简述Java中常见的集合框架

                                                                        简述Java中常见的集合框架

 

在看集合和框架的之前，个人认为应该先考虑一下以下几个问题：

一、  Java中为什么会出现集合类？

面向对象语言对事物的体现都是以对象的形式，所以为了方便对多个对象的操作，就对对象进行存储，集合就是存储对象最常用的一种方式。

 

二、  数组和集合类同是容器，有何不同？

1：数组是固定长度的；集合可变长度的。

2： 数组可以存储基本数据类型，也可以存储引用数据类型；集合只能存储引用数据类型。

3：数组存储的元素必须是同一个数据类型；集合存储的对象可以是不同数据类型。

 

三、  集合类的特点？

集合只用于存储对象，集合长度是可变的，集合可以存储不同类型的对象。

 

在对以上问题有了一些了解之后，接下来先看一下Java中集合类的关系图，俗话说，“一图抵百语”，看图更容易对集合类的整体结构有一个直观的认识。

 

 

下面来简单看一下几种集合框架的介绍：

--< java.util >--Collection接口：

Collection：

    |--List：有序(元素存入集合的顺序和取出的顺序一致)，元素都有索引。元素可以重复。

    |--Set：无序(存入和取出顺序有可能不一致)，不可以存储重复元素。必须保证元素唯一性。

常用功能如下：

1，添加：

    add(object)：添加一个元素

    addAll(Collection) ：添加一个集合中的所有元素。

2，删除：

    clear()：将集合中的元素全删除，清空集合。

    remove(obj) ：删除集合中指定的对象。注意：删除成功，集合的长度会改变。

    removeAll(collection) ：删除部分元素。部分元素和传入Collection一致。

3，判断：

    boolean contains(obj) ：集合中是否包含指定元素 。

    boolean containsAll(Collection) ：集合中是否包含指定的多个元素。

    boolean isEmpty()：集合中是否有元素。

4，获取：

    int size()：集合中有几个元素。

5，取交集：

    boolean retainAll(Collection) ：对当前集合中保留和指定集合中的相同的元素。如果两个集合元素相同，返回flase；如果retainAll修改了当前集合，返回true。

6，获取集合中所有元素：

    Iterator  iterator()：迭代器

7，将集合变成数组：

    toArray();

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--< java.util >--Iterator接口：

迭代器：是一个接口。作用：用于取集合中的元素。

 boolean

hasNext()  如果仍有元素可以迭代，则返回true。

 E

next()   返回迭代的下一个元素。

 void

remove()  从迭代器指向的 collection 中移除迭代器返回的最后一个元素（可选操作）。

 

每一个集合都有自己的数据结构，都有特定的取出自己内部元素的方式。为了便于操作所有的容器，取出元素。将容器内部的取出方式按照一个统一的规则向外提供，这个规则就是Iterator接口。

也就是说，只要通过该接口就可以取出Collection集合中的元素，至于每一个具体的容器依据自己的数据结构，如何实现的具体取出细节，这个不用关心，这样就降低了取出元素和具体集合的耦合性。

 

Iterator it = coll.iterator();//获取容器中的迭代器对象，至于这个对象是是什么不重要。这对象肯定符合一个规则Iterator接口。

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public static void main(String[] args) {

        Collectioncoll = new ArrayList();

        coll.add("abc0");

        coll.add("abc1");

        coll.add("abc2");

        //--------------方式1----------------------

        Iteratorit = coll.iterator();

        while(it.hasNext()){

            System.out.println(it.next());

        }

        //---------------方式2用此种----------------------

        for(Iterator it = coll.iterator();it.hasNext(); ){

            System.out.println(it.next());

        }

    }

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--< java.util >--List接口：

List本身是Collection接口的子接口，具备了Collection的所有方法。现在学习List体系特有的共性方法，查阅方法发现List的特有方法都有索引，这是该集合最大的特点。

 

List：有序(元素存入集合的顺序和取出的顺序一致)，元素都有索引。元素可以重复。

    |--ArrayList：底层的数据结构是数组,线程不同步，ArrayList替代了Vector，查询元素的速度非常快。

    |--LinkedList：底层的数据结构是链表，线程不同步，增删元素的速度非常快。

    |--Vector：底层的数据结构就是数组，线程同步的，Vector无论查询和增删都巨慢。

 

1，添加：

    add(index,element) ：在指定的索引位插入元素。

    addAll(index,collection) ：在指定的索引位插入一堆元素。

2，删除：

    remove(index) ：删除指定索引位的元素。 返回被删的元素。

3，获取：

    Object get(index) ：通过索引获取指定元素。

    int indexOf(obj)：获取指定元素第一次出现的索引位，如果该元素不存在返回-1；

                      所以，通过-1，可以判断一个元素是否存在。

    int lastIndexOf(Object o) ：反向索引指定元素的位置。

    List subList(start,end)：获取子列表。

4，修改：

    Object set(index,element) ：对指定索引位进行元素的修改。

5，获取所有元素：

    ListIterator listIterator()：list集合特有的迭代器。

 

List集合支持对元素的增、删、改、查。

 

List集合因为角标有了自己的获取元素的方式：遍历。

for(int x=0; x<list.size();x++){

  sop("get:"+list.get(x));

}

在进行list列表元素迭代的时候，如果想要在迭代过程中，想要对元素进行操作的时候，比如满足条件添加新元素。会发生.ConcurrentModificationException并发修改异常。

导致的原因是：

集合引用和迭代器引用在同时操作元素，通过集合获取到对应的迭代器后，在迭代中，进行集合引用的元素添加，迭代器并不知道，所以会出现异常情况。

如何解决呢？

既然是在迭代中对元素进行操作,找迭代器的方法最为合适.可是Iterator中只有hasNext,next,remove方法.通过查阅的它的子接口,ListIterator,发现该列表迭代器接口具备了对元素的增、删、改、查的动作。

 

ListIterator是List集合特有的迭代器。

ListIterator it = list.listIterator;//取代Iterator it = list.iterator;

方法摘要

 void

add(E e)将指定的元素插入列表（可选操作）。

 boolean

hasNext()以正向遍历列表时，如果列表迭代器有多个元素，则返回true（换句话说，如果 next 返回一个元素而不是抛出异常，则返回true）。

 boolean

hasPrevious()如果以逆向遍历列表，列表迭代器有多个元素，则返回true。

 E

next()返回列表中的下一个元素。

 int

nextIndex()返回对next 的后续调用所返回元素的索引。

 E

previous()返回列表中的前一个元素。

 int

previousIndex()返回对previous 的后续调用所返回元素的索引。

 void

remove()从列表中移除由next 或 previous 返回的最后一个元素（可选操作）。

 void

set(E e)用指定元素替换next 或 previous 返回的最后一个元素（可选操作）。

 

可变长度数组的原理：

当元素超出数组长度，会产生一个新数组，将原数组的数据复制到新数组中，再将新的元素添加到新数组中。

ArrayList：是按照原数组的50%延长。构造一个初始容量为10 的空列表。

Vector：是按照原数组的100%延长。

 

注意：对于list集合，底层判断元素是否相同，其实用的是元素自身的equals方法完成的。所以建议元素都要复写equals方法，建立元素对象自己的比较相同的条件依据。

 

LinkedList：的特有方法。

addFirst();

addLast();

在jdk1.6以后。

offerFirst();

offerLast();

 

getFirst():获取链表中的第一个元素。如果链表为空，抛出NoSuchElementException;

getLast();

在jdk1.6以后。

peekFirst();获取链表中的第一个元素。如果链表为空，返回null。

peekLast();

removeFirst()：获取链表中的第一个元素，但是会删除链表中的第一个元素。如果链表为空，抛出NoSuchElementException

removeLast();

在jdk1.6以后。

pollFirst();获取链表中的第一个元素，但是会删除链表中的第一个元素。如果链表为空，返回null。

pollLast();

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--< java.util >--Set接口：

Set接口中的方法和Collection中方法一致的。Set接口取出方式只有一种，迭代器。

  |--HashSet：底层数据结构是哈希表，线程是不同步的。无序，高效；

      HashSet集合保证元素唯一性：通过元素的hashCode方法，和equals方法完成的。

      当元素的hashCode值相同时，才继续判断元素的equals是否为true。

      如果为true，那么视为相同元素，不存。如果为false，那么存储。

      如果hashCode值不同，那么不判断equals，从而提高对象比较的速度。

     |--LinkedHashSet：有序，hashset的子类。

  |--TreeSet：对Set集合中的元素的进行指定顺序的排序。不同步。TreeSet底层的数据结构就是二叉树。

 

哈希表的原理：

1，对对象元素中的关键字(对象中的特有数据)，进行哈希算法的运算，并得出一个具体的算法值，这个值称为哈希值。

2，哈希值就是这个元素的位置。

3，如果哈希值出现冲突，再次判断这个关键字对应的对象是否相同。如果对象相同，就不存储，因为元素重复。如果对象不同，就存储，在原来对象的哈希值基础 +1顺延。

4，存储哈希值的结构，我们称为哈希表。

5，既然哈希表是根据哈希值存储的，为了提高效率，最好保证对象的关键字是唯一的。

  这样可以尽量少的判断关键字对应的对象是否相同，提高了哈希表的操作效率。

 

对于ArrayList集合，判断元素是否存在，或者删元素底层依据都是equals方法。

对于HashSet集合，判断元素是否存在，或者删除元素，底层依据的是hashCode方法和equals方法。

 

TreeSet:

  用于对Set集合进行元素的指定顺序排序，排序需要依据元素自身具备的比较性。

  如果元素不具备比较性，在运行时会发生ClassCastException异常。

  所以需要元素实现Comparable接口，强制让元素具备比较性，复写compareTo方法。

  依据compareTo方法的返回值，确定元素在TreeSet数据结构中的位置。

  TreeSet方法保证元素唯一性的方式：就是参考比较方法的结果是否为0，如果return 0，视为两个对象重复，不存。

 

注意：在进行比较时，如果判断元素不唯一，比如，同姓名，同年龄，才视为同一个人。

  在判断时，需要分主要条件和次要条件，当主要条件相同时，再判断次要条件，按照次要条件排序。

 

TreeSet集合排序有两种方式，Comparable和Comparator区别：

1：让元素自身具备比较性，需要元素对象实现Comparable接口，覆盖compareTo方法。

2：让集合自身具备比较性，需要定义一个实现了Comparator接口的比较器，并覆盖compare方法，并将该类对象作为实际参数传递给TreeSet集合的构造函数。

第二种方式较为灵活。