java集合之List、Set

Collection 子接口：List 接口

一、存储的数据特点

​ 有序的、可重复的数据

二、常用的方法

方法	描述
add(Object)	增加
remove（int index）/ remove(Object obj)	删除
set(int index , object ele)	修改
get(int index)	查找
add(int index， Object ele)	插入
size()	长度
① Itertor 迭代器 ②foreach ③ for	遍历

三、常用的实现类

• Collection 接口：单例集合，用来存储一个一个对象
  • List 接口；存储有序的，可重复的数据。
    • ArrayList: 作为 List 接口的主要的实现类：线程不安全，效率高：底层使用 Objecet[] elementDate 存储
    • LinkedList: 对于频繁的插入、删除操作，使用此类效率比 ArraList 高：底层使用双向链表存储。
    • Vector: 作为 List 接口的古老实现类：线程安全，效率低：底层使用 object[] elementDate 存储

四、源码分析

1. ArrayList 的源码分析

• JDK 7 情况下：

  • ArrayList list = new ArrayList(); 底层创建长度是 10 的 object[ ]数组 elementDate
  • List.add(123); elementDate[0] = new Integer(123)
  • ….
  • list.add(11); 如果此次的添加导致底层 elementDate 数组容量不够，则扩容。

  默认情况下：扩容为原来的 1.5 倍，同时需要将原有的数组中的数据复制到新的数组中。

  结论：建议开发中使用带参的构造器：ArrayList list = new ArrayList(int capacity)

• JDK 8 中的 ArrayList 的变化：

  • ArrayList list = new ArrayList(); 底层 object[ ] elementDate 初始化为{}，并没有创建长度为 10 的数组
  • list.add(123); 第一次调用 add()时，底层创建了长度为 10 的数组，并将数组 123 添加 dao elementDate[0]
  • ….

  后续的添加和扩容与 jdk 7 无异。

  结论：jdk 7 中的 ArrayList 的对象的创建类似于单例的饿汉式，而 jdk 8 中的 ArrayList 的对象的创建类似于单例模式的懒汉式延迟了数组的创建，节省了空间。

2. LinkedList 的源码分析

   • LinkedList list = new LinkedList(); 内部声明的 Node 类型的 first 和 last 属性，默认值 null。
   • list.add(123); 将 123 封装到 Node 中，创建 Node

   其中 Node 定义为：体现了 linkedList 的双向链表的说法

   private static class Node<E> {
          E item;
          Node<E> next;
          Node<E> prev;//前
   
          Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
          this.item = element;
          this.next = next;
          this.prev = prev;
        }
   }

• Vector 的源码分析
  • jdk 7 和 jdk 8 中通用 Vector() 构造器创建对象，底层都是创建 10 的数组。
  • 在扩容方面。默认扩容为原数组的 2 倍。

五、存储元素的要求

​ 添加对象，所在的类要重写 equals()方法

Collection 子接口：set 接口

一、存储的数据特点

​ 无序的，不可重复的元素

• 以 HashSet 为例说明
  • 无序性：不等于随机性。存储的数据在底层数组中并非按照数组索引的顺序添加，而是根据数组的哈希值决定的。
  • 不可重复性：保证添加的元素按照 equals()判断时，不能返回 true，即，相同的元素只能添加一个。

二、元素添加的过程：（以 HashSet 为例）

• 我们向 HashSet 中添加元素 a,首先调用元素 a 所在类的 hashcode()方法，计算元素 a 的哈希值，此哈希值接着某种算法在 HashSet 底层数组中的存放位置（即为：索引位置）

• 接着判断数组位置上是否已经有元素：

  • 如果此位置上没有其他元素，则元素 a 添加成功。 —-》 情况 1

  • 如果此位置上有其他元素 b(获以链表形式存在的多个元素，则比较元素 a 与元素 b 的 hash 值)

    • 如果 hash 值不相同，则元素 a 添加成功。 —》 情况 2
    • 如果 hash 值相同，进而需要调用元素的 a 所在类的 equals()方法
      • equals() 返回 true, 元素 a 添加失败
      • equals() 返回 false, 元素 a 添加成功。 —》 情况 3

    对于添加成功的情况 2 和情况 3 而言：元素 a 与已经存在指定索引上数据以链表的方式存储。

    JDK 7 ：元素 a 放大数组中，指向元素 a。

    JDK 8 : 原来的元素在数组中，指向元素 a。

    总结：七上八下

    HashSet 底层：数组加链表的结构。(前提：jdk7)

三、常用的方法

​ set 接口没有定义新的方法，使用的都是 collection 声明方法。

四、常用实现类

• Collection 接口：单例集合，用来存储一个一个的对象、
  • set 接口：存储无序的、不可重复的数据
    • HashSet : 作为 Set 接口主要实现类；可以存储 null 值
      • LinkedHashSet: 作为 HashSet 的子类；遍历其内部数据时，可以按照添加的顺序遍历，造添加数据的同时，每一个数据还在维护两个引用。记录此数据的前一个和后一个数据。对于频繁的遍历操作，LinkedHashSetLinkedHashSet 效率高于 HashSet.
    • TreeSet:可以添加对象的指定属性，进行排序。

五、存储对象所在类的要求

• HashSet/LinkedHashSet：

  • 要求:向 Set(主要指：HashSet、LinkedHashSet)中添加数据，其所在的类一定要重写hashcode()**和equals()**。

  • 要求:重写的 HashCode() 和 equals() 尽可能保持一致：相等的对象必须具体的相等的散列码

    ​ 重写的两个方法的小技巧：对象中用作 equals()方法比较的 Field，都应该用来计算 hashcode 值。

• TreeSet:

  • 自然排序中，比较两个对象是否相等的标准为：compareTo() 返回 0，不再是 equals()
  • 定制排序中，比较两个对象是否相同的标准为：compare()返回 0.不再是 equals().

六、TreeSet 的使用

• 向 TreeSet 中添加的数据，要求是相同类的对象。
• 两种排序方式：自然排序（实现 Comparable 接口 和 定制排序（Comparator）

1. 自然排序：

   创建 User 类

public class User implements Comparable{
    private String name;
    private int age;

    public User() {
    }

    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        User user = (User) o;
        return age == user.age &&
                name.equals(user.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, age);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }

    @Override
    public int compareTo(Object o) {
        if(o instanceof User){
            User user = (User) o;
            if(this.name.equals(user.name)){
                return this.age - user.age;
            }
            return this.name.compareTo(user.name);
        }
        throw new RuntimeException("输入的值无法判断");
    }
}

@Test
public void test1() {
      TreeSet set = new TreeSet();
      set.add(new User("hunan", 12));
      set.add(new User("beijing", 12));
      set.add(new User("hunan", 9));
      set.add(new User("fujian", 15));
      set.add(new User("lingxia", 18));

      Iterator iterator = set.iterator();
      while(iterator.hasNext()){
      	System.out.println(iterator.next());
 	 }
}

2. 定制排序

@Test
public void test2(){
    Comparator com = new Comparator() {
        @Override
        public 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.getAge(), user2.getAge());
            }else{
               throw new RuntimeException("输入的数据类型不匹配");
            }
        }
    };

    TreeSet set = new TreeSet(com);
    set.add(new User("Tom",12));
    set.add(new User("Jerry",32));
    set.add(new User("Jim",2));
    set.add(new User("Mike",65));
    set.add(new User("Mary",33));
    set.add(new User("Jack",33));
    set.add(new User("Jack",56));

    Iterator iterator = set.iterator();
    while(iterator.hasNext()){
        System.out.println(iterator.next());
    }
}