集合框架总结（基础知识）

集合框架总结

一、集合框架概述

1、集合的由来：

我们学习的是面向对象语言，而面向对象语言对事物的描述是通过对象体现的，为了方便对多个对象进行操作，我们就必须把这多个对象进行存储。而要想存储多个对象，就不能是一个基本的变量，而应该是一个容器类型的变量，在我们目前所学过的知识里面，有哪些是容器类型的呢?数组和StringBuffer。但是呢?StringBuffer的结果是一个字符串，不一定满足我们的要求，所以我们只能选择数组，这就是对象数组。而对象数组又不能适应变化的需求，因为数组的长度是固定的，这个时候，为了适应变化的需求，Java就提供了集合类供我们使用。

2、数组和集合的区别?

A:长度区别：数组的长度固定，集合长度可变
B:内容不同：数组存储的是同一种类型的元素，而集合可以存储不同类型的元素
C:元素的数据类型问题：数组可以存储基本数据类型，也可以存储引用数据类型，集合只能存储引用类型
根据存储元素的数据结构，有很多集合与之对应，我们把它们的共性不断的向上提取，最终就形成了集合的继承体系结构图。

3、集合的继承体系结构

请看下面的这张图：

集合体系理解：先看中间部分，超级类是collection，接口collection中有两个子接口，List和Set，Set：元素是无序的（取出和存入的顺序是不一致的），元素不可重复， Set集合的功能和Collection的功能是一样的  ，List中的元素是有序的，即有索引。List接口中有三个（一个图为画出）具体的类，ArrayList，LinkedList，Vector，ArrayList底层数据结构是基于数组的，LinkedList底层数据结构是基于链表的，Vector底层数据结构也是基于数组的，可以看到ArrayList和Vector的存储方式有重复，为什么呢？因为集合框架是从JDK1.2版本出现的，而Vector是从JDK1.0开始的，Vector是元老级别的，当然新版本的出现必须兼容老版本，所以有了新容器，Vector用的也就少了，其他两个容器选用哪一个，当然看需求，主要评估因素是集合增删查改的频繁程度，两个类除了拥有父类Collection中的方法外，也有自己的特性方法，不过大差不差。Set接口也有两个子类，HashSet和TreeSet，其中HashSet的底层数据结构是基于哈希表的，

TreeSet的底层数据结构是基于二叉树的。

二、集合类介绍

  现在我们对集合的顶层接口Collection的功能进行一下归纳

1、Collection的功能概述：

(1).添加功能

       boolean add(Object obj):添加一个元素
       boolean addAll(Collection c):添加一个集合的元素

(2).删除功能

void clear():移除所有元素
        boolean remove(Object o):移除一个元素
boolean removeAll(Collection c):移除一个集合的元素(是一个还是所有)

(3).判断功能

boolean contains(Object o)：判断集合中是否包含指定的元素
  boolean containsAll(Collection c)：判断集合中是否包含指定的集合元素(是一个还是所有)
  boolean isEmpty()：判断集合是否为空

(4):获取功能

Iterator<E> iterator()(重点)

(5).长度功能

int size():元素的个数
  面试题：数组有没有length()方法呢?字符串有没有length()方法呢?集合有没有length()方法呢?

(6).交集功能

boolean retainAll(Collection c):两个集合都有的元素?思考元素去哪了，返回的boolean又是什么意思呢?

(7).把集合转换为数组

  Object[] toArray()

2、List的功能概述

(1).元素有序，可以重复

(2).注意事项：

对集合的操作方式有两种，第一种是集合自身具有的方法，第二种是用迭代器存放集合元素引用来操作集合，一个类同时具有两种操作方式，这就可能产生冲突。
代码演示如下：

String s=“java”;Iterator it=al.iterator();While(it.hasNext){   Object obj=it.next();   If(obj.equals(s))    {       al.add(“java01”);    }}

代码分析：
   当Iterator it=al.iterator();执行时，迭代器就已经知道集合中所有元素的引 用，当 al.add(“java01”);再次添加元素时，迭代器是不知道的，这就造成了两 者的不一致，JVM会抛出     ConcurrentModificationException异常。因为迭代器仅有三个方法，我想要用迭代器方式进行添加怎么办呢？因为迭代器的本身局限性，就诞生出它的一个小弟，特地针对List.这个小弟就是ListIterator,它不仅可以实现add()方法，还可以正向和逆向遍历。

3、ArrayList的功能概述

(1).对于增删改查，Collection中的共性方法

   方法说明：boolean add(Object obj);
             对于这个方法，是继承与Collection的，所以接收参数类型为Object类的比较合理，这个才可包容一切对象。

(2). 遍历用迭代器

     Student  stu=(Studeng)it.iterator();
     使用迭代器遍历对象时，必须进行强转，因为add()方法接收的是Object类，任何传入此方法中的类型都将得到提升，对象中的特性方法就不在具有，因此
想获取对象内部信息，就得强转，否则，多态编译失败。

 (3).去除重复元素

     boolean Contains(Object obj);
    方法原理：这个方法用来判断一个集合中是否包含特定对象，其底层依赖的是equals（）方法，即通过对象的地址值比较两个对象是否相等，所以就要注意了，当你new 的
     对象用add()添加时，对象都不相等，所以就不能去除，对此，我们可以覆盖我们自定义对象中的equals方法，指定比较的对象成员属性，当有多个属性时，
先比主要的，在比次要的。

 (4).存储原理

   底层数据结构是数组，数组是固定长度的，但是集合长度是要求可以改变的，所以JAVA
   采用了一种可变长度数组机制，new ArrayList()首先构造一个初始容量为 10 的空列 
   表，之后若空间不够，就会new一个新的数组，长度以50%延长，也就是变成15，再把
   原来老数组中的元素copy进来，而Vector是以100%延长，所以ArrayList更节省空间
   这也是Vector被淘汰的一个原因。除此，Vector是同步的，所以在多线程操作增删查
   改的时候容易出现问题，而ArrayList是不同步的。

 (5).ArrayList、Vector与LinkedList的比较。

   从底层存储方式入手，ArrayList是基于数组的，LinkedList是基于链表的，所以对于ArrayList，查询速度很快，但是增删稍慢。线程不安全，效率高。
   对应的LinkedList增删速度很快，而查询速度稍慢，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。这是选用容器的重要的衡量因素。

 (6).实例代码

 需求： 键盘录入多个数据，以0结束，要求在控制台输出这多个数据中的最大值

public class ArrayListDemo {public static void main(String[] args) {// 创建键盘录入数据对象Scanner sc = new Scanner(System.in);// 键盘录入多个数据,我们不知道多少个，所以用集合存储ArrayList<Integer> array = new ArrayList<Integer>();// 以0结束,这个简单，只要键盘录入的数据是0，我就不继续录入数据了while (true) {System.out.println("请输入数据：");int number = sc.nextInt();if (number != 0) {array.add(number);} else {break;}}// 把集合转成数组// public <T> T[] toArray(T[] a)Integer[] i = new Integer[array.size()];// Integer[] ii = array.toArray(i);array.toArray(i);// System.out.println(i);// System.out.println(ii);// 对数组排序// public static void sort(Object[] a)Arrays.sort(i);// 获取该数组中的最大索引的值System.out.println("数组是：" + arrayToString(i) + "最大值是:"+ i[i.length - 1]);}public static String arrayToString(Integer[] i) {StringBuilder sb = new StringBuilder();sb.append("[");for (int x = 0; x < i.length; x++) {if (x == i.length - 1) {sb.append(i[x]);} else {sb.append(i[x]).append(", ");}}sb.append("]");return sb.toString();}}

4、Set的功能概述

  1.set特点

     元素无序（存入顺序与取出不一样），不可以重复（唯一性），其功能和collection 一样。

  2、理解的两个儿子 HashSet、TreeSet。

  2.1、HashSet的重要点介绍

    a.底层数据结构是哈希表，哈希表就是存放一堆哈希值的表，如果元素哈希值相等且内容不同，在同一位置往下顺延，如果不等则直接往后存储。当然如果哈希值相等，元素内容也一样，则就不能存进去。
    b.唯一性是如何保证的？
     HashSet的唯一性依赖两个它自动调用的方法，hashCode()和equals(),先比较对象的哈希值是否相等，如果相等，再调用equals()，如果值为true，就被踢出，不存入， 反之就存入。当然，       第一次调用hashCode()时返回的哈希值相等时，则再调用equals()。注意hashCode别写成hasCode。

    c.主要方法
     add(),clear(),contains(),size(),clone(),再加上迭代器的3个方法。contains()和remove()依赖的方法是hashCode和equals(),原理同上。
  

    d.示例代码
     需求：编写一个程序，获取10个1至20的随机数，要求随机数不能重复。

public class HashSetDemo {public static void main(String[] args) {// 创建随机数对象Random r = new Random();// 创建一个Set集合HashSet<Integer> ts = new HashSet<Integer>();// 判断集合的长度是不是小于10while (ts.size() < 10) {int num = r.nextInt(20) + 1;ts.add(num);}// 遍历Set集合for (Integer i : ts) {System.out.println(i);}}}

 2.2、TreeSet的重要点介绍

 a.排序的第一种方式：

   底层数据结构是二叉排序树，所以TreeSet可以对添加的对象进行自然排序，所以这就 要求我们添加的元素具有比较性，想要元素具有比较性，那就得实现Comparable接口并覆盖其compareTo()方法，这个方法自动被调用，让对象强制具有比较性，如果不实现将会抛出 ClassCastException异常，JAVA中很多类都已经实现了Comparable接 口，比如String实现Comparable后的compareTo方法就按照字母顺序来排序，但是  当我们自定义对象时，那就必须实现Comparable接口了。 

 b.排序的第二种方式：

  排序依据：如果元素不具有比较性或者具备的比较性不是所需要的时，可以使集合自身 具有比较性，在集合初始化时就具有了比较方式，所以这需要参与构造函数，定义比较  器，将比较器的对象传给TreeSet的构造函数。  备注：当两种排序方式都具备时，以比较器的方法为准
 c.比较器代码演示：

class Mycomp implements Comparator{public int compare(Object o1, Object o2) {String s1=(String)o1;String s2=(String)o2;int num=s1.length()-s2.length();if(num==0){num=s1.compareTo(s2);}return num;}}TreeSet ts=new TreeSet(new  Mycomp());

d.实例代码
需求：键盘录入5个学生信息(姓名,语文成绩,数学成绩,英语成绩),按照总分从高到低输出到控制台
备注：学生类在此省去

public class TreeSetDemo {public static void main(String[] args) {// 创建一个TreeSet集合TreeSet<Student> ts = new TreeSet<Student>(new Comparator<Student>() {@Overridepublic int compare(Student s1, Student s2) {// 总分从高到低int num = s2.getSum() - s1.getSum();// 总分相同的不一定语文相同int num2 = num == 0 ? s1.getChinese() - s2.getChinese() : num;// 总分相同的不一定数序相同int num3 = num2 == 0 ? s1.getMath() - s2.getMath() : num2;// 总分相同的不一定英语相同int num4 = num3 == 0 ? s1.getEnglish() - s2.getEnglish() : num3;// 姓名还不一定相同呢int num5 = num4 == 0 ? s1.getName().compareTo(s2.getName()): num4;return num5;}});System.out.println("学生信息录入开始");// 键盘录入5个学生信息for (int x = 1; x <= 5; x++) {Scanner sc = new Scanner(System.in);System.out.println("请输入第" + x + "个学生的姓名:");String name = sc.nextLine();System.out.println("请输入第" + x + "个学生的语文成绩:");String chineseString = sc.nextLine();System.out.println("请输入第" + x + "个学生的数学成绩:");String mathString = sc.nextLine();System.out.println("请输入第" + x + "个学生的英语成绩:");String englishString = sc.nextLine();// 把数据封装到学生对象中Student s = new Student();s.setName(name);s.setChinese(Integer.parseInt(chineseString));s.setMath(Integer.parseInt(mathString));s.setEnglish(Integer.parseInt(englishString));// 把学生对象添加到集合ts.add(s);}System.out.println("学生信息录入完毕");System.out.println("学习信息从高到低排序如下：");System.out.println("姓名\t语文成绩\t数学成绩\t英语成绩");// 遍历集合for (Student s : ts) {System.out.println(s.getName() + "\t" + s.getChinese() + "\t"+ s.getMath() + "\t" + s.getEnglish());}}}

5、Map的功能概述

(1).public interface Map<K,V>

此集合存入的是关系，一对一对的，键值对应将键映射到值的对象。一个映射不能包含重复的键；每个键最多只能映射到一个值。

(2).主要方法介绍：

   V put（Ｋ key ,V value）
   添加元素对，如果是基于哈希表结构的，新值会覆盖旧值，并返回旧值
   V remove ( Object key )
   通过键，返回值，并从集合中移除
   V get (Object key )
   通过键，获取值,可以看出这有局限，每次只能取一个值
   boolean containsKey( Object key )
   通过键，判断是否包含值
   Clooection <V> values()
   取出集合中所有的值，存进Collection之中

(3).Map集合最重要的两个方法，即取出方法。

   
a、第一种：set<K>  Keyset（）从JDK文档看到，Map集合并没有迭代器，因为迭代器针对的是单例集合，而Map是一个双例集合，那么它的元素对是怎样被取出的呢？所以JAVA就想到了前者转化成后者，此时。
我们可以通过下面两个之中的任何一个方法。
set<K>  Keyset（）
返回Map集合的所有键，并存入到set集合中，再用迭代器的方法遍历集合， 同时用V V get（Object key）,得到集合里面的值。 
代码演示：

Map<String,String> m=new HashMap<String,String>();m.put("1", "zhangsan1");。。。。。。Set<String> keySet=m.keySet();//对键值集合进行遍历for(Iterator<String> it=keySet.iterator();it.hasNext();){String str=it.next();System.out.print(str+"   ");String s=m.get(str);System.out.println(s);}

b、第二种：set<map.Entry<K,V>> entrySet ()
把Map集合中的映射关系存入到set集合之中，对于这种映射关系，我们可以把它哦也看成一种数据类型，而这个类型就是map.Entry，只是这种数据类型很猛，保存的是数据关系。而对set所呈现的仍是一个类型。
代码演示：

Map<String,String> m=new HashMap<String,String>();m.put("1", "zhangsan1");。。。。。。set<map.Entry<String,String>> =map.entrySet();Iterator<map.Entry<String,String>> it =m.itraror();while(it.hasNext()){   <map.Entry<String,String>> me=it.next();   String s1=me.getKey();   String s2=me.getValue();   … … … … …}

(4)HashMap嵌套HashMap

一所大学有多个学院，一个学院有多个专业，专业实体类包括两个属性，专业名称，该专业的学费，示例代码如下

public class HashMapDemo {public static void main(String[] args) {// 创建学校集合对象HashMap<String, HashMap<String, Integer>> universityMap = new HashMap<String, HashMap<String, Integer>>();// 创建软件学院集合对象HashMap<String, Integer> softCollegeMap = new HashMap<String, Integer>();// 添加元素softCollegeMap.put("软件工程", 10000);softCollegeMap.put("信息与计算科学",5000);// 把基础班添加到大集合universityMap.put("softCollegeMap", softCollegeMap);// 创建外语学院集合对象HashMap<String, Integer> foreignMap = new HashMap<String, Integer>();// 添加元素foreignMap.put("英语", 4500);foreignMap.put("日语", 4500);// 把外语学院添加到大集合universityMap.put("foreignMap", foreignMap);//遍历集合Set<String> universitySet = universityMap.keySet();for(String universitySetMapKey : universitySet){System.out.println(universitySetMapKey);HashMap<String, Integer> universityMapValue = universityMap.get(universitySetMapKey);Set<String> universityMapValueMapValueSet = universityMapValue.keySet();for(String universityValueKey : universityMapValueMapValueSet){Integer czbkMapValueValue = universityMapValue.get(universityValueKey);System.out.println("\t"+universityValueKey+"---"+czbkMapValueValue);}}}}

6、Hashtable简单示例

public class HashtableDemo {public static void main(String[] args) {// HashMap<String, String> hm = new HashMap<String, String>();Hashtable<String, String> hm = new Hashtable<String, String>();hm.put("it001", "hello");// hm.put(null, "world"); //NullPointerException// hm.put("java", null); // NullPointerExceptionSystem.out.println(hm);}}

最后：花费了一天的时间将集合的内容简单的回顾了一下，集合在JAVA编程中的作用之大无可厚非，无论是写服务端的项目还是Android端的项目，集合都一直陪伴着我们，所以集合的体系结构一定要熟悉，在什么情况下选用什么集合要清楚，好啦，今晚就到这里。