java基础整理之集合

朴灿烈づ我的快乐病毒、 2022-05-15 10:51 223阅读 0赞

> # 很多时候，当面试官问你一些基础的时候或者笔试的时候，当你在那支支吾吾，是不是觉得自己都不知道在说什么，那么很明显的说明，你的java基础不够好，所以基础还是很重要的。只有基础牢固，再加上一些框架的运行，相信你可以的！！！本篇总结一些java常用的基础。 #

**什么是集合**

存储对象的容器，面向对象语言对事物的体现都是以对象的形式，所以为了方便对多个对象的操作，存储对象，集合是存储对象最常用的一种方式。

集合的出现就是为了持有对象。集合中可以存储任意类型的对象, 而且长度可变。在程序中有可能无法预先知道需要多少个对象, 那么用数组来装对象的话, 长度不好定义, 而集合解决了这样的问题。

**集合和数组的区别**

数组和集合类都是容器

数组长度是固定的，集合长度是可变的。数组中可以存储基本数据类型，集合只能存储对象数组中存储数据类型是单一的，集合中可以存储任意类型的对象。

集合类的特点

用于存储对象，长度是可变的，可以存储不同类型的对象。

**数组的缺点**

存储类型单一的数据容器，操作复杂(数组一旦声明好不可变)CRUD

集合总结如下：

<table style="width:422.45pt;"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:422.45pt;"> ---|Collection: 单列集合 ---|List: 有存储顺序, 可重复 ---|ArrayList: 数组实现, 查找快, 增删慢 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;由于是数组实现, 在增和删的时候会牵扯到数组 增容, 以及拷贝元素. 所以慢。数组是可以直接 按索引查找, 所以查找时较快 ---|LinkedList: 链表实现, 增删快, 查找慢 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;由于链表实现, 增加时只要让前一个元素记住自 己就可以, 删除时让前一个元素记住后一个元 素, 后一个元素记住前一个元素. 这样的增删效 率较高但查询时需要一个一个的遍历, 所以效率 较低 ---|Vector: 和ArrayList原理相同, 但线程安全, 效率略低 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;和ArrayList实现方式相同, 但考虑了线程安全问 题, 所以效率略低 ---|Set: 无存储顺序, 不可重复 ---|HashSet ---|TreeSet ---|LinkedHashSet ---| Map: 键值对 ---|HashMap ---|TreeMap ---|HashTable ---|LinkedHashMap </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

为什么出现这么多集合容器，因为每一个容器对数据的存储方式不同，这种存储方式称之为数据结构（data structure）

注意 集合和数组中存放的都是对象的引用。

**什么时候该使用什么样的集合**

<table style="margin-left:-3.6pt;width:429.7pt;"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:110.55pt;"> Collection </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:319.15pt;"> 我们需要保存若干个对象的时候使用集合。 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:110.55pt;"> &nbsp; List &nbsp; &nbsp; </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:319.15pt;"> 如果我们需要保留存储顺序, 并且保留重复元素, 使用List. 如果查询较多, 那么使用ArrayList 如果存取较多, 那么使用LinkedList 如果需要线程安全, 那么使用Vector </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:110.55pt;"> &nbsp; &nbsp; Set &nbsp; </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:319.15pt;"> 如果我们不需要保留存储顺序, 并且需要去掉重复元素, 使用Set. 如果我们需要将元素排序, 那么使用TreeSet 如果我们不需要排序, 使用HashSet, HashSet比 TreeSet效率高. 如果我们需要保留存储顺序, 又要过滤重复元素, 那么使用LinkedHashSet </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

1.  **集合类(Collection)**

Collection接口有两个子接口：

List(链表|线性表)

Set(集)

特点：

Collection中描述的是集合共有的功能(CRUD)

List可存放重复元素，元素存取是有序的

Set不可以存放重复元素，元素存取是无序的

<table style="margin-left:5.4pt;width:369pt;"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:369pt;"> java.util.Collection ---| Collection 描述所有接口的共性 ----| List接口 可以有重复元素的集合 ----| Set &nbsp;接口 不可以有重复元素的集合 &nbsp; </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

1.  1.  **Collection接口的共性方法**

<table style="width:374.4pt;"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:374.4pt;"> 增加： 1：add() 将指定对象存储到容器中 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;add 方法的参数类型是Object 便于接收任意对象 2：addAll() 将指定集合中的元素添加到调用该方法和集合中 删除： 3：remove() 将指定的对象从集合中删除 4：removeAll() 将指定集合中的元素删除 修改 5：clear() 清空集合中的所有元素 判断 6：isEmpty() 判断集合是否为空 7：contains() 判断集合何中是否包含指定对象 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 8：containsAll() 判断集合中是否包含指定集合 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;使用equals()判断两个对象是否相等 &nbsp; 获取: &nbsp;&nbsp;9：int size() &nbsp;&nbsp;&nbsp;返回集合容器的大小 &nbsp; 转成数组10： toArray()&nbsp;&nbsp;&nbsp;集合转换数组 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

1.  1.  1.  **List集合特有方法**

<table style="width:428.4pt;"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:428.4pt;"> 1：增加 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;void add(int index, E element)&nbsp;指定位置添加元素 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;boolean addAll(int index, Collection c) 指定位置添加集合&nbsp;&nbsp; 2：删除 E remove(int index)&nbsp;删除指定位置元素 &nbsp; 3：修改 E set(int index, E element) &nbsp;&nbsp;&nbsp;返回的是需要替换的集合中的元素 4：查找： &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;E get(int index) &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;注意： IndexOutOfBoundsException int indexOf(Object o) &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;// 找不到返回-1 lastIndexOf(Object o) 5：求子集合 &nbsp;List&lt;E&gt; subList(int fromIndex, int toIndex) // 不包含toIndex &nbsp;&nbsp; </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

ArrayList:实现原理：

数组实现, 查找快, 增删慢

数组为什么是查询快?因为数组的内存空间地址是连续的.

ArrayList底层维护了一个Object\[\] 用于存储对象，默认数组的长度是10。可以通过 new ArrayList(20)显式的指定用于存储对象的数组的长度。

当默认的或者指定的容量不够存储对象的时候，容量自动增长为原来的容量的1.5倍。

由于ArrayList是数组实现, 在增和删的时候会牵扯到数组增容, 以及拷贝元素. 所以慢。数组是可以直接按索引查找, 所以查找时较快

可以考虑,假设向数组的0角标未知添加元素,那么原来的角标位置的元素需要整体往后移,并且数组可能还要增容,一旦增容,就需要要将老数组的内容拷贝到新数组中.所以数组的增删的效率是很低的.

LinkedList:链表实现, 增删快, 查找慢

由于LinkedList:在内存中的地址不连续,需要让上一个元素记住下一个元素.所以每个元素中保存的有下一个元素的位置.虽然也有角标,但是查找的时候,需要从头往下找,显然是没有数组查找快的.但是,链表在插入新元素的时候,只需要让前一个元素记住新元素,让新元素记住下一个元素就可以了.所以插入很快.

由于链表实现, 增加时只要让前一个元素记住自己就可以, 删除时让前一个元素记住后一个元素, 后一个元素记住前一个元素. 这样的增删效率较高。

但查询时需要一个一个的遍历, 所以效率较低。

ArrayList 和 LinkedList的存储查找的优缺点：

1、ArrayList 是采用动态数组来存储元素的，它允许直接用下标号来直接查找对应的元素。但是，但是插入元素要涉及数组元素移动及内存的操作。总结：查找速度快，插入操作慢。

2、LinkedList 是采用双向链表实现存储，按序号索引数据需要进行前向或后向遍历，但是插入数据时只需要记录本项的前后项即可，所以插入速度较快

问题：有一批数据要存储，要求存储这批数据不能出现重复数据，ArrayList、LinkedList都没法满足需求。解决办法：使用 set集合。

**Set**

Set:注重独一无二的性质,该体系集合可以知道某物是否已近存在于集合中,不会存储重复的元素

用于存储无序(存入和取出的顺序不一定相同)元素，值不能重复。

对象的相等性

引用到堆上同一个对象的两个引用是相等的。如果对两个引用调用hashCode方法，会得到相同的结果，如果对象所属的类没有覆盖Object的hashCode方法的话，hashCode会返回每个对象特有的序号（java是依据对象的内存地址计算出的此序号），所以两个不同的对象的hashCode值是不可能相等的。

如果想要让两个不同的Person对象视为相等的，就必须覆盖Object继下来的hashCode方法和equals方法，因为Object  hashCode方法返回的是该对象的内存地址，所以必须重写hashCode方法，才能保证两个不同的对象具有相同的hashCode，同时也需要两个不同对象比较equals方法会返回true

该集合中没有特有的方法，直接继承自Collection。

HashSet

哈希表边存放的是哈希值。HashSet存储元素的顺序并不是按照存入时的顺序（和List显然不同） 是按照哈希值来存的所以取数据也是按照哈希值取得。

HashSet不存入重复元素的规则.使用hashcode和equals

由于Set集合是不能存入重复元素的集合。那么HashSet也是具备这一特性的。HashSet如何检查重复？HashSet会通过元素的hashcode（）和equals方法进行判断元素师否重复。

当你试图把对象加入HashSet时，HashSet会使用对象的hashCode来判断对象加入的位置。同时也会与其他已经加入的对象的hashCode进行比较，如果没有相等的hashCode，HashSet就会假设对象没有重复出现。

简单一句话，如果对象的hashCode值是不同的，那么HashSet会认为对象是不可能相等的。

因此我们自定义类的时候需要重写hashCode，来确保对象具有相同的hashCode值。

如果元素(对象)的hashCode值相同,是不是就无法存入HashSet中了? 当然不是,会继续使用equals 进行比较.如果 equals为true 那么HashSet认为新加入的对象重复了,所以加入失败。如果equals 为false那么HashSet 认为新加入的对象没有重复.新元素可以存入.

总结：

元素的哈希值是通过元素的hashcode方法 来获取的, HashSet首先判断两个元素的哈希值，如果哈希值一样，接着会比较equals方法 如果 equls结果为true ，HashSet就视为同一个元素。如果equals 为false就不是同一个元素。

哈希值相同equals为false的元素是怎么存储呢,就是在同样的哈希值下顺延（可以认为哈希值相同的元素放在一个哈希桶中）。也就是哈希一样的存一列。

1.  **Map**

如果程序中存储了几百万个学生，而且经常需要使用学号来搜索某个学生，那么这个需求有效的数据结构就是Map。Map是一种依照键（key）存储元素的容器，键（key）很像下标，在List中下标是整数。在Map中键（key）可以使任意类型的对象。Map中不能有重复的键（Key），每个键（key）都有一个对应的值（value）。一个键（key）和它对应的值构成map集合中的一个元素。

Map中的元素是两个对象，一个对象作为键，一个对象作为值。键不可以重复，但是值可以重复。

看顶层共性方法找子类特有对象.

Map与Collection在集合框架中属并列存在

Map存储的是键值对

Map存储元素使用put方法，Collection使用add方法

Map集合没有直接取出元素的方法，而是先转成Set集合，在通过迭代获取元素

Map集合中键要保证唯一性

也就是Collection是单列集合, Map 是双列集合。

总结:

Map一次存一对元素, Collection 一次存一个。Map 的键不能重复，保证唯一。

Map 一次存入一对元素,是以键值对的形式存在.键与值存在映射关系.一定要保证键的唯一性

双列集合

<table style="width:426.1pt;"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:426.1pt;"> Map学习体系： &nbsp;---| Map &nbsp;接口&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;将键映射到值的对象。一个映射不能包含重复的键；每个键最多只能映射到一个值。 ---| HashMap &nbsp;采用哈希表实现，所以无序 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;---| TreeMap &nbsp;&nbsp;可以对健进行排序 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

<table style="width:426.1pt;"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:426.1pt;"> ---|Hashtable: 底层是哈希表数据结构，线程是同步的，不可以存入null键，null值。 效率较低，被HashMap 替代。 ---|HashMap: 底层是哈希表数据结构，线程是不同步的，可以存入null键，null值。 要保证键的唯一性，需要覆盖hashCode方法，和equals方法。 ---|&nbsp;LinkedHashMap： 该子类基于哈希表又融入了链表。可以Map集合进行增删提高效率。 ---|TreeMap: 底层是二叉树数据结构。可以对map集合中的键进行排序。需要使用Comparable或者Comparator 进行比较排序。return 0，来判断键的唯一性。 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

常见方法

<table style="width:426.1pt;"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:426.1pt;"> 1、添加： 1、V put(K key, V value) &nbsp;&nbsp;&nbsp;（可以相同的key值，但是添加的value值会覆 盖前面的，返回值是前一个，如果没有就返回null）&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 2、putAll(Map&lt;? extends K,? extends V&gt; m) &nbsp;从指定映射中将所有映射关 系复制到此映射中（可选操作）。 2、删除 1、remove() &nbsp;&nbsp;&nbsp;删除关联对象，指定key对象 2、clear() &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;清空集合对象 3、获取 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;1：value get(key); 可以用于判断键是否存在的情况。当指定的键不存在的时候，返 回的是null。 &nbsp; 3、判断： 1、boolean isEmpty() &nbsp;&nbsp;长度为0返回true否则false &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;2、boolean containsKey(Object key) &nbsp;判断集合中是否包含指定的key 3、boolean containsValue(Object value) &nbsp;判断集合中是否包含指定的value 4、长度： Int size（） &nbsp; </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

遍历Map的方式：

<table style="margin-left:5.4pt;width:414pt;"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:414pt;"> 1、将map 集合中所有的键取出存入set集合。 Set&lt;K&gt; keySet() &nbsp;&nbsp;返回所有的key对象的Set集合 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;再通过get方法获取键对应的值。 2、 values() ，获取所有的值. Collection&lt;V&gt; values()不能获取到key对象 3、 Map.Entry对象 &nbsp;推荐使用 &nbsp;&nbsp;重点 Set&lt;Map.Entry&lt;k,v&gt;&gt; entrySet() 将map 集合中的键值映射关系打包成一个对象 Map.Entry对象通过Map.Entry 对象的getKey， getValue获取其键和值。 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

1.  1.  **HashMap**

底层是哈希表数据结构，线程是不同步的，可以存入null键，null值。要保证键的唯一性，需要覆盖hashCode方法，和equals方法。

1.  1.  **TreeMap**

TreeMap的排序，TreeMap可以对集合中的键进行排序。如何实现键的排序？

方式一：元素自身具备比较性

和TreeSet一样原理，需要让存储在键位置的对象实现Comparable接口，重写compareTo方法，也就是让元素自身具备比较性，这种方式叫做元素的自然排序也叫做默认排序。

方式二：容器具备比较性

当元素自身不具备比较性，或者自身具备的比较性不是所需要的。那么此时可以让容器自身具备。需要定义一个类实现接口Comparator，重写compare方法，并将该接口的子类实例对象作为参数传递给TreeMap集合的构造方法。

注意：当Comparable比较方式和Comparator比较方式同时存在时，以Comparator的比较方式为主；

注意：在重写compareTo或者compare方法时，必须要明确比较的主要条件相等时要比较次要条件。（假设姓名和年龄一直的人为相同的人，如果想要对人按照年龄的大小来排序，如果年龄相同的人，需要如何处理？不能直接return 0，以为可能姓名不同（年龄相同姓名不同的人是不同的人）。此时就需要进行次要条件判断（需要判断姓名），只有姓名和年龄同时相等的才可以返回0.）

# List,Set,Map存取元素各有什么特点 #

一丶存放

*  List存放元素是有序，可重复
 *  Set存放元素无序，不可重复
 *  Map元素键值对形式存放，键无序不可重复，值可重复

二丶取出

*  List取出元素for循环，foreach循环，Iterator迭代器迭代
 *  Set取出元素foreach循环，Iterator迭代器迭代
 *  Map取出元素需转换为Set，然后进行Iterator迭代器迭代，或转换为Entry对象进行Iterator迭代器迭代

*  1.