java集合类

Java集合类

1.简介：

java集合类包含在java.util包下
集合类存放的是对象的引用，而非对象本身。
集合类型主要分为Set(集)，List(列表)，Map(映射)。

1.1 java集合类图

图片描述

从上述类图，自己整理出主要内容是如下：

图片描述

2.集合详解

2.1 HashSet

HashSet是Set接口的一个子类
主要的特点是：

里面不能存放重复元素，元素的插入顺序与输出顺序不一致
采用散列的存储方法，所以没有顺序。

代码实例：HashSetTest

package cn.swum;

import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.Set;

public class HashSetTest {

    public static void main(String[] args) {

        Set set = new HashSet();

        set.add("a");
        set.add("b");
        set.add("c");
        set.add("d");
        set.add("f");
        //插入重复元素，测试set是否可以存放重复元素
        set.add("a");
        set.add(null);
        //插入重复null，看结果是否可以存放两个null
        set.add(null);

        Iterator iter = set.iterator();

        System.out.println("输出的排列顺序为：");

        while (iter.hasNext()){

            System.out.println( iter.next());
        }

    }
}

输出结果：
图片描述

小结：

HashSet存放的值无序切不能重复，可以存放null，但只能存放一个null值

HashSet 继承AbstractSet，有两个重要的方法，其中HashCode()和equals()方法,当对象被存储到HashSet当中时，会调用HashCode()方法，获取对象的存储位置。

HashSet集合判断两个元素相等的标准是两个对象通过equals方法比较相等，并且两个对象的hashCode()方法返回值相等。

2.2 LinkedHashSet

LinkedHashSet是HashSet的一个子类
只是HashSet底层用的HashMap，
而LinkedHashSet底层用的LinkedHashMap

LinkedHashSet代码实例:

package cn.swum;

import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.Set;

public class LinkedHashSetTest {

    public static void main(String[] args) {

        Set set = new LinkedHashSet();

        set.add("a");
        set.add("b");
        set.add("c");
        set.add("d");
        set.add("e");
        
        System.out.println("LinkedHashSet存储值得排序为：");

        for (Iterator iter = set.iterator();iter.hasNext();){
            System.out.println(iter.next());

        }

    }

}

输出结果：
图片描述

小结：

此时，LinkedHashSet中的元素是有序的

2.3 SortedSet（接口）

SortedSet是一个接口，里面（只有TreeSet这一个实现可用）的元素一定是有序的。
保证迭代器按照元素递增顺序遍历的集合，
可以按照元素的自然顺序（参见 Comparable）进行排序，或者按照创建有序集合时提供的 Comparator进行排序

其源码如下：

public interface SortedSet<E> extends Set<E> { 
        
    //返回与此有序集合关联的比较器，如果使用元素的自然顺序，则返回 null。 
    Comparator<? super E> comparator(); 
        
    //返回此有序集合的部分元素，元素范围从 fromElement（包括）到 toElement（不包括）。 
    SortedSet<E> subSet(E fromElement, E toElement); 
        
    //用一个SortedSet, 返回此有序集合中小于end的所有元素。 
    SortedSet<E> headSet(E toElement); 
    
    //返回此有序集合的部分元素，其元素大于或等于 fromElement。 
    SortedSet<E> tailSet(E fromElement);
        
    //返回此有序集合中当前第一个（最小的）元素。 
    E first();
         
    //返回此有序集合中最后一个（最大的）元素 
    E last();

}

2.4 TreeSet

TreeSet类实现Set 接口，该接口由TreeMap 实例支持，此类保证排序后的 set 按照升序排列元素，
根据使用的构造方法不同，可能会按照元素的自然顺序进行排序（参见 Comparable或按照在创建 set 时所提供的比较器进行排序。
Set 接口根据 equals 操作进行定义，但 TreeSet 实例将使用其 compareTo（或 compare）方法执行所有的键比较

代码实例TreeSetTest：

package cn.swum;

import java.util.Comparator;
import java.util.TreeSet;

public class TreeSetTest {

    static class Person{

        int id;
        String name;
        int age;
        
        public Person(int id, String name, int age){
            this.id = id;
            this.name = name;
            this.age = age;

        }

        public String toString(){
            return "id:"+ this.id + " " + "name:" + this.name +" " + "age:" + this.age;

        }

    }


    static class MyComparator implements Comparator<Person> {
        
        @Override
        public int compare(Person p1, Person p2) {

            if(p1 == p2) {
                return 0;

            }

            if(p1 != null && p2 == null) {
                return 1;

            }else if(p1 == null && p2 != null){
                return -1;

            }

            if(p1.id > p2.id){
                return 1;

            }else if(p1.id < p2.id){
                return -1;

            }
            
            return 0;
            
        }

    }

    public static void main(String[] args) {
        MyComparator myComparator = new MyComparator();

        TreeSet<Person> treeSet = new TreeSet<>(myComparator);

        treeSet.add(new Person(3,"张三",20));
        treeSet.add(new Person(2,"王二",22));
        treeSet.add(new Person(1,"赵一",18));
        treeSet.add(new Person(4,"李四",29));

        //增加null空对象
        treeSet.add(null);

        System.out.println("TreeSet的排序是：");

        for (Person p : treeSet){
            if(p == null){
                System.out.println(p);
            }else {
                System.out.println(p.toString());
            }
        }

    }

}

实例用TreeSet保存对象引用，并且实现Comparator中compare方法进行比较和排序

输出结果：

图片描述

表明TreeSet是可以按照自定义方法中的比较进行排序的，且可以有空值。

2.5 Vector

Vector 类也是基于数组实现的队列，代码与ArrayList非常相似。
线程安全，执行效率低。
动态数组的增长系数
由于效率低，并且线程安全也是相对的，因此不推荐使用vector

2.6 Stack

Stack 是继承了Vector，是一个先进后出的队列

Stack里面主要实现的有一下几个方法：

方法名	返回类型	说明
empty	boolean	判断stack是否为空
peek	E	返回栈顶端的元素
pop	E	弹出栈顶的元素
push	E	将元素压入栈
search	int	返回最靠近顶端的目标元素到顶端的距离

代码实例StackTest：

package cn.swum;

import java.util.Stack;

public class StackTest {

    static class Person{

        int id;
        String name;
        int age;

        public Person(int id, String name, int age){
            this.id = id;
            this.name = name;
            this.age = age;

        }

        public String toString(){
            return "id:"+ this.id + " " + "name:" + this.name +" " + "age:" + this.age;

        }

    }

    public static void main(String[] args) {

        Stack stack = new Stack();

        stack.push(new Person(1,"赵一",18));
        stack.push(new Person(2,"王二",19));
        stack.push(new Person(3,"张三",20));
        stack.push(new Person(4,"李四",21));

        System.out.println("栈顶元素是:(" + stack.peek() + ")");

        System.out.println("目标元素离栈顶多少距离:" + stack.search(stack.get(0)));

        System.out.println("栈元素从栈顶到栈底的排序是:");

        //此处先用size保存是因为pop时，size会减1，
        // 如果直接stack.size放在循环中比较，只能打印一半对象
        int size = stack.size();

        for (int i = 0; i < size ; i++) {

            Person p = (Person) stack.pop();

            System.out.println(p.toString());

        }

    }

}

输出结果：

图片描述

Stack 是一个有序的栈，遵循先进后出原则。

2.7 ArrayList

ArrayList是List的子类，它和HashSet相反，允许存放重复元素，因此有序。

集合中元素被访问的顺序取决于集合的类型。

如果对ArrayList进行访问，迭代器将从索引0开始，每迭代一次，索引值加1。

然而，如果访问HashSet中的元素，每个元素将会按照某种随机的次序出现。

虽然可以确定在迭代过程中能够遍历到集合中的所有元素，但却无法预知元素被访问的次序。

代码实例：ArrayListTest

package cn.swum;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Date;
import java.util.List;

public class ArrayListTest {

    public static void main(String[] args) {

        List<String> arrayList = new ArrayList<String>();


        arrayList.add("a");
        arrayList.add("b");
        arrayList.add("c");
        //添加重复值
        arrayList.add("a");
        arrayList.add("d");
        arrayList.add("e");
        //添加null
        arrayList.add(null);

        System.out.println("arrayList的输出顺序为:");

        for (int i = 0; i < arrayList.size(); i++) {

            System.out.println((i+1) + ":" +arrayList.get(i));

        }

    }

}

输出结果：
图片描述

ArrayList是一个有序且允许重复和空值的列表

2.8 LinkedList

LinkedList是一种可以在任何位置进行高效地插入和删除操作的有序序列。

代码实例：LinkedListTest

package cn.swum;


import java.util.LinkedList;

/**
 * @author long
 * @date 2017/2/28
 */
public class LinkedListTest {

    public static void main(String[] args) {

        LinkedList<String> linkedList = new LinkedList<String>();

        linkedList.add("a");
        linkedList.add("b");
        linkedList.add("c");
        linkedList.add("d");
        linkedList.add("e");

        linkedList.add(2,"2");

        System.out.println("linkedList的输出顺序是:" + linkedList.toString());

        linkedList.push("f");

        System.out.println("push后，linkedList的元素顺序:" + linkedList.toString());

        linkedList.pop();

        System.out.println("pop后，linkedList的所剩元素:" + linkedList.toString());

    }

}

输出结果：

图片描述

LinkedList是有序的双向链表，可以在任意时刻进行元素的插入与删除，读取效率低于ArrayList，插入效率高
pop和push操作都是在队头开始

2.9 HashMap

HashMap的数据结构:

数组的特点是：寻址容易，插入和删除困难；

而链表的特点是：寻址困难，插入和删除容易。

哈希表结合了两者的优点。

哈希表有多种不同的实现方法，可以理解将此理解为“链表的数组”

图片描述

从上图我们可以发现哈希表是由数组+链表组成的，一个长度为16的数组中，每个元素存储的是一个链表的头结点。那么这些元素是按照什么样的规则存储到数组中呢。一般情况是通过hash(key)%len获得，也就是元素的key的哈希值对数组长度取模得到。比如上述哈希表中:
12%16=12,28%16=12,108%16=12,140%16=12。所以12、28、108以及140都存储在数组下标为12的位置。然后每个线性的数组下存储一个链表，链接起来。
首先HashMap里面实现一个静态内部类Entry，其重要的属性有 key , value, next，从属性key,value我们就能很明显的看出来Entry就是HashMap键值对实现的一个基础bean.我们上面说到HashMap的基础就是一个线性数组，这个数组就是Entry[]，Map里面的内容都保存在Entry[]里面。
HashMap的存取实现:

//存储时:
int hash = key.hashCode();// 这个hashCode方法这里不详述,只要理解每个key的hash是一个固定的int值
int index = hash % Entry[].length;
Entry[index] = value;

//取值时:
int hash = key.hashCode();
int index = hash % Entry[].length;
return Entry[index];

疑问：如果两个key通过hash%Entry[].length得到的index相同，会不会有覆盖的危险？

这里HashMap里面用到链式数据结构的一个概念。上面我们提到过Entry类里面有一个next属性，作用是指向下一个Entry。打个比方，第一个键值对A进来，通过计算其key的hash得到的index=0，记做:Entry[0] = A。一会后又进来一个键值对B，通过计算其index也等于0，现在怎么办？

HashMap会这样做:B.next = A,Entry[0] = B,如果又进来C,index也等于0,那么C.next = B,Entry[0] = C；这样我们发现index=0的地方其实存取了A,B,C三个键值对,他们通过next这个属性链接在一起。所以疑问不用担心。也就是说数组中存储的是最后插入的元素。

HashMapTest代码实例，自我实现HashMap:

Entry.java

package cn.swum.cn.swun.hash;

/**
 * @author long
 * @date 2017/2/28
 */
public class Entry <K,V>{

    final K key;
    V value;
    Entry<K,V> next;//下一个结点

    //构造函数
    public Entry(K k, V v, Entry<K,V> n) {
        key = k;
        value = v;
        next = n;
    }

    public final K getKey() {
        return key;
    }

    public final V getValue() {
        return value;
    }

    public final V setValue(V newValue) {
        V oldValue = value;
        value = newValue;
        return oldValue;
    }

    public final boolean equals(Object o) {
        if (!(o instanceof Entry))
            return false;
        Entry e = (Entry)o;
        Object k1 = getKey();
        Object k2 = e.getKey();
        if (k1 == k2 || (k1 != null && k1.equals(k2))) {
            Object v1 = getValue();
            Object v2 = e.getValue();
            if (v1 == v2 || (v1 != null && v1.equals(v2)))
                return true;
        }
        return false;
    }

    public final int hashCode() {
        return (key==null   ? 0 : key.hashCode()) ^ (value==null ? 0 : value.hashCode());
    }

    public final String toString() {
        return getKey() + "=" + getValue();
    }

}

MyHashMap.java

package cn.swum.cn.swun.hash;

/**
 * @author long
 * @date 2017/2/28
 */
public class MyHashMap<K,V>{

    private Entry[] table;//Entry数组表
    static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;//默认数组长度
    private int size;

    // 构造函数
    public MyHashMap() {
        table = new Entry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
        size = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
    }

    //获取数组长度
    public int getSize() {
        return size;
    }

    // 求index
    static int indexFor(int h, int length) {
        return h % (length - 1);
    }

    //获取元素
    public V get(Object key) {
        if (key == null)
            return null;
        int hash = key.hashCode();// key的哈希值
        int index = indexFor(hash, table.length);// 求key在数组中的下标
        for (Entry<K, V> e = table[index]; e != null; e = e.next) {
            Object k = e.key;
            if (e.key.hashCode() == hash && (k == key || key.equals(k)))
                return e.value;
        }
        return null;
    }

    // 添加元素
    public V put(K key, V value) {
        if (key == null)
            return null;
        int hash = key.hashCode();
        int index = indexFor(hash, table.length);

        // 如果添加的key已经存在，那么只需要修改value值即可
        for (Entry<K, V> e = table[index]; e != null; e = e.next) {
            Object k = e.key;
            if (e.key.hashCode() == hash && (k == key || key.equals(k))) {
                V oldValue = e.value;
                e.value = value;
                return oldValue;// 原来的value值
            }
        }
        // 如果key值不存在，那么需要添加
        Entry<K, V> e = table[index];// 获取当前数组中的e
        table[index] = new Entry<K, V>(key, value, e);// 新建一个Entry，并将其指向原先的e
        return null;
    }

}

MyHashMapTest.java

package cn.swum.cn.swun.hash;

/**
 * @author long
 * @date 2017/2/28
 */
public class MyHashMapTest {

    public static void main(String[] args) {

        MyHashMap<Integer, Integer> map = new MyHashMap<Integer, Integer>();
        map.put(1, 90);
        map.put(2, 95);
        map.put(17, 85);

        System.out.println(map.get(1));
        System.out.println(map.get(2));
        System.out.println(map.get(17));
        System.out.println(map.get(null));
    }

}

输出结果：

图片描述

2.10 WeekHashMapTest

package cn.swum.cn.swun.hash;

import java.util.WeakHashMap;

/**
 * @author long
 * @date 2017/2/28
 */
public class WeekHashMapTest {

    public static void main(String[] args) {
        int size = 10;

        if (args.length > 0) {
            size = Integer.parseInt(args[0]);
        }

        Key[] keys = new Key[size];
        WeakHashMap<Key, Value> whm = new WeakHashMap<Key, Value>();

        for (int i = 0; i < size; i++) {
            Key k = new Key(Integer.toString(i));
            Value v = new Value(Integer.toString(i));
            if (i % 3 == 0) {
                keys[i] = k;//强引用
            }
            whm.put(k, v);//所有键值放入WeakHashMap中
        }

        System.out.println(whm);
        System.out.println(whm.size());
        System.gc();

        try {
            // 把处理器的时间让给垃圾回收器进行垃圾回收
            Thread.sleep(4000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println(whm);
        System.out.println(whm.size());
    }
}

class Key {
    String id;

    public Key(String id) {
        this.id = id;
    }

    public String toString() {
        return id;
    }

    public int hashCode() {
        return id.hashCode();
    }

    public boolean equals(Object r) {
        return (r instanceof Key) && id.equals(((Key) r).id);
    }

    public void finalize() {
        System.out.println("Finalizing Key " + id);
    }
}

class Value {
    String id;

    public Value(String id) {
        this.id = id;
    }

    public String toString() {
        return id;
    }

    public void finalize() {
        System.out.println("Finalizing Value " + id);
    }

}

输出结果：

图片描述

2.11 HashTable与HashMap的区别

HashTable和HashMap存在很多的相同点，但是他们还是有几个比较重要的不同点。

我们从他们的定义就可以看出他们的不同，HashTable基于Dictionary类，而HashMap是基于AbstractMap。Dictionary是什么？它是任何可将键映射到相应值的类的抽象父类，而AbstractMap是基于Map接口的骨干实现，它以最大限度地减少实现此接口所需的工作。
HashMap可以允许存在一个为null的key和任意个为null的value，但是HashTable中的key和value都不允许为null。如下：当HashMap遇到为null的key时，它会调用putForNullKey方法来进行处理。对于value没有进行任何处理，只要是对象都可以。
Hashtable的方法是同步的，而HashMap的方法不是。所以有人一般都建议如果是涉及到多线程同步时采用HashTable，没有涉及就采用HashMap，但是在Collections类中存在一个静态方法：synchronizedMap()，该方法创建了一个线程安全的Map对象，并把它作为一个封装的对象来返回，所以通过Collections类的synchronizedMap方法是可以我们你同步访问潜在的HashMap。
遍历不同：HashMap仅支持Iterator的遍历方式，Hashtable支持Iterator和Enumeration两种遍历方式。

java集合类

Java集合类

1.简介：

1.1 java集合类图

2.集合详解

2.1 HashSet

2.2 LinkedHashSet

2.3 SortedSet（接口）

2.4 TreeSet

2.5 Vector

2.6 Stack

2.7 ArrayList

2.8 LinkedList

2.9 HashMap

2.10 WeekHashMapTest

2.11 HashTable与HashMap的区别

龙ing3

引用和评论

Gson - 比较两个顺序无关的json字符串

在Java程序中监听mysql的binlog

Jerry和您聊聊Chrome开发者工具

Bitmap 和布隆过滤器傻傻分不清？你这不应该啊

Just for fun——迅速写完快速排序

Spring 实现 3 种异步流式接口，干掉接口超时烦恼

💢线上高延迟请求排查

java集合类

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2.集合详解

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2.11 HashTable与HashMap的区别

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