Java集合詳解（超詳細）

• 一、集合框架的概述
• 二、Collection接口
• • （一）Collection接口常用方法
  • （二）Iterator迭代器接口
  • （三）JDK 5.0新特性--增強for循環：(foreach循環)
• 三、Collection子接口：List接口
• • （一）List接口概述
  • （二）List接口常用方法
  • （三）實現類之一：ArrayList
  • （四）實現類之一：LinkedList
  • （五）實現類之一：Vector
• 四、Collection子接口：Set接口
• • （一）概述
  • （二）Set接口常用方法
  • （三）實現類之一：HashSet
  • （四）實現類之一：LinkedHashSet
  • （五）實現類之一：TreeSet
• 五、Map接口
• • （一）概述
  • （二）Map接口常用方法
  • （三）實現類之一：HashMap
  • （四）實現類之一：LinkedHashMap
  • （五）實現類之一：TreeMap
  • （六）使用Properties讀取配置文件
• 六、Collections工具類的使用
• 七、面試題

一、集合框架的概述

集合與數組存儲數據概述：

集合、數組都是對多個數據進行存儲操作的結構，簡稱Java容器。 說明：此時的存儲，主要指的是內存層面的存儲，不涉及到持久化的存儲（.txt,.jpg,.avi，數據庫中)

數組存儲的特點：

一旦初始化以后，其長度就確定了。
數組一旦定義好，其元素的類型也就確定了。我們也就只能操作指定類型的數據了。

數組存儲的弊端：

1.一旦初始化以后，其長度就不可修改。
2.數組中提供的方法非常限，對于添加、刪除、插入數據等操作，非常不便，同時效率不高。
3.獲取數組中實際元素的個數的需求，數組沒有現成的屬性或方法可用
4.數組存儲數據的特點：有序、可重復。對于無序、不可重復的需求，不能滿足。

集合的框架結構

Java集合可分為Collection和Map兩種體系

Collection接口：單列數據，定義了存取一組對象的方法的集合。Collection接口下還有個Queue接口、Set接口、List接口
List：元素有序、可重復的集合
Set：元素無序、不可重復的集

Map接口：雙列數據，保存具有映射關系“key-value對”的集合

其中：

Set下有HashSet，LinkedHashSet，TreeSet

List下有ArrayList，Vector，LinkedList

Map下有Hashtable，LinkedHashMap，HashMap，TreeMap

|----Collection接口：單列集合，用來存儲一個一個的對象|----List接口：存儲有序的、可重復的數據。 -->“動態”數組|----ArrayList：作為List接口的主要實現類，線程不安全的，效率高;底層采用Object[] elementData數組存儲|----LinkedList：對于頻繁的插入刪除操作，使用此類效率比ArrayList效率高底層采用雙向鏈表存儲|----Vector：作為List的古老實現類，線程安全的，效率低;底層采用Object[]數組存儲|----Set接口：存儲無序的、不可重復的數據 -->數學概念上的“集合”|----HashSet：作為Set接口主要實現類;線程不安全;可以存null值|----LinkedHashSet：作為HashSet的子類;遍歷其內部數據時，可以按照添加順序遍歷;對于頻繁的遍歷操作，LinkedHashSet效率高于HashSet.|----TreeSet：可以按照添加對象的指定屬性，進行排序。|----Map:雙列數據，存儲key-value對的數據 ---類似于高中的函數：y = f(x)|----HashMap:作為Map的主要實現類；線程不安全的，效率高；存儲null的key和value|----LinkedHashMap:保證在遍歷map元素時，可以照添加的順序實現遍歷。原因：在原的HashMap底層結構基礎上，添加了一對指針，指向前一個和后一個元素。對于頻繁的遍歷操作，此類執行效率高于HashMap。|----TreeMap:保證照添加的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，底層使用紅黑樹|----Hashtable:作為古老的實現類；線程安全的，效率低；不能存儲null的key和value|----Properties:常用來處理配置文件。key和value都是String類型

二、Collection接口

• Collection接口是List、Set和Queue接口的父接口，該接口里定義的方法既可用于操作Set集合，也可用于操作List和 Queue集合。
• JDK不提供此接口的任何直接實現，而是提供更具體的子接口（如：Set和List）實現。
• 在JDK 5.0之前，Java集合會丟失容器中所有對象的數據類型，把所有對象都當成 Object類型處理；從JDK 5.0增加了泛型以后，Java集合可以記住容器中對象的數據類型。

（一）Collection接口常用方法

添加
add(Object obj)
addAll(Collection coll)

獲取有效元素個數
int size()

清空集合
void clear()

是否為空集合
boolean isEmpty()

是否包含某個元素
boolean contains(Object obj):是通過元素的equals方法來判斷是否是同一個對象
boolean containsAll(Collection c):也是調用元素的equals方法來比較的。用兩個兩個集合的元素逐一比較

刪除
boolean remove(Object obj):通過元素的equals方法判斷是否是要刪除的那個元素。只會刪除找到的第一個元素
boolean removeAll(Collection coll):取當前集合的差集

取兩個集合的交集
boolean retainAll(Collection c):把交集的結果存在當前的集合中，不影響c

集合是否相等
boolean equals(Object obj)

轉換成對象數組
Object [] toArray()

獲取集合對象的哈希值
hashCode()

遍歷
iterator()：返回迭代器對象，用于集合遍歷

代碼實例：

@Test public void test01(){//1.add(Object e):將元素e添加到集合coll中Collection coll = new ArrayList();coll.add(123);//自動裝箱coll.add(new Date());Collection coll1 = new ArrayList();coll1.add("CC");//addAll(Collection coll1)：將coll1集合中的元素添加到當前的集合中coll.addAll(coll1);//2.size()：獲取添加的元素的個數System.out.println(coll.size());//3//調用collection1中的toString()方法輸出System.out.println(coll);//[123, Sun Jan 31 14:37:52 CST 2021, CC]//3.clear()：清空集合元素coll.clear();//4.isEmpty()：判斷當前集合是否為空System.out.println(coll.isEmpty());//true } @Test public void Test02(){Collection coll = new ArrayList();coll.add(123);coll.add(new String("Tom"));coll.add(new Person("Jerry",20));//5.contains(Object obj)：判斷當前集合中是否包含obj//判斷時需要調用obj對象所在類的equals()方法System.out.println(coll.contains(new String("Tom")));//trueSystem.out.println(coll.contains(new Person("Jerry",20)));//false，重寫Person類的equals()后為true//containsAll(Collection coll1):判斷形參coll1中的所有元素是否都存在于當前集合中。Collection coll1 = Arrays.asList(1234,new String("Tom"));System.out.println(coll.containsAll(coll1));//true//6.remove(Object obj):從當前集合中移除obj元素。移除成功返回true，否則返回falseSystem.out.println(coll.remove(123));//trueSystem.out.println(coll);//[Tom, Person{name='Jerry', age=20}]//removeAll(Collection coll1):從當前集合中移除coll1中所有的元素。（差集）coll.removeAll(coll1);System.out.println(coll);//[Person{name='Jerry', age=20}]Collection a = new ArrayList();a.add(123);a.add(456);a.add(new Person("Jerry",20));a.add(new String("Tom"));a.add(false);//7.retainAll(Collection coll1):交集：獲取當前集合和coll1集合的交集，并返回給當前集合Collection b = Arrays.asList(123,456,789);System.out.println(a.retainAll(b));//trueSystem.out.println(a);//[123, 456] }@Test public void Test03(){Collection a = new ArrayList();a.add(456);a.add(new Person("Jerry",20));a.add(new String("Tom"));//8.equals(Object obj):要想返回true，需要當前集合和形參集合的元素都相同。Collection b = new ArrayList();b.add(456);b.add(new Person("Jerry",20));b.add(new String("Tom"));System.out.println(a.equals(b));//true//9.hashCode():返回當前對象的哈希值System.out.println(a.hashCode());//1350934216//10.集合 --->數組：toArray()Object[] arr = a.toArray();//拓展：數組 --->集合:調用Arrays類的靜態方法asList()List<Object> objects = Arrays.asList(arr);System.out.println(objects);//注意兩個的區別List<int[]> ints = Arrays.asList(new int[]{123, 456});System.out.println(ints.size());//1，集合將其識別為一個元素List<Integer> integers = Arrays.asList(new Integer[]{123, 456});System.out.println(integers.size());//2//11.iterator():返回Iterator接口的實例，用于遍歷集合元素。 }

注意：

使用Collection集合存儲對象，要求對象所屬的類滿足： 向Collection接口的實現類的對象中添加數據obj時，要求obj所在類要重寫equals()。

（二）Iterator迭代器接口

概述

• Iterator對象稱為迭代器(設計模式的一種)，主要用于遍歷 Collection 集合中的元素。
• 迭代器模式：提供一種方法訪問一個容器(container)對象中各個元素，而又不需暴露該對象的內部細節。
• Collection接口繼承了java.lang.Iterable接口，該接口有一個iterator()方法，那么所
  有實現了Collection接口的集合類都有一個iterator()方法，用以返回一個實現了Iterator接口的對象。
• 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。

Iterator接口的方法

遍歷的代碼實現

Iterator iterator = coll.iterator();//獲取迭代器對象 //hasNext():判斷是否還下一個元素 while(iterator.hasNext()){//next():①指針下移 ②將下移以后集合位置上的元素返回System.out.println(iterator.next()); }

iterator中remove()方法的使用

注意：

• 如果還未調用next()或在上一次調用 next 方法之后已經調用了 remove 方法，再調用remove都會報IllegalStateException。
• 內部定義了remove(),可以在遍歷的時候，刪除集合中的元素。此方法不同于集合直接調用remove()

代碼實例：

Iterator iterator = coll.iterator(); 刪除集合中"Tom" while(iterator.hasNext()){Object obj = iterator.next();if("Tom".equals(obj)){iterator.remove();} }

（三）JDK 5.0新特性–增強for循環：(foreach循環)

遍歷集合舉例

@Test public void test1(){Collection coll = new ArrayList();coll.add(123);coll.add(456);coll.add(new Person("Jerry",20));coll.add(new String("Tom"));coll.add(false);//for(集合元素的類型 局部變量 : 集合對象)//內部仍然調用了迭代器。for(Object obj : coll){System.out.println(obj);} }

遍歷數組舉例

@Test public void test2(){int[] arr = new int[]{1,2,3,4};//for(數組元素的類型 局部變量 : 數組對象)for(int i : arr){System.out.println(i);} }

三、Collection子接口：List接口

（一）List接口概述

• 概述：

鑒于Java中數組用來存儲數據的局限性，我們通常使用List替代數組
List集合類中元素有序、且可重復，集合中的每個元素都有其對應的順序索引。
List容器中的元素都對應一個整數型的序號記載其在容器中的位置，可以根據序號存取容器中的元素。
JDK AP中List接口的實現類常用的有：ArrayList、LinkedList和 Vector.

• List接口框架

  |----Collection接口：單列集合，用來存儲一個一個的對象|----List接口：存儲序的、可重復的數據。 -->“動態”數組,替換原的數組|----ArrayList：作為List接口的主要實現類；線程不安全的，效率高；底層使用Object[] elementData存儲|----LinkedList：對于頻繁的插入、刪除操作，使用此類效率比ArrayList高；底層使用雙向鏈表存儲|----Vector：作為List接口的古老實現類；線程安全的，效率低；底層使用Object[] elementData存儲

（二）List接口常用方法

• List除了從 Collection集合繼承的方法外，List集合里添加了一些根據索引來操作集合元素的方法。

方法描述

void add(int index, Object ele)	在index位置插入ele元素
boolean addAll(int index, Collection eles)	從index位置開始將eles中的所有元素添加進來
Object get(int index)	獲取指定index位置的元素
int indexOf(Object obj)	返回obj在集合中首次出現的位置
int lastIndexOf(Object obj)	返回obj在當前集合中末次出現的位置
Object remove(int index)	移除指定index位置（0是第一個元素）的元素，并返回此元素
Object set(int index, Object ele)	設置指定index位置的元素為ele
List subList(int fromIndex, int toIndex)	返回從fromIndex到toIndex位置的子集合

• 代碼實例：

@Test public void Test1(){ArrayList list = new ArrayList();list.add(123);list.add("AA");list.add(new Person("Tom",12));System.out.println(list);//[123, AA, Person{name='Tom', age=12}]//1.void add(int index, Object ele):在index位置插入ele元素list.add(1,"BB");System.out.println(list);//[123, BB, AA, Person{name='Tom', age=12}]//2.boolean addAll(int index, Collection eles):從index位置開始將eles中的所有元素添加進來List list1 = Arrays.asList(1,2,3);list.addAll(list1);System.out.println(list.size());//7//3.Object get(int index):獲取指定index位置的元素System.out.println(list.get(1));//BB//4.int indexOf(Object obj):返回obj在集合中首次出現的位置System.out.println(list.indexOf("AA"));//3System.out.println(list.indexOf("AAC"));//-1,不存在返回-1//5.int lastIndexOf(Object obj):返回obj在當前集合中末次出現的位置System.out.println(list.lastIndexOf("BB"));//1//6.Object remove(int index):移除指定index位置的元素，并返回此元素System.out.println(list);//[123, BB, AA, Person{name='Tom', age=12}, 1, 2, 3]System.out.println(list.remove(0));//123System.out.println(list);//[BB, AA, Person{name='Tom', age=12}, 1, 2, 3]//7.Object set(int index, Object ele):設置指定index位置的元素為elelist.set(1,"CC");System.out.println(list);//[BB, CC, Person{name='Tom', age=12}, 1, 2, 3]//8.List subList(int fromIndex, int toIndex):返回從fromIndex到toIndex位置的左閉右開區間的子集合List subList = list.subList(2,4);System.out.println(subList);//[Person{name='Tom', age=12}, 1] }

• 遍歷的三種方式

@Test public void test3(){ArrayList list = new ArrayList();list.add(123);list.add(456);list.add("AA");//方式一：Iterator迭代器方式Iterator iterator = list.iterator();while(iterator.hasNext()){System.out.println(iterator.next());}//方式二：增強for循環for(Object obj : list){System.out.println(obj);}//方式三：普通for循環for(int i = 0;i < list.size();i++){System.out.println(list.get(i));} }

（三）實現類之一：ArrayList

ArrayList的三個構造方法：

（1）ArrayList()構造一個初始容量為 10 的空列表。

List<String> list1 = new ArrayList<>();

（2）ArrayList(int initialCapacity)構造一個具有指定初始容量的空列表。

List<String> list2 = new ArrayList<>(6);

（3）ArrayList(Collection<? extends E> c)構造一個包含指定 collection 的元素的列表，這些元素是按照該 collection 的迭代器返回它們的順序排列的。

List<String> list3 = new ArrayList<>(list2);

• ArrayList是List接口的典型實現類、主要實現類
• 本質上，ArrayList是對象引用的一個”變長”數組
• Array Listi的JDK 1.8之前與之后的實現區別？
  JDK 1.7：ArrayList像餓漢式，直接創建一個初始容量為10的數組
  JDK 1.8：ArrayList像懶漢式，一開始創建一個長度為0的數組，當添加第一個元素時再創建一個始容量為10的數組
• Arrays.asList（…）方法返回的List集合，既不是 ArrayList實例，也不是Vector實例。Arrays.asList（…）返回值是一個固定長度的List集合

（四）實現類之一：LinkedList

• 對與對于頻繁的插入和刪除元素操作，建議使用LinkedList類，效率更高
• 新增方法：
  void addFirst(Object obj)，在鏈表頭部插入一個元素
  void addLast(Object obj)，在鏈表尾部添加一個元素
  Object getFirst()，獲取第一個元素
  Object getlast)()，獲取最后一個元素
  Object removeFirst()，刪除頭，獲取元素并刪除
  Object removeLast()刪除尾
• Linkedlist：雙向鏈表，內部沒有聲明數組，而是定義了Node類型的frst和last，用于記錄首末元素。同時，定義內部類Node，作為 Linkedlist中保存數據的基本結構。Node除了保存數據，還定義了兩個變量：
  prev變量記錄前一個元素的位置
  next變量記錄下一個元素的位置
• LinkedList 是非線程安全的，并發環境下，多個線程同時操作 LinkedList，會引發不可預知的錯誤

（五）實現類之一：Vector

• Vector是一個古老的集合，JDK 1.0就有了。大多數操作與ArrayList相同，區別在于Vector是線程安全的
• 在各種list中，最好把ArrayList作為缺省選擇。當插入、刪除頻繁時，使用LinkedList；Vector總是比ArrayList慢，所以盡量避免選擇使用。
• JDK 7.0和JDK 8.0中通過Vector()構造器創建對象時，底層都創建了長度為10的數組。
• 在擴容方面，默認擴容為原來的數組長度的2倍。

四、Collection子接口：Set接口

（一）概述

概述

Set接口是Collection的子接口，set接口沒有提供額外的方法
Set集合不允許包含相同的元素，如果試把兩個相同的元素加入同一個Set集合中，則添加操作失敗。（多用于過濾操作，去掉重復數據）
Set判斷兩個對象是否相同不是使用==運算符，而是根據equals()方法

常用類

|----Collection接口：單列集合，用來存儲一個一個的對象|----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；線程不安全的；可以存儲null值|----LinkedHashSet：作為HashSet的子類；遍歷其內部數據時，可以按照添加的順序遍歷，對于頻繁的遍歷操作，LinkedHashSet效率高于HashSet.|----TreeSet：可以按照添加對象的指定屬性，進行排序。

HashSet使用哈希表實現的，元素是無序的。添加、刪除操作時間復雜度都是O(1)。


TreeSet內部結構是一個樹結構(紅黑樹)，元素是有序的，添加、刪除操作時間復雜度為O(log(n))，并且提供了first(), last(), headSet(), tailSet()等方法來處理有序集合。


LinkedHashSet是介于HashSet 和 TreeSet之間，內部是一個雙向鏈表結構，所以它的插入是有序的，時間復雜度是O(1)。

存儲的數據特點：
用于存放無序的、不可重復的元素

以HashSet為例說明：

無序性：不等于隨機性。存儲的數據在底層數組中并非照數組索引的順序添加，而是根據數據的哈希值決定的。

不可重復性：保證添加的元素照equals()判斷時，不能返回true.即：相同的元素只能添加一個。

（二）Set接口常用方法

• Set接口中沒額外定義新的方法，使用的都是Collection中聲明過的方法。

（三）實現類之一：HashSet

概述：

• Hashset是Set接口的典型實現，大多數時候使用Set集合時都使用這個實現類。
• HashSet按Hash算法來存儲集合中的元素，因此具有很好的存取、查找、刪除性能。
• HashSet具有以下特點：

不能保證元素的排列順序

HashSet不是線程安全的

集合元素可以是nul

• HashSet集合判斷兩個元素相等的標準：兩個對象通過hashCode()方法比較相等，并且兩個對象的equals()方法返回值也相等。
• 對于存放在Set容器中的對象，對應的類一定要重寫equals()和hashCode(Object obj)方法，以實現對象相等規則。
  

元素添加過程：(難點)

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

如果此位置上沒有其他元素，則元素a添加成功。 —>情況1

如果此位置上有其他元素b(或以鏈表形式存在的多個元素），則比較元素a與元素b的hash值：

如果hash值不相同，則元素a添加成功。—>情況2

如果hash值相同，進而需要調用元素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。—>情況3

對于添加成功的情況2和情況3而言：元素a 與已經存在指定索引位置上數據以鏈表的方式存儲。

JDK 7.0 和JDK 8.0 元素添加的區別：

JDK 7.0 :元素a放到數組中，指向原來的元素。（頭插法）

JDK 8.0 :原來的元素在數組中，指向元素a。（尾插法）

（四）實現類之一：LinkedHashSet

• LinkedhashSet是HashSet的子類，是一個哈希表和鏈表的結合，且是一個雙向鏈表。
• LinkedhashSet根據元素的hashCode值來決定元素的存儲位置但它同時使用雙向鏈表 維護元素的次序，這使得元素看起來是以插入順序保存的。
• LinkedhashSet插入性能略低于HashSet，但在迭代訪問Set里的全部元素時有很好的性能。（對于頻繁的遍歷操作，LinkedHashSet效率高于HashSet）
• LinkedhashSet不允許集合元素重復。

• LinkedHashSet作為HashSet的子類，在添加數據的同時，每個數據還維護了兩個引用，記錄此數據前一個數據和后一個數據。

（五）實現類之一：TreeSet

• 繼承結構與接口實現
  

與HashSet集合相比，TreeSet還提供了幾個額外方法：

Comparator comparator():如果TreeSet采用了定制順序，則該方法返回定制排序所使用的Comparator，如果TreeSet采用自然排序，則返回null；
Object first():返回集合中的第一個元素；
Object last():返回集合中的最后一個元素；
Object lower(Object e)：返回指定元素之前的元素。
Object higher(Object e)：返回指定元素之后的元素。
SortedSet subSet（Object fromElement，Object toElement）：返回此Set的子集合，含頭不含尾；
SortedSet headSet(Object toElement)：返回此Set的子集，由小于toElement的元素組成；
SortedSet tailSet(Object fromElement)：返回此Set的子集，由大于fromElement的元素組成;

說明：

1.向TreeSet中添加的數據，要求是相同類的對象。2.兩種排序方式：自然排序（實現Comparable接口） 和定制排序（Comparator）1)自然排序中，比較兩個對象是否相同的標準為：compareTo()返回0，不再是equals()方法2)定制排序中，比較兩個對象是否相同的標準為：compare()返回0，不再是equals()方法

向TreeSet中添加的數據，要求是相同類的對象。

執行結果：會拋出一個異常：java.lang.ClassCastException: java.lang.Integer cannot be cast to java.lang.String
原因：向TreeSet中添加的數據，要求是相同類的對象

兩種排序方式

執行結果：java.lang.ClassCastException，出現了類型轉換異常
原因：在于我們需要告訴TreeSet如何來進行比較元素，如果不指定，就會拋出這個異常

解決：

• 方法一：自然排序（實現Comparable接口）

指定比較的規則，在自定義類(Person)中實現Comparable接口，并重寫接口中的compareTo方法

說明：

• 自然排序：TreeSet會調用集合元素的compareTo(object obj)方法來比較元素之間的大小關系，然后將集合元素按升序（默認情況）排列
• 如果試圖把一個對象添加到Treeset時，則該對象的類必須實現Comparable接口。
• 實現Comparable的類必須實現compareTo(Object obj)方法，兩個對象即通過compareTo(Object obj)方法的返回值來比較大小
• Comparable的典型實現:

BigDecimal、BigInteger以及所有的數值型對應的包裝類：按它們對應的數值大小進行比較

Character：按字符的unic！ode值來進行比較

Boolean：true對應的包裝類實例大于fase對應的包裝類實例

String：按字符串中字符的unicode值進行比較

Date、Time：后邊的時間、日期比前面的時間、日期大

• 向TreeSet中添加元素時，只有第一個元素無須比較compareTo()方法，后面添加的所有元素都會調用compareTo()方法進行比較。
• 因為只有相同類的兩個實例才會比較大小，所以向 TreeSet中添加的應該是同一個類的對象。 對于TreeSet集合而言，它判斷兩個對象是否相等的唯一標準是：兩個對象通過compareTo(Object obj)方法比較返回值。
• 當需要把一個對象放入TreeSet中，重寫該對象對應的equals()方法時，應保證該方法與compareTo(Object obj)方法有一致的結果：如果兩個對象通過equals()方法比較返回true，則通過compareTo(object ob)方法比較應返回0。否則，讓人難以理解。

注意：

• TreeSet會調用集合元素的compareTo(Objec obj)方法來比較元素之間的大小關系，obj1.compareTo(obj2)如果返回0表示兩個對象相等；如果返回正整數則表明obj1大于obj2,如果是負整數則相反。

代碼實例：

public class User implements Comparable{private String name;private int age;//按照姓名從大到小排列,年齡從小到大排列@Overridepublic int compareTo(Object o) {if(o instanceof User){User user = (User)o;int compare = -this.name.compareTo(user.name);if(compare != 0){return compare;}else{return Integer.compare(this.age,user.age);}}else{throw new RuntimeException("輸入的類型不匹配");}}//其他代碼省略 } public class TreeSetTest {@Testpublic void test1(){TreeSet<User> set = new TreeSet<>();set.add(new User("Tom",12));set.add(new User("Jerry",32));set.add(new User("Jack",33));set.add(new User("Jack",56));System.out.println(set);//[User{name='Tom', age=12}, User{name='Jerry', age=32}, User{name='Jack', age=33}, User{name='Jack', age=56}]} }

• 方法二：定制排序（Comparator）

說明：

• TreeSet的自然排序要求元素所屬的類實現Comparable接口，如果元素所屬的類沒有實現 Comparable接口，或不希望按照升序（默認情況）的方式排列元素或希望按照其它屬性大小進行排序，則考慮使用定制排序。定制排序，通過 Comparator接口來實現。需要重寫 compare(T o1，T o2)方法。
• 利用int compare(T o1，T o2)方法，比較o1和o2的大小：如果方法返回正整數，則表示o1大于o2；如果返回0，表示相等；返回負整數，表示o1小于o2。
• 要實現定制排序，需要將實現Comparator接口的實例作為形參傳遞給TreeSet的構造器。
• 此時，仍然只能向Treeset中添加類型相同的對象。否則發生 ClassCastException異常
• 使用定制排序判斷兩個元素相等的標準是：通過 Comparator比較兩個元素返回了0

代碼實例：

@Test public void test2(){//創建一個Comparator接口的對象Comparator com = new Comparator() {//按照年齡從小到大排列@Overridepublic int compare(Object o1, Object o2) {if(o1 instanceof User && o2 instanceof User){User u1 = (User)o1;User u2 = (User)o2;return Integer.compare(u1.getAge(),u2.getAge());}else{throw new RuntimeException("輸入的數據類型不匹配");}}};//如果構造方法中沒有參數，則按照自然排序的方式進行排序//否則按照定制排序TreeSet set = new TreeSet(com);set.add(new User("Tom",12));set.add(new User("Jerry",33));set.add(new User("Jack",33));//該對象插入失敗，因為存在年齡相同的對象set.add(new User("Jack",56));System.out.println(set);//[User{name='Tom', age=12}, User{name='Jerry', age=33}, User{name='Jack', age=56}] }

五、Map接口

（一）概述

• Map與Collection并列存在。用于保存具有映射關系的數據:key-value
• Map中的key和value都可以是任何引用類型的數據
• Map中的key用set來存放，不允許重復，即同一個Map對象所對應的類，須重hashCode()和 equals()方法
• 常用 String類作為Map的“鍵”
• key和value之間存在單向一對一關系，即通過指定的key總能找到唯一的、確定的value
• Map接口的常用實現類:HashMap、TreeMap、LinkedHashMap和Properties。其中,HashMap是Map接口使用頻率最高的實現類

• 常見類結構：
  

  |----Map:雙列數據，存儲key-value對的數據 ---類似于高中的函數：y = f(x)|----HashMap:作為Map的主要實現類；線程不安全的，效率高；存儲null的key和value|----LinkedHashMap:保證在遍歷map元素時，可以照添加的順序實現遍歷。原因：在原的HashMap底層結構基礎上，添加了一對指針，指向前一個和后一個元素。對于頻繁的遍歷操作，此類執行效率高于HashMap。|----TreeMap:保證照添加的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底層使用紅黑樹|----Hashtable:作為古老的實現類；線程安全的，效率低；不能存儲null的key和value（注意t小寫）|----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 （JDK 7.0及之前)數組+鏈表+紅黑樹 （JDK 8.0以后)

• 存儲結構的理解

  Map中的key:無序的、不可重復的，使用Set存儲所的key ---> key所在的類要重寫equals()和hashCode() （以HashMap為例)Map中的value:無序的、可重復的，使用Collection存儲所的value --->value所在的類要重寫equals()一個鍵值對：key-value構成了一個Entry對象。Map中的entry:無序的、不可重復的，使用Set存儲所的entry

（二）Map接口常用方法

添加、刪除、修改、查詢方法：

Object put(Object key,Object value)：將指定key-value添加到(或修改)當前map對象中 void putAll(Map m):將m中的所有key-value對存放到當前map中 Object remove(Object key)：移除指定key的key-value對，并返回value void clear()：清空當前map中的所有數據 Object get(Object key)：獲取指定key對應的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對的個數 boolean isEmpty()：判斷當前map是否為空 boolean equals(Object obj)：判斷當前map和參數對象obj是否相等 @Test public void test1(){Map map = new HashMap();//1.Object put(Object key,Object value)：將指定key-value添加到(或修改)當前map對象中map.put("AA",11);map.put(45,34);map.put("BB",22);//如果有相同的key，則更新valuemap.put("AA",00);System.out.println(map);//{AA=0, BB=22, 45=34}//2.void putAll(Map m):將m中的所有key-value對存放到當前map中Map map1 = new HashMap();map1.put("CC",33); map1.put("DD",44);map.putAll(map1);System.out.println(map);//{AA=0, BB=22, CC=33, DD=44, 45=34}//3.Object remove(Object key)：移除指定key的key-value對，并返回value；如果沒有該key就返回nullObject value = map.remove("CC");System.out.println(value);//33//4.Object get(Object key)：獲取指定key對應的valueObject obj = map.get("AA");System.out.println(obj);//0//5.boolean containsKey(Object key)：是否包含指定的keySystem.out.println(map.containsKey("AA"));//trueSystem.out.println(map.containsKey("EE"));//flase//6.boolean containsValue(Object value)：是否包含指定的valueSystem.out.println(map.containsValue(22));//true//7.void clear()：清空當前map中的所有數據map.clear();System.out.println(map.size());//0System.out.println(map);//{}//8.boolean isEmpty()：判斷當前map是否為空System.out.println(map.isEmpty());//true }

元視圖操作的方法：（Map的遍歷）

Set keySet()：返回所有key構成的Set集合 Collection values()：返回所有value構成的Collection集合 Set entrySet()：返回所有key-value對構成的Set集合 @Test public void test2(){Map map = new HashMap();map.put("AA",11);map.put("BB",22);map.put("CC",33);//方法一：Set keySet()：返回所有key構成的Set集合Set set = map.keySet();Iterator iterator = set.iterator();while(iterator.hasNext()){Object obj = iterator.next();System.out.println(obj+"="+map.get(obj));//通過key來找到value}//方法二：Collection values()：返回所有value構成的Collection集合，遍歷valueCollection values = map.values();for(Object obj : values){System.out.println(obj);}//方法三：Set entrySet()：返回所有key-value對構成的Set集合，集合中的每個元素是Entry類型Set entrySet = map.entrySet();Iterator iterators = entrySet.iterator();while(iterators.hasNext()){Object obj = iterators.next();Map.Entry entry = (Map.Entry)obj;System.out.println(entry.getKey()+"="+entry.getValue());}//方法四：加強for循環for(Map.Entry<String,Object> entry : map.entrySet()){String mapKey = entry.getKey();Object mapValue = entry.getValue();System.out.println(mapKey+":"+mapValue);}}

（三）實現類之一：HashMap

元素添加過程簡要說明：

HashMap的底層實現原理？以jdk7為例說明：

????1.HashMap map = new HashMap():
????2.在實例化以后，底層創建了長度是16的一維數組Entry[] table。

????3.map.put(key1,value1):（可能已經執行過多次put）
????4.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。

1)如果此位置上的數據為空，此時的key1-value1添加成功。 ----情況1
2)如果此位置上的數據不為空，(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：

①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key1-value1添加成功。----情況2
②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(key2)方法，比較：

如果equals()返回false:此時key1-value1添加成功。----情況3
如果equals()返回true:使用value1替換value2。

補充：關于情況2和情況3：此時key1-value1和原來的數據以鏈表的方式存儲。

HashMap的擴容:（jdk7）

????在不斷的添加過程中，會涉及到擴容問題，當超出臨界值(且要存放的位置非空)時，擴容。默認的擴容方式：擴容為原來容量的2倍，并將原有的數據復制過來。
????當HashMap中的元素越來越多的時候，hash沖突的幾率也就越來越高，因為數組的長度是固定的。所以為了提高查詢的效率，就要對 HashMap的數組進行擴容，而在HashMap數組擴容之后，原數組中的數據必須重新計算其在新數組中的位置，并放進去，這就是 resize。

HashMap擴容時機:（jdk7）

????當HashMap中的元素個數超過數組大小（數組總大小 length，不是數組中個數）* loadFactor時，就會進行數組擴容，loadFactor的默認值(DEFAULT_LOAD_ FACTOR)為0.75，這是一個折中的取值。也就是說，默認情況下，數組大小(DEFAULT INITIAL CAPACITY)為16，那么當 HashMap中元素個數超過16 * 0.75=12（這個值就是代碼中的 threshold值，也叫做臨界值）的時候，就把數組的大小擴展為2 * 16=32，即擴大一倍，然后重新計算每個元素在數組中的位置，而這是一個非常消耗性能的操作，所以如果我們已經預知 HashMap中元素的個數，那么預設元素的個數能夠有效的提高HashMap的性能。

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HashMap在JDK 8.0底層實現原理：

HashMap添加元素的過程：（jdk8）

????當實例化一個HashMap時，會初始化 initialCapacity和loadFactor，在put第一對映射關系時，系統會創建一個長度為 initialCapacity的Node數組，這個長度在哈希表中被稱為容量（Capacity），在這個數組中可以存放元素的位置我們稱之為“桶”（ bucket），每個bucket都有自己的索引，系統可以根據索引快速的查找bucket中的元素。
????每個 bucket中存儲一個元素，即一個Node對象，但每一個Noe對象可以帶個引用變量next，用于指向下一個元素，因此，在一個桶中，就有可能生成一個Node鏈。也可能是一個一個 TreeNode對象，每一個Tree node對象可以有兩個葉子結點left和right，因此，在一個桶中，就有可能生成一個TreeNode樹。而新添加的元素作為鏈表的last，或樹的葉子結點。

HashMap的擴容機制:（jdk8）

????當HashMapl中的其中一個鏈的對象個數沒有達到8個和JDK 7.0以前的擴容方式一樣。
當HashMapl中的其中一個鏈的對象個數如果達到了8個，此時如果 capacity沒有達到64，那么HashMap會先擴容解決，如果已經達到了64，那么這個鏈會變成樹，結點類型由Node變成 Tree Node類型。當然，如果當映射關系被移除后，下次resize方法時判斷樹的結點個數低于6個，也會把樹再轉為鏈表。

jdk8 相較于jdk7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. jdk 8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+鏈表。jdk8中底層結構：數組+鏈表+紅黑樹。

????1)形成鏈表時，七上八下（jdk7:新的元素指向舊的元素。jdk8：舊的元素指向新的元素）
????2)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時，此時此索引位置上的所數據改為使用紅黑樹存儲。（方便查找）

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HashMap底層典型屬性的說明：

????DEFAULT_INITIAL_CAPACITY : HashMap的默認容量，16
????DEFAULT_LOAD_FACTOR：HashMap的默認加載因子：0.75
????threshold：擴容的臨界值，= 容量*填充因子：16 * 0.75 => 12
????TREEIFY_THRESHOLD：Bucket中鏈表長度大于該默認值，轉化為紅黑樹:JDK 8.0引入
????MIN_TREEIFY_CAPACITY：桶中的Node被樹化時最小的hash表容量:64

（四）實現類之一：LinkedHashMap

LinkedHashMap底層使用的結構與HashMap相同，因為LinkedHashMap繼承于HashMap.
區別就在于：LinkedHashMap內部提供了Entry，替換HashMap中的Node.
與LinkedhashSet類似，LinkedHashMap可以維護Map的迭代順序：迭代順序與Key-value對的插入順序一致

（五）實現類之一：TreeMap

????1.TreeMap存儲Key-Value對時，需要根據key-value對進行排序。TreeMap可以保證所有的 Key-Value對處于有序狀態。
????2.TreeSet底層使用紅黑樹結構存儲數據
????3.TreeMap的Key的排序:

自然排序： TreeMap的所有的Key必須實現Comparable接口，而且所有的Key應該是同一個類的對象，否則將會拋出ClasssCastEXception()

定制排序：創建 TreeMap時，傳入一個 Comparator對象，該對象負責對TreeMap中的所有key進行排序。此時不需要Map的Key實現Comparable接口
TreeMap判斷兩個key相等的標準：兩個key通過 compareTo()方法或者compare()方法返回0.

代碼示例：

class User implements Comparable{String name;int age;public User() {}public User(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}@Overridepublic String toString() {return "User{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +'}';}//按照姓名從大到小排列,年齡從小到大排列@Overridepublic int compareTo(Object o) {if(o instanceof User){User user = (User)o;int compare = -this.name.compareTo(user.name);if(compare == 0){ // return this.age-user.age;return Integer.compare(this.age,user.age);}else{return compare;}}throw new RuntimeException("輸入的類型不匹配");}} public class TreeMapTest {//方式二：自然排序@Testpublic void test1() {TreeMap map = new TreeMap();User u1 = new User("Tom",23);User u2 = new User("Jerry",32);User u3 = new User("Tom",20);User u4 = new User("Rose",18);map.put(u1,98);map.put(u2,89);map.put(u3,76);map.put(u4,100);System.out.println(map);}//方式一：定制排序@Testpublic void test2(){Comparator com = new Comparator(){//按照年齡升序排序@Overridepublic int compare(Object o1, Object o2) {if(o1 instanceof User && o2 instanceof User){User user1 = (User)o1;User user2 = (User)o2;return Integer.compare(user1.age,user2.age);}throw new RuntimeException("輸入類型不匹配");}};TreeMap map = new TreeMap(com);User u1 = new User("Tom",23);User u2 = new User("Jerry",32);User u3 = new User("Tom",20);User u4 = new User("Rose",18);map.put(u1,98);map.put(u2,89);map.put(u3,76);map.put(u4,100);System.out.println(map);} }

（六）使用Properties讀取配置文件

Hashtable的介紹：

Hashtable是個古老的Map實現類，JDK1.0就提供了。不同于 HashMap，Hashtable是線程安全的.
Hashtable實現原理和HashMap相同，功能相同。底層都使用哈希表結構，查詢速度快，很多情況下可以互用
與HashMap.不同，Hashtable不允許使用null作為key和value.
與HashMap一樣，Hashtable也不能保證其中Key-value對的順序.
Hashtable判斷兩個key相等、兩個value相等的標準，與HashMap-致.

Properties類是Hashtable的子類，該對象用于處理屬性文件

由于屬性文件里的key、value都是字符串類型，所以Properties里的key和value都是字符串類型
存取數據時，建議使用setProperty(String key,String value)方法和getProperty(String key)方法

代碼實例：

public class PropertiesTest {public static void main(String[] args) {FileInputStream fis = null;try {Properties pros = new Properties();fis = new FileInputStream("jdbc.properties");pros.load(fis);//加載流對應的文件String name = pros.getProperty("name");String password = pros.getProperty("password");System.out.println("name = " + name + ", password = " + password);//name = Tom, password = 123} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {if(fis != null){try {fis.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}} }

出現中文亂碼的解決辦法：

使用Classloader加載src目錄下的配置文件

//Properties：用來讀取配置文件 @Test public void test2() throws Exception {Properties pro = new Properties();//讀取配置文件方式一：此時的文件默認在當前的module下 // FileInputStream fis1 = new FileInputStream(new File("jdbc1.properties")); // pro.load(fis1);//讀取配置文件方式二：使用ClassLoader//配置文件默認識別為：當前module的src下ClassLoader classLoader = ClassLoaderTest.class.getClassLoader();//獲取系統類加載器InputStream fis2 = classLoader.getResourceAsStream("jdbc1.properties");pro.load(fis2);String user = pro.getProperty("user");String password = pro.getProperty("password");System.out.println("user="+user+",password="+password); }

六、Collections工具類的使用

1. 作用：

Collections是一個操作Set、List和Map等集合的工具類
Collections中提供了一系列靜態的方法對集合元素進行排序、査詢和修改等操作，還提供了對集合對象設置不可變、對集合對象實現同步控制等方法

常用方法：
排序操作:

reverse(List)：反轉 List 中元素的順序shuffle(List)：對 List 集合元素進行隨機排序sort(List)：根據元素的自然順序對指定 List 集合元素按升序排序sort(List，Comparator)：根據指定的 Comparator 產生的順序對 List 集合元素進行排序swap(List，int， int)：將指定 list 集合中的 i 處元素和 j 處元素進行交換

查找、替換操作:

Object max(Collection)：根據元素的自然順序，返回給定集合中的最大元素Object max(Collection，Comparator)：根據 Comparator 指定的順序，返回給定集合中的最大元素Object min(Collection)Object min(Collection，Comparator)int frequency(Collection，Object)：返回指定集合中指定元素的出現次數void copy(List dest,List src)：將src中的內容復制到dest中boolean replaceAll(List list，Object oldVal，Object newVal)：使用新值替換 List 對象的所有舊值

代碼實例：

@Test public void test1(){List list = new ArrayList();list.add(123);list.add(43);list.add(43);list.add(-97);list.add(0);System.out.println(list);//[123, 43, 43, -97, 0]//1.reverse(List)：反轉 List 中元素的順序Collections.reverse(list);System.out.println(list);//[0, -97, 43, 43, 123]//2.shuffle(List)：對 List 集合元素進行隨機排序Collections.shuffle(list);System.out.println(list);//[123, -97, 43, 0, 43]//3.sort(List)：根據元素的自然順序對指定 List 集合元素按升序排序Collections.sort(list);System.out.println(list);//[-97, 0, 43, 43, 123]//4.swap(List，int， int)：將指定 list 集合中的 i 處元素和 j 處元素進行交換Collections.swap(list,0,1);System.out.println(list);//[0, -97, 43, 43, 123]//5.int frequency(Collection，Object)：返回指定集合中指定元素的出現次數int frequency = Collections.frequency(list, 43);System.out.println(frequency);//2//6.void copy(List dest,List src)：將src中的內容復制到dest中/*//報異常java.lang.IndexOutOfBoundsException: Source does not fit in destList dest = new ArrayList();Collections.copy(dest,list);*///正確做法：List dest = Arrays.asList(new Object[list.size()]);Collections.copy(dest,list);System.out.println(dest);//[0, -97, 43, 43, 123]//7.boolean replaceAll(List list，Object oldVal，Object newVal)：使用新值替換 List 對象的所有舊值 }

同步控制
Collections 類中提供了多個 synchronizedXxx() 方法，該方法可使將指定集合包裝成線程同步的集合，從而可以解決多線程并發訪問集合時的線程安全問題

代碼實例：

@Test public void test3(){List list = new ArrayList();list.add(123);list.add(43);list.add(43);list.add(-97);list.add(0);//返回的list1即為線程安全的ListList list1 = Collections.synchronizedList(list); }

七、面試題

請問 ArrayList/LinkedList/Vector的異同？談談你的理解？ArrayList底層是什么？擴容機制？ Vector和 ArrayList的最大區別？

ArrayList和 Linkedlist的異同：
二者都線程不安全，相比線程安全的 Vector，ArrayList執行效率高。 此外，ArrayList是實現了基于動態數組的數據結構，Linkedlist基于鏈表的數據結構。對于隨機訪問get和set，ArrayList覺得優于Linkedlist，因為Linkedlist要移動指針。對于新增和刪除操作add（特指插入）和 remove，Linkedlist比較占優勢，因為 ArrayList要移動數據。
ArrayList和 Vector的區別：
Vector和ArrayList幾乎是完全相同的，唯一的區別在于Vector是同步類(synchronized)，屬于強同步類。因此開銷就比 ArrayList要大，訪問要慢。正常情況下，大多數的Java程序員使用ArrayList而不是Vector，因為同步完全可以由程序員自己來控制。Vector每次擴容請求其大小的2倍空間，而ArrayList是1.5倍。Vector還有一個子類Stack.

區分List中remove(int index)和remove(Object obj)

@Test public void testListRemove() {//區分List中remove(int index)和remove(Object obj)List list = new ArrayList();list.add(1);list.add(2);list.add(3);list.remove(2);//移除index為2的對象System.out.println(list);//[1, 2]list.remove(new Integer(2));//移除值為2的對象System.out.println(list);//[1] }

集合Collection中存儲的如果是自定義類的對象，需要自定義類重寫哪個方法？

List：equals()方法，add()方法不需要調用equals()，主要用于contains()/remove()/retainsAll()...等方法。Set： （HashSet、LinkedHashSet）：equals()、hashCode()（TreeSet）：comparable:compareTo(Object obj)：comparator:compare(Object o1,Object o2)

關于hashSet()存儲相關的代碼分析

@Test public void test2(){HashSet set = new HashSet();Person p1 = new Person(1001,"AA");set.add(p1);p1.name = "CC";set.remove(p1);//此時p1的hashCode()已經變了，移除失敗System.out.println(set);//[Person{id=1001, name='CC'}]set.add(new Person(1001,"CC"));//新對象和p1的hashCode()不同，添加成功（但它們equals相同）System.out.println(set);//[Person{id=1001, name='CC'}, Person{id=1001, name='CC'}]set.add(new Person(1001,"AA"));//新對象和p1的hashCode()相同，但equals不同，添加成功System.out.println(set);//[Person{id=1001, name='CC'}, Person{id=1001, name='CC'}, Person{id=1001, name='AA'}] }

載因子值的大小，對HashMap的影響？

????負載因子的大小決定了HashMap的數據密度。
????負載因子越大密度越大，發生碰撞的幾率越高，數組中的鏈表越容易長，造成査詢或插入時的比較次數增多，性能會下降
????負載因子越小，就越容易觸發擴容，數據密度也越小，意味著發生碰撞的幾率越小，數組中的鏈表也就越短，查詢和插入時比較的次數也越小，性能會更高。但是會浪費一定的內容空間。而且經常擴容也會影響性能，建議初始化預設大一點的空間
????按照其他語言的參考及研究經驗，會考慮將負載因子設置為0.7~0.75，此時平均檢索長度接近于常數。

好的博客：
Java集合類(四)—TreeSet
關于紅黑樹(R-B tree)原理

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Java集合详解（超详细）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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