Java各类集合，常用知识点及原理

待我称王封你为后i 2023-05-22 06:50 25阅读 0赞

集合：java学习中非常重要的一大知识点，那个我们学习集合的目的是什么呢？？

**1.会使用集合存储数据**  
**2.会遍历集合，把数据取出来**  
**3.掌握每种集合的特性**

问题又来了，集合这么多我们怎么学习呢？

**学习集合框架的方式**  
**1.学习顶层**。学习顶层接口、抽象类中的共性的方法，所有的子类都可以使用  
**2.使用底层**：顶层不是接口就是抽象类，无法创建对象使用，需要使用底层的子类创建对象使用

**认识集合的分类**

集合主要分两大集合

**Collection 单列集合**  
用于储存一系列符合某种规则的元素，主要有两个重要的子接口

**1.java.util.List接口**  
**特点：1.元素有序（存储和取出元素顺序相同），2.元素可以重复 3.有索引，可以使用普通的for循环**  
实现类：  
Vector集合  
ArrayList集合  
LinkedList集合

**2. java.util.Set接口**

**特点：1.不允许有重复的元素 2.没有索引（不能用普通的for循环）**  
实现类：  
HashSet集合  
LinkedHashSet集合  
LinkedHashSet集合 是有序的集合  
TreeSet集合  
无序的集合（存储和取出元素的顺序可能不一样）

**Map 双列映射集合**  
java.util.Map<K,V>集合 K：键 V：值  
注意：K：键不可以重复 V：值是可以重复的

**Map集合与Collection集合的区别：**  
collection集合是孤立存在的（单身），集合中存储元素采用一个个元素的方式存储  
Map集合是成对存在的（夫妻），每个元素都是由键和值两部分组成。通过键可以找到对应的值  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyNzI0ODY0_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
**Map集合特点：**  
1.Map集合是一个双列集合，一个元素包含两个值  
2.Map集合中的元素。Key 和 Value 的数据类型可以相同，也可以不同  
3.Map集合中的元素。Key是不允许重复的， value是可以重复的  
4.Map集合中的元素。Key和Value是一一对应

Map集合常用的实现类  
java.util.HashMap<K,V>  
java.util.HashMap<K,V> implement Map<K,V>

**HashMap集合的特点：**  
**1.HashMap集合的底层是哈希表：查询速度特别快**  
Jdk1.8之前 哈希表是 数组+单向链表构成  
Jdk1.8之后 哈希表是 数组+单向链表/红黑树（链表长度长度超过8） 提高查询速度  
**2.HashMap集合是一个无序集合，存储元素和取出元素的顺序可能不一致**  
java.util.LinkedHashMap<K,V>  
java.util.LinkedHashMap<K,V> extends HashMap<K,V>

**LinkedHashMap集合的特点：**

1.LinkedHashMap集合的底层是 哈希表 + 链表（加的这条链表用来存储元素顺序）  
2.LinkedHashMap集合是一个有序的集合，存储和取出元素的顺序是一致的

下面详细给大家说一下各个集合的实现类具体用法

**Collection常用功能**

Collection是所有单列集合的父接口。因此在Collection中定义了单列集合通用的一些方法。所有单列集合都可以使用

1. public boolean  add（E e）   把对象添加到当前集合中
    2. public void  clear（）   清空集合中所有的元素
    	不删除集合 ，集合还在
    3. public boolean  remove（E e）   把给定的对象在当前集合中删除
    4. public boolean  contains（E e）   判断当前集合中是否包含给定的对象
    5. public boolean  isEmpty（E e）   判断当前集合是否为空
    6 public int  size（）   返回当前集合中的元素个数
    7. public object[ ]  toArray（）   把集合中的元素，存储到数组中（把集合变为数组）
    	Object[] strings = collection.toArray();

**Collections集合工具类方法**  
java.util.Collections 是集合工具类，用来对集合进行操作  
**常用方法**  
1.public static boolean addAll(Collection<? super T> c, T… elements)  
往集合中添加一些元素

Collections.addAll(list, "a","b","c","d");
    System.out.println(list);//[a, b, c, d]

2.public static void shuffle(List<?> list)  
使用默认的随机源 随机排列指定的列表。（打乱集合顺序）

3.public static void sort(List list)  
将集合中元素按照默认(升序)规则排序

Collections.sort(list01);//默认升序
    System.out.println(list01);//[4, 5, 6, 7, 10, 20, 30]
    				Collections.sort(list02);
    System.out.println(list02);//[a, b, c, d]

**注意事项：**  
sort(List list) 使用前提：被排序的集合里面的元素，必须实现Comparable.重写接口中的方法ComparableTo方法  
Comparable接口的排序规则：  
自己（this） - 参数： 升序  
参数 - 自己（this）： 降序

//重写排序的规则
    	@Override
    	public int compareTo(Person o) { 
    // return 0; //认为元素都是相同的
    		
    		//自定义比较的规则，比较两个人的年龄（this，参数Person）
    		return this.getAge() - o.getAge();//按照年龄升序排序
    	}

4.public static void sort(List list, Comparator<? super T> c)  
**将集合中元素按照指定规则排序**  
**Comparator 和上一个 Comparable 的区别**  
Comparable：自己（this）和别人（参数）比较，自己需要实现Comparable接口，重写比较的compareTo规则  
Comparator：相当于找一个第三方的裁判，来比较两个

Collections.sort(list, new Comparator<Integer>() { 
    		//重写比较的规则
    	@Override
    	public int compare(Integer o1, Integer o2) { 
    // return o1 - o2; //升序
    		return o2 - o1; //降序 [3, 2, 1]
    // return 0;
    		}
    });

Comparator的比较规则：  
o1 - o2 升序  
o2 - o1 降序

**集合的循环遍历**  
**Iterator接口 迭代器(元素遍历)**

java.util.Iterator iterator迭代器(对集合进行遍历)

**迭代**：既在collection集合元素的通用获取方式，在取元素之前要判断集合中有没有元素，如果有，就把这个元素取出来，继续再判断，如果还有就再取出来，一直到集合中所有的元素 全部取出

**Iterator接口的常用方法**

1.public boolean hasNext() 如果有元素可以迭代，则返回true （判断集合中是不是还有下一个元素，有就返回true）

2.public E next（） 返回迭代的下一个元素 （取出集合中的下一个元素）  
**Iterator是一个接口，我们无法直接使用，所以需要使用Iterator接口的实现类对象，**  
获取实现类的方式比较特殊：  
Collection接口中有一个方法，叫做iterator() 返回的就是迭代器的实现对象  
**Iterator 迭代器名称 = 集合名称 . iterator() 返回此集合中的元素的迭代器。**

Iterator iterator = collection.iterator();

**迭代器的使用步骤（重点）**  
1.先使用集合中的方法iterator() 获取迭代器的实现类对象，使用Iterator接口接收（多态）  
注意：Iterator 接口是有泛型的，迭代器的泛型看集合，集合是什么泛型，迭代器就是什么泛型  
2.使用Iterator接口中的方法hasNext 判断还有没有下一个元素  
3.使用Iterator接口中的next 取出集合中的下一个元素

方法二：增强for循环  
也称for each循环 是JDK1.5以后出来的一个高级for循环，它的内部其实就是Iterator迭代器，所以在遍历的过程中，不能对集合中的元素进行增删改查

**格式：**

for（元素的数据类型  变量 ：  Collection集合or数组）{ 
    		//操作代码
    }

注：底层其实就是Iterator迭代器，使用for循环格式。简化了迭代器的书写 所有单列循环都可以使用增强for（for each）循环  
**专门用来遍历数组和集合的**

## Collection集合中 List集合（List接口） ##

特点：  
1.有序集合（也称为序列 ）  
2.可以通过整数索引（列表中的位置）访问元素  
3.允许重复的元素

List接口继承了Collection 所有Collection接口有的方法，它也可以使用

**list接口中 代索引的方法（特有的方法）**  
**注意：操作索引的时候一定要注意索引越界异常**  
1.void add(int index, E element) 将指定的**元素插入此列表中的指定位**置

System.out.println(list); //[aaa, bbb, ccc, ddd, aaa] 
    //在ddd索引处添加元素eee
    list.add(4, "eeee");
    System.out.println(list);//[aaa, bbb, ccc, ddd, eeee, aaa]

2.public E remove（int index）**删除元素，参数是索引编号，返回值就是被删除掉的元素**

//删除第一个aaa
    		String str= list.remove(0);
    		System.out.println("删除的"+str);//删除的aaa
    		System.out.println(list);//[bbb, ccc, ddd, eeee, aaa]

3.public E set(int index, E element) 用指定的元素（可选操作）**替换此列表中指定位置的元素,返回被替换的元素**

//替换最后一个aaa 为fff
    	String string1= list.set(4, "fff");
    	System.out.println("被替换的元素是："+string1); //aaa
    	System.out.println(list);//[bbb, ccc, ddd, eeee, fff]

4.publuc E get(int index) **通过索引返回集合中的内容**

**list的三种遍历方式**  
1.普通for循环

for(int i= 0;i<list.size();i++) { 
    		String string = list.get(i);
    		System.out.print(string);
    	}

2.迭代器循环

Iterator<String> st = list.iterator();
    while (st.hasNext()) { 
    	String string =st.next();
    	System.out.print(string);
    }

3.增强for循环

for (String string : list) \{  
System.out.print(string);  
\}

**ArrayList集合**  
底层是数组：所以其特点：查询快，增删慢  
ArrayList集合在实现的过程中 不同步 所以在使用多线程的实现需要注意

**LinkedList集合**  
1.底层是一个链表结构：查询慢，增删快  
**2.里面包含了大量操作首尾的方法**  
首尾添加的方法

void push(E e) 将元素推入到此列表表示的堆栈上。 (等效于addFirst)
    			void addFirst(E e) 在该列表开头插入指定的元素。  
    			void addLast(E e)  将指定的元素追加到此列表的末尾。

首尾获取的方法

E getFirst()    返回此列表中的第一个元素。  
    		E getLast()    返回此列表中的最后一个元素。
    		如果列表里面为空，会抛出空指针异常。所以建议使用获取方法前使用isEmpty先判断是否为空

首尾移除的方法

E removeFirst() 从此列表中删除并返回第一个元素。  
E removeLast() 从此列表中删除并返回最后一个元素。  
E pop() 从此列表表示的堆栈中弹出第一个元素。（相当于removeFirst（））

并且LinkedList集合是一个双向链表  
**注意：使用LinkedList集合特有的方法，不能使用多态（需要向下转型）**

java.util.LinkedList<String> list = new java.util.LinkedList<>();

**Vector集合（了解）**

Vector类实现了可扩展的对象数组。底层也是一个数组，但是时单线程的 速度较慢  
Java 2平台v1.2，这个类被改进为可以实现List接口，使其成为成员Java Collections Framework 。 与新集合实现不同， Vector是同步的。 如果不需要线程安全的实现，建议使用ArrayList代替Vector 。  
Vector集合是所有单列集合的祖宗，不过在1.2版本后被其他集合渐渐取代

## Collection集合中 Set集合（Set接口） ##

**1.不允许有重复的元素 2.没有索引（不能用普通的for循环，不能使用带有索引的方法）**

**HashSet集合**  
特点：  
1.没有顺序 。存储元素和取出元素的顺序有可能不一致  
2.底层是哈希表结构 哈希表结构（查询的速度特比别快）  
哈希值  
是一个十进制的整数，由系统随机给出（就是对象的地址值，是一个逻辑地址，是模拟出来得到的地址，不是数据实际存储的物理值）  
在Object类中有一个方法，可以获取对象的哈希值  
int hashCode()  
返回对象的哈希码值。  
注意：字符串中 “重地” 和“通话”的哈希值冲突

**哈希表**：横着的是数组，数组中存储的是哈希值； 没有数组的下标外面对应着链表/红黑树（链表超过8变为红黑树存储）

**Set集合存储元素不一致的原理**  
Set集合在调用add方法的时候。add方法会调用hashcode方法 和 equals方法 判断元素是否相等  
1.当一个元素的hashcode值与哈希表中的hashcode值不重复时，直接添加到集合中  
2.当一个元素的hashcode值与哈希表中的hashcode冲突时，就调用a.equals(b)方法 ，判断其内容是否一致（“重低”，“通话”哈希值冲突）  
1.内容也一致。则不添加  
2.内容不一致。添加到集合

**HashSet存储自定义类型元素**  
**前提:HashSet中存放自定义类型元素时，需要重写对象中的hashCode 和 equals方法**  
建立自己的比较方式，才能保证HashSet集合中的对象唯一  
set集合保证元素唯一：  
**存储的元素（String,Integer,…Students,Person），必须重写hashCode方法 和equals方法**

重写hashCode方法 和 equals方法 可以自动生成 方法和添加构造方法/Getter。Setter/重写toString方法一致

**LinkedHashSet集合**  
java.util.LinkedHashSet集合 extends HashSet集合 有序的不允许重复集合  
特点：低层是哈希表 （数组+链表/红黑树） +链表 ： 多了一条链表，用来存储元素的顺序 ，保证元素有序  
TreeSet集合

\*\*

## Map接口常用方法 ##

\*\*  
**1.public V put(K key, V value)**  
把指定的健与指定的值添加到Map集合中  
返回值：V  
存储键值对的时候，key不重复，返回值V是空  
存储键值对的时候，key重复，会使用使用新的Value替换map中重复的value，返回被替换的value值

**2.public V remove(Object key)**  
把指定的健，所对应的健值对元素，从Map集合中删除，返回被删除的元素的值  
Key 存在 V返回被删除元素的值  
Key 不存在 V返回null  
注意：当返回值为null时 不能使用自动拆箱。会报错

**3.public V get(Object key)**  
根据指定的健，在Map集合中获取对应的值  
Key 存在 V返回对应元素的值  
Key 不存在 V返回null

**4.public boolean containsKey(Object key)**  
判断集合中是否包含指定的健  
集合中有指定的健 返回 true  
集合中没有指定的健 返回false

**Map集合遍历健 找 值的方法**

**1.public Set keySet( )**  
获取Map集合中所有的健，存储到Set集合  
实现步骤：  
1.通过Map集合中的方法keySet（），把Map集合所有的key取出来，存储到一个Set集合中  
2.使用set集合，循环获取Map集合中的每一个Key（1.迭代器循环 2.增强for循环）  
3.通过Map集合中的方法 get（key），通过key找到value  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyNzI0ODY0_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

**2.public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()**

获取Map集合中所有的键值对对象的集合(Set集合）  
Map.Entry<K,V>：在Map接口中有一个内部接口Entry； 作用：当Map集合一创建，那么就会在Map集合中创建一个Entry对象，用来记录键与值（键值对对象，键与值的映射关系） ：好比结婚证  
**entrySet（）方法：把Map集合内部的多个Entry对象取出来存储到一个Set集合中**  
实现步骤：  
1.使用map集合中的方法entrySet（），把map集合中多个entry对象取出器，存储在一个set集合  
2.遍历这个set集合，获取获取每一个Entry对象  
3.使用Entry对象中的方法getKey（）和getValue获取键与值  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyNzI0ODY0_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
**HashMap存储自定义类型键值**

Map集合保证Key是唯一的  
**如果自定义类型作为key的元素。必须重写hashCode方法 和 equals方法 ，以保证key唯一**

1.hashMap 存储自定义类型键值  
key:Person类型  
Person类型就必须重写hashCode方法 以及 equals方法 ，保证键是唯一的  
value：String类型  
可以重复

1.  hashMap 存储自定义类型键值  
    key：String类型  
    String类型了重写hashCode方法 和 equals方法。所以是唯一的  
    Value：Person  
    value可以重复（同名同年龄的人视为同一个人）

**LinkedHashMap<K,V>集合**

java.util.LinkedHashMap<K,V> extends HashMap<K,V>  
**LinkedHashMap集合的特点：**  
1.LinkedHashMap集合的底层是 哈希表 + 链表（加的这条链表用来存储元素顺序）  
2.LinkedHashMap集合是一个有序的集合，存储和取出元素的顺序是一致的

**Hashtable<K,V> 集合**  
java.util.Hashtable<K,V> implements Map<K,V>接口  
**Hashtable特点：**  
Hashtable 底层也是一个哈希表。是一个线程安全的集合（单线程集合）。速度相对较慢  
Hashtable集合 ： 不能存储null值和null键  
Hashtable和Vector集合一样 在jdk1.2版本之后。被更先进的集合（HashMap ， ArrayList）取代了  
**Hashtable的子类Properties 依然活跃在历史的舞台  
Properties集合是一个唯一一个与IO流相结合的集合**

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