JAVA集合类兄妹List和Set

时间:2023-02-15 10:06:42

  List 接口及其实现类

  • 有序集合,集合中每个元素都有其对应的顺序索引,类似数组,索引也是从 0 开始,可以根据元素的索引,来访问元素。

JAVA集合类兄妹List和Set

  • List 集合允许添加相同的元素,因为它是通过下标来取值的,不会因为元素相同而产生冲突。

 

  如何应用接口List的一个重要实现类 ArrayList呢?

  1. ArrayList集合类的定义与添加集合元素(不同类型的元素)

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  2.访问集合元素通过get(集合下标) 获取的是抽象Object对象类型,这里需要强转弱,自动拆箱

  •   String s1=(String)ls.get(0);
  •   int s2=(Integer)ls.get(1);
  •   double s1=(Double)ls.get(2);

 

  3.删除元素

  ls.remove(1);//删除下标为1的对象

 

  4.遍历集合元素

  数组遍历是通过游标遍历,List集合类遍历集合元素类似于数组遍历,也可以通过索引遍历,另外List集合类还可以使用Iterator接口遍历集合元素(实际上,所有Collection集合类都可以使用Iterator接口遍历集合元素,因为实现类都实现Iterable<E>接口

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  • 使用Iterator接口遍历集合元素

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  5.对元素集合进行排序

  一般有两种方式

  第一种是

  封装类实现了Comparator接口,封装类就是平常的VO/PO类,例如User

  

public class User implements Comparable<User>  
{  
    private String name;  
    private Integer age;  
    public String getName() {  
        return name;  
    }  
    public void setName(String name) {  
        this.name = name;  
    }  
    public Integer getAger() {  
        return age;  
    }  
    public void setAge(Integer age) {  
        this.age= age;  
    }  
    public int compareTo(User arg0) {  
        return this.getAge().compareTo(arg0.getAge());  
    }  
}  

//测试客户端代码
public static void main(String[] args) {  
        User user1 = new User(); user1.setName("zhangsan"); user1.setAge(10); User user2 = new User(); user2.setName("lisi"); user2.setAge(6); List<User> list = new ArrayList<User>(); list.add(user1); list.add(user2); Collections.sort(list); //排序 for(User u : list){ System.out.println(u.getName()); //输出
     } 

     }
  lisi
 zhangshan

 

  第二种是封装类没有实现Comparable接口,此时需要在调用sort的另一个有参方法,依旧是这个封装类,但是没有实现Comparable,我这里就不写封装类,同上

  

        User user1 = new User();  
        user1.setName("zhangsan");  
        user1.setAge(10);  
        User user2 = new User();  
        user2.setName("lisi");  
        user2.setAge(6);  
        List<User> list = new ArrayList<User>();  
        list.add(user1);  
        list.add(user2);          //初始化list
        Collections.sort(list,new new Comparator<User >(){
                      
            //覆盖排序方法
          public int compare(User u1, User u2) {
                //按照User的年龄进行升序排列
                if(u1.getAge() > u2.getAge()){
                    return 1;
                }
                if(u1.getAge() == u2.getAge()){
                    return 0;
                }
                return -1;
            } 
         });  //排序    
  

  如何应用Vector?

  Vector与ArrayList在用法上几乎完全相同。但是它是线程安全的,也就是加了同步锁,相比之下性能会显得慢一些

  那么在多线程下的ArrayList怎么样?

  两个线程同时访问,对容器的同一位置进行了同一时刻的赋值,则会达不到希望容器产生的效果,比如

  •   循环10000次在多线程可能会小于100000次
  •   在ArrayList扩容的时候会造成数组越界,产生非常诡异的异常

 

  Set接口及其实现类

  Set集合类特点是什么?

  • 无序集合

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  • 不允许包含重复元素,根据equals方法判断两个对象相同

  如何应用Set接口的一个重要实现类HashSet呢

  1.HashSet集合类的定义与添加集合元素

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  • HashSet集合添加一个元素时,会先得到该对象的hashCode值,然后通过equals方法判断集合内是否已存在相同的对象,如果已存在相同的对象,即hashcode指向的内存地址相同,则无法添加该对象。String字符串重写了equals方法,虽然str1(小明)与str2(小张)是两个不同的对象,但str1.equals(str2);返回是false,因此添加str2失败。
  • HashSet是先比较元素的HashCode的值,也就是哈希值,如果哈希值相同的情况下,会调用equals方法比较两个元素的值是否相同。
  • Set的另外一个实现类TreeSet则是通过调用CompareTo的方法,如果返回值为0,证明两个元素相同,因此TreeSet其实是一个有序的集合。

  2.遍历集合元素

  •  HashSet集合只能通过Iterator接口或者增强for循环遍历集合元素,且因为HashSet不能保证元素的排列顺序,因而遍历读取集合元素的顺序是有可能发生变化的

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//增强for的方式
for
(Person p:set){ System.out.println(p.name+p.age); }

 

  3.删除元素

  • set.remove(p1);

 

  Map接口及其实现类

     Map集合的特点是什么?

  •  双列集合,保存两组值,一组是键key,另一组是值value,key和value之间存在单向一对一关系,通过指定的key,总能找到唯一的、确定的valueJAVA集合类兄妹List和Set

     

  • Map集合类的key不允许重复,根据equals方法判断两个key相同

  • Map集合类的key和value可以是任何类型的数据(键和值都可以为null)

  如何应用HashMap?

  • HashMap集合类添加键值对时,先根据equals方法判断要添加键值对的key是否存在,如果存在,value会发生覆盖,如果不存在,添加新的键值对。

 

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  遍历集合元素

  1.keySet()方法获取元素

  原理:

  • 将Map集合中的所有键(Key)存入到Set集合中,因为Set集合具备迭代器,所以可以用迭代方式取出所有的键,再根据get方法获取每一个键对应的值。简单说就是:Map集合---->Set集合 ---->迭代器取出

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   2.entrySet()方法获取元素:

  原理:

  • 将Map集合中的映射关系(Key-Value)存入到了Set集合中,而这个映射关系的数据类型是Map.Entry,在通过迭代器将映射关系存入到Map.Entry集合中,并通过其中的getKey()和getValue()放取出键值。

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  其余还有其他遍历方式,比如说增强for,但是前提都是要获得Set存储Key的集合,即调用map.KeySet(),然后转化为String,在通过getValue("Key")的方式获取值,在实际开发当中比如获取数据库查询回来的ResultSet 都是rs,getString("字段名)

  • 遍历得到结果的顺序并不是添加顺序,实际上,Map里的key和Set集合的存储形式(无序)类似,与HashSet集合不能保证元素的顺序一样,HashMap也不能保证其中key-value键值对的顺序。

 

  删除集合元素

  map.remove(key);

 

  集合类之间的几种比较(小结)

  1.Vector、ArrayList、LinkedList的异同?分别适用于何种需求?

ArrayList和Vector都是采用数组方式存储数据,此数组元素数大于实际存储的数据以便增加和插入元素,都允许通过顺序索引查找元素,但是插入数据、删除数据要设计到数组元素移动等内存操作,所以查找数据快、增删数据慢。ArrayList和Vector在用法上几乎相同,但有一点明显区别:ArrayList是线程不安全的,多线程情况下,需要写代码保证集合的同步性;Vector是线程安全的,它使用了synchronized方法保证了多线程情况下集合的同步性;也正因为Vector的线程安全,它在性能上比ArrayList差。

LinkedList,首先它是一个List集合,可以根据索引来随机访问集合中的元素,这个与ArrayList的用法相同。除此之外,LinkedList采用双向链表实现存储,查找数据时需要进行向前或向后遍历,直到找到索引数据;但是插入数据时只需要记录本项的前后项即可,所以查找数据慢、增删数据快。

Arraylist 底层使用的是Object数组;LinkedList 底层使用的是双向链表数据结构(注意双向链表和双向循环链表的区别)

ArrayList的空 间浪费主要体现在在list列表的结尾会预留一定的容量空间,而LinkedList的空间花费则体现在它的每一个元素都需要消耗比ArrayList更多的空间(因为要存放直接后继和直接前驱以及数据)

 

适用需求建议:

  • 需要经常遍历集合元素,建议使用ArrayList、Vector
  • 需要经常执行插入、删除操作来改变集合的大小,建议使用LinkedList
  • 多线程的情况下,可以考虑Vector。但也可以考虑ArrayList,另外写代码保证集合的同步性
  • 关于CopyOnWriteArrayList也是一个线程安全的容器,原理是

  CopyOnWriteArrayList底层就是数组,加锁就交由ReentrantLock来完成。

  在添加的时候就上锁,并复制一个新数组,增加操作在新数组上完成,将array指向到新数组中,最后解锁。

  在修改时,复制出一个新数组,修改的操作在新数组中完成,最后将新数组交由array变量指向。

  写加锁,读不加锁

 

  2.HashSet与TreeSet的异同?分别适用于何种需求?

HashSet与TreeSet相同点:都是Set接口的实现类,集合元素都不允许重复;

HashSet与TreeSet不同点:

HashSet中的数据是无序的,可以放入null,且只能放入一个null,通过计算元素的hashCode值快速操作,所以HashSet的效率很高。

TreeSet中的数据是自动排序的,这个有序不同于List接口那样按照插入的先后顺序而且有对应的索引,这个顺序是按照元素对象自己定义的排序规则而定的。默认情况下,TreeSet会调用集合元素的compareTo(Object obj)方法来比较元素之间大小关系,然后将集合元素按升序排列,基于TreeMap。因此,TreeSet中的每个对象的类都必须实现Comparable接口定义排序规则才可以正常使用,如String等这些类本身已经实现Comparable接口并有默认顺序,而null没有实现Comparable接口,所以TreeSet不允许放入null值。

 

  3.HashMap、TreeMap、HashTable的异同?分别适用于何种需求?

HashMap和HashTable的关系类似于ArrayList和Vector的关系,HashTable与HashMap的用法基本相同,两者的区别有:

HashMap允许有空键(null)与空值(null),非线程安全,效率较高;

Hashtable不允许有空键(null)与空值(null),线程安全,效率较低;

TreeMap与HashMap的关系也类似与TreeSet和HashSet的关系,TreeMap实现SortMap接口,能够把它保存的键值对根据key排序,基于红黑树,从而保证TreeMap中所有键值对处于有序状态。TreeMap要求所有的key必须实现Comparable接口,默认遵循key的默认排序规则,也可以指定排序的比较器。当用Iterator 遍历TreeMap时,得到的记录是排过序的(类似TreeSet),不允许有空键(null)。

 

  by the way

  fail-fast 机制是java集合(Collection)中的一种错误机制。当多个线程对同一个集合的内容进行操作时,就可能会产生fail-fast事件。抛java.util.ConcurrentModificationException