十一章：Java 集合

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一、集合框架的概述

1、集合：就像一個容器，可以動態的把多個對象的引用放入容器中。簡稱 Java 容器

? 說明：此時的存儲，主要指的是內存層面的存儲，不涉及到持續化的存儲（.txt, .jpg, avi，數據庫中）

2、數組在存儲多個數據方面的特點：

? >一旦初始化之后，長度就確定了

? >一旦定義好，其元素的類型就確定了。我們只能操作指定類型的數據。比如： String[] arr; int[] arr1;

? 數組在存儲多個數據方面的缺點：

? >一旦初始化，其長度就不可修改

? >數組中提供的方法非常有限，對于添加、刪除、插入數據等操作非常不便，效率也不高

? >獲取數據中實際元素個數的需求，數據沒有線程的屬性或方法可用

? >數組存儲數據的特點：有序、可重復。對于無序的、不可重復的需求，無法滿足

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二、集合框架：Collection 與 Map

List ---->“動態”數組

Set----->高中講的“集合”

Map---->高中函數: y=f(x) 可以 key 多對一 value 不可以 key 一對多 value

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三、Collection 接口中的 方法的使用

像 Collection 接口的實現類中的對象中添加數據 obj 時，要求 obj 所在類要重寫 equals

package com.java.kcw1;import org.junit.Test;import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;/**集合元素的遍歷操作，使用 Iterator* @author Jackson_kcw* @Time 2025-03-01  PM1:52*/
public class InteratorTest {@Testpublic void test1() {Collection coll1=new ArrayList();coll1.add("a");coll1.add("b");coll1.add("c");coll1.add(false);Iterator iterator = coll1.iterator();
//        System.out.println(iterator.next());
//        System.out.println(iterator.next());
//        System.out.println(iterator.next());
//        System.out.println(iterator.next());//遍歷操作while(iterator.hasNext()) {//next()： 指針下移；將下移以后集合位置上的元素返回System.out.println(iterator.next());}}
}

集合對象每次調用 iterator（）方法都得到一個全新的迭代器對象，默認游標都在集合的第一個元素之前

內部定義了 remove(),可以在遍歷的時候，刪除集合中的元素。此方法不同于直接嗲用 remove

For-each

package com.java.kcw1;import org.junit.Test;import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;/**JDK5.0新增 foreach 循環，用于* @author Jackson_kcw* @Time 2025-03-01  PM2:19*/
public class ForTest {@Testpublic void test() {Collection coll=new ArrayList();coll.add("AA");coll.add("BB");coll.add(11); //自動裝箱System.out.println(coll.size());//for( 集合元素的類型 局部變量：集合對象)for(Object obj:coll){System.out.println(obj);}}
}

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List 接口概述：List 集合了類元素有序、可重復

面試題目：ArrayList\LinkedList\Vector 三者的異同

同：三個類都實現了 List 接口，存儲數據的特點相同：元素有序、可重復

異：

ArrayList：：作為 List 接口的主要實現類，線程不安全，效率高

LinkedList：對于頻繁的插入和刪除操作，使用效率比 ArrayList 高，底層使用雙向鏈表存儲

Vector：作為 List 接口的古老實現類；線程安全，效率低

List 接口中的常用方法

總結常用方法：

增：add(Object obj)

刪：remove(int index) / remove(Object obj)

改：set(int index,Object ele)

查：get(int index)

插：add(int index,Object ele)

長度：size()

遍歷：一、Iterator 迭代器方式 二、for each 三、普通的循環

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Set接口:存儲無序的、不可重復的數據 —>高中講的集合

? HashSet: 作為 Set 接口的主要實現類；線程不安全；可以存儲 null 值

? LinkedHashSet：作為 HashSet 子類；遍歷其內部數據時，可以按照添加的順序遍歷

? TreeSet：可以按照添加對象的指定屬性，進行排序

Set 接口沒有額外一些方法，使用的都是 Collection 里面聲明的方法

Set

以 HashSet 為例：

1、無序性：不等于隨機性。存儲的數據在底層數組中并非按照數據所以你的順序添加,而是根據數據的 hash 值來確定的

2、不可重復性：保證添加的元素按照 equals（）方法判斷時，不能返回 true.即相同的元素只能添加一個

二、添加元素的過程：以 HashSet 為例：

? 我們向 HashSet 添加元素 a,首先調用元素a 所在類的 hashCode（）方法，計算 a 的哈希值，此哈希值接著通過某種算法計算出在 HashSet 底層數組中的存放完位置（即為：索引位置），判斷數組在此位置是否已經有元素：

? 如果此位置上沒有其他元素，則元素 a 添加成功

? 如果此位置有元素 b，則比較元素 a 與元素 b 的 哈希值：

? 如果 hash 值不同，則元素 a 添加成功

? 如果 hash 值相同，賊需要調用元素 a 所在類的 equals（）方法：equals（）返回 true，元素 a 添加失敗

? equals（）返回 false，則元素 a 添加成功

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向 TreeSet 里面添加的數據，要求是相同類的對象，不能添加不同類的對象

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五、Map 接口

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5-1、｜—Map：雙列數據，存儲 key-value 的值 ---------類似高中的函數 ：y=f(x)

? |—HashMap：作為 Map 的主要實現類；線程不安全，效率高；可以存儲 null 的 key 和 value

? ｜----LinkedHashMap：保證在遍歷 map 元素時，可以按照添加的順序實現遍歷

? ｜—TreeMap：保證按照添加的 key-value 對 進行排序，實現排序遍歷。此時考慮 key 的自然排序或定制排序

? | —Hashtable:作為古老的實現類；線程安全，效率低；不可存儲 null 的 key 和 value

? ｜—Properties：常用來處理配置文件。key 和 value 都是 String 類型

HashMap 的底層： 數組+鏈表（jdk7 及之前）

? 數組+鏈表+紅黑樹（jdk8）

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5-2 Map 結構的理解

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5-3 HashMap 的底層實現原理

以 jdk7 為例說明：

HashMap map= new HashMap();

在實例化以后，底層創建了長度為 16 的一維數組 Entry[] table

…可能已經執行過多次 put…

map.put(key1,value1):

首先，調用 key1 所在類的 hashCode（）計算 key1 哈希值，此哈希值經過某種算法計算以后，得到在 Entry 數組中的存放位置

如果此位置上的數據為空，此時的 key1-value1 添加成功

如果此位置的數據不為空，（意味著此位置上存在一個或多個數據（以鏈表形式存在）），比較 key1 和已經存在的一個或多個數據的哈希值：

? 如果 key1 的哈希值與已經存在的數據的哈希值都不相同，此時的 key1-value1 添加成功

? 如果 key1 的哈希值和已經存在的某一個數據（key2-value2）的哈希值相同，繼續比較：調用 key1 所在類的 equals（）方法，比較：

? 如果 equals（）返回 false：此時的 key1-value1 添加成功

? 如果 equals（）返回 true： 使用 value1 替換value2

JDK8 相較于 7 在底層實現方面的不同：

1、new HashMap（）：底層沒有創建一個長度為 16 的數組

2、jdk8 底層的數組是：Node[],而非 Entry[]

3、首次調用 put 方法時，底層創建長度為 16 的數組

4、jdk7 底層結構只有數組加鏈表 jdk8 底層結構：數據+鏈表+紅黑樹

? 當數組的某一個索引位置上的元素以鏈表形式存在的數據個數＞8 且當前數組的長度>64，此時索引位置上的所有數據改為使用紅黑樹存儲

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?這里面跳過了 hashMap 底層實現原理，這一部分講的比較復雜和抽象，本人因為時間原因跳過了，但是建議再找文檔或視頻看看

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5-4 Map接口中常用的方法

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工具類 Collections:操作 Collection、Map 的工具類

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面試題：Collections 與 Collection 的區別

對比項	Collection	Collections
定義	Collection 是 java 的接口	Collections 是 Java 提供的工具類
作用	定義了 Java 集合的基本操作，如 List、Set等的父接口	提供集合操作的工具方法，如排序、搜索、線程安全包裝等
子類/實現方式	List\Set\Queue 等結合框架的接口	不能被繼承，只能直接調用其靜態方法
常見方法	add()、remove（）、size（）等	sort（）、shuffle（）、synchronizedList（）等

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