黑马程序员_java集合框架的一些总结

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一、集合框架概述

    集合框架是一组类和接口，位于java.util 包中，主要用于存储和管理对象，主要分为三大类——集合、列表和映射。我们知道数据多了可以封装成对象存储，而对象多了我们也要存储，而集合就是一个存储对象的容器，当然数组也是可以存储对象的。那么问题就来了，既然数组已经可以储存对象，为什么还要用集合呢，他们的区别是什么？集合有什么数组没有的特点？

①、集合只能存储对象，而数组还可以存储基本数据类型；

②、数组的长度是固定的，而集合的长度是可变的；

③、数组只能存储同一类型的数据，而集合可以存储不同类型的对象；

④、集合有多个子类对象，对数据的存储方式各有不同，可以根据需求选择不同的集合。

    集合中存储的都是对象的引用（即对象在堆内存中的内存地址）。

二、集合框架的体系结构

总体结构如图所示：

注：蓝色表示接口、草绿色表示抽象类、橘黄色表示实现类

上图清楚的描述了各接口和实现类的关系图，虽然有点复杂，对于我们初学者来说主要是分清个接头的功能，在实际运用中选择哪个实现类来创建对象。

为了方便理解我们可以简化上图：

 |--ArrayList

|--List--|--LinkedList    |--TreeMap

Collection---||--Vector Map--|--HashMap

|      |--HashTable

|--Set--|--TreeSet

|--HashSet

如上图所示，Collection是一个集合类的接口，在它的下面有两个子接口List和set。collection是收集、集合的意思，它可以看作是List和Set向上抽取出来的，因以为它都有List和Set容器的功能。而List和Set也可以看作是从实现类中抽取出来的，他们都有实现类的共同功能。

我们发现Map接口并不是Collection的子接口，既然Map也是用于存储对象，为什么要独立出来呢？明确的原因我也还没弄清楚，我的理解是一个Collection代表一组元素，List和Set都属于单列集合，而Map属于双列集合，它是以键值对的形象存储对象的，map集合的每一个元素包含了一个键和键所对应的值。而且Map的取值方式也有别与List和set.。

在介绍各接口、实现类的特点前先介绍一下Collection常见的一些共性方法(注意这里不包含Map)，因为他的子接口、实现类也同样可以使用该共性方法。

添加：

1、add(Object obj);向集合中添加元素(任意类型的对象)。

2、addAll (Collection c )将集合c中的元素都加到集合中

删除：

1、remove(Object obj);移除集合中的元素obj

2、clear();清空集合

判断：

1、contains (Object obj);判断集合中是否包含元素obj

2、isEmpty();判断集合是否为空(其原理是同size()方法获取长度，长度为0则为空)

修改：

1、retainAll(Collection c)仅保留集合c中也包含的元素，也就是两个集合取交集。

2、remove(Collection c)移除集合c中也包含的元素，也就是两个集合去交集。

获取迭代器：

Iterator iterator();取得集合的迭代器，Iterator是定义在Collection的内部，用于取出元素，

迭代器中的主要方法：

①、boolean hasNext(); 如果仍有元素可以迭代，则返回true

②、E next();返回迭代的下一个元素。

具体使用方法详见代码：

import java.util.*;public class Test002 {public static void main(String[] args) {List list = new ArrayList(); //创建一个集合//向集合中添加元素list.add("aaa"); list.add("bbb");list.add("ccc");Iterator it = list.iterator();//获取集合list的迭代器while(it.hasNext()){     //迭代器还有下一个元素则继续循环，String str = it.next(); //取出迭代器的下一个元素（一般在取出前都要判断是否有下一个元素）。System.out.println(str);}}}

三、List

list集合是有序的，其中的元素可以重复，该集合体系有索引。

1、List特有的共性方法：

①、void  add (int index,E element)在指定位置index处插入元素element，其他元素往后顺延。

②、E  get (int index)获取指定位置index处的元素。

③、int  indexOf (Object o)获取元素o第一次出现的位置，不包含则返回-1。

④、void  remove  (int index )异常指定位置index处的元素

⑤、void  set (int index ,E element)  指定元素element替换指定位置index处的元素。

⑥、ListIterator listIterator ()获取List集合特有的列表迭代器(因为List集合带有脚标)，ListIterator是Iterator的子接口。

ListIterator中特有的方法：

1、boolean  hasPrevious () ;  迭代器前一个是否有元素(Iterator一般都是判断后一个是否有元素hasNext()  )；

2、E  previous () ; 反向向前取元素(Iterator一般都是向后取元素next()  )。

2、 List接口主要实现类有：

①、ArrayList：底层数据结构是数组结构，所以它的特点是查询速度快、插入删除慢。因为查询只要找到对象脚边即可，而增删后还要把增删位置后的元素整体移动

②、LinkedList：底层数据结构是链表数据结构，所以它的特点是查询速度慢，增加删除快，链表的查询需要从列表头开始找，因为链表中的每一项都保存有上一个项和下一项的地址，只有找到前一项才能找到下一项，所欲查询较慢，但是当删除或添加某一项时，只需要改变前后两个的指针指向即可，不用整体移动，所以它的增删速度是比较快的

LinKedList特有方法：                                           

1、void addFirst(E e);   voidaddLast(E e);添加元素到裂变开头/结尾，添加失败时产生异常（可能有容量限制）

2、E getFirst();E getLast():获取列表头/尾的元素，列表为空产生异常

3、E removeFirst();E removeLast;  移除并返回列表头/尾的元素，列表为空产生异常

JKD1.6以后对上述功能提供了更实用的方法：

1、 booleanofferFirst (E e);booleanofferLast(E e);添加元素到裂变开头/结尾，添加成功返回True，失败返回false。

2、 EpeekFirst();E peekLast();获取列表头/尾的元素，如果此列表为空，则返回null

3、 E pollFirst();E pollFirst(); 移除并返回列表头/尾的元素，如果此列表为空，则返回null

③、Vactor：底层数据结构也是数组结构，其实Vactor在JDK1.2以后被ArrayList替代了，它的是线程同步，而ArrayList是线程不同步的。一般来说Vactor以不常用，即使多线程下还是会用ArrayList然后在添加同步。

Vactor中的枚举：

枚举(Enumeration)是Vactor的特有取出方式，其实枚举和被迭代器(Iterator)的功能一样，被后者取代了，因为枚举的名称和方法名都太长了(后面会详细介绍迭代器的使用）。

3、ArrayList和LinkedList的选择

如果要存储的元素较多，且增加删除的操作频繁时用LinkedList。如果，查询的操作多则用ArrayList。一般来说，我们比较倾向于使用ArrayList，因为增删操作一般不会太多，区别不大时优先使用ArrayList。

四、Set

Set集合中的元素是无序的(取出的顺序和存入的顺序不同)，元素不可重复。

1、 Set接口主要实现类有：

注：对数据结构不了解的建议先百度一下，这里就不赘述了。

①、HashSet：底层数据结构是哈希表。

TreeSet集合中元素是不可重复的，但是什么样的元素（也就是对象）才算是同样的呢？

其实HashSet是通过HashCode()和equals()两个方法来判断两个判断两个元素是否相同的，我们首先要明白，每一个对象都有一个hashcode值，也就是调用hashCode()方法得到的，一般来说对象默认的Hashcode值（散列码）就是对象的内存地址（也有特例，比如String类复写了hashcode方法，是对字符串 内容计算得出的结果）。

将对象放入到集合中时，首先会判断放入对象的hashcode值与集合中的任意一个元素的hashcode值是否相等，如果不相等直接将该对象放入集合中。如果hashcode值相等，然后再通过equals方法判断要放入对象与集合中的任意一个对象是否相等，如果equals判断不相等，直接将该元素放入到集合中，否则不放入。由此可看出，hashcode值相同才会判断equals，所以hashCode()方法的是比较关键的。

这里提一个问题，如果有一个Person类，这个类只有两个属性姓名(name)和年龄(age),现在我们new了两个Person对象，我们程序设定为，如果两个人的姓名和年龄都一样则认为是同一个人。那么问题来了，现在要存入两个对象，他们的name和age都一样，然而创建这两对象时，计算机都在内存了开辟了空间，它们有不同的内存地址，也就是说这两个对象的hashcode值是不一样的，这时用hashSet集合存储时就认为是两个不同的元素，而都全存进集合了，这样就不满足不可重复的要求。所以，为了避免以上的问题发生，我们在把对象存入Set集合前都应该复写hashCode()方法和equals()方法。具体复写方式看代码示例：

代码示例：（给Person复写hashCode()和equals()方法）

<span style="font-size:14px;">class Person{private String name;private int age;Person(String name,int age){this.name = name ;this.age = age;}public String getName() {return name;}public int getAge() {return age;}@Override//复写hashCode()方法public int hashCode(){/*这里直接调用字符串对象的hashCode方法，年龄乘上一个37，只是为了尽量让计算出来是Hashcode值不同，当然这里也可以乘以其他数，但是要注意的是别让返回值超出int的范围，毕竟hashcode是属于int型。*/return name.hashCode()+37*age;}@Override//复写equals()方法，其实hashCode的复写的好，已经能够判断，不需要调用equals方法。public boolean equals (Object obj){Person p =(Person)obj;if(!(obj instanceof Person) ) //如果存入的对象不属于Person类，直接返回falsereturn false;return this.name.equals(p.name)&&this.age==p.age;  //名字和年龄一样则返回true。 }}</span>

通过上例，我们知道复写HashCode方法和equals方法会到其中的一些属性值，如果该对象的属性参与了hashcode的计算，那么以后就不要修改该对象参与hashcode计算的那些属性了，否则修改后的哈希值与最初存进set集合中的哈希值就不同了，这样会导致两种不好的结果：

1、即使在contains方法使用该对象的当前引用作为参数去HashSet中到对象，也返回找不到的结果。

2、也会导致无法从hashSet中单独删除当前对象，从而造成内存泄露。

②、TreeSet:  底层数据结构是二叉树，因为二叉树的特点，TreeSet集合可以对元素进行排序（按自然顺序）。

TreeSet中的元素也是不可重复的，它保证数据唯一性的依据是compareTo()方法，返回0表示相同，则不存入集合中。

上面既然说到TreeSet可以让元素按自然顺序排序，那我们可不可以让TreeSet按照我们需求排序？答案是肯定的，而且有两种方法：

1、复写compareTo()方法,具体方式看代码示例：

代码示例：

public int compareTo(Object obj)  //这里设计的排序方式是:先按年龄大小排，年龄一样再按姓名排，如果姓名还是一样则认为是同一对象，不存入集合{if(!(obj instanceof Person))  //判断存入的对象是否属于Person类或其子类throw new RuntimeException("不属于Person类");Person p = (Person)obj;if (this.age>p.age)      //判断年龄return 1;if (this.age==p.age)<span style="white-space:pre"></span>//年龄相等，判断姓名return this.name.compareTo(p.name);   //直接调用String类的compareTo方法return -1;}

2、利用Comparator比较器

 在第一个方法中，排序的方式直接写到了类的方法中，但是如果我们突然需要按另一种方式排序，又要去修改代码，显然比较麻烦。这里我们可以实现一个Comparator接口，然后把这个实现对象直接传给TreeSet的构造方法中。这样，但我们改变排序的方式时，只需要写一个新的比较器。具体实现方法详见示例代码。

示例代码： 

<span style="font-size:14px;"><span style="font-size:14px;">class TreeSetTest{public static void main(String[] args){TreeSet tr =new TreeSet(new MyCompare());  //创建TreeSet集合时传入一个比较器tr.add(new Person("lisi01",11));tr.add(new Person("liai02",12));tr.add(new Person("lasi03",101));tr.add(new Person("lisi03",13));tr.add(new Person("lisi04",14));Iterator it = tr.iterator();while(it.hasNext()){Person p = (Person)it.next();System.out.println(p.getName()+"---"+p.getAge());}}}class Person implements Comparable{String name;int age;Person(String name,int age){this.name=name;this.age=age;}public String getName(){return name;}public int getAge(){return age;} <span style="white-space:pre"></span>//这里复写了compareTo方法<span style="white-space:pre"></span>public int compareTo(Object obj)   {if(!(obj instanceof Person))throw new RuntimeException("不属于Person类");Person p = (Person)obj;System.out.println(this.name+"<-->"+p.name);if (this.age>p.age)return 1;if (this.age==p.age)return this.name.compareTo(p.name);return -1;}public int hashCode(){return this.name.hashCode()+this.age;}}class MyCompare implements Comparator   //自定义一个比较器，实现Comparator接口{ public int compare(Object o1,Object o2){Person p1 = (Person)o1;Person p2 = (Person)o2;int num =p1.getName().compareTo(p2.getName());if (num==0)return new Integer(p1.getAge()).compareTo(p2.getAge());return num;}}</span></span>

由上述代码可以看出，两种方式可以并存，存入的Person类型对象虽然复写了compareTo方法，但是容器TreeSet自带了比较器，还是以比较器为主。

五、Map

 Map 集合类用于存储元素对（也称键值对或映射关系。），其中每个键映射到一个值。

1、map的共性方法：

①、V  put(K key,V value );  键值对加入到集合中，如果集合中已有相同的键key，就把新的值value存入，并返回就是值；如果没有相同的键，返回null。

②、void  put(Map m );将集合m 中的所有键值对都存入到集合中。 

③、void  clear();从此映射中移除所有键值对。 

④、V  remove(K key);移除键为key的键值对，并返回该键所对用的值。

⑤、boolean  containsKey(Object  key);  判断集合中是否包含键key。

⑥、boolean  containsValue(Object value) 判断集合中是否包含值value。

⑦、boolean  isEmpty();   判断集合是否为空。

⑧、Collection<V> values();    获取集合中所有的值，并以Collection的形式返回。

⑨、Set<K> keySet();  获取集合中的所有键，并以Set的形式返回（因为键是没有重复的所以用Set存储）。

⑩、Set<Map.Entry<K,V>>  entrySet;获取集合中所有映射关系（也可以说是键值对），并以Set方式返回，

这里返回的Set里存储的Map.Entry类型的元素，而这个类型可以说是map的映射关系。

2、 接口主要实现类有：

①、HashTable：底层是哈希表结构，null不能作为键和值，是线程同步，但是效率较低，已经被HashMap替代。

②、HashMap：底层是哈希表结构，可使用null作为键和值，是线程非同步。

③、TreeMap：底层是二叉树结构，可用于map的键排序，线程不同步。

3、Map的两种取值方式

①、keySet方式：

思路：利用集合对象调用keySet()方法取得存所有键的Set集合,再利用set集合的迭代的方式取出键，再利用get(K),取得键对应的值。

具体实现详见示例代码：

public class Test003 {public static void main(String[] args) {Map<String,String> map = new HashMap<String, String>();map.put("abc", "123");map.put("xyz", "168");Set<String> set = map.keySet();  //取得集合（存有所有键）Iterator<String> it = set.iterator();//取得set集合的迭代器while(it.hasNext()){     //迭代取出所有键String key = it.next();String value = map.get(key);  //取出键s对应的值。System.out.println(key+"--"+value);} }}

②、entrySet方式：

思路：利用集合对象调用entrySet()方法取得存有所有键值对的Set集合，再利用set集合的迭代的方式取出所有键值对，再利用Map.Entry中的getKey()和getvalue()方法获取Map.Entry中的键和值。

具体实现详见示例代码：

  

public class Test003 {public static void main(String[] args) {Map<String,String> map = new HashMap<String, String>();map.put("abc", "123");map.put("xyz", "168");Set<Map.Entry<String,String>> entrySet = map.entrySet();  //取得set集合（存有所有键值对）Iterator<Map.Entry<String, String>> it = entrySet.iterator();//取得set集合的迭代器while(it.hasNext()){     //迭代取出所有键值对Map.Entry<String, String> entry = it.next();String s1 = entry.getKey();         //取出键值对中的键String s2 = entry.getValue();//取出键值对中的值System.out.println(s1+"--"+s2);} }}