Java学习系列(七)Java面向对象之集合框架详解(上)

Java集合

  有时也将集合称为容器类，它的作用就是用来“装对象”的。这里要注意的是集合也可以是对象。下面先看一张图：

HashSet：底层用一个数组存元素 --而且这个数组的长度永远是2的N次方。

HashSet底层就是HashMap实现的。
HashSet的构造器：HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) 
--initialCapacity：控制底层数组的长度。
如果传入数组长度不是2的N次方，HashSet会自动扩展到2的N次方。
--loadFactory：当HashSet感觉到底层数组快满时，它会再次创建一个长度是原来数组长度2倍的数组。原有的数组就变成垃圾，并且要把原有数组中的元素复制到新数组中，这个过程也叫“重hash”。loadFactory越小,越耗内存；loadFactory越大，性能越低。

举例说明1：

public class Test {public static void main(String[] args) {//没有泛型限制的集合Collection c1 = new HashSet();c1.add(1);//本来1不是对象，无法装入集合，但由于jdk提供的自动装箱功能，它会将1包装成对象c1.add(new Date());//加入泛型限制的集合，意味着该集合只能装“指定类型”的对象。//jdk1.7可使用"菱形语法"将new HashSet<String>换成new HashSet<>Collection<String> c2 = new HashSet<String>();//c2.add(1);错误：只能装String类型的对象c2.add("张三");c2.add("李四");c2.add("王五");//判断集合是否包含指定元素System.out.println(c2.contains("张三"));System.out.println(c2.contains("赵六"));//遍历Set集合，有两种方式：1)foreach循环,2)迭代器System.out.print("使用foreach循环遍历:");for(String e : c2){System.out.print(e+" ");}Iterator<String> it = c2.iterator();System.out.print("\n使用迭代器遍历:");while(it.hasNext()){System.out.print(it.next()+"  ");}System.out.println();Collection<String> c3 = new HashSet<String>();c3.add("张三");c3.add("王五");c3.add("赵六");//求差集c2-c3//c2.removeAll(c3);//System.out.println("c2与c3差集："+c2);//求并集//c2.addAll(c3);//System.out.println("c2与c3并集"+c2);//求交集c2.retainAll(c3);System.out.println("c2与c3交集:"+c2);}}

举例说明2：

public class TestHashSet {public static void main(String[] args) {HashSet<String> hs = new HashSet<String>(3);//底层数组容量会自动会展到4(注意：2的N次方)hs.add("1");hs.add("2");hs.add("3");hs.add("4");hs.add("5");//当HashSet感觉到底层数组快满时，它会再次创建一个长度是原来数组长度2倍的数组,此时新的数组长度为8System.out.println(hs);}}

HashSet存入机制:

1)当有元素加进来时，HashSet会调用该对象的hashCode()方法，得到一个int值；

2)根据hashCode()返回的int值,计算出它在HashSet的存储位置(数组中的索引)；

3)如果要加入的位置是空的，直接方法即可。如果要加入的位置已经有元素，此处就会形成“链表”，数组越满，就越有可能出现链表。

HashSet取元素机制:

1)当有元素加进来时，HashSet会调用该对象的hashCode()方法，得到一个int值；

2)根据hashCode()返回的int值,计算出它在HashSet的存储位置(数组中的索引)；

3)如果该位置恰好是要找的元素，直接取出即可。如果该位置有“链表”，HashSet要“挨个”地搜索链表里的元素。

HashSet怎么才会认为两个对象是相等的？(要求自定义类的hashCode()和equals()方法是一致的，即方法中所用到的关键属性要一致)

1、两个对象的hashCode()返回值相等；

2、两个对象通过equals比较返回true。

LinkedHashSet(HashSet的一个子类):它与HashSet的存储机制相似，但LinkedHashSet额外地有一个链表，这个链表可以保证LinkedHashSet能记住元素的添加顺序。

TreeSet(sortedset接口的实现类)：它保证Set里添加的元素后是“大小排序”的。底层用一个“红黑树”存放元素。

举例说明(使用TreeSet要求集合元素必须是可以比较大小的)：

public class TestTreeSet1 {public static void main(String[] args) {TreeSet<Integer> ts = new TreeSet<Integer>();ts.add(3);ts.add(1);ts.add(2);ts.add(5);ts.add(4);System.out.println(ts);}}

public class TestTreeSet2 {public static void main(String[] args) {TreeSet<String> ts = new TreeSet<String>();ts.add("t");ts.add("r");ts.add("e");ts.add("e");System.out.println(ts);//字符串的大小}}

TreeSet元素存入、检索的性能也比较好。
Java的比较大小有两种方式：
A. --自然排序。所有集合元素要实现Comparable接口。
B. --定制排序。要求创建TreeSet时，提供一个Comparator对象(负责比较元素大小)。
举例说明：

class Apple implements Comparable<Apple> {private double weight;// 规定:苹果重量大的苹果越大public Apple(double weight) {this.weight = weight;}@Override   //自然排序public int compareTo(Apple obj) {return this.weight > obj.weight ? 1 : this.weight < obj.weight ? -1 : 0;}     @Overridepublic String toString() {return "Apple[weight=" + this.weight + "]";}}public class TreeSetTest {public static void main(String[] args) {TreeSet<Apple> set = new TreeSet<Apple>();set.add(new Apple(2.3));set.add(new Apple(1.2));set.add(new Apple(3.5));for (Apple ele : set) {System.out.println(ele);}}}

class Bird {private String name;public String getName() {return name;}public Bird(String name) {this.name = name;}@Overridepublic String toString() {return "Bird[name=" + name + "]";}}public class TreeSetTest2 {public static void main(String[] args) {// 如果集合元素本身没有实现Comparable接口// 那就要求创建TreeSet时传入一个Comparator对象TreeSet<Bird> set = new TreeSet<Bird>(new Comparator<Bird>() {@Overridepublic int compare(Bird o1, Bird o2) {if (o1.getName().compareTo(o2.getName()) > 0) {return -1;} else if (o1.getName().compareTo(o2.getName()) < 0) {return 1;} else {return 0;}}});set.add(new Bird("aabc"));set.add(new Bird("abc"));set.add(new Bird("Z"));set.add(new Bird("dx"));System.out.println(set); }}

ArrayList(JDK1.2)与Vector(JDK1.0，已经过时)都是基于数组实现的，它们的区别如下：
ArrayList(可根据索引来存取元素)是线程不安全的，Vector是线程安全的。
--ArrayList的性能比Vector要好，即使在多线程环境下，可以使用Collections集合工具类的synchronizedXxx方法把ArrayList包装成线程安全的。

而LinkedList底层是基于链表实现的，通常认为它的性能比不上ArrayList，它们的区别如下：

ArrayList：由于可以根据底层数组的索引存取元素，所以性能非常快，但当插入元素、删除元素时性能低。

LinkedList：由于底层采用了链表来存储元素，因此根据索引存取元素性能较慢，但当插入、删除元素时性能非常快。
举例说明：

public class Test {public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<String>();list.add("2");list.add("1");list.add("5");list.add("3");System.out.println(list);list.add(2,"在索引2处插入元素");System.out.println(list);list.set(2,"在索引2处替换的元素");System.out.println(list);list.remove(2);System.out.println(list);//遍历list(类似数组)for(int i =0;i<list.size();i++){System.out.print(list.get(i)+"   ");}}}

Deque集合：功能被限制的线性表。

//把Deque当成栈用public class Test {public static void main(String[] args) {//把Deque当成栈用Deque<String> dq = new ArrayDeque<String>();//进栈(压栈):后进先出dq.push("a");dq.push("b");dq.push("c");dq.push("d");//打印首先出栈的元素System.out.println(dq.pop());//打印访问栈顶的元素System.out.println(dq.peek());}}

//把Deque当成队列用：先进先出public class Test2 {public static void main(String[] args) {//把Deque当成队列用：先进先出Deque<String> dq = new ArrayDeque<String>();//从队列尾部入队dq.offer("a");dq.offer("b");dq.offer("c");dq.offer("d");//从队列头部出队System.out.println(dq.poll());//打印访问队头元素System.out.println(dq.peek());}}

Collections集合工具类：

public class TestCollections {public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<String>();list.add("a");list.add("b");list.add("c");list.add("d");System.out.println(list);//对集合进行反转Collections.reverse(list);System.out.println(list);//把b, c位置进行交换Collections.swap(list, 1, 2);System.out.println(list);//将list集合元素进行随机排列Collections.shuffle(list);System.out.println(list);}}

结束语

   今天内容比较多，而且有些和数据结构相关，所以理解起来可能会有些困难。编程我觉得还是要多练，只要你肯多练，就不会那么难了。今天就讲到这，明天开始讲Map。