黑马程序员——集合框架（Collection）



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集合框架（Collection）

集合特点：

1：对象封装数据，对象多了也需要存储。集合用于存储对象。

2：对象的个数确定可以使用数组，但是不确定怎么办？可以用集合。因为集合是可变长度的。 

集合和数组的区别：

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。  

对于集合容器，有很多种。因为每一个容器的自身特点不同，其实原理在于每个容器的内部数据结构不同。

集合容器在不断向上抽取过程中。出现了集合体系。

图例：

 

al1.retainAll(al2);//取交集，al1中只会保留和al2中相同的元素。

 

集合框架的层次结构：

Collection(顶层接口)：
   |--List(接口):元素是有序的，元素可以重复，因为该集合体系有索引
       |---ArrayList：底层的数据结构使用的是数组结构。特点：查询速度很快

       |---LinkedList：底层使用的链表数据结构

       |---Vector：底层是数组数据结构。线程同步，被ArrayList替代了

    |--Set(接口):元素是无序的，元素不可以重复
       |--HashSet(类)：底层数据结构是哈希表；无序的，线程不安全的效率高；

       |--TreeSet(类):底层数据结构二叉树；排序的；线程不安全的，效率高；

 

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();

Iterator接口

什么是迭代器呢？

其实就是集合的取出元素的方式。 

迭代器的基本使用：

Iterator it = al1.iterator();//获取迭代器，用于取出集合中的元素。

                    while(it.hasNext())

                    {

                           sop(it.next());

                    }

图例：

 

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。

图例：

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。 

List集合特有的迭代器。ListIterator是Iterator的子接口。

在迭代时，不可以通过集合对象的方法操作集合中的元素。

因为会发生ConcurrentModificationException异常。

所以，在迭代器时，只能用迭代器的放过操作元素，可是Iterator方法是有限的。

只能对元素进行判断，取出，删除的操作。

如果想要其他的操作如添加，修改等，就需要使用其子接口，ListIterator。

该接口只能通过List集合的listIterator方法获取。 

图例：

 

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(); 

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return0，视为两个对象重复，不存。 

图例：

 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。