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集合进阶（一）

ArrayList集合是一种容器，用来装数据的，类似于数组，但集合的大小可变，开发中也非常有用，为了满足不同的业务场景需求，Java还提供了许多不同的特点的集合

  1. 集合体系：单列集合（Collection）、双列集合（Map）

  2. Collection集合体系

  3. Collection

    • Collection的常用方法

    • Collection的遍历方式

  4. List集合

    • 特点，特有方法
    • 遍历方式
    • ArrayList集合的特点及底层原理
    • LinkedList集合的底层原理和常用方法

  5. Set集

    • 特点
    • HashSet集合的特点及底层原理
    • LinkedHashSet集合的特点及底层原理
    • TreeSet的特点及底层原理

  6. Collection集合的使用总结，集合的并发修改异常问题

  7. Collection的其他相关知识

    • 前置知识：可变参数
    • Collections
    • 综合案例

  8. Stream流

    • 获取Stream流
    • Stream提供的中间终结方法
    • Stream提供的常用终结方法

1. Collection 单列集合

2. Map 双列集合

1

Collection代表单列集合：每个元素（数据）只包含一个值

2

Map代表双列集合，每个元素包含两个值（键值对）

3

  • List系列集合：添加的元素是有序，可重复、有索引
    1. ArrayList、LinkedList：有序、可重复、有索引
  • Set系列集合：添加的元素是无序、不重复、无索引
    1. HashSet：无序、不重复、无索引
    2. LinkedHashSet：有序、不重复、无索引
    3. TreeSet：按照大小默认升序排序，不重复、无索引

Collection的常用方法

方法名说明Public boolean add(E e)把给定的对象添加到当前集合中Public void clear()清空集合中的所有元素Public boolean remove(E e)把给定的对象在当前集合中删除Public boolean contains(Object obj)判断当前集合中是否包含给定的对象Public boolean isEmpty()判断当前集合是否为空Public int size()返回集合中元素的个数Public Object[] toArray()把集合中的元素，存储到数组中
 

Collection的遍历方式
 

  1. 迭代器
  2. 增强for
  3. lambda表达式
 

迭代器
 

  • 迭代器是用来遍历集合的专用方式（数组没有迭代器，在Java中迭代器的代表是Iterator）
 

Collection集合获取迭代器的方法
 

方法名说明Iterator iterator返回集合中的迭代器对象，该迭代器默认指向当前集合的第一个元素
 

Iterator迭代器的常见方法
 

方法名说明boolean hasNext()询问当前位置是否有元素存在，存在返回true，不存在返回falseE next()获取当前位置的元素，并同时将迭代器对象指向下一个元素处
 

 

增强for循环
 

格式
 

 

  • 增强for可以用来遍历集合或数组
  • 增强for遍历集合，本质就是迭代器遍历集合的简化写法
 

 

lambda表达式遍历集合
 

  • 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方式来遍历集合
 

需要使用Collection的如下方法完成
 

方法名说明default void forEach(Consumer <? super T> action)结合lamdba遍历集合
 

 

案例：遍历集合中的自定义对象
 

需求：展示多部电影
 

分析：
 

  1. 每部电影都是一个对象，多部电影要用集合装起来
  2. 遍历集合中的3个电影对象，输出每部电影的详情信息
 

 
 

  1. 特点、特有方法
  2. 遍历方式
  3. ArrayList集合的底层原理
  4. LinkedList集合的底层原理
 

·
 

List集合的特有方法
 

List集合因为支持索引，所以多了许多与索引相关的方法，当然，Collection的功能List也继承了
 

方法名说明void add(int index,E element)在此集合中的指定位置插入指定的元素E remove(int index)删除指定索引处的元素，返回被删除的元素E set(int index,E element)修改指定索引处的元素，返回被修改的元素E get(int index)返回指定索引处的元素
 

 

List集合支持的遍历方式
 

  1. for循环（因为List集合有索引）
  2. 迭代器
  3. 增强for循环
  4. lamdba表达式
 

 

ArrayList集合的底层原理
 

  • 基于数组实现的（查询快，增删慢）
  • 数组的特点 
  
    1. 删除效率低：可能需要把后面很多的数据进行前移
    2. 添加效率极低：可能需要把后面很多的数据后移，在添加元素，或者也可能需要进行数组的扩容
     
 

  1. ArrayList集合底层存数据的原理 
  
    • 利用无参构造器创建的集合，会在底层创建一个默认长度为0的数组
    • 添加第一个元素时，底层会创建一个新的长度为10的数组
    • 存满时，会扩容1.5倍
    • 如果一次添加多个元素，1.5倍还放不下，则新创建的数组的长度以实际为准
     
  2. ArrayList集合适合的应用场景 
  
    • ArrayList适合：根据索引查询数据，比如根据随机索引取数据(高效)，或者数据量不是很大时！
    • ArrayList不适合：数据量大的同时，又要频繁的进行增删操作！
     
 

LinkedList集合的底层原理
 

  • 基于双链表实现的
 

  1. 什么是链表？有啥特点 
  
    • 链表中的结点是独立的对象，在内存中是不连续的，每个结点包含数据值和下一个结点的地址
     
 

1
 

链表的特点：
 

  1. 查询慢，无论查询哪个数据都要从头开始
  2. 链表增删相对（数组）快
 

单向链表
 

2
 

双向链表
 

2
 

 

LinkedList新增了许多首尾操作的特有方法
 

方法名称说明Public void addFirst(E e)在该列表开头插入指定的元素Public void addLast(E e)将指定的元素追加到此列表的末尾Public E getFirst()返回此列表的第一个元素Public E getLast()返回此列表的最后一个元素Public E removeFirst()从此列表中删除并返回第一个元素Public E removeLast()从此列表中删除并返回最后一个元素
 

LinkedList的应用场景之一：可以用来设计队列（叫号系统、排队系统）
 

队列：先进先出，后进后出
 

只是在首尾增删元素，用LinkedList来实现很合适！
 

 

LinkedList的应用场景之一：可以用来设计栈
 

栈：后进先出，先进后出
 

  •  
    数据进入栈模型的过程称为：压/进栈（push）
     
  •  
    数据离开栈模型的过程称为：弹/出栈（pop）
     
 

 
 

  1. 特点
  2. HashSet集合的底层原理
  3. LinkedHashSet集合的底层原理
  4. TreeSet集合
 

4
 

Set系列集合特点：无序：添加数据的顺序和获取数据顺序不一致，不重复；无索引
 

  • 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集合的底层原理
 

  1. 为什么添加的元素无序、不重复、无索引？
  2. 增删改查数据有什么特点，适合什么场景？
 

 

哈希值：
 

  • 就是一个int类型的数值，java中每个对象都有一个哈希值
  • java中所有对象，都可以调用Object类提供的hashCode方法，返回该对象自己的哈希值
 

对象哈希值的特点：
 

  • 同一个对象多次调用hashCode()方法，返回的哈希值是相同的
  • 不同的对象，它们的哈希值一般不相同，但也有可能会相同（哈希碰撞），int（-21亿多 - 21亿多）
 

HashSet的底层原理：
 

  • 基于哈希表实现
  • 哈希表是一种增删改查数据，性能都较好的数据结构
 

哈希表：
 

  • JDK8之前，哈希表 = 数组 + 链表
  • JDK8开始，哈希表 = 数组 + 链表 + 红黑树
 

JDK8之前HashSet集合的底层原理，基于哈希表：数组 + 链表
 

5
 

  1. 创建一个默认长度为16的数组，默认加载因子为0.75，数组名为table
  2. 使用元素的哈希值对数组的长度求余，计算出应存入的位置
  3. 判断当前位置是否为null，如果是null直接存入该数据
  4. 如果不为null，表示当前位置有元素，则调用equals方法比较，相等则不存，不相等，则存入数组 
  
    • JDK8之前，新元素存入数组，占老元素位置，老元素挂下面
    • JDK8开始之后，新元素直接挂在老元素下面
     
 

JDK8开始之后，HashSet集合的底层原理，基于哈希表：数组 + 链表 + 红黑树
 

6
 

  • JDK8开始，当链表长度超过8，且数组长度 >= 64时，自动将链表转成红黑数
  • 小结：JDK8开始后，哈希表中引入了红黑树后，进一步提高了操作数据的性能
 

了解一下数据结构（树）
 

  • 红黑树，就是可以自平衡的二叉树
  • 红黑树是一种增删改查数据性能相对都较好的结构
 

深入理解HashSet集合去重复的机制
 

HashSet集合默认不能对内容一样的两个不同对象去重复
 

  • 比如内容一样的两个学生对象存入到HashSet集合中去，HashSet集合是不能去重的
 

如何让HashSet集合能够实现对内容一样的两个不同对象也能去重复？
 

  • 如果希望Set集合认为2个内容一样的不同对象是重复的，必须重写对象的hashCode() 和 equals()方法
 

 

LinkedHashSet：有序、不重复、无索引
 

  • 依然是基于哈希表（数组、链表、红黑树）实现的
  • 但是，它的每个元素都额外的多了一个双链表的机制记录它前后的位置
 

8
 

TreeSet
 

  • 特点：不重复，无索引，可排序（默认升序，按照元素的大小，由小到大排序）
  • 底层是基于红黑数实现的排序
 

注意：
 

  • 对于数值类型：Integer，Double，默认按照数值本身的大小进行升序
  • 对于字符串类型：默认按照首字符的编号升序排序
  • 对于自定义类型如：Student 对象，TreeSet默认是无法直接排序的
 

自定义排序规则
 

  • TreeSet集合存储自定义类型的对象时，必须指定排序规则
 

方式一：
 

让自定义的类实现Comparable接口，重写里面的CompareTo方法，来指定比较规则
 

 

方式二：
 

通过调用TreeSet集合的有参构造器，可以设置Comparator对象（比较器对象）
 

方法名Public TreeSet(Comparator < ? super E > comparator)
 

 

Collection集合的之一总结，集合的并发修改异常问题
 

  1. 如果希望记住元素的添加顺序，需要存储重复的元素，又要频繁的根据索引查询数据？ 
  
    • 用ArrayList集合（有序、可重复、有索引），底层基于数组（常用）
     
  2. 如果希望记住元素的添加顺序，且增删首尾数据的情况较多？ 
  
    • 用LinkedList集合（有序、可重复、有索引），底层基于双链表实现的
     
  3. 如果不在意元素顺序，也没有重复元素需要存储，只希望增删改查都快？ 
  
    • 用HashSet集合，底层基于哈希表实现的（常用）
     
  4. 如果希望记住元素的添加顺序，也没有重复元素需要存储，且希望增删改查都快 
  
    • 用LinkedHashSet集合（有序、不重复、无索引），底层基于哈希表和双链表
     
  5. 如果要对元素进行排序，也没有重复元素需要存储，且希望增删改查都快 
  
    • 用TreeSet集合，基于红黑树实现
     
 
 

  • 使用迭代器遍历集合，又同时在删除集合中的数据时，程序就会出现并发修改异常的错误
  • 由于增强for循环遍历集合就是迭代器遍历集合的简化写法，因此，使用增强for循环遍历集合，又在同时删除集合中的数据时，程序也会出现并发修改异常。
 

 

怎么保证遍历集合时删除数据不出bug？
 

  • 使用迭代器遍历集合，使用迭代器自己的删除方法删除数据即可
  • 使用for循环遍历 
  
    1. 从前往后遍历，但删除元素后做i–操作
    2. 倒着遍历集合并删除
     
 

 
 

  • 前置知识：可变参数
  • Collections
  • 综合案例
 

可变参数
 

  • 就是一种特殊的形参，定义在方法、构造器的形参列表里，格式是：
 

可变参数的特点和好处
 

  • 特点：可以不传数据给形参，可以传一个数据或者多个数据给形参，也可以传一个数组给形参
  • 好处：常常用来灵活的接收数据
 

 

可变参数的注意事项
 

  • 可变参数在方法内部就是一个数组
  • 一个形参列表中可变参数只能有一个
  • 可变参数必须放在形参列表的最后面
 
 

  • 是一个用来操作集合的工具类
 

Collections提供的常用静态方法
 

方法名称说明Public static boolean addAll(collection < ? super T > c,T … elements )给集合批量添加数据Public static void shuffle(List<?> list)打乱List集合中的元素顺序Public static void sort(List list)对list集合中的元素进行升序排序Public static void sort(List list,Comparator< ? super T > c )对list集合中元素，按照比较器对象指定的规则进行排序
 

案例：斗地主游戏
 

  • 总共有54张牌
  • 点数:“3”,“4”,“5”,“6”,“7”,“8”,“9”,“10”,“J”,“Q”,“K”,“A”,“2”
  • 花色：“♠”,“♥”,“♣”,“♦”
  • 大小王：“☺”,“☹”
  • 斗地主：发出51张牌，剩下3张作为底牌
 

分析实现：
 

  1. 在启动游戏房间的时候，应该提前准备好54张牌
  2. 接着，需要完成洗牌，发牌，对牌排序，看牌
 

 
 

  1. 概述
  2. 常用方法
  3. 遍历方式
  4. HashMap
  5. LinkedHashMap
  6. TreeMap
  7. 补充知识：集合的嵌套
 

1.认识Map集合
 

  • Map集合称为双列集合，格式：{ key1 = value1 , key2 = value2,key3 = value3,…},一次需要存一对数据作为一个元素
  • Map集合的每个元素"key = value " 称为一个键值对 | 一个键值对对象 | 一个Entry对象，Map集合也被叫做“键值对集合”
  • Map集合的所有键是不允许重复的，但值可以重复，键和值是 一 一对应的，每一个键只能找到自己对应的值
 

Map集合在什么业务场景下使用
 

比如购物车里面的商品列表 { 商品1 = 2 , 商品2 = 3, 商品3 = 2}，需要存储一 一对应的数据时，就可以考虑使用Map集合
 

Map集合体系
 

8
 

Map集合体系的特点
 

注意：Map系列集合的特点，都是由键决定的，值只是一个附属品，值是不做要求的
 

  • HashMap（由键决定特点）：无序、不重复、无索引；（用的最多）
 

 

  • LinkedHashMap（由键决定特点）：有序，不重复，无索引
 

 

  • TreeMap（由键决定特点）：按照键的大小默认升序，不重复，无索引
 

 

Map的常用方法
 

为什么要先学习Map的常用方法？
 

  • Map是双列集合的祖宗，它的功能是全班双列集合都可以继承过来使用的
 

Map的常用方法说明Public V put (K key , V value)添加元素Public int size()获取集合的大小Public void clear()清空集合Public boolean isEmpty()判断集合是否为空，为空返回true，反之Public V get(Object key)根据键获取对应值Public V remove(Object key)根据键删除整个元素，并返回被删除的元素对应的值Public boolean containsValue(Object value)判断是否包含某个值Public Set keySet()获取全部键的Set集合Public Collection values()获取Map集合的全部值的Collection的集合
 

 

Map集合的遍历方式
 

  1. 键找值：先获取Map集合全部的键，在通过遍历键来找值
  2. 键值对：把"键值对"看成一个整体进行遍历（难度较大）
  3. lambda：JDK8开始之后的新技术（非常的简单）
 

Map集合的遍历方式一：键找值，需要用到Map的如下方法
 

方法名称说明Public Set keySet()获取所有键的集合Public V get(Object key)根据键获取其对应的值
 

 

Map集合的遍历方式二：键值对
 

Map提供的方法
 

方法名说明Set < Map.Entry<K,V> > entrySet()获取所有“键值对”的集合
 

Map.Enrty提供的方法
 

方法名说明K getkey()获取键V getValue()获取值
 

 

Map集合的遍历方式三：Lambda
 

需要用到Map的如下方法
 

方法名说明default void forEach(BiConsumer< ? super K , ? super V > action )结合Lambda遍历Map集合
 

 

Map集合的案例：统计投票人数
 

需求：某个班级100名学生，现在需要组织秋游活动，班长提供了四个景点（A,B,C,D），每个学生只能选择一个景点，请统计出最终哪个景点想去的人数最多
 

分析：
 

  1. 将100个学生选择的数据拿到程序中去，[A,A,B,A,B,C,D…]
  2. 准备一个Map集合用于存储统计结果，Map<String,Integer>,键是景点，值是票数
  3. 遍历100个学生选择的景点，每遍历一个景点，就看Map集合中是否存在该景点，不存在在存入“ 景点 = 1 ”，存在则其对应的值 +1
 

 

HashMap集合的底层原理
 

  • HashMap跟HashSet的底层原理是一模一样的，都是基于哈希表实现的
  • 实际上Set系列的底层就是基于Map实现的，只是Set集合中的元素只要键数据，不要值数据而已
 

 

HashMap底层是基于哈希表实现的
 

  • JDK8之前，哈希表 = 数组 + 链表
  • JDK8开始之后，哈希表 = 数组 + 链表 + 红黑数
  • 哈希表是一种增删改查数据，性能都较好的数据结构
  • 无序、不重复、无索引（由键决定特点）
  • HashMap的键依赖hashCode()方法和equals()方法保证键的唯一
  • 如果键存储的是自定义类型的对象，可以通过重写hashCode()和equals()方法，这样可以保证多个对象内容一样时，HashMap集合就能认为是重复的
 

LinkedHashMap集合的底层原理
 

  • 底层数据结构依然是基于哈希表实现的，只是每个键值对元素，又额外的多了一个双链表机制，记录元素顺序（保证有序）
  • 实际上，原来学习的LinkedHashSet集合的底层原理就是LinkedHashMap
  • 有序、不重复、无索引
 

TreeMap
 

  • 特点“不重复、无索引、可排序（按照键的大小默认升序排序，只能对键排序）
  • 原理：TreeMap跟TreeSet集合的底层原理是一样的，都是基于红黑数实现的排序
 

TreeMap集合同样也支持两种方式来指定排序规则
 

  1.  
    让类实现Comparable接口，重写比较规则
     
  2.  
    TreeMap集合有一个有参构造器，支持创建Comparator比较器对象，以便用来指定比较规则
     
 
 

 

需求：要求在程序中记住如下省份和其对应的城市信息，记录成功后要求可以查询出湖北省的城市信息
 

分析：定义一个Map集合，键用来表示省份名称，值表示城市名称
 

注意：城市有多个，可以根据"湖北省"这个键获取对应的值展示即可
 

 
 

  1. 认识Stream
  2. Stream的常用方法
 

什么是Stream？
 

  • 也叫Stream流，是JDK8开始新增的一套API（java.unit.Stream.*）,可以用于操作集合或数组的数据
  • 优势：Stream流大量的结合力Lambda的语法风格来编程，提供了一种更加强大，更加简单的方式操作集合或者数组中的数据，代码更简洁，可读性更好
 

体验Stream流
 

需求：把集合中所有以“张”开头，且是3个字的元素存储到一个新的集合中去
 

 

Steram流的使用步骤
 

9
 

常用方法
 

  1. 获取Stream流
 

  • 获取集合的Stream流
 

Collection提供的如下方法
 

方法名说明default Stream stream()获取当前集合对象的Stream流
 

  • 获取数组的Stream流
 

Arrays类提供的如下方法
 

方法名说明Public static Stream Stream( T[] array )获取当前数组的Stream
 

Stream类提供的如下方法
 

方法名说明Public static Stream of( T…values)获取当前接受数据的Stream流
 

 

  1. Stream流常见的中间方法
 

  • 中间方法指的是调用完成后会返回新的Stream流，可以继续使用（链式编程）
 

方法名说明Stream filter(Predicate< ? super T> predicate)用于对流中的数据进行过滤Stream sorted()对元素进行升序排序Stream sorted(Comparator <? super T> comparator)按照指定规则排序Stream limit(long maxSize)获取前几个元素Stream skip(long n)跳过前几个元素Stream distinct()去除流中重复的元素 Stream map( Function < ? super T , ? extends R > mapper )对元素进行加工，并返回对应的新流Static Stream concat(Stream a,stream b)合并a和b两个流为一个流
 

 

  1. Stream流常见的终结方法
 

  • 终结方法指的是调用完成后，不会返回新的Sream流，没法继续使用流了
 

Stream提供的常见终结方法
 

方法名说明void forEach(Consumer action)对此流运算后的元素执行变量long count()统计此流运算后的元素个数Optional max(Comparator < ? super T > comparator )获取此流运算后的最大值元素Optional min(Comparator < ? super T > comparator )获取此流运算后的最小值元素
 

  • 收集Stream流：就是把Stream流操作后的结果转回到集合或数组中去返回
 

Stream流：方便操作集合 / 数组的手段；集合 / 数组：才是开发中的目的
 

Stream提供的常用终结方法
 

方法名说明R collect( Collector collector)把流处理后的结果收集到一个指定的集合中去Object[] toArray()把流处理后的结果收集到一个数组中去
 

Collector工具类提供了具体的收集方式
 

方法名说明Public static Collector toList()把元素收集到List集合中去Public static Collector toSet()把元素收集到Set集合中去Public static Collector toMap(Function KeyMapper,Function ValueMapper)把元素收集到Map集合中去
 

 

                
 集合进阶合进 

         
	  

      	  	  
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