Java集合基礎

Collection<E>/集合

Collection與Collections

• Collection是所有集合類的根接口；
  
• Collections是提供集合操作的工具類；

集合類和數組不同，

• 數組元素可以為基本數據類型值/對象引用；
  
• 集合元素只能為對象引用；
  

Java的集合類由Collection接口和Map接口派生，

• Set代表無序集合，無序不可重復；
  
• List代表有序集合，有序可重復；
  
• Map集合存儲鍵值對；
  

toArray(T[] array)/集合轉數組

   
   
   
           

    
    
    
            
<T> T[] toArray(T[] a);
   
   
   
           

集合轉數組時，必須使collection的toArray(T[] array)方法，傳入類型完全一樣的數組，大小應為list.size()；

直接使用toArray無參方法，返回值只能是Object[]類，進行類型強轉會出現ClassCastException錯誤；

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Iterator<E>/迭代器

   
   
   
           

    
    
    
            
public interface Iterable<E> { // Iterable泛型接口
    
    
    
            
 Iterator<E> iterator(); // 由繼承接口的集合類負責實現，返回一個迭代器
    
    
    
            
}
   
   
   
           

Iterator用於遍歷/迭代訪問集合中的元素， 只能單向移動；

Iterator遍歷方式一：

   
   
   
           

    
    
    
            
Iterator it = CollectionInstance.iterator(); // Iterator應與指定集合綁定
    
    
    
            
while(it.hasNext()) // 如果集合尚未迭代完畢，返回ture
    
    
    
            
{
    
    
    
            
 collectionElementType cet = (collectionElementType)it.next(); // next()方法返回集合下一個元素
    
    
    
            
 it.remove(); // remove()方法刪除上一次調用next方法返回的集元素
    
    
    
            
}
   
   
   
           

Iterator遍歷方式二：

   
   
   
           

    
    
    
            
// foreach循環遍歷
    
    
    
            
for(CollectionType obj : Collection) {
    
    
    
            
 ...
    
    
    
            
}
   
   
   
           

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Set<E>/無序集合/集

Set集合中對象不可重復，因此當試圖添加兩個相同元素時，add()方法返回false/元素不可加入；

Set集合中對象 必須重寫hashCode()方法和equals()方法；

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HashSet<E>/散列集

按照Hash算法存儲結合元素 —>具有良好的存取/查找性能；

• 添加元素時，調用hashCode()方法計算對象的hashCode值；
  
• 根據hashCode值決定對象的存儲位置—>元素存儲順序和添加順序可能不一致(LinkedHashSet可保證)；
  
• HashSet判斷元素相等的標准：equal()方法相等/hashCode()方法返回值相同；
  
• Hash算法/哈希/散列：通過計算元素的hashCode值獲取元素的存儲位置—>價值在於存取/查找速度快
  
• 與數組相比，HashSet索引不需要連續，可自由增加HashSet長度；

LinkedHashSet<E>

HashSet的子類 ，LinkedHashSet也是根據元素的hashCode值決定其存儲位置；

同時使用鏈表維護元素的添加次序—>性能略低於HashSet的性能；

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TreeSet<E>/樹集

TreeSet實現SortSet接口，

TreeSet采用紅黑樹(red-black tree)存儲集合元素， 排序規則支持自然排序/定制排序；

TreeSet存儲對象必須實現Comparable接口；

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List<E>/列表

Java中所有鏈表底層都是雙向鏈接(doubly linked)；

List額外提供listIterator()方法，該方法返回一個ListIterator對象，用於遍歷 List；

ListIterator的set(obj)方法用新元素obj覆蓋next()/previous()返回的上一個元素，可以雙向移動；

   
   
   
           

    
    
    
            
ListIteritor lit = listInstance.listIterator();
    
    
    
            
// 正向順序迭代List
    
    
    
            
while(lit.hasNext())
    
    
    
            
{
    
    
    
            
 System.out.println(lit.next());
    
    
    
            
}
    
    
    
            
// 反向逆序迭代List
    
    
    
            
while(lit.hasPrevious())
    
    
    
            
{
    
    
    
            
 System.out.println(lit.previous());
    
    
    
            
}
   
   
   
           

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ArrayList<E>/數組列表

ArrayList底層有數組支持，通常作為默認首選；當程序頻繁進行插入/刪除操作時，選用LinkedLIst；如果元素數量固定，可選擇真正數組/List/備選；

ArrayList/Vector辨析

—>ArrayList與Vector用法幾乎相同， JDK1.0推出 Vector/JDK2.0將Vector改為實現List接口；

—>Vector缺點較多，盡量避免使用；

        —>Vector是線程安全的，但是Collections工具類可使得ArrayList線程安全；

        —>Vector擁有子類Stack，性能較差，可用ArrayDeque替代；

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LinkedList<E>/鏈表實現/雙端隊列實現

LinkedList 底層由雙向鏈表實現，執行插入/刪除操作時性能較好，避免使用get(index)遍歷LinkedList（隨機查找時均從頭開始查找，性能低下）；

• 實現List接口。可根據索引隨機訪問集合元素(ArrayDeque不支持)；
  
• 實現Deque接口。可當作雙向隊列使用—>可實現"棧"/普通隊列；
  

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Queue<E>/隊列

Queue接口中定義的主要方法：

   
   
   
           

    
    
    
            
// 入隊
    
    
    
            
boolean add(Object e): 入隊/成功返回true/失敗拋出IllegalStateException
    
    
    
            
boolean offer(Object e)：入隊/失敗返回false/適用於固定容量的隊列
    
    
    
            


    
    
    
            
// 獲取隊首
    
    
    
            
Object peek()： 獲取隊首/不刪除/隊列為空返回null值
    
    
    
            
Object element(): 獲取隊首/不刪除/隊列為空拋出異常
    
    
    
            


    
    
    
            
// 彈出隊首
    
    
    
            
Object poll()： 彈出隊首/隊列為空返回null值
    
    
    
            
Object remove()： 彈出隊首/隊列為空拋出異常
   
   
   
           

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Deque接口/雙端隊列

Deque接口是Queue接口的子接口，表示 雙向隊列；

Deque接口定義的部分雙向隊列操作， 部分方法可模擬“棧”的實現/Java中已集成操作棧方法：

• "push"：添加元素到隊首，addFirst(e)；
  
• "pop"：彈出隊首元素，removeFirst()；
  
• "peek"：獲取棧頂，peekFirst()；

ArrayDeque<E>/棧實現/Deque實現

ArrayDeque 實現“棧”，LIFO(后入先出)：

ArrayDeque 實現普通隊列，FIFO(先入先出)：

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PriorityQueue<E>/優先隊列

PQ采用堆結構實現，不允許插入null元素，有自然排序和定制排序兩種方式， 使用時再補充：

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Map/字典/關聯數組/映射表

Map用於保存具有映射關系的數據；

key和value可以為任何引用類型，Map通過key索引/操作value，如果自定義對象作為Map的鍵，該對象必須重寫hashCode和equals（鍵的唯一性）；
key不可重復，並且同一個key只索引一個value ；

• Set<K> keySet()：獲取Map的鍵集，從鍵集中進行一次刪除鍵操作，等價於從Map中刪除對應鍵值對；
  
• Collection<K> values()：獲取Map的值集合，從值集合中進行一次刪除值操作，等價於從Map中刪除對應一項鍵值對；
  
• Set<Map.Entry<K, V>> entrySet()：獲取Map的鍵/值對集，Entry<K, V>表示一對鍵值對，是靜態內部類Map.Entry對象；

遍歷Map

KeySet()遍歷實質：遍歷兩次，第一次轉為Iterator對象，第二次從Map中去除key對應的value；

entrySet()遍歷實質：只遍歷一次就把K,V放入entry中，效率較KeySet()更高；

Map各實現類性能比較

• HashMap為快速查詢而設計，HashMap通常比Hashtable快，一般應多采用HashMap；
  
• TreeMap為排序而設計，TreeMap通常比HashMap慢；
  
• LinkedHashMap維護鍵值對添加順序，LinkedHashMap比HashMap較慢；
  

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HashMap/散列映射表

Hashmap對key進行散列

HashMap與Hashtable

HashMap允許key為null值/最多只有一個，value值可為null/不限制；

與Vector類似， Hashtable類推出較早，盡量避免使用—>Collections工具類可使得HashMap線程安全；

HashMap判斷兩個key相等的標准—>equals()方法返回true/兩個key的hashCode值相等；

                  判斷兩個value相等的標准—>equals()方法返回true；

         —>使用自定義類作為key值時，重寫equals方法/hashCode方法時—>應使equals()返回true時，hashCode()返回值也相同；

LinkedHashMap/鏈式散列映射表

LinkedHashMap使用 雙向鏈表維護鍵值對的插入順序，性能略低於HashMap；

IdentityHashMap/標識散列映射表

IdentityHashMap中，鍵的散列值(hashCode)不通過ashCode()方法計算，通過Sytem.identityHashCode()方法計算；

進行對象比較時， IdentityHashMap類使用“==”判斷，不使用equals()方法；

WeakHashMap/弱散列映射

WeakHashMap的鍵為弱引用/WeakReference，回收后自動刪除對應鍵值對；

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TreeMap/樹映射表

TreeMap根據key的整體順序對元素進行排序，組織成紅黑樹形式；

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