集合框架

1. Collection

  • JDK不提供此接口的任何直接实现，而是提供更具体的子接口（如：Set和List）去实现。
  • Collection 接口是 List和Set接口的父接口，该接口里定义的方法既可用于操作 Set 集合，也可用于操作 List 集合。

常用方法

  • int size()：获取当前集合中实际存储的元素个数
  • boolean isEmpty()：判断当前集合是否为空集合
  • boolean equals(Object obj)：判断当前集合与obj是否相等。
  • Object[] toArray()：返回包含当前集合中所有元素的数组
  • int hashCode()：获取集合对象的哈希值
  • Iterator iterator()：返回迭代器对象，用于集合遍历
  • boolean retainAll(Collection coll)：对原集合取交集并判断是否存在交集部分

增、删、改、查：

增加

  • boolean add(E obj)：添加元素对象到当前集合中
  • boolean addAll(Collection other)：添加other集合中的所有元素对象到当前集合中。

删除

  • void clear()：清空当前集合。
  • boolean remove(Object obj) ：从当前集合中删除第一个找到的与obj对象equals返回true的元素
  • boolean removeAll(Collection coll)：从当前集合中删除所有与coll集合中相同的元素。

修改

  • Colletion接口中暂无修改方法，如需修改可以先remove，再add。

查询

  • boolean contains(Object obj)：判断当前集合中是否存在一个与obj对象equals返回true的元素
  • boolean containsAll(Collection coll)：判断集合中的元素是否在当前集合中都存在。

List

  • 鉴于Java中数组用来存储数据的局限性，我们通常使用java.util.List替代数组
  • List集合类中元素有序、且可重复，集合中的每个元素都有其对应的顺序索引。
  • JDK API中List接口的实现类常用的有：ArrayList、LinkedList和Vector。

补充方法：

List除了从Collection集合继承的方法外，List 集合里添加了一些根据索引来操作集合元素的方法。

  • 插入元素
    • void add(int index, Object ele):在index位置插入ele元素。
    • boolean addAll(int index, Collection eles):从index位置开始将eles中的所有元素添加进来。
  • 获取元素
    • Object get(int index):获取指定index位置的元素。
    • List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从fromIndex到toIndex位置的子集合。
  • 获取元素索引
    • int indexOf(Object obj):返回obj在集合中首次出现的位置。
    • int lastIndexOf(Object obj):返回obj在当前集合中末次出现的位置。
  • 删除和替换元素
    • Object remove(int index):移除指定index位置的元素，并返回此元素。
    • Object set(int index, Object ele):设置指定index位置的元素为ele。

ArrayList

  • ArrayList 是 List 接口的主要实现类，底层使用数组。
  • 本质上，ArrayList是对象引用的一个变长数组，默认长度为10。
  • Arrays.asList(…) 方法返回的 List 集合。 Arrays.asList(…) 返回值是一个固定长度的 List 集合。

LinkedList

  • 对于频繁的插入或删除元素的操作，建议使用LinkedList类，效率较高。这是由底层采用链表（双向链表）结构存储数据决定的。
  • 特有方法：
    • void addFirst(Object obj)
    • void addLast(Object obj)
    • Object getFirst()
    • Object getLast()
    • Object removeFirst()
    • Object removeLast()

Vector

  • Vector 是一个古老的集合，JDK1.0就有了。大多数操作与ArrayList相同，区别之处在于Vector是线程安全的。
  • 默认选择选择ArrayList。当插入删除操作频繁时使用LinkedList；Vector效率最低，所以尽量避免使用。
  • 特有方法：
    • void addElement(Object obj)
    • void insertElementAt(Object obj,int index)
    • void setElementAt(Object obj,int index)
    • void removeElement(Object obj)
    • void removeAllElements()

Set

  • Set接口是Collection的子接口，Set接口相较于Collection接口没有提供额外的方法。
  • Set集合不允许包含相同的元素，如果试把两个相同的元素加入同一个 Set 集合中，则添加操作失败。
  • Set集合支持的遍历方式和Collection集合一样：foreach和Iterator。
  • Set的常用实现类有：HashSet、TreeSet、LinkedHashSet。

HashSet

  • HashSet 是 Set 接口的主要实现类，大多数时候使用 Set 集合时都使用这个实现类。
    • 底层使用数组 + 单项链表 + 红黑树。
  • HashSet 按 Hash 算法来存储集合中的元素，因此具有很好的存储、查找、删除性能。
  • HashSet 具有以下特点：
    • 不能保证元素的排列顺序。
    • HashSet 不是线程安全的。
    • 集合元素可以是 null。
  • HashSet 集合判断两个元素相等的标准：两个对象通过 hashCode() 方法得到的哈希值相等，并且两个对象的 equals() 方法返回值为true。
  • 对于存放在Set容器中的对象，对应的类一定要重写hashCode()和equals(Object obj)方法，以实现对象相等规则。即：“相等的对象必须具有相等的散列码”。
  • HashSet集合中元素的无序性，不等同于随机性。这里的无序性与元素的添加位置有关。具体来说：我们在添加每一个元素到数组中时，具体的存储位置是由元素的hashCode()调用后返回的hash值决定的。导致在数组中每个元素不是依次紧密存放的，表现出一定的无序性。

HashSet中添加元素的过程：

  • 第1步：当向 HashSet 集合中存入一个元素时，HashSet 会调用该对象的 hashCode() 方法得到该对象的 hashCode值，然后根据 hashCode值，通过某个散列函数决定该对象在 HashSet 底层数组中的存储位置。
  • 第2步：如果要在数组中存储的位置上没有元素，则直接添加成功。
  • 第3步：如果要在数组中存储的位置上有元素，则继续比较：
    • 如果两个元素的hashCode值不相等，则添加成功；
    • 如果两个元素的hashCode()值相等，则会继续调用equals()方法：
      • 如果equals()方法结果为false，则添加成功。
      • 如果equals()方法结果为true，则添加失败。
LinkedHashSet
  • LinkedHashSet 是 HashSet 的子类，不允许集合元素重复。
  • LinkedHashSet 根据元素的 hashCode 值来决定元素的存储位置，但它同时使用双向链表维护元素的次序，这使得元素看起来是以添加顺序保存的。
  • LinkedHashSet插入性能略低于 HashSet，但在迭代访问 Set 里的全部元素时有很好的性能。

TreeSet

  • TreeSet 是 SortedSet 接口的实现类，TreeSet 可以按照添加的元素的指定的属性的大小顺序进行遍历。
  • TreeSet底层使用红黑树结构存储数据
  • 新增的方法如下： (了解)
    • Comparator comparator()
    • Object first()
    • Object last()
    • Object lower(Object e)
    • Object higher(Object e)
    • SortedSet subSet(fromElement, toElement)
    • SortedSet headSet(toElement)
    • SortedSet tailSet(fromElement)
  • TreeSet特点：不允许重复、实现排序（自然排序或定制排序）
  • TreeSet 两种排序方法：自然排序和定制排序。默认情况下，TreeSet 采用自然排序。
    • 自然排序：TreeSet 会调用集合元素的 compareTo(Object obj) 方法来比较元素之间的大小关系，然后将集合元素按升序(默认情况)排列。
      • 如果试图把一个对象添加到 TreeSet 时，则该对象的类必须实现 Comparable 接口。
      • 实现 Comparable 的类必须实现 compareTo(Object obj) 方法，两个对象即通过 compareTo(Object obj) 方法的返回值来比较大小。
    • 定制排序：如果元素所属的类没有实现Comparable接口，或不希望按照升序(默认情况)的方式排列元素或希望按照其它属性大小进行排序，则考虑使用定制排序。定制排序，通过Comparator接口来实现。需要重写compare(T o1,T o2)方法。
      • 利用int compare(T o1,T o2)方法，比较o1和o2的大小：如果方法返回正整数，则表示o1大于o2；如果返回0，表示相等；返回负整数，表示o1小于o2。
      • 要实现定制排序，需要将实现Comparator接口的实例作为形参传递给TreeSet的构造器。
  • 因为只有相同类的两个实例才会比较大小，所以向 TreeSet 中添加的应该是同一个类的对象。
  • 对于 TreeSet 集合而言，它判断两个对象是否相等的唯一标准是：两个对象通过 compareTo(Object obj) 或compare(Object o1,Object o2)方法比较返回值。返回值为0，则认为两个对象相等。

2. Map

  • Map与Collection并列存在。用于保存具有映射关系的数据：key-value
    • Collection集合称为单列集合，元素是孤立存在的。
    • Map集合称为双列集合，元素是成对存在的。
  • Map 中的 key 和 value 都可以是任何引用类型的数据。但常用String类作为Map的“键”。
  • Map接口的常用实现类：HashMap、LinkedHashMap、TreeMap和Properties。

常用方法：

  • 添加、修改操作：
    • Object put(Object key,Object value)：将指定key-value添加到(或修改)当前map对象中
    • void putAll(Map m):将m中的所有key-value对存放到当前map中
  • 删除操作：
    • Object remove(Object key)：移除指定key的key-value对，并返回value
    • void clear()：清空当前map中的所有数据
  • 元素查询的操作：
    • Object get(Object key)：获取指定key对应的value
    • boolean containsKey(Object key)：是否包含指定的key
    • boolean containsValue(Object value)：是否包含指定的value
    • int size()：返回map中key-value对的个数
    • boolean isEmpty()：判断当前map是否为空
    • boolean equals(Object obj)：判断当前map和参数对象obj是否相等
  • 元视图操作的方法：
    • Set keySet()：返回所有key构成的Set集合
    • Collection values()：返回所有value构成的Collection集合
    • Set entrySet()：返回所有key-value对构成的Set集合

HashMap

  • HashMap中的所有的key彼此之间是不可重复的、无序的。所有的key就构成一个Set集合。—>key所在的类要重写hashCode()和equals()
  • HashMap中的所有的value彼此之间是可重复的、无序的。所有的value就构成一个Collection集合。—>value所在的类要重写equals()
  • HashMap中的一个key-value,就构成了一个entry。
  • HashMap中的所有的entry彼此之间是不可重复的、无序的。所有的entry就构成了一个Set集合。

LinkedHashMap

  • LinkedHashMap 是 HashMap 的子类
  • 存储数据采用的哈希表结构+链表结构，在HashMap存储结构的基础上，使用了一对双向链表来记录添加元素的先后顺序，可以保证遍历元素时，与添加的顺序一致。
  • 通过哈希表结构可以保证键的唯一、不重复，需要键所在类重写hashCode()方法、equals()方法。

TreeMap

  • TreeMap存储 key-value 对时，需要根据 key-value 对进行排序。TreeMap 可以保证所有的 key-value 对处于有序状态。
  • TreeSet底层使用红黑树结构存储数据
  • TreeMap 的 Key 的排序：
    • 自然排序：TreeMap 的所有的 Key 必须实现 Comparable 接口，而且所有的 Key 应该是同一个类的对象，否则将会抛出 ClasssCastException
    • 定制排序：创建 TreeMap 时，构造器传入一个 Comparator 对象，该对象负责对 TreeMap 中的所有 key 进行排序。此时不需要 Map 的 Key 实现 Comparable 接口
  • TreeMap判断两个key相等的标准：两个key通过compareTo()方法或者compare()方法返回0。

Hashtable

  • Hashtable是Map接口的古老实现类，JDK1.0就提供了。不同于HashMap，Hashtable是线程安全的。
  • Hashtable实现原理和HashMap相同，功能相同。底层都使用哈希表结构（数组+单向链表），查询速度快。
  • 与HashMap一样，Hashtable 也不能保证其中 Key-Value 对的顺序
  • Hashtable判断两个key相等、两个value相等的标准，与HashMap一致。
  • 与HashMap不同，Hashtable 不允许使用 null 作为 key 或 value。

面试题：Hashtable和HashMap的区别

  • HashMap:底层是一个哈希表（jdk7:数组+链表;jdk8:数组+链表+红黑树）,是线程不安全的集合,执行效率高。
    Hashtable:底层也是一个哈希表（数组+链表）,是一个线程安全的集合,执行效率低。
  • HashMap集合:可以存储null的键、null的值。
    Hashtable集合,不能存储null的键、null的值。
  • 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。
  • HashMap。是Map的主要实现类，Hashtable是Map的古老实现类。
  • Hashtable的子类Properties（配置文件）依然活跃在历史舞台。
    Properties集合是一个唯一和IO流相结合的集合。

Property

  • Properties 类是 Hashtable 的子类，该对象用于处理属性文件。
  • 由于属性文件里的 key、value 都是字符串类型，所以 Properties 中要求 key 和 value 都是字符串类型。
  • 存取数据时，建议使用setProperty(String key,String value)方法和getProperty(String key)方法。