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Java集合全解【完整版】

2023-11-20 18:00:53基础资料围观287次

这篇文章介绍了Java集合全解【完整版】，分享给大家做个参考，收藏Java资料网收获更多编程知识

文章目录

01 初识集合
- > 集合是什么？为什么要用集合？
- > 集合的框架体系
02 Collection接口
03 List接口
04 Set接口
05 Map接口
06 Collections工具类介绍
- > 排序操作
- > 查找、替换
👉 开发中如何选择集合实现类

01 初识集合

> 集合是什么？为什么要用集合？

保存数据会经常使用到数组，但数组存在以下几个缺陷:
1. 长度开始时必须指定，且一旦指定，不能更改；
2. 保存的必须为同一类型的元素；
3. 使用数组进行增加元素的步骤比较麻烦；

//例如 创建一个 Play 数组
Play[] p = new Play[1]; //大小是1
p[0] = new Play();
//增加新的Play对象
Play[] p2 = new Play[p.length+1];//新建数组
//然后再用循环拷贝p数组的元素到p2中，很繁琐

这个时候就需要用一个比数组要“高级的容器”来解决，这就是集合：

可以动态保存任意多个不同类型对象，使用方便；
提供了一系列方便的操作对象的方法：add、remove、set、get等；
使用集合添加、删除新元素要简单的多；

> 集合的框架体系

Java的集合类有很多，主要分为两大类：

单列集合：
双列集合：

//单列集合
ArrayList arrayList = new ArrayList();
arrayList.add("Jack");
arrayList.add("Tom");

//双列集合
HashMap hashMap = new HashMap();
hashMap.put("No.1","我");
hashMap.put("No.2","你");

02 Collection接口

Collection接口实现类的特点：

public interface Collection<E> extends Iterable<E>

Collection实现子类可以存放多个元素，每个元素可以是Object
有些Collection的实现类，可以存放重复的元素，有些不可以；
有些Collection的实现类，有些是有序的（List），有些则不是有序（Set）；
Collection接口没有直接的实现子类，是通过它的子接口List和Set来实现的；

（----> 这些方法是 List 和 Set 都有的）

> Collection接口常用方法

add ：添加单个元素；
remove ：删除指定元素；
contains ：查找元素是否存在；
size ：获取元素个数；
isEmpty ：判断是否为空；
clear ：清空；
addAll ：添加多个元素；
containaAll ：查找多个元素是否都存在；
removeAll ：删除多个元素；

以 ArrayList 实现类来演示：

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

public class CollectionMethod {
    public static void main(String[] args) {
        //1.add：添加单个元素
        List list = new ArrayList();
        list.add("字符串");
        list.add(128);//list.add(new Integer(10))
        list.add(true);
        System.out.println("list="+list);//list=[字符串, 128, true]

        //2.remove：删除指定元素
        //list.remove(0);//删除第一个元素
        //System.out.println("list="+list);//list=[128, true]
        list.remove("字符串");//指定删除某个元素
        System.out.println("list="+list);//list=[128, true]

        //3.contains：查找某个元素是否存在
        System.out.println(list.contains(128));//true

        //4.size：返回元素个数
        System.out.println(list.size());//2

        //5.isEmpty：判断是否为空
        System.out.println(list.isEmpty());//false

        //6.clear：清空
        list.clear();
        System.out.println("list= "+list);//list= []

        //7.addAll：添加多个元素
        ArrayList list2 = new ArrayList();
        list2.add("开心");
        list2.add("每");
        list2.add(1);
        list2.add("天");
        list.addAll(list2);//传入一个集合
        System.out.println("新的list："+list);//新的list：[开心, 每, 1, 天]

        //8.containsAll：查找多个元素是否存在
        System.out.println(list.containsAll(list2));//true

        //9.removeAll：删除多个元素
        list.removeAll(list2);
        System.out.println("list="+list);//list=[]
    }
}

> Collection接口遍历元素：使用Iterator（迭代器）

Iterator对象称为迭代器，主要用于遍历Collection集合中的元素；
所有实现了Collection接口的集合类都有一个 iterator( ) 方法，用以返回一个实现了Iterator接口的对象，即返回一个迭代器；
Iterator仅用于遍历集合，Iterator本身并不存放对象；

迭代器执行原理：
Iterator iterator = new coll.iterator(); 得到一个集合迭代器
hasNext() :判断是否还有下一个元素
while(iterator.hasNext()){
	next()作用:指针下移，将下移后以后集合位置上的元素返回
	System.out.println(iterator.next());
}

每 next() 一次，箭头下移一次：

注意：在调用 iterator.next( ) 方法之前，必须要调用iterator.hasNext( ) 进行检测；若不调用，且下一条记录无效，直接调用 iterator.next( ) 会抛出 NoSuchElementException异常。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;

public class CollectionIterator {
    public static void main(String[] args) {
        Collection col = new ArrayList();

        col.add(new Book("三国演义","罗贯中",10.1));
        col.add(new Book("红楼梦","曹雪芹",34.6));
        col.add(new Book("西游记","吴承恩",28.8));
        System.out.println("col : "+col);
//col : [Book{name='三国演义', author='罗贯中', price=10.1}, Book{name='红楼梦', author='曹雪芹', price=34.6}, Book{name='西游记', author='吴承恩', price=28.8}]
        
        //遍历 col
        //1.先得到col集合对应的迭代器
        Iterator iterator = col.iterator();
        
        //2.使用while循环遍历
        //快捷键快速生成while循环 输入itit回车即可
        //crtl+j 可以查看当前所有快捷键
        while(iterator.hasNext()){ //判断是否还有数据
            //next()返回下一个元素，类型是Object
            Object obj = iterator.next();
            System.out.println(obj);
            //Book{name='三国演义', author='罗贯中', price=10.1}
            //Book{name='红楼梦', author='曹雪芹', price=34.6}
            //Book{name='西游记', author='吴承恩', price=28.8}
        
        //3.当退出while循环后，此时iterator迭代器指向最后的元素
        //iterator.next(); --> NoSuchElementException
        //4.若还要使用迭代器，需要重置迭代器
        iterator = col.iterator();             
        }
    }
}

class Book{
    private String name;
    private String author;
    private double price;

    public Book(String name, String author, double price) {
        this.name = name;
        this.author = author;
        this.price = price;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Book{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", author='" + author + '\'' +
                ", price=" + price +
                '}';
    }
}

> Collection接口遍历元素：增强 for 循环

增强for循环，可以代替 iterator迭代器，特点：增强for循环就是简化版的iterator，本质一样，只能用于遍历集合或数组；

基本语法：

for(元素类型 元素名 : 集合名或数组名){
		访问元素
}

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;

public class CollectionIterator {
    public static void main(String[] args) {
        Collection col = new ArrayList();

        col.add(new Book("三国演义","罗贯中",10.1));
        col.add(new Book("红楼梦","曹雪芹",34.6));
        col.add(new Book("西游记","吴承恩",28.8));

        //增强for循环  不仅可以用于集合，数组也同样适用
        //底层仍然是迭代器iterator 相当于简化版迭代器
        //快捷键 输入I后回车
        for (Object book:col) {
            System.out.println(book);
        }
        //Book{name='三国演义', author='罗贯中', price=10.1}
        //Book{name='红楼梦', author='曹雪芹', price=34.6}
        //Book{name='西游记', author='吴承恩', price=28.8}

    }
}

class Book{
    private String name;
    private String author;
    private double price;

    public Book(String name, String author, double price) {
        this.name = name;
        this.author = author;
        this.price = price;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Book{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", author='" + author + '\'' +
                ", price=" + price +
                '}';
    }
}

03 List接口

List集合类中元素有序（即添加和取出顺序一致），且可重复
List集合中的每个元素都有其对应的顺序索引，即支持索引；
List容器中的元素都对应一个整数型的序号记其在容器中的位置，可以根据序号存取容器中的元素
List常用接口有 ArrayList、LinkedList、Vector

//1.List集合类中元素有序（即添加和取出顺序一致），且可重复
        List list = new ArrayList();
        list.add("Jack");
        list.add("Tom");
        list.add("Marry");
        list.add("Marry");
        System.out.println(list);
        //[Jack, Tom, Marry, Marry]取出输出顺序和存放顺序一致,且可重复

        //2.List集合中的每个元素都有其对应的顺序索引，即支持索引
        System.out.println(list.get(2));//Marry
        //3.List容器中的元素都对应一个整数型的序号记其在容器中的位置，可以根据序号存取容器中的元素

> List 接口的常用方法

void add (int index,Object ele) ：在index位置插入ele元素；
boolean addAll (int index,Collection eles) ：从index位置开始将eles集合中的所有元素添加进来；
Object get (int index) ：获取指定index位置的元素；
int indexOf (Object obj) ：返回obj在集合中首次出现的位置；
int lastIndexOf (Object obj) ：返回obj在集合中末次出现的位置；
Object remove (int index) ：移除指定index位置的元素，并返回此元素；
Object set (int index,Object ele) ：设置指定index的位置的元素为ele，相当于是替换；
List subList (int fromIndex,int toIndex) ：返回从fromIndex到toIndex位置的子集合；

更多方法可以自行JDK API在线查询 或 下载中文版JavaAPI帮助文档【免费0积分下载】

//向上转型，用List来接收ArrayList
List list = new ArrayList();

//1. void add (int index,Object ele) ：在index位置插入ele元素；
list.add("开心的你");
list.add(0,"帅气的我");//在0位置插入
System.out.println(list);//[帅气的我, 开心的你]

//2. boolean addAll (int index,Collection eles) ：从index位置开始将eles集合中的所有元素添加进来；
List list1 =  new ArrayList();
list1.add("Jack");list1.add("Tom");list1.add("Marry");
list.addAll(1,list1);
System.out.println(list);//[帅气的我, Jack, Tom, Marry, 开心的你]

//3. Object get (int index) ：获取指定index位置的元素；
System.out.println(list.get(0));//帅气的我

//4. int indexOf (Object obj) ：返回obj在集合中首次出现的位置；
System.out.println(list.indexOf("开心的你"));//4

//5. int lastIndexOf (Object obj) ：返回obj在集合中末次出现的位置；
list.add("Jack");
System.out.println(list.lastIndexOf("Jack"));//5

//6. Object remove (int index) ：移除指定index位置的元素，并返回此元素；
System.out.println(list.remove(5));//Jack
System.out.println(list);//[帅气的我, Jack, Tom, Marry, 开心的你]

//7. Object set (int index,Object ele) ：设置指定index的位置的元素为ele，相当于是替换；
list.set(1,"!!!");
System.out.println(list);//[帅气的我, !!!, Tom, Marry, 开心的你]

//8. List subList  (int fromIndex,int toIndex) ：返回从fromIndex到toIndex位置的子集合；
//返回的子集合： [fromIndex,toIndex) 左闭右开
System.out.println(list.subList(2,4));//[Tom, Marry]

> List的三种遍历方式

import java.util.*;

public class ListFor {
    public static void main(String[] args) {
        //List的实现接口子类ArrayList LinkedList Vector
        //List list = new ArrayList();
        //List list = new LinkedList();
        List list = new Vector();
        list.add("熊大");
        list.add("熊二");
        list.add("光头强");

        //迭代器iterator遍历
        Iterator iterator = list.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            Object next = iterator.next();
            System.out.println(next);
        }

        //增强for遍历
        for (Object o:list) {
            System.out.println(o);
        }

        //普通遍历
        for (int i=0;i<list.size();i++){
            System.out.println(list.get(i));
        }
    }
}

> List 排序练习

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

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        //List list = new ArrayList();
        //List list = new LinkedList();
        List list = new Vector();
        list.add(new Book("红楼梦", 36.4f, "曹雪芹"));
        list.add(new Book("水浒传", 19.9f, "施耐庵"));
        list.add(new Book("西游记", 28.8f, "吴承恩"));

        //遍历
        for(Object o:list){
            System.out.println(o);
        }

        //冒泡排序
        sort(list);
        System.out.println("---- 排序后 ----");
        for(Object o:list){
            System.out.println(o);
        }
    }
    //静态方法：冒泡排序
    //要求价格从小到大
    public static void sort(List list){

        for (int i=0;i<list.size();i++){
            for (int j=0;j<list.size()-1-i;j++){
                //取出对象book
                Book book1 = (Book) list.get(j);
                Book book2 = (Book) list.get(j+1);
                if(book1.getPrice()>book2.getPrice()){
                    //交换
                    list.set(j,book2);
                    list.set(j+1,book1);
                }

            }
        }
    }
}
class Book{
    private String name;
    private float price;
    private String author;

    @Override
    public String toString() {
        return "书名： "+name+"  价格： "+price+"  作者： "+author;
    }

    public Book(String name, float price, String author) {
        this.name = name;
        this.price = price;
        this.author = author;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void setPrice(float price) {
        this.price = price;
    }

    public void setAuthor(String author) {
        this.author = author;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public float getPrice() {
        return price;
    }

    public String getAuthor() {
        return author;
    }
}

※ ArrayList 使用注意事项

允许存放任何元素，包括空元素null

ArrayList list = new ArrayList();
list.add(null);
list.add("OK")；
list.add(null);
System.out.println(list);
//[null,OK,null]

ArrayList 是由数组来实现数据存储的；
ArrayList基本等同于 Vector ，除了 ArrayList是线程不安全的，但执行效率高，在多线程的情况下不建议用ArrayList；

※ ArrayList 底层结构

ArrayList中维护了一个Object类型的数组
transient Object[ ] elementData; //transient 短暂的表示该属性不会被序列化
当创建ArrayList对象时，如果使用的是无参构造器，则初始elementData容量为0 ，第一次添加则扩容elementData为10，如需要再次扩容，则扩容elementData为1.5 倍；
如果使用的是指定大小的构造器，则初始扩容elementData容量为指定大小，如果需要再次扩容，则直接扩容为1.5倍；

※ Vector 底层结构

Vector 底层也是一个对象数组，protected Object[ ] elementData；
Vector 是线程同步的，即线程安全，Vector类的操作方法带有synchronized
在开发中，需要线程同步安全时，考虑使用Vector

※ LinkedList 底层结构（双向链表和增删改查案例）

LinkedList 实现了双向链表和双端队列的特点
可以添加任意元素（元素可以重复），包括null；
线程不安全，没有实现同步
LinkedList底层维护了一个双向链表；
LinkedList中维护了两个属性first和last分别指向首节点和尾节点；
每个节点（Node对象），里面又维护了prev、next、item三个属性，其中通过prev指向前一个，通过next指向后一个节点，最终完成双向链表；
所以 LinkedList的元素的添加和删除不是通过数组完成的，相对来说效率较高；

双向链表的模拟：

public class TestLinkedList01 {
    public static void main(String[] args) {
        //模拟一个简单的双向链表
        Node jack = new Node("Jack");
        Node tom = new Node("Tom");
        Node marry = new Node("Marry");

        //连接三个节点，形成双向链表
        //jack -> tom -> marry
        jack.next = tom;
        tom.next = marry;
        //jack <- tom <- marry
        marry.pre = tom;
        tom.pre = jack;

        Node first = jack;//让first引用指向jack，就是双向链表的首节点
        Node last = marry;//让last引用指向marry，就是双向链表的尾节点

        //演示 从头到尾 遍历
        System.out.println("--------- 从头到尾的遍历 --------");
        while(true){
            if(first == null){
                break;
            }
            //输出first信息
            System.out.println(first);
            first = first.next;//输出完以后，first指向下一个
            /*
                    Node name = Jack
                    Node name = Tom
                    Node name = Marry
                    进程已结束,退出代码0
             */
        }
        //从尾到头的遍历
        System.out.println("--------- 从尾到头遍历 --------");
        while(true){
            if(last == null){
                break;
            }
            //输出last信息
            System.out.println(last);
            last = last.pre;//输出完以后，first指向下一个
            /*
                    Node name = Marry
                    Node name = Tom
                    Node name = Jack
             */
        }

        //演示链表的添加对象/数据
        //在tom和marry之间插入一个对象
        //1.先创建一个Node节点,name为smith
        Node smith = new Node("Smith");
        //2.把smith加入双向链表
        smith.next = marry;
        smith.pre = tom;
        marry.pre = smith;
        tom.next = smith;
        //3.让first再次指向jack
        first =  jack;
        //演示 从头到尾 遍历
        System.out.println("--------- 插入smith后 从头到尾的遍历 --------");
        while(true){
            if(first == null){
                break;
            }
            //输出first信息
            System.out.println(first);
            first = first.next;//输出完以后，first指向下一个
        }/*
                Node name = Jack
                Node name = Tom
                Node name = Smith
                Node name = Marry
        */


    }


}


//定义一个Node类，Node对象表示双向链表的一个节点
class Node{
    public Object item;//真正存放数据的地方
    public Node next;//指向下一个节点
    public Node pre;//指向前一个节点
    public Node(Object name){
        this.item  = name;
    }
    public String toString(){
        return "Node name = "+item;
    }
}

LinkedList的增删改查案例：

import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedList;

public class LinkListCRUD {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList linkedList = new LinkedList();

        //增
        linkedList.add(1);//size=0添加一个新节点，首尾指针都指向这个新节点
        linkedList.add(2);//last指向新节点，first还是指向第一个节点，next指向新节点
        linkedList.add(3);
        System.out.println("增后： "+linkedList);

        //删
        linkedList.remove();//默认删除第一个
        System.out.println("删后： "+linkedList);//就是去掉指针

        //改
        linkedList.set(1,999);
        System.out.println("改后： "+linkedList);


        //查
        //get(1) 得到双向链表的第二个对象
        Object o = linkedList.get(1);
        System.out.println(o);//999

        //因为LinkedList是实现了List接口，所以遍历方式：
        Iterator iterator = linkedList.iterator();
        while (iterator.hasNext()) { //快捷输入itit
            Object next =  iterator.next();
            System.out.println(next);
        }
        //还有增强for 和普通for 遍历
    }
}

(可以自行debug看一下调用方法的实现)

> ArrayList 和 LinkedList 比较

集合	底层结构	增删的效率	改查的效率
ArrayList	可变数组	较低，数组扩容	较高
LinkedList	双向链表	较高，通过链表追加	较低

如何选择 ArrayList 和 LinkedList :

如果改查的操作较多，选择 ArrayList；
如果增删的操作较多，选择 LinkedList；
一般程序中，80%-90%都是查询，因此大部分会使用ArrayList；
在项目中，灵活选择，可以一个模块用LinkedList，一个模块用ArrayList；

多线程的情况还是考虑 Vector ，因为它是线程安全的

04 Set接口

Set 接口介绍：

无序（添加和取出的顺序不一致），没有索引；
不允许重复元素，所以最多包含一个null；
JDK API 中Set的常用实现类有：HashSet 和 TreeSet；

> Set 接口和常用方法

Set 接口的常用方法

和 List 接口一样，Set 接口也是 Collection 的子接口，所以常用方法和Collection接口一样

Set 接口的遍历方式

同 Collection 的遍历一样：
- 迭代器遍历
- 增强 for
- 但 不能用索引 的方式来获取；（因为Set无序）

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

public class SetMethod {
    public static void main(String[] args) {
        //以Set接口的实现类 HashSet 来演示
        //Set接口的实现类对象(Set接口对象)，不能存放重复元素
        //Set接口对象存放和读取数据无序
        //取出的顺序虽然不是添加的顺序，但是，是固定有序的
        Set set = new HashSet();
        set.add("John");
        set.add("Lucy");
        set.add("Jack");
        set.add(null);
        set.add(null);
        System.out.println(set);//[null, John, Lucy, Jack] 执行多遍都是这个结果
		set.remove(null);//等常用方法可以依照Colleciotn常用方法，是一致的

        //遍历：迭代器
        Iterator iterator = set.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            Object o = iterator.next();
            System.out.println(o);
        }
        //遍历：增强for （底层还是迭代器）
        for(Object o:set){
            System.out.println(o);
        }
        //不能索引遍历，且set接口对象没有get()方法
    }
}

> HashSet

HashSet实现了Set接口；
HashSet实际上是HashMap，可以从源码看出；
可以存放 null 值，但是只能有一个null；
HashSet 不保证元素是有序的，取决于hash后，再确定索引的结果；
不能有重复元素 / 对象；

import java.util.HashSet;

public class HashSet01 {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet hashSet = new HashSet();
        //1.在执行add方法后，会返回一个boolean值
        //2.如果添加成功，返回true，否则返回false
        System.out.println(hashSet.add("john"));//true
        System.out.println(hashSet.add("lucy"));//true
        System.out.println(hashSet.add("john"));//false
        System.out.println(hashSet.add("jack"));//true
        System.out.println(hashSet.add("rose"));//true
        hashSet.remove("john");//指定删除某对象
        System.out.println("hashset = "+hashSet);//hashset = [rose, lucy, jack]

        hashSet = new HashSet();
        //HashSet不能添加相同的元素、数据
        hashSet.add("lucy");//添加成功
        hashSet.add("lucy");//加入不了
        hashSet.add(new Dog("tom"));//OK
        hashSet.add(new Dog("tom"));//也能加入
        System.out.println("hashset = "+hashSet);//hashset = [Dog{name='tom'}, lucy, Dog{name='tom'}]
        //经典面试题
        hashSet.add(new String("ok"));//可以加入
        hashSet.add(new String("ok"));//无法加入
        System.out.println("hashset = "+hashSet);//hashset = [Dog{name='tom'}, ok, lucy, Dog{name='tom'}]
        //看源码 add到底发生了什么 --》底层机制
    }
}
class Dog{
    private String name;

    public Dog(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Dog{" +
                "name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}

HashSet 底层机制（HashMap）

HashSet 底层其实是HashMap，HashMap底层是（数组+链表+红黑树）

模拟数组+链表结构：

定义一个数组
数组里面放对象
一个对象还能指向下一个对象

public class HashSetStructure {
    public static void main(String[] args) {
        //模拟一个HashSet的底层（HashMap）
        //1.创建一个数组，数组的类型是Node[]
        //2.Node[] 也称为一个表
        Node[] table = new Node[16];
        //3.创建一个节点
        Node john = new Node("john", null);
        table[2] = john;
        Node jack = new Node("jack", null);
        john.next = jack;//将节点挂载到john
        Node rose = new Node("rose",null);
        jack.next = rose;//将rose节点挂载到jack
        Node lucy = new Node( "lucy",null);
        table[3] = lucy;//把lucy放到table表的索引为3的位置
        System.out.println("table = "+table);
    }
}
class Node{//节点，存储数据，可以指向下一个节点，从而形成链表
    Object item;//存放数据
    Node next;//指向下一个节点

    public Node(Object item, Node next) {
        this.item = item;
        this.next = next;
    }
}

debug后解读：

HashSet底层机制：

HashSet 底层其实是 HashMap；
添加一个元素时，先得到 hash值-> 转成->索引值；
找到存储数据表 table ，看这个索引位置是否已经存放的所有元素；
如果没有，直接加入；
如果有，调用 equals 比较，如果相同，就放弃添加，如果不相同，则添加到最后；
在Java8中，如果一条链表的元素个数达到 TREEIFY_THRESHOLD(默认是8)，并且table大小>=MIN_TREEIFY_CAPACITY(默认是64)，就会进行树化（红黑树）；

用例：
	 定义一个Employee类，该类包含：private成员属性name,age 
要求：
	 1.创建3个Employee对象放入HashSet中；
	 2.当name和age的值相同时，认为是相同员工，不能添加到HashSet集合中；

import java.util.HashSet;
import java.util.Objects;

public class HashSet_Exercise {
    /**
     * 定义一个Employee类，该类包含：private成员属性name,age
     * 1.创建3个Employee对象放入HashSet中；
     * 2.当name和age的值相同时，认为是相同员工，不能添加到HashSet集合中；
     */
    public static void main(String[] args) {
        HashSet hashSet = new HashSet();
        hashSet.add(new Employee("jack",18));
        hashSet.add(new Employee("tom",28));
        hashSet.add(new Employee("rose",18));
        //加入了三个成员
        System.out.println(hashSet);//[Employee{name='jack', age=18}, Employee{name='rose', age=18}, Employee{name='tom', age=28}]
    }
}

//创建Employee
class Employee{
    private String name;
    private int age;

    public Employee(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 String toString() {
        return "Employee{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
    //如果name和age相同，则返回相同的hash值
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Employee employee = (Employee) o;
        return age == employee.age && Objects.equals(name, employee.name);
    }
    //name和age相同，hashcode相同
    @Override 
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, age);
    }
}

> LinkedHashSet

LinkedHashSet 是 HashSet 的子类，继承HashSet，实现了Set接口；
LinkedHashSet 底层是一个 LinkedHashMap，底层维护了一个数组+双向链表；
LinkedHashSet 根据元素的 hashCode 值来决定元素的存储位置，同时使用链表维护元素的次序，这使得元素看起来是以插入顺序保存的；
LinkedHashSet 不允许添加重复元素；

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

public class LinkedHashSetSource {
    public static void main(String[] args) {
        //LinkedHashSet底层机制
        Set set = new LinkedHashSet();
        set.add(new String("OK"));
        set.add(128);
        set.add(128);
        set.add(new Customer("靳",1201));
        set.add("JinYu");
        System.out.println(set);
        //[OK, 128, com.study.set_.Customer@677327b6, JinYu]
        /*
        1.添加元素和取出顺序一致
        2.LinkedHashSet底层维护的是一个LinkedHashMap(是HashMap的子类)
        3.LinkedHashSet底层结构：数组table+双向链表
        4.添加第一次时，直接将数组table扩容到16，存放的结点类型是LinkedHashSetMap$Entry
        5.数组是HashMap$Node[] 存放的元素/数据是LinkedHashSetMap$Entry类型
        */
    }
}
class Customer{
    private String name;
    private int id;

    public Customer(String name, int id) {
        this.name = name;
        this.id = id;
    }
}

示例：Car类（属性name，price），如果name和price一样，则认为是相同元素，就不能添加

import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.Objects;
import java.util.Set;

public class LinkedHashSetExercise {
    public static void main(String[] args) {
        Set set = new LinkedHashSet();
        set.add(new Car("奥拓",1000));
        set.add(new Car("奥迪",300000));
        set.add(new Car("法拉利",9000000));
        set.add(new Car("奥迪",300000));
        set.add(new Car("保时捷",1000));
        set.add(new Car("奥迪",300000));
        System.out.println(set);
        /* 未重写equals和hashCode方法：
        [Car{name='奥拓', price=1000.0}
        , Car{name='奥迪', price=300000.0}
        , Car{name='法拉利', price=9000000.0}
        , Car{name='奥迪', price=300000.0}
        , Car{name='保时捷', price=1000.0}
        , Car{name='奥迪', price=300000.0}
        ]*/
        /* 重写equals和hashCode方法后：
        [Car{name='奥拓', price=1000.0}
        , Car{name='奥迪', price=300000.0}
        , Car{name='法拉利', price=9000000.0}
        , Car{name='保时捷', price=1000.0}
        ]
         */
    }
}
class Car{
    private String name;
    private double price;

    public Car(String name, double price) {
        this.name = name;
        this.price = price;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public double getPrice() {
        return price;
    }

    public void setPrice(double price) {
        this.price = price;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Car{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", price=" + price +
                '}'+"\n";
    }
    //重写equals方法和hashCode方法
    //当name和price相同时，返回相同的hashCode值
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Car car = (Car) o;
        return Double.compare(car.price, price) == 0 && Objects.equals(name, car.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, price);
    }
}

> TreeSet

TreeSet的独特之处在于它的构造器可以传入比较器，所以TreeSet常用来排序，

TreeSet 底层是 TreeMap

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

public class TreeSet_ {
    public static void main(String[] args) {
        TreeSet treeSet = new TreeSet();//无参构造，默认排序
        //添加数据
        treeSet.add("Jack");
        treeSet.add("Tom");
        treeSet.add("Ayo");
        treeSet.add("Luck");
        System.out.println(treeSet);//默认排序：首字母ASCII由小到大
        //[Ayo, Jack, Luck, Tom]

        //如果我们想按字符串大小排序
        //使用TreeSet提供的一个构造器，传入一个比较器（匿名内部类）指定排序规则
        treeSet = new TreeSet(new Comparator() {
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                return ((String)o2).compareTo((String)o1);//利用String类的compareTo方法，由大到小
                //如果是按照长度由大到小：return ((String)o1).length()-((String)o2).length();
            }//构造器把传入的比较器对象，赋给了TreeSet的底层的TreeMap的属性this.comparator
        });
        treeSet.add("Jack");
        treeSet.add("Tom");
        treeSet.add("Ayo");
        treeSet.add("Luck");
        System.out.println(treeSet);//[Tom, Luck, Jack, Ayo]
    }
}

05 Map接口

Map为双列集合，Set集合的底层也是Map，只不过有一列是常量所占，只使用到了一列。

> Map 接口实现类的特点

Map 与 Collection 并列存在，用于保存具有映射关系的数据：Key - Value；
Map 中的 Key 和 Value 可以是任何引用类型的数据，会封装到 HashMap$Node对象中；
Map中的 Key 不允许重复，原因和 HashSet 一样;
Map 中的 Value 可以重复；
Map 的 Key 可以为 null，value 也可以为 null，但 key 为 null 只能有一个；
常用 String 类作为 Map 的 key，当然，其他类型也可以，但不常用；
Key 和 Value 之间存在单向一对一关系，即通过指定的 Key 总能找到对应的 Value；

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class Map_ {
    //分析Map接口实现类的特点
    public static void main(String[] args){
        //1. Map 与 Collection 并列存在，用于保存具有映射关系的数据：Key - Value；
        Map map = new HashMap();
        map.put("No.1","我");//Key-Value
        map.put("No.2","你");// K-V
        map.put("No.3","他");// K-V
        System.out.println(map);//{No.2=你, No.1=我, No.3=他}
        //2. Map 中的 Key 和 Value 可以是任何引用类型的数据，会封装到 HashMap$Node对象中
        //3. Map中的 Key 不允许重复，原因和HashSet一样
        //4.Map 中的 Value 可以重复
        map.put("No.2","X"); //替换机制
        map.put("No.4","他");
        System.out.println(map);//{No.2=X, No.1=我, No.4=他, No.3=他}
        //5. Map 的 Key 可以为 null，value 也可以为 null，但 key 为 null 只能有一个；
        map.put("null","1");
        map.put("null","2");
        map.put("No.2","null");
        map.put("No.3","null");
        System.out.println(map);//{No.2=null, No.1=我, No.4=他, No.3=null, null=2}
        //6. 常用 String 类作为 Map 的 key，当然，其他类型也可以，但不常用；
        //7. Key 和 Value 之间存在单向一对一关系，即通过指定的 Key 总能找到对应的 Value；
        //通过get方法，传入key，会返回对应的value
        System.out.println(map.get("No.1"));//我
    }
}

Map 存放数据的 key - value 示意图，一对 k - v 是放在一个 HashMap$Node 中的，又因为 Node 实现了 Entry 接口，所以也可以说，一对 k - v 就是一个 Entry ；

> Map 接口和常用方法

put ：添加
remove ：根据键删除映射关系
get ：根据键获取值
size ：获取元素个数
isEmpty ：判断个数是否为0
clear ：清除
containsKey ：查找键是否存在

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
    //演示 Map 接口常用方法
public class MapMethod {
    public static void main(String[] args) {
        Map map = new HashMap();
        //put方法：添加元素
        map.put("海绵宝宝","章鱼哥");
        map.put("海绵宝宝","派大星");
        map.put("熊大","熊二");
        map.put("大头儿子","小头爸爸");
        map.put("黑猫警长",null);
        map.put(null,"奥特曼");
        System.out.println(map);//{黑猫警长=null, null=奥特曼, 大头儿子=小头爸爸, 熊大=熊二, 海绵宝宝=派大星}
        //remove方法：根据键删除映射关系
        map.remove(null);
        System.out.println(map);//{黑猫警长=null, 大头儿子=小头爸爸, 熊大=熊二, 海绵宝宝=派大星}
        //get方法：根据键获取
        System.out.println(map.get("海绵宝宝"));//派大星
        //size方法：获取元素个数
        System.out.println(map.size());//4
        //isEmpty方法：判断个数是否为0
        System.out.println(map.isEmpty());//false
        //containsKey方法：查找键是否存在
        System.out.println(map.containsKey("黑猫警长"));//true
        //clear方法：清空
        map.clear();
        System.out.println(map);//{}
    }
}

> Map 接口遍历方法

containsKey ：查找键是否存在
keySet ：获取所有的键
entrySet ：获取所有关系
values ：获取所有的值

import java.util.*;

public class MapFor {
    public static void main(String[] args) {
        Map map = new HashMap();
        map.put("海绵宝宝","派大星");
        map.put("熊大","熊二");
        map.put("大头儿子","小头爸爸");
        map.put("黑猫警长",null);
        map.put(null,"奥特曼");
        //第一种：先取出所有的Key，通过Key取出对应的value
        Set keySet = map.keySet();
        //(1)增强for
        for(Object key : keySet){
            System.out.println(key+" - "+map.get(key));
        }
        //(2)迭代器
        Iterator iterator = keySet.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Object key =  iterator.next();
            System.out.println(key+" - "+map.get(key));
        }

        //第二种：把所有的value取出
        Collection values = map.values();
        //然后遍历Collection就行
        //(1)增强for
        for(Object value : values){
            System.out.println(value);
        }
        //(2)迭代器
        Iterator iterator1 = values.iterator();
        while (iterator1.hasNext()) {
            Object value =  iterator1.next();
            System.out.println(value);
        }

        //第三种：通过EntrySet来获取
        Set entrySet = map.entrySet();
        //(1)增强for
        for(Object entry : entrySet){
            //将entry转成map.Entry
            Map.Entry m = (Map.Entry) entry;
            System.out.println(m.getKey()+" - "+m.getValue());
        }
        //(2)迭代器
        Iterator iterator2 = entrySet.iterator();
        while (iterator2.hasNext()) {
            Object next = iterator2.next();
            //向下转型 Map.Entry
            Map.Entry m  =  (Map.Entry) next;
            System.out.println(m.getKey()+" - "+m.getValue());
        }
    }
}

> HashMap 用例小结

使用 HashMap 添加3个员工对象，要求：
键：员工id
值：员工对象
并遍历显示工资 > 18000的员工
（员工类：姓名，工资，员工id）

import java.util.*;

public class MapExercise {
    public static void main(String[] args) {
        //创建、添加
        HashMap hashMap = new HashMap();
        hashMap.put(1,new Emp("Jack",30000,1));
        hashMap.put(2,new Emp("Tom",20000,2));
        hashMap.put(3,new Emp("Milan",12000,3));
        //遍历一：使用keySet -> 增强for
        Set keySet = hashMap.keySet();
        for(Object key : keySet){
            //先获取value
            Emp emp = (Emp) hashMap.get(key);
            //薪水大于18000就打印
            if(emp.getSal() > 18000){
                System.out.println(emp);
            }
        }
        //遍历二：使用EntrySet -> 迭代器
        Set entrySet = hashMap.entrySet();
        Iterator iterator = entrySet.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Map.Entry entry =  (Map.Entry)iterator.next();
            //通过entry取得key和value
            Emp emp = (Emp) entry.getValue();
            if(emp.getSal() > 18000){
                System.out.println(emp);
            }
        }
    }
}
class  Emp{
    private String name;
    private double sal;
    private int id;

    public Emp(String name, double sal, int id) {
        this.name = name;
        this.sal = sal;
        this.id = id;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public double getSal() {
        return sal;
    }

    public void setSal(double sal) {
        this.sal = sal;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Emp{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", sal=" + sal +
                ", id=" + id +
                '}';
    }
}

Map 接口的常用实现类：HashMap、Hashtable、Properties;
HashMap 是 Map 接口使用频率最高的实现类；
HashMap 是以 key - value 对的形式来存储的；
key 不能重复添加，但value可以，都允许使用null；
如果添加相同的 key，则会覆盖原来的 key - value，等同于修改；
与 HashSet一样，不保证映射的顺序，因为底层是以hashbiao的方式来存储的；
HashMap 没有实现同步，所以线程不安全；

HashMap 底层&扩容机制

HashMap 底层维护了 Node 类型的数组 table ，默认为 null；
当创建对象时，将加载因子（loadfactor）初始化为0.75；
当添加 key-value 时，通过 key 的哈希值得到在 table的索引，然后判断该索引处是否有元素，如果没有元素则直接添加。如果该索引处有元素，继续判断该元素的 key 是否和准备加入的 key 相等，如果相等，则直接替换 value；如果不相等，则需要判断是树结构还是链表结构，做出相应处理。如果添加时发现容量不够，则需要扩容。（扩容机制和HashSet完全一样，因为HashSet底层就是HashMap）
第一次添加，会扩容 table 容量为16，临界值（threshold）为12；
以后再扩容，会扩容 table 容量为原来的2倍，临界值为原来的2倍，即24，以此类推；
在Java8中，如果一条链表的元素个数超过 TREEIFY_THRESHOLD（默认是8），并且 table的大小>= MIN_CAPACITY（默认是64），就会进行树化（红黑树）；

> Hashtable

Hashtable的基本介绍：

存放的元素都是键值对，即 key - value；
Hashtable 的键和值都不能为 null，否则会抛出NullPointerException
Hashtable 使用方法基本上和 HashMap 一样；
Hashtable 是线程安全的（synchronized）， HashMap是线程不安全的；

Hashtabel table =  new Hashtable();
table.put("John",100);//OK
table.put(null,100);//异常 NullPointerException
table.put("",null);//异常
table.put("John",128);//替换

Hashtable的底层原理：
1.底层有数组 Hashtables$Entry[] 初始化大小为1；
2.临界值 threshold 8 = 11 * 0.75；
3.扩容机制：执行方法 addEntry(hash,key,value,index);添加 K-V，封装到Entry；
4.当 if(count >= threshold) 满足就扩容；
5.按照 int newCapacity = (oldCapacity << 1)+1; 扩容

对比	线程安全（同步）	效率	允许 null 键 null 值
HashMap	不安全	高	可以
Hashtable	安全	较低	不可以

> TreeMap

TreeMap 构造器可以传入比较器，所以TreeMap常用来排序，可以自定义存放数据顺序。

import java.util.Comparator;
import java.util.TreeMap;

public class TreeMap_ {
    public static void main(String[] args) {
        TreeMap treeMap = new TreeMap();//默认构造器，默认比较：自然排序
        treeMap.put("Jack","杰克");
        treeMap.put("Tom","汤姆");
        treeMap.put("Smith","史密斯");
        System.out.println(treeMap);//{Jack=杰克, Smith=史密斯, Tom=汤姆}由小到大排序

        //如果按照传入的key由大到小排序：
        treeMap = new TreeMap(new Comparator() {
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                return ((String)o2).compareTo((String)o1);
                //如果是按照长度由大到小：return ((String)o1).length()-((String)o2).length(); 
            }
        });
        treeMap.put("Jack","杰克");
        treeMap.put("Tom","汤姆");
        treeMap.put("Smith","史密斯");
        System.out.println(treeMap);//{Tom=汤姆, Smith=史密斯, Jack=杰克} 由大到小排序
    }
}

> Properties

Properties 类继承自 Hashtable 类并且实现了Map接口，也是使用一种键值对的形式来保存数据；
使用特点和 Hashtable 相似；
Properties 还可以用于从 xxx.properties 文件中，加载数据到Properties类对象，并进行读取和修改；
说明：xxx.properties 文件通常作为配置文件，这在 IO流也有讲解

👉 Properties博客介绍

06 Collections工具类介绍

Collections 是一个操作 Set、List 和 Map 等集合的工具类；
Collections 中提供了一系列静态方法对集合元素进行排序、查询和修改操作；

> 排序操作

均为static方法：

reverse （List）：反转 List 中元素的排序；
shuffle （List） ：对 List 集合元素进行随机排序；
sort （List） ：根据元素的自然顺序对指定的 List 集合元素按升序排序；
sort （List，Comparator） ：根据指定的 Comparator 产生的顺序对 List 集合元素进行排序；
swap （List ，int，int） ：将指定 List 集合中的 i 处元素和 j 处元素进行交换；

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;
import java.util.List;

public class Collections_ {
    public static void main(String[] args) {
        //创建ArrayList集合，用于测试
        List list = new ArrayList();
        list.add("Jack");
        list.add("Tom");
        list.add("Smith");
        list.add("Rose");

        //reverse(List)：反转List集合中的元素顺序
        Collections.reverse(list);
        System.out.println(list);//[Rose, Smith, Tom, Jack]

        //shuffle(List)：对List集合进行随机排序
        Collections.shuffle(list);
        System.out.println(list);//[Rose, Tom, Smith, Jack]

        //sort(List)：根据元素的自然顺序对指定的List集合元素按升序排序
        Collections.sort(list);
        System.out.println(list);//[Jack, Rose, Smith, Tom]

        //sort(List,Comparator)：根据指定的Comparator产生的顺序对List集合元素进行排序；
        Collections.sort(list,new Comparator(){
            @Override
            public int compare (Object o1,Object o2){
                //根据字符串长度大小排序
                return ((String)o1).length()-((String)o2).length();
            }
        });
        System.out.println(list);//[Tom, Jack, Rose, Smith]

        //swap(List,i,j): 将指定List集合中的i处元素和j处元素进行交换
        Collections.swap(list,1,2);
        System.out.println(list);//[Tom, Rose, Jack, Smith]
    }
}

> 查找、替换

Object max ( Collection ) ：根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最大元素；
Object max ( Collection , Comparator ) ：根据 Comparator 指定的顺序，返回给定集合中的最大元素；
Object min ( Collection )
Object min ( Collection , Comparator)
int frequency ( Collection , Object ) ：返回指定集合中指定元素的出现次数；
void copy ( List dest , List src ) ：将 src 中的内容复制到 dest 中；
boolean replaceAll ( List list , Object oldVal , Object newVal ) ：使用新值替换List对象的所有旧值；

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;
import java.util.List;

public class Collections__ {
    public static void main(String[] args) {
        //创建ArrayList集合，用于测试
        List list = new ArrayList();
        list.add("Jack");
        list.add("Tom");
        list.add("Smith");
        list.add("Rose");

        // Object max ( Collection ) ：根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最大元素；
        System.out.println("自然顺序最大值 = "+ Collections.max(list));//Tom

        // Object max ( Collection , Comparator ) ：根据 Comparator 指定的顺序，返回给定集合中的最大元素；
        //返回长度最大的元素：
        Collections.max(list, new Comparator() {
            @Override
            public int compare(Object o1 , Object o2){
                return ((String)o1).length()-((String)o2).length();
            }
        });
        //  Object min ( Collection )
        //  Object min  ( Collection , Comparator)

        // int frequency ( Collection , Object )  ： 返回指定集合中指定元素的出现次数；
        System.out.println(Collections.frequency(list,"Rose"));//1
        list.add("Rose");
        System.out.println(Collections.frequency(list,"Rose"));//2

        // void copy ( List dest  , List src ) ： 将 src  中的内容复制到 dest  中；
        //为了完成一个完整拷贝，需要先给dest赋值，大小和list.size()一样
        ArrayList dest = new ArrayList();
        for(int i=0;i<list.size();i++){
            dest.add(null);
        }
        Collections.copy(dest,list);
        System.out.println(dest);//[Jack, Tom, Smith, Rose, Rose]


        // boolean replaceAll  ( List list , Object oldVal , Object newVal ) ： 使用新值替换List对象的所有旧值；
        //如果list中有tom,就替换为汤姆
        Collections.replaceAll(list,"Tom","汤姆");
        System.out.println(list);//[Jack, 汤姆, Smith, Rose, Rose]
    }
}

👉 开发中如何选择集合实现类

在实际开发中，选择什么集合实现类，主要取决于业务操作的特点，然后根据集合实现类特性进行选择：

先判断存储的类型（一组对象或一组键值对）：

一组对象【单列】：Collection 接口
- 允许重复：List
  - 增删多：LinkedList （底层维护了一个双向链表）
  - 改查多：ArrayList（底层维护 Object类型的可变数组）
- 不允许重复：Set
  - 无序：HashSet（底层是HashMap，维护了一个哈希表，即数组+链表+红黑树）
  - 排序：TreeSet
  - 插入和取出顺序一致：LinkedHashSet（维护数组+双向链表）
一组键值对【双列】：Map
- 键无序：HashMap（底层是哈希表，JDK8:数组+链表+红黑树）
- 键排序：TreeMap
- 键插入和取出顺序一致：LinkedHashMap
- 读取文件：Properties

文章来源:https://blog.csdn.net/Lov1_BYS/article/details/128070531
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Java集合全解【完整版】

文章目录

01 初识集合

> 集合是什么？为什么要用集合？

> 集合的框架体系

02 Collection接口

> Collection接口常用方法

> Collection接口遍历元素：使用Iterator（迭代器）

> Collection接口遍历元素：增强 for 循环

03 List接口

> List 接口的常用方法

> List的三种遍历方式

> List 排序练习

※ ArrayList 使用注意事项

※ ArrayList 底层结构

※ Vector 底层结构

※ LinkedList 底层结构 （双向链表和增删改查案例）

> ArrayList 和 LinkedList 比较

04 Set接口

> Set 接口和常用方法

> HashSet

HashSet 底层机制（HashMap）

> LinkedHashSet

> TreeSet

05 Map接口

> Map 接口实现类的特点

> Map 接口和常用方法

> Map 接口遍历方法

> HashMap 用例 小结

HashMap 底层&扩容机制

> Hashtable

> TreeMap

> Properties

文章目录

06 Collections工具类介绍

> 排序操作

> 查找、替换

👉 开发中如何选择集合实现类

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> HashMap 用例小结