java

集合类概述

java.util.Map

集合类的体系图，如图所示。

Collection 接口与 Map 接口主要用于存储元素

集合类的特点：提供一种存储空间可变的存储模型，存储的数据容量可以随时发生改变

集合中存储的是元素对象的地址。

Collection接口

是单例集合的顶层接口，它表示一组对象，这些对象也称为 Collection 的元素。

JDK 不提供此接口的任何直接实现，它提供更具体的子接口（如 Set 和 List）实现

2. Collection 集合基本使用

Collection集合的常用方法

Collection API 如下:

Collection集合的遍历

方式一：迭代器

java.util.Iterator。

迭代器遍历概述

遍历就是一个一个的把容器中的元素访问一遍。Iterator 接口也是 Java 集合中的一员。Iterator 主要用于迭代访问（即遍历）Collection 中的元素，因此 Iterator 对象也被称为迭代器，迭代器是集合专用的遍历方式。

迭代：即 Collection 集合元素的通用获取方式。在取元素之前先要判断集合中有没有元素，如果

有，就把这个元素取出来，继续在判断，如果还有就再取出出来。一直把集合中的所有元素全部取

出。这种取出方式专业术语称为迭代。

Collection 集合获取迭代器

迭代器是通过集合的 iterator()方法得到的，所以我们说它是依赖于集合而存在的。

Iterator 中的常用方法

注意：在进行集合元素取出时，如果集合中已经没有元素了，还继续使用迭代器的 next 方法，将

会发生 java.util.NoSuchElementException 没有集合元素的错误。

方式二：foreach/增强 for

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，专门用来遍历数组和集合的。它

的内部原理其实是个 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操作。

增强 for 循环：既可以遍历集合也可以遍历数组。

for(元素的数据类型 变量名 : 数组或者Collection集合) {
         //在此处使用变量即可，该变量就是元素
}

// 举例
Collection<String> list = new ArrayList<>();
...
for(String ele : list) {
    System.out.println(ele);
}

方式三：lambda 表达式

得益于 JDK 8 开始的新技术 Lambda 表达式，提供了一种更简单、更直接的遍历集合的方式。

Collection 结合 Lambda 遍历的 API

案例：影片信息在程序中的表示

List集合

List集合概述和特点

有序集合 (也称为序列)，用户可以精确控制列表中每个元素的插入位置。用户可以通过整数索引访问元

素，并搜索列表中的元素。与 Set 集合不同，列表通常允许重复的元素。

2. List 集合特点

ArrayList、LinekdList ：有序，可重复，有索引。

- 有序：存储和取出的元素顺序一致
- 有索引：可以通过索引操作元素
- 可重复：存储的元素可以重复

3. List 的实现类的底层原理
   1. ArrayList 底层是基于数组实现的，根据查询元素快，增删相对慢。
   2. LinkedList 底层基于双链表实现的，查询元素慢，增删首尾元素是非常快的。

List集合特有方法

List集合的遍历方式

List的实现类

ArrayList集合

ArrayList 集合底层原理

ArrayList 底层是基于数组实现的：根据索引定位元素快，增删需要做元素的移位操作。

ArrayList 集合特点

底层是数组结构实现，元素查询快，增删慢

LinkedList集合

LinkedList 集合特点

底层是链表结构实现，元素查询慢、增删快

LinkedList 集合的特有功能

集合的并发修改异常问题

当我们从集合中找出某个元素并删除的时候可能出现一种并发修改异常问题。

哪些遍历存在问题？

迭代器遍历集合且直接用集合删除元素的时候可能出现。

增强 for 循环遍历集合且直接用集合删除元素的时候可能出现。

哪种遍历且删除元素不出问题？

迭代器遍历集合但是用迭代器自己的删除方法操作可以解决。

使用 for 循环遍历并删除元素不会存在这个问题。

出现的原因

迭代器遍历的过程中，通过集合对象修改了集合中的元素，造成了迭代器获取元素中判断预期修改值和实际

修改值不一致，则会出现：ConcurrentModificationException

解决方案

用 for 循环遍历，然后用集合对象做对应的操作即可

Set集合

Set 集合的特点

• 无序：元素存取顺序不一致；
• 不重复：不能存储重复元素，可以去除重复；
• 无索引：没有带索引的方法，所以不能使用普通 for 循环遍历，也不能通过索引来获取元素，只能通过迭代器或增强 for 循环遍历。

Set 集合的基本使用

Set 集合实现类特点

• HashSet : 无序、不重复、无索引。
• LinkedHashSet：有序、不重复、无索引。
• TreeSet：排序、不重复、无索引。

HashSet集合

哈希值

如何获取哈希值：Object 类中的 public int hashCode()：返回对象的哈希码值。

哈希值的特点：

同一个对象多次调用 hashCode()方法返回的哈希值是相同的。

默认情况下，不同对象的哈希值是不同的。而重写 hashCode()方法，可以实现让不同对象的哈希值相同。

HashSet集合概述和特点

java.util.HashSet 是 Set 接口的一个实现类，它所存储的元素是不可重复的，并且元素都是无序的

(即存取顺序不一致)。 java.util.HashSet 底层的实现其实是一个 java.util.HashMap 支持。

HashSet 是根据对象的哈希值来确定元素在集合中的存储位置，因此具有良好的存取和查找性能。保证

元素唯一性的方式依赖于： hashCode 与 equals 方法。

2. HashSet 集合的特点

底层数据结构是哈希表

对集合的迭代顺序不作任何保证，也就是说不保证存储和取出的元素顺序一致

没有带索引的方法，所以不能使用普通 for 循环遍历

由于是 Set 集合，所以是不包含重复元素的集合

HashSet底层原理

哈希表是一种对于增删改查数据性能都较好的结构。

哈希表的组成

JDK8 之前的，底层使用数组+链表组成。

JDK8 开始后，底层采用数组+链表+红黑树组成。

JDK 1.8 版本开始 HashSet 原理解析

LinkedHashSet集合

LinkedHashSet集合概述和特点

我们知道 HashSet 保证元素唯一，可是元素存放进去是没有顺序的，那么我们要保证有序，怎么办呢？

在 HashSet 下面有一个子类 java.util.LinkedHashSet ，它是链表和哈希表组合的一个数据存储结

构。

2. LinkedHashSet 集合特点

有序、不重复、无索引。

有序：由链表保证元素有序，也就是说元素的存储和取出顺序是一致的。

不重复：由哈希表保证元素唯一，也就是说没有重复的元素。

无索引：哈希表和链表实现的 Set 接口，具有可预测的迭代次序。

原理：底层数据结构是依然哈希表，只是每个元素又额外的多了一个双链表的机制记录存储的顺序。

TreeSet集合

TreeSet集合概述和特点

• TreeSet() ：根据其元素的自然排序进行排序。
• TreeSet(Comparator comparator) ：根据指定的比较器进行排序。

特点：不重复、无索引、可排序；

不重复：由于是 Set 集合，所以不包含重复元素的集合。

无索引：没有带索引的方法，所以不能使用普通 for 循环遍历。

可排序：按照元素的大小默认升序（有小到大）排序。

TreeSet 底层结构：TreeSet 集合底层是基于红黑树的数据结构实现排序的，里面维护了一个 TreeMap，增删改查性能都较好。

注意：TreeSet 集合是一定要排序的，可以将元素按照指定的规则进行排序。

TreeSet 集合排序有两种方式：自然排序和定制排序。

去重：

如果使用的是自然排序，则通过调用实现的 compareTo 方法

如果使用的是定制排序，则通过调用比较器的 compare 方法

可变参数

Collections集合工具类

Collections概述和使用

Collections 类的作用：Collections 并不属于集合，是针对集合操作的工具类

Collections 类常用方法（API）

Collections 排序相关 API

• 使用范围：只能对于 List 集合的排序。

排序方式 1

注意：本方式不可以直接对自定义类型的 List 集合排序，除非自定义类型实现了比较规则 Comparable 接口。

排序方式 2

应用：Collection体系的综合案例

Map集合

Map集合概述和特点

Map 集合是一种双列集合，每个元素包含两个数据。

Map 集合的每个元素的格式：key=value(键值对元素)。

Map 集合也被称为"键值对集合"。

适用场景：Map 集合是键值对集合，Map 集合非常适合做类购物车这样的业务场景。

2. Map 集合的特点

• 键值对映射关系
• 一个键对应一个值
• 键不能重复，值可以重复
• 元素存取无序

3. Map 集合的格式

Collection 集合的格式：元素 1,元素 2,元素 3..

Map 集合的完整格式：{key1=value1 , key2=value2 , key3=value3 , ...}

4. Map 集合体系的特点

使用最多的 Map 集合是 HashMap。

重点掌握 HashMap , LinkedHashMap , TreeMap。其他的后续理解。

特点：

- Map集合的特点都是由键决定的。
- Map集合的键是无序,不重复的，无索引的，值不做要求（可以重复）。
- Map集合后面重复的键对应的值会覆盖前面重复键的值。
- Map集合的键值对都可以为null。

Map 集合实现类特点

- HashMap：元素按照键是无序，不重复，无索引，值不做要求，基于哈希表。（与Map体系一致）
- LinkedHashMap：元素按照键是有序，不重复，无索引，值不做要求，基于哈希表。
- TreeMap：元素只能按照键排序，不重复，无索引的，值不做要求，可以做排序。

Map集合的基本功能

Map API 如下:

Map集合的获取功能

public HashSet() {
    map = new HashMap<>();
}