java基础之十五->集合、泛型

一、容器的概念

二、容器API

特点：
1、可以存放不同类型的数据，二数组只能存放固定类型的数据
2、使用Arraylist子类实现的时候，初始化的长度是10，当长度不够的时候会进行自动扩容操作
api方法：
1、add：要求必须传入的参数是Object对象，因此写入基本数据类型的时候，包含了自动拆箱和自动装箱的过程
2、addAll:添加另一个集合的元素到此集合中
3、clear:清空集合的内容，但是集合对象不会被回收
4、contains:判断此集合中是否包含指定的元素
5、containsAll:判断此集合中是否包含另一个集合
6、equals:也是比较集合里面的元素是否相等
7、isEmpty:判断集合是否为空
8、remove:删除集合中的一个元素
9、removeAll：删除此集合中包含的另一个集合的元素
10、removeIf:判断此集合是否拥有另一个集合的所有元素
11、size:返回当前结合的元素个数
12、toArray:将集合转换成数组

示例

package com.msbline.basic.collectionPkg;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
public class CollectionDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Collection collection = new ArrayList();
        collection.add(1); // 看起来是个1，实际上是个包装类型，因为add方法要求的是Object类型
        collection.add(true);
        collection.add(1.23);
        collection.add("abc");
        System.out.println(collection);
        //添加一个元素到指定位置
        ((ArrayList)collection).add(0,"mashibing");
        System.out.println(collection);
        Collection collection1 = new ArrayList();
        collection1.add("a");
        collection1.add("b");
        collection1.add("c");
        collection1.add("c");
        //往集合里面加入另一个集合里面的内容
        collection.addAll(collection1);
        System.out.println(collection);
//        collection.removeAll(collection1);
//        System.out.println(collection);
        System.out.println(collection1.retainAll(collection));
        Object[] objects = collection.toArray();
        System.out.println(objects[1]);
    }
}

三、Collection接口

1、List 接口

特点：
1、可以存放不同类型的数据，二数组只能存放固定类型的数据
2、使用Arraylist子类实现的时候，初始化的长度是10，当长度不够的时候会进行自动扩容操作

Arraylist 示例

package com.msbline.basic.collectionPkg;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class ListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList();
        list.add("a");
        list.add(1);
        list.add(true);
        list.add("a");
        System.out.println(list);
        System.out.println(list.get(0));
        System.out.println(list.indexOf("a"));
        System.out.println(list.lastIndexOf("a"));
        System.out.println("---------------");
        list.set(0,"b");
        System.out.println(list);
        System.out.println("----------------");
        List list1 = list.subList(0,2);
        System.out.println(list1);
        
    }
}

LinkedList 示例

package com.msbline.basic.collectionPkg;
import java.util.LinkedList;
public class LinkedListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList linkedList = new LinkedList();
        linkedList.add(123);
        linkedList.add(false);
        linkedList.add("abc");
        System.out.println(linkedList);
        linkedList.add(0,"mashibing");
        System.out.println(linkedList);
        linkedList.addFirst("a");
        System.out.println(linkedList);
        linkedList.addLast("b");
        System.out.println(linkedList);
        System.out.println("element:"+linkedList.element());
        linkedList.offer("3333");
        System.out.println(linkedList);
        System.out.println("peek:"+linkedList.peek());
        System.out.println("poll:"+linkedList.poll());
    }
}

Vector 示例

1、Vector也是List接口的一个实现
2、Vector跟Arraylist一样，底层都是使用数组进行实现的
3、跟Arraylist的区别是：

(1)、Arraylist是线程不安全的，效率高，Vector是线程安全的效率低
(2)、Arraylist扩容的时候，是扩容1.5倍，Vector扩容的时候，是扩容2倍

package com.msbline.basic.collectionPkg;
import java.util.Vector;
public class VectorDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Vector vector = new Vector();
        vector.add(1);
        vector.add("abc");
        System.out.println(vector);
    }
}

小结

2、Set接口

TreeSet

1、底层是TreeMap,而TreeMap的底层又是红黑树实现的，根据树的特性，TreeSet只能存储相同类型的数据
2、红黑树也符合二叉树（也叫二叉平衡树）的特性，左边节点的值小于双亲节点，右边节点的值大于双亲节点
3、红黑树左右子树的深度差规则是最长路径不超过最短路径的2倍，避免树倾斜太大，保证查找的速度
4、树中的元素是要默认进行排序操作的，如果是基本数据类型，自动比较，如果是引用类型的话该怎么比较呢，需要自定义比较器，往TreeSet里面放的时候它才知道该根据什么进行比较和排序，也就是后面说的Comparable

package com.msbline.basic.collectionPkg;
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;
public class SetDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //底层是红黑树实现的
        TreeSet treeSet = new TreeSet();
        treeSet.add(65);
        treeSet.add(1);
        treeSet.add(3);
        System.out.println(treeSet);
        
        TreeSet treeSet = new TreeSet();
        treeSet.add(new Person("a",20));
        treeSet.add(new Person("b",60));
        treeSet.add(new Person("c",80));
        treeSet.add(new Person("d",14));
        System.out.println(treeSet);
    }
}

package com.msbline.basic.collectionPkg;
public class Person implements Comparable{
    private String name;
    private int age;
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    @Override
 public int compareTo(Object o) {
        Person p = (Person) o;
        if(p.age > this.age){
            return 1;
        } else if(p.age < this.age){
            return -1;
        } else {
            return 0;
        }
    }
    @Override
 public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + ''' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

HashSet

1、HashSet使用的是HashMap，而HashMap使用的是数组加链表来存储的，所以HashSet最终使用的也是数组加链表来存储数据的
2、如上图，如果有两个相同的对象往HashSet里面放的时候，如果没有重写对象的equals和HashCode方法，那么比较的是两个对象的地址，两个对象的地址不同，即使内容相同也能同时存在与HashSet中，解决方法是重写equals和HashCode方法
3、小结

package com.msbline.basic.collectionPkg;
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;
public class SetDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Set set = new HashSet();
        set.add("123");
        set.add("123");
        set.add(1);
        set.add(true);
        System.out.println(set);
        System.out.println(set.isEmpty());
        Iterator iterator = set.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
        //将while循环改成for循环
        for(Iterator iter = set.iterator();iter.hasNext();){
            System.out.println(iter.next());
        }
    }
}

四、Map 接口

Map.entry：表示的是K-V组合的一组映射关系，key和value成组出现

api示例

package com.msbline.basic.map;
import java.util.*;
public class MapDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String,Integer> map = new HashMap<>();
        map.put("a",1);
        map.put("b",2);
        map.put("c",3);
        map.put("d",4);
        System.out.println(map);
        System.out.println("isEmpty:"+map.isEmpty());
        System.out.println("size:"+map.size());
        System.out.println(map.containsKey("a"));
        System.out.println(map.containsValue(2));
        System.out.println("get:"+map.get("c"));
        //遍历操作
 Set<String> keys = map.keySet();
        for(String key : keys){
            System.out.println(key+":"+map.get(key));
        }
        //这种方式只能获取value值，不能根据value来获取key
 Collection<Integer> values = map.values();
        for (Integer value : values){
            System.out.println(value);
        }
        //迭代器
 System.out.println("------------");
        Set<String> keys1 = map.keySet();
        Iterator<String> iterator = keys1.iterator();
        for (Iterator<String> it = iterator; it.hasNext(); ) {
            String key = it.next();
            System.out.println(key+":"+map.get(key));
        }
        System.out.println("Map.entry---------------");
        //Map.entry
 Set<Map.Entry<String, Integer>> entrySet = map.entrySet();
        Iterator<Map.Entry<String, Integer>> iterator1 = entrySet.iterator();
        while (iterator1.hasNext()){
            Map.Entry<String, Integer> next = iterator1.next();
            System.out.println(next.getKey()+":"+next.getValue());
        }
    }
}

HashMap、HashTable的区别

1、hashmap:数组+链表(1.7)，数组+链表+红黑树(1.8), hashtable:数组+链表
2、HashMap线程不安全,效率比较高，hashtable线程安全，效率低
3、hashmap中的key和value都可以为空，hashtable里面都不可以为空
4、HashMap继承于AbstractMap类，hashTable继承与Dictionary类
5、迭代器(Iterator)。HashMap的迭代器(Iterator)是fail-fast迭代器，而Hashtable的enumerator迭代器不是fail-fast的。所以当有其它线程改变了HashMap的结构（增加或者移除元素），将会抛出ConcurrentModificationException
6、容量的初始值和增加方式都不一样：HashMap默认的容量大小是16；增加容量时，每次将容量变为"原始容量x2"。Hashtable默认的容量大小是11；增加容量时，每次将容量变为"原始容量x2 + 1"
7、添加key-value时的hash值算法不同：HashMap添加元素时，是使用自定义的哈希算法。Hashtable没有自定义哈希算法，而直接采用的key的hashCode()

HashMap

1、hashmap:数组+链表(1.7)，数组+链表+红黑树(1.8)
2、默认初始容量16(1<<4)，可以自己传入，只不过你传入的容量如果不是2的n次幂，会通过一个计算给你转成离你这个数据最近的2的n次幂数，比如13经过计算得到16，17经过计算得到32，最大容量1<<30(2的30次方)，为什么要设为2的n次幂，是为了方便进行&运算提高效率，在计算放在数组的哪个位置的时候采用&运算而没有采用取模运算
3、默认加载因子0.75f,这个是用来决定什么时候进行扩容的，比如当前容量是32，那么32*0.75=24;当数组容量达到24的时候就扩容，这个加载因子也可以自定义
4、当链表长度达到8的时候，转为红黑树，为什么（泊松分布），也是为了提高搜索效率，如果一直使用链表那么在遍历的时候要遍历n次，时间复杂度是O(n),而遍历红黑树的时间复杂度是O(logn)
5、hashmap既然是什么时候创建数组的呢，new HashMap的时候没有创建，因为这个时候还不知道这个map到底会不会放数据呢，如果这个时候就创建了数组最后不放数据就造成了空间浪费，所以是在put的时候才会判断，如果数组还没有创建，那么就这个时候创建
6、扩容的时候创建了一个新的数组，将原数组中的值重新进行hash计算，再放到新的数组中
7、jdk1.8的变化：

7.1、jdk1.7的时候，链表节点类的名称叫做Entry,1.8改为Node,不过里面的内容是没有变化的
7.2、1.8里面多了一个TreeNode，是红黑树节点的类
7.3、1.8里面的哈希计算有变化，有一个名词叫做扰动函数（让高位参与运算，减少hash碰撞的概率），现在还不太理解，先记下

HashTable

1、默认初始容量11

LinkedHashMap

参考这篇文章：https://segmentfault.com/a/1190000012964859

TreeMap

参考：https://segmentfault.com/a/1190000012775806

五、Iterable接口、Iterator接口

在Java代码中包含三种循环方式，do...while,while,for
还有一种增强for循环的方式，可以简化循环的编写
所有集合类都默认实现了Iterable的接口，实现此接口意味着具备了增强for循环的能力，也就是for-each

Iterable的接口:

(1) iterator() 返回一个Iterator的具体实现
(2) foreach() 增强for循环

Iterator的接口:

(1) hasNext() 是否还有下一个元素
(2) next() 获取下一个元素

注意：

(1) 在使用iterator的过程中，如果删除(list.remove(o))其中的某个元素会报错,因为list和iterator是两个不同的对象，两个对象操作同一份数据，一个在遍历一个在删除，导致并发操作异常，因此，如果遍历的同时需要修改元素，就使用iterator来操作，由这一个对象对数据进行修改，便不会有并发操作这种异常
(2) ListIterator不仅可以向后遍历，还可以向前遍历，不过得先向后再向前，始终是通过cursor和lastret的指针来获取元素值及向下的遍历索引

package com.msbline.basic.collectionPkg;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.ListIterator;
public class IteratorDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList list = new ArrayList();
        list.add(1);
        list.add(2);
        list.add(3);
        list.add(4);
        list.add(5);
//        for(int i = 0; i<list.size(); i++){
//            System.out.println(list.get(i));
//        }
        //迭代器
        ListIterator iterator = list.listIterator();
        while (iterator.hasNext()){
            Object o = iterator.next();
            if (o.equals(2)){
                iterator.remove();
            }
            System.out.println(o);
        }
        System.out.println("--------------");
        while (iterator.hasPrevious()){
            System.out.println(iterator.previous());
        }
        System.out.println("--------------");
//        //增强for循环
//        for (Object o : list){
//            System.out.println(o);
//        }
 }
}

六、泛型

当做一些集合的统一操作的时候，需要保证集合里面的数据类型是一致的，此时就需要泛型来进行限制
优点：

1、数据安全，只能放泛型规定的类型
2、获取数据时效率比较高

泛型的高阶应用

1、泛型类
在定义类的时候，在类名的后面加,起到占位的作用，类中的方法返回值类型和属性的类型都可以使用

示例

package com.msbline.basic.collectionPkg;
public class FaxingClass<A> {
    private String name;
    private A a;
    public FaxingClass() {
    }
    public FaxingClass(String name, A a) {
        this.name = name;
        this.a = a;
    }
    public void show(){
        System.out.println("name:"+name+", id:"+a);
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public A getA() {
        return a;
    }
    public void setA(A a) {
        this.a = a;
    }
}

package com.msbline.basic.collectionPkg;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class FanXingDemo {
    public static void main(String[] args) {
        FaxingClass<String> fxc = new FaxingClass<>();
        fxc.setName("zhangsan");
        fxc.setA("male");
        fxc.show();
        FaxingClass<Integer> fxc1 = new FaxingClass<>();
        fxc1.setName("zhangsan");
        fxc1.setA(1);
        fxc1.show();
        FaxingClass<Person> fxc3 = new FaxingClass<>();
        fxc3.setName("zhangsan");
        fxc3.setA(new Person("lisi",1));
        fxc3.show();
    }
}

2、泛型接口

示例

package com.msbline.basic.collectionPkg;
public interface FanxingInterface<B> {
    public B test();
    public void test2(B b);
}

package com.msbline.basic.collectionPkg;
public class FanXingInterfaceImpl implements FanxingInterface<String>{
    @Override
 public String test() {
        return "abc";
    }
    @Override
 public void test2(String s) {
        System.out.println(s);
    }
}

FanXingInterfaceImpl fx1 = new FanXingInterfaceImpl();
System.out.println(fx1.test());
fx1.test2("1");

3、泛型方法
在定义方法的时候，指定方法的返回值和参数是自定义的占位符，可以是类名中的T，也可以是自定义的Q，只不过在使用Q的时候要定义在返回值的前面

示例

package com.msbline.basic.collectionPkg;
public class FanXingMethod<T> {
    private T t;
    public T getT() {
        return t;
    }
    public void setT(T t) {
        this.t = t;
    }
    public T test() {
//        return t;
        return (T) "aaa";
    }
    public <Q> Q show(Q q){
        System.out.println(q);
        System.out.println(t);
        return q;
    }
}

FanXingMethod fxm = new FanXingMethod();
fxm.setT("ttt");
fxm.show(123);
fxm.show(true);
System.out.println(fxm.test());

4、泛型的上限(还不太理解)
如果父类确定了，所有子类都可以之间使用

5、泛型的下限(还不太理解)
如果子类确定了，子类的所有父类都可以直接传递参数值

普通泛型示例

package com.msbline.basic.collectionPkg;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class FanXingDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //加了泛型之后就只能放Person类型的对象
        List<Person> list = new ArrayList();
        list.add(new Person("zhangsan",10));
        for(int i = 0; i<list.size(); i++){
            System.out.println(list.get(i));
        }
        for(Object iter:list){
            System.out.println(iter);
        }
    }
}