 但是会让整个集合体系过于臃肿,迭代器是将这样的方法向上抽取出接口, 然后在每个类的内部,定义自己迭代方式, 这样做的好处有二,第一规定了整个集合体系的遍历方式都是hasNext()和next()方法,第二,代码有底层内部实现,使用者不用管怎么实现的,会用即可。

2 常用方法

next（）方法返回迭代的下一个元素。

hashNext（）如果仍有元素可以迭代返回true。

remove（）从迭代器指向的集合中移除最后一个元素。

3 应用场景

（1）并发修改异常产生的原因及解决方案？

 有一个集合，请问，我想判断里面有没有"world"这个元素，如果有，我就添加一个"javaee"元素，请写代码实现。

List list = new ArrayList();
  list.add("a");
  list.add("b");
  list.add("world");
  list.add("d");
  list.add("e");
  /*Iterator it = list.iterator();
  while(it.hasNext()) {
      String str = (String)it.next();
      if(str.equals("world")) {
          list.add("javaee"); //这里会抛出ConcurrentModificationException并发修改异常
      }
  }*/

（2）迭代器遍历的过程中集合是不允许修改的。

（3）解决方案。

 迭代器遍历元素的过程中如果需要修改请采用ListIterator（特有功能）。

  ListIterator lit = list.listIterator();        
  //如果想在遍历的过程中添加元素,可以用ListIterator中的add方法
  while(lit.hasNext()) {
      String str = (String)lit.next();
      if(str.equals("world")) {
          lit.add("javaee");    
      }
  } 

（4）Enumeration和Iterator接口的区别？

Enumeration的速度是Iterator的两倍，也使用更少的内存。Enumeration是非常基础的，也满足了基础的需要。但是，与Enumeration相比，Iterator更加安全，因为当一个集合正在被遍历的时候，它会阻止其它线程去修改集合。 迭代器取代了Java集合框架中的Enumeration。迭代器允许调用者从集合中移除元素，而Enumeration不能做到。为了使它的功能更加清晰，迭代器方法名已经经过改善。

4 ListIterator

（1）常用方法

  boolean hashNext(）是否有下一个

  Object next() 返回下一个元素

  Object hasPrevious()是否有前一个

  Object previous() 返回上一个元素

...add set 等方法

5  ListIterator与Iterator的区别？ 

从以上内容中也可以总结出ListIterator与Iterator的区别：ListIterator遍历只针对List集合而Iterator遍历操作是针对所有集合的

Iterator 对集合只能是前向遍历，ListIterator 既可以前向也可以后向。ListIterator 实现了 Iterator 接口，并包含其他的功能，比如：增加元素，替换元素，获取前一个和后一个元素的索引，等等。

四、List集合

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1 List集合特点

 ArrayList: 底层数据结构是数组，查询快，增删慢。线程不安全，效率高。
 Vector:底层数据结构是数组，查询快，增删慢。 线程安全，效率低。
 Vector相对ArrayList查询慢(线程安全的)
 Vector相对LinkedList增删慢(数组结构)
  
 LinkedList:  底层数据结构是链表，查询慢，增删快。 线程不安全，效率高。
 Vector和ArrayList的区别：
（1）Vector是线程安全的,效率低；ArrayList是线程不安全的,效率高。
（2）共同点:都是数组实现的
 ArrayList和LinkedList的区别
（1）ArrayList底层是数组结构,查询和修改快
（2） LinkedList底层是链表结构的,增和删比较快,查询和修改比较慢
 共同点:都是线程不安全的
 使用说明：查询多用ArrayList；增删多用LinkedList；如果都多ArrayList

2 Vector集合特点

（1）Vector特有功能

public void addElement(E obj)
public E elementAt(int index)
public Enumeration elements()

（2）使用示例

  Vector v = new Vector();                //创建集合对象,List的子类
  v.addElement("a");
  v.addElement("b");
  v.addElement("c");
  v.addElement("d");
  //Vector迭代
  Enumeration en = v.elements();            //获取枚举
  while(en.hasMoreElements()) {            //判断集合中是否有元素
      System.out.println(en.nextElement());//获取集合中的元素
  }

（3）Vector不推荐使用的原因？

  Vector所有方法都是同步，有性能损失。

  Vector早期版本出现的。

  Vector初始length是10 超过length时 以100%比率增长，相比于ArrayList更多消耗内存。

五、Set集合（接口）

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1 概述

（1）set集合特点无序，不允许重复。常用的实现类有HashSet ，TreeSet。特点见下图

（2）资料参考：http://blog.csdn.net/zhangweiiou/article/details/48946623

2 HashSet

HashSet原理

（1）HashSet继承了AbstractSet实现了Set接口，在底层使用HashMap的key进行元素存储，从而保证了元素的唯一性。

（2）我们使用Set集合都是需要去掉重复元素的, 如果在存储的时候逐个equals()比较, 效率较低,哈希算法提高了去重复的效率, 降低了使用equals()方法的次数

（3）当HashSet调用add()方法存储对象的时候, 先调用对象的hashCode()方法得到一个哈希值, 然后在集合中查找是否有哈希值相同的对象，如果没有哈希值相同的对象就直接存入集合，如果有哈希值相同的对象, 就和哈希值相同的对象逐个进行equals()比较,比较结果为false就存入, true则不存

将自定义类的对象存入HashSet去重复

类中必须重写hashCode()和equals()方法

hashCode(): 属性相同的对象返回值必须相同, 属性不同的返回值尽量不同(提高效率)

equals(): 属性相同返回true, 属性不同返回false,返回false的时候存储

3 TreeSet

概述：TreeSet是用来排序的, 可以指定一个顺序, 对象存入之后会按照指定的顺序排列。

用法：

a.自然顺序(Comparable)
TreeSet类的add()方法中会把存入的对象提升为Comparable类型
调用对象的compareTo()方法和集合中的对象比较
根据compareTo()方法返回的结果进行存储
b.比较器顺序(Comparator)
创建TreeSet的时候可以指定 一个Comparator
如果传入了Comparator的子类对象, 那么TreeSet就会按照比较器中的顺序排序
add()方法内部会自动调用Comparator接口中compare()方法排序
调用的对象是compare方法的第一个参数,集合中的对象是compare方法的第二个参数
c.两种方式的区别
TreeSet构造函数什么都不传, 默认按照类中Comparable的顺序(没有就报错ClassCastException)
TreeSet如果传入Comparator, 就优先按照Comparator

Comparable接口：

定义：此接口强行对实现它的每个类进行整体排序，此排序称为自然排序。实现此接口的对象列表（和数组）可以通过 Collections.sort（和 Arrays.sort）进行自动排序。（默认排序升序）对于类 C 的每一个 e1 和 e2 来说，当且仅当 e1.compareTo(e2) == 0 与 e1.equals(e2) 具有相同的 boolean 值时，类 C 的自然排序才叫做与 equals 一致。注意，null 不是任何类的实例，即使 e.equals(null) 返回 false，e.compareTo(null) 也将抛出 NullPointerException。

方法： compareTo(T o) 比较此对象与指定对象的顺序。

http://blog.csdn.net/nvd11/article/details/27393445

Java集合框架中的工具类

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1 概述：集合框架中的工具类有Arrays和Collections两种。

2 Arrays： 此类包含了用来操作数组的各种方法如：搜索，排序。

应用场景之 - 数据与集合的转换

（1）集合转数组：

String [] strArr = list.toArray(new String[list.size()]);

（2）数组转集合：

Integer[]arr = {11,22,33,44,55};
List<Integer> list = Arrays.asList(arr);

3 Collections 操作集合的工具类

集合迭代的三种方式总结

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 区别 

（1）普通for循环,可以删除

（2）迭代器,可以删除,但是必须使用迭代器自身的remove方法,否则会出现并发修改异常

（3）增强for循环不能删除

掌握增强for循环的内部实现原理

　for(type element: array)

　　{

      　　System.out.println(element);

　　}

集合中的几个概念

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1 集合初始化容量；负载因子；扩充容量说明；http://www.cnblogs.com/xiezie/p/5511840.html

负载因子：比如说散列表长度为m，其中有n个位置已放了值，那么负载因子 a=n/m。

2 fail-fast 机制是java集合(Collection)中的一种错误机制。 fail-fast机制在遍历一个集合时，当集合结构被修改（同步修改），会抛出Concurrent Modification Exception。

解决办法采用：CopyOnWriteArrayList（类）。对以上内容涉及到的概念进行如下说明：

fail-safe机制：保证任何对集合的修改操作都会在一个复制集合上操作。因此不会抛出ConcurrentModificationException异常。产生两个问题1）复制集合会产生大量临时对象，增大系统开销。2）无法保证读取的数据是原始数据结构中的数据。

2.1什么叫同步修改？

当一个线程正在遍历一个集合时，此时又有另一个线程修改了集合的内容（添加，删除，或修改）这就叫做同步修改（并发修改）。

2.2fail-fast是如何检测的？

为了保证集合在遍历的过程中不被修改，迭代器内部维护了一个标记“modCount”，当集合发生改变内部标记“modCount”也会发生改变，而迭代器每次在遍历集合的过程中hashNext()和next()都会检查这个标记，当发现这个标记发生改变了就会抛出，ConcurrentModificationException异常。