Java高级API-Day01-JAVA集合框架

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一、集合框架

简化图

说明：对于以上的框架图有如下几点说明
1.所有集合类都位于java.util包下。Java的集合类主要由两个接口派生而出：Collection和Map，Collection和Map是Java集合框架的根接口，这两个接口又包含了一些子接口或实现类。
2. 集合接口：6个接口（短虚线表示），表示不同集合类型，是集合框架的基础。
3. 抽象类：5个抽象类（长虚线表示），对集合接口的部分实现。可扩展为自定义集合类。
4. 实现类：8个实现类（实线表示），对接口的具体实现。
5. Collection 接口是一组允许重复的对象。
6. Set 接口继承 Collection，集合元素不重复。
7. List 接口继承 Collection，允许重复，维护元素插入顺序。
8. Map接口是键－值对象，与Collection接口没有什么关系。
9.Set、List和Map可以看做集合的三大类：
List集合是有序集合，集合中的元素可以重复，访问集合中的元素可以根据元素的索引来访问。
Set集合是无序集合，集合中的元素不可以重复，访问集合中的元素只能根据元素本身来访问（也是集合里元素不允许重复的原因）。
Map集合中保存Key-value对形式的元素，访问时只能根据每项元素的key来访问其value。

总体分析

在这里插入图片描述
大致说明：
看上面的框架图，先抓住它的主干，即Collection和Map。

1、Collection是一个接口，是高度抽象出来的集合，它包含了集合的基本操作和属性。Collection包含了List和Set两大分支。
（1）List是一个有序的队列，每一个元素都有它的索引。第一个元素的索引值是0。List的实现类有LinkedList, ArrayList, Vector, Stack。

（2）Set是一个不允许有重复元素的集合。Set的实现类有HastSet和TreeSet。HashSet依赖于HashMap，它实际上是通过HashMap实现的；TreeSet依赖于TreeMap，它实际上是通过TreeMap实现的。

2、Map是一个映射接口，即key-value键值对。Map中的每一个元素包含“一个key”和“key对应的value”。AbstractMap是个抽象类，它实现了Map接口中的大部分API。而HashMap，TreeMap，WeakHashMap都是继承于AbstractMap。Hashtable虽然继承于Dictionary，但它实现了Map接口。

3、接下来，再看Iterator。它是遍历集合的工具，即我们通常通过Iterator迭代器来遍历集合。我们说Collection依赖于Iterator，是因为Collection的实现类都要实现iterator()函数，返回一个Iterator对象。ListIterator是专门为遍历List而存在的。

4、再看Enumeration，它是JDK 1.0引入的抽象类。作用和Iterator一样，也是遍历集合；但是Enumeration的功能要比Iterator少。在上面的框图中，Enumeration只能在Hashtable, Vector, Stack中使用。

5、最后，看Arrays和Collections。它们是操作数组、集合的两个工具类。

有了上面的整体框架之后，我们接下来对每个类分别进行分析。

Collection接口

Collection接口是处理对象集合的根接口，其中定义了很多对元素进行操作的方法。Collection接口有两个主要的子接口List和Set，注意Map不是Collection的子接口，这个要牢记。

Collection：集合接口作用是存储一组不唯一，无序的对象

List接口：作用是存储一组不唯一，有序的对象

Set接口：作用是存储一组唯一，无序的对象

List接口的实现类

在这里插入图片描述
List包含两个实现类：ArrayList和LinkedList
ArrayList以数组作为底层存储，实现了长度可变的数组，在内存中分配连续的空间，遍历元素和随机访问元素的效率比较高
add（）方法插入元素（add（Object o），add（int index,Object o））
1、插入前先判断容量是否越界，则扩容
（1）扩容后比数组最大长度大，则是int的最大值作为数组长度
还没达到数组最大长度，则就是数组最大长度
（2）正常来说扩容1.5倍，如果扩容1.5倍以后还不够，
则直接把当前长度赋值给数组新长度
（3）如果是新数组和把长度与10比较，大的赋值给新数组长度
2、不需要扩容则直接插入
LinkedList以链表作为底层存储，采用链表存储方式，插入、删除元素时效率比较高
链表：多个node互相存储地址，以下一个node的地址存储
遍历很不方便，增加node和删除node会很快
Vector： ArrayList的线程安全版，在多线程的状况下使用

ArrayList常用方法

方法名	说明
boolean add(Object o)	在列表的末尾顺序添加元素，起始索引位置从0开始
void add(int index,Object o)	在指定的索引位置添加元素。索引位置必须介于0和列表中元素个数之间
int size()	返回列表中的元素个数
Object get(int index)	返回指定索引位置处的元素。取出的元素是Object类型，使用前需要进行强制类型转换
boolean contains(Object o)	判断列表中是否存在指定元素
boolean remove(Object o)	从列表中删除元素
Object remove(int index)	从列表中删除指定位置元素，起始索引从0开始
Object set(int index,Object o)	指定下标进行修改其中的元素，返回的是修改前的对象

Collection接口常用通用方法还有：

clear()、isEmpty()、iterator()、toArray()

LinkedList常用方法

方法名	说明
void addFirst(Object o)	在列表的首部添加元素
void addLast(Object o)	在列表的末尾添加元素
Object getFirst()	返回列表中的第一个元素
Object getLast()	返回列表中的最后一个元素
Object removeFirst()	删除并返回列表中的第一个元素
Object removeLast()	删除并返回列表中的最后一个元素

Set接口

Set接口存储一组唯一，无序的对象
HashSet是Set接口常用的实现类
Set中存放对象的引用

Set接口判断加入对象是否已经存在的方法：采用对象的equals()方法比较两个对象是否相等
HashSet：是以HashMap的key值的hash码来进行存储（保证唯一，理论上）
Set接口没有get()方法，无法按下标查找或遍历

遍历集合的方法:
1、通过for循环来遍历
2、通过迭代器Iterator实现遍历
获取Iterator ：Collection 接口的iterator()方法
Iterator的方法
boolean hasNext(): 判断是否存在另一个可访问的元素
Object next(): 返回要访问的下一个元素
3、增强型for循环

Map接口

Map接口专门处理键值映射数据的存储，可以根据键实现对值的操作
Map接口最常用的实现类是HashMap

Map接口常用方法

方法名	说明
Object put(Object key,Object val)	以“键-值”对的方式进行存储
Object get(Object key)	根据键返回相关联的值，如果不存在指定的键，返回null
Object remove(Object key)	删除由指定的键映射的“键-值”对
int size()	返回元素个数
Set keySet()	返回键的集合
Collection values()	返回值的集合
boolean containsKeys(Object key)	如果存在由指定的键映射的“键-值”对，返回true

遍历Map集合

方法1：通过迭代器Iterator实现遍历

Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();  
Iterator<Map.Entry<String, String>> entries = map.entrySet().iterator();  
while (entries.hasNext()) {
    
      
    Map.Entry<String, String> entry = entries.next();  
    System.out.println("Key = " + entry.getKey() + ", Value = " + entry.getValue());  
}

方法2：增强型for循环

Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();  
for (String key : map.keySet()) {
    
      
    String value = map.get(key);  
    System.out.println("Key = " + key + ", Value = " + value);  
}

方法3：键值对

//获取键
        Set keys = map.keySet();
        for (Object key : keys) {
    
    
            System.out.println(key);
            System.out.println(map.get(key));
        }
        //获取值
        Collection values = map.values();
        for (Object value : values) {
    
    
            System.out.println(value);
        }

Map接口注意事项：

包含接口Entry<K,V>
在HashMap中使用Node节点实现了Entry“键-值”对
Node节点用next属性实现了单向链表
map底层entry+单向链表，数组+单向链表
当元素节点个数超过8时，转用红黑树进行底层存储
使用map.remove(Object key,Object value)方法进行删除操作时，必须要key和value都匹配时才能删除
map.put(Object key,Object value)在被用作修改时，与map.replace(Object key,Object value)作用基本一致