Java集合——Map、Set和List总结

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一、Collection

Collection 的常用方法

• public boolean add(E e)：把给定的对象添加到当前集合中 。
• public void clear()：清空集合中所有的元素。
• public boolean remove(E e)：把给定的对象在当前集合中删除。
• public boolean contains(E e)：判断当前集合中是否包含给定的对象。
• public boolean isEmpty()：判断当前集合是否为空。
• public int size()：返回集合中元素的个数。
• public Object[] toArray()：转换为数组。
  当需要数组转换为集合时，使用 Arrays.asList(list)

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Collection 的遍历方式

• 迭代器 iterator()：获取当前集合迭代对象，然后调用方法

  1、hasNext():当前位置是否有数据2、next():返回当前位置，并向后移动Collection<Integer> list = new ArrayList<>();list.add(1);Iterator<Integer> iterator = list.iterator();while (iterator.hasNext()) {System.out.println(iterator.next());}

迭代器遍历注意事项
1、迭代器不可多次获取当前元素，否则会报错，因为每一次获取都会向后移动，你一次判断多次获取，则会越界抛出异常NoSuchElementException
2、迭代器不支持集合自身方法remove()，但支持迭代器对象自身的remove()方法（集合自身的移除方法会导致一些其他元素没有遍历到，到）

        Collection<Integer> list = new ArrayList<>();list.add(1);list.add(2);Iterator<Integer> iterator = list.iterator();while (iterator.hasNext()) {if (iterator.next() == 2){// list.remove(1);  此代码报错，不支持iterator.remove();}}System.out.println(list); 输出 [1]

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• 增强for
  for(数据类型 变量名 ：数组或集合){} ：支持集合和数组遍历
  查看反编译文件，发现增强for(数据类型 变量名 ：数组或集合){} 底层是基于iterator迭代器实现的
  

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• Lambda表达式
  Lambda表达式是简化函数式接口的内部类方法（函数式接口是指接口，仅且只有一个抽象类方法，被@FunctionalInterface修饰）
  forEach(匿名内部类的Lambda的简化表达式)
  

Collection不支持普通for()遍历

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二、Map、Set、List的不同

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• Collection是单列集合顶级父类接口
• Map是双列集合顶级父类接口

Map	Set	List
HashMap	HashSet	ArrayList
TreeMap	TreeSet	LinkedList
LinkedHashMap	LinkedHaspSet	—
键值对存储数据	存取无序 不重复 无索引	存取有序 可重复 有索引

三、List

• List：有序、可重复、有索引
• 常用特有方法

add（int index , E e）
remove（int index)
set（int index , E e)
get（int index)

• 支持的遍历方式：迭代器遍历、增强for遍历、Lambda遍历、普通for遍历

1、ArrayList

• ArrayList是List接口实现类，存取有序、可以存储重复元素、可以使用下标操作元素，因为底层是基于数组实现的，在内存中是连续的
• 支持重复数据的插入
• 适合快速查询，但是不适合中间插入和删除操作
• ArrayList实例化后，当你插入第一个数据开始，它的数组大小会变为10；当你插入的数据超过这个数组大小，ArrayList会动态的对数组实现扩容：新数组大小 = 旧数组大小 × 1.5

默认大小
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
....
扩容方法
private void grow(int minCapacity) {int oldCapacity = elementData.length;int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); 扩容至原来的1.5倍if (newCapacity - minCapacity < 0)  新的容量小于指定容量的最小值newCapacity = minCapacity;      扩容至指定容量的最小值（第一次就是10）if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);  将数组复制到一个新数组中，长度为 newCapacity
}

>> 相当于除2，而 << 相当于乘2

• 常用方法

方法名	作用
list.add(“a”)	直接添加数据
list.add(1, “b”)	根据索引位置，添加数据
list.contains(“a”)	判断是否包含数据
list.get(1)	根据索引位置获取数据
list.indexOf(“a”)	根据数据本身返回索引位置
list.set(1, “c”)	根据索引修改数据
list.remove(“a”)	根据数据本身直接移除数据
list.remove(1)	根据索引移除数据

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2、LinkedList

• LinkedList 实现接口 List，存取有序、支持索引操作，底层由双向链表实现，只能从一端开始遍历，查询效率低，在内存中不是连续的
• 因为链表结构，LinkedList 更适合删除插入操作，只需要修改前结点和后一个结点引用指向即可
• 可以插入重复数据

基于添加add()，分析一下源码

1、定义一个集合，并添加数据，看看内部实现

    public static void main(String args[]) {LinkedList<Object> list = new LinkedList<>();list.add("a");list.add(1,"b");System.out.println(list);}

2、查看根据索引添加数据的内部实现

    public void add(int index, E element) {checkPositionIndex(index);  //检查索引是否越界if (index == size) //添加位置在最后一个节点linkLast(element); elselinkBefore(element, node(index));   //任意结点前插入数据}

• 1、如果索引越界则抛出异常 IndexOutOfBoundsException
• 2、索引不越界时，判断是否添加位置是否在最后一个，是则添加，不是则调用 linkBefore() 方法

3、我们看 linkBefore() 中的**node(index)**方法,

    Node<E> node(int index) {// assert isElementIndex(index);if (index < (size >> 1)) {  //索引在链表左边Node<E> x = first;    //获取第一个结点for (int i = 0; i < index; i++)  //遍历,并返回index处结点x = x.next;return x;} else {  //索引在链表右边Node<E> x = last;for (int i = size - 1; i > index; i--) //遍历,并返回index处结点x = x.prev;return x;}}

看到返回值和内部代码实现，可知主要作用即返回指定元素索引处的节点。现在返回 linkBefore(element, node(index))

    void linkBefore(E e, Node<E> succ) {// assert succ != null;final Node<E> pred = succ.prev;  获取索引处前一结点final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ); 新建一个新的结点succ.prev = newNode;  索引处的前指针指向新结点if (pred == null)  如果前结点为空，则新结点变为头节点first = newNode;elsepred.next = newNode;  否则，前结点的向后指针指向新结点size++;  长度加一modCount++; 表示修改次数加一}

看了上面代码，大致应该知道添加内部代码实现流程，其他的方法就不一一列举，有兴趣去看看源码即可

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四、Map

• key不支持重复，value可以重复，如果key重复则value会被覆盖
• 常用方法：

（1）put(K key, V value)
（2）get(Object key)
（3）size()
（4）clear()
（5）isEmpty ()
（6）remove(Object key)
（7）values()：获取全部值
（8）keySet() ：获取全部键
（9）containsKey()：是否包含键
（10）containsValue()：是否包含值
（11）putAll()：把一个map添加进另一个map
（12）entrySet()：获取全部集合内所有对象数据

• 遍历方式：

1、键遍历获取值：可以根据keySet()获取全部键，使用增强for()遍历
2、键值对遍历获取值：可以根据entrySet()获取一个set集合数据，再使用增强for()遍历，getKey()可以获取键，getValue()获取值
3、 Lambda遍历：底层其实就是键值对遍历map.forEach((k, v) -> {System.out.println(v);});

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1、HashMap

1、 HashMap 底层由哈希表（数组、链表、红黑树）实现
2、HashMap 初始默认大小是16，负载因子是0.75，当填充元素达到扩容要求时，HashMap会自动扩容，每次扩容是旧数组的两倍
3、HashMap实现接口Map，所有是无序的、不支持重复、无索引

HashMap细节：

1、HashMap添加数据，如果此时数组大小正好插满了12（16×0.75）个时，如果当前发生冲突则数组扩容，如果没有发生冲突则不扩容
2、当数组大小大于或者等于64时，才会把链表大于8的转换为红黑树

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2、LinkedHashMap

LinkedHashMap：有序、不重复、无索引，底层由哈希表（数组、链表、红黑树）实现，并且维护了一个双向链表机制

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3、TreeMap

按照key的大小升序排序，不重复、无索引，底层基于红黑树实现

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五、Set

Set：无序、不可重复、无索引

• 常用方法：几乎都是Collection的方法

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• HashSet：存取无序、不可重复、无索引操作，底层由哈希表（数组、链表、红黑树）实现
• 如果自定义对象，需要重写hashCod()和equal()方法，实现不可重复

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• LinkedHashSet：存取有序、不可重复、无索引操作，底层由哈希表（数组、链表、红黑树）实现，并且维护了一个双向链表机制

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• TreeSet：内部升序排序、不可重复、无索引操作，基于红黑树实现

1. 数值包装类型和字符串这两种对象可以升序排序

2. 其他对象不可以排序，但是可以自定义排序规则

3. 排序规则

• 实现接口 Comparable，自定义compareTo()方法
• 调用有参构造器，设置Comparator对象，实现compare()方法
• 如果两则都实现了，则选择就近原则，选择Comparator对象比较

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