7.Java集合
2017-05-04 本文已影响109人
hainingwyx
以下是《疯狂Java讲义》中的一些知识，如有错误，烦请指正。
集合概述
Java集合可以分为Set、List、Map、Queue四种体系。Set是无序集合、List是有序集合、Queue是队列实现，Map保存映射关系。Java的集合类主要由两个接口派生而出：Collection和Map，Collection和Map是Java集合框架的根接口。
集合类：为了保存数量不确定的数据以及保存具有映射关系的数据。集合里只能保存对象，不能保存基本类型。集合类主要负责保存、盛装其他数据，因此集合类也被称为容器类。所有集合类都位于java.util包下。
派生接口：Collection和Map
Collection和Iterator接口
Collection是List、Set、Queue接口的父接口。
import java.util.*;
public class CollectionTest
{
public static void main(String[] args)
{
Collection c = new ArrayList();
// 添加元素
c.add("孙悟空");
// 虽然集合里不能放基本类型的值，但Java支持自动装箱
c.add(6);
System.out.println("c集合的元素个数为:" + c.size()); // 输出2
// 删除指定元素
c.remove(6);
System.out.println("c集合的元素个数为:" + c.size()); // 输出1
// 判断是否包含指定字符串
System.out.println("c集合的是否包含\"孙悟空\"字符串:"
+ c.contains("孙悟空")); // 输出true
c.add("轻量级Java EE企业应用实战");
System.out.println("c集合的元素：" + c);
Collection books = new HashSet();
books.add("轻量级Java EE企业应用实战");
books.add("疯狂Java讲义");
System.out.println("c集合是否完全包含books集合？"
+ c.containsAll(books)); // 输出false
// 用c集合减去books集合里的元素
c.removeAll(books);
System.out.println("c集合的元素：" + c);
// 删除c集合里所有元素
c.clear();
System.out.println("c集合的元素：" + c);
// 控制books集合里只剩下c集合里也包含的元素
books.retainAll(c);
System.out.println("books集合的元素:" + books);
}
}
import java.util.*;
public class ForeachTest
{
public static void main(String[] args)
{
// 创建集合、添加元素的代码与前一个程序相同
Collection books = new HashSet();
books.add(new String("轻量级Java EE企业应用实战"));
books.add(new String("疯狂Java讲义"));
books.add(new String("疯狂Android讲义"));
for (Object obj : books)
{
// 此处的book变量也不是集合元素本身
String book = (String)obj;
System.out.println(book);
if (book.equals("疯狂Android讲义"))
{
// 下面代码会引发ConcurrentModificationException异常
books.remove(book); //①
}
}
System.out.println(books);
}
}
Iterator也是Java集合框架的成员，主要用于遍历，Iterable接口是Collection接口的父接口。
import java.util.*;
public class CollectionEach
{
public static void main(String[] args)
{
// 创建一个集合
Collection books = new HashSet();
books.add("轻量级Java EE企业应用实战");
books.add("疯狂Java讲义");
books.add("疯狂Android讲义");
// 调用forEach()方法遍历集合，Collection集合直接调用父接口的默认方法
// foreach 方法所需参数类型是一个函数型接口
books.forEach(obj -> System.out.println("迭代集合元素：" + obj));
}
}
import java.util.*;
public class IteratorTest
{
public static void main(String[] args)
{
// 创建集合、添加元素的代码与前一个程序相同
Collection books = new HashSet();
books.add("轻量级Java EE企业应用实战");
books.add("疯狂Java讲义");
books.add("疯狂Android讲义");
// 获取books集合对应的迭代器
Iterator it = books.iterator();
while(it.hasNext())
{
// it.next()方法返回的数据类型是Object类型，因此需要强制类型转换
String book = (String)it.next();
System.out.println(book);
if (book.equals("疯狂Java讲义"))
{
// 从集合中删除上一次next方法返回的元素
it.remove();
}
// 对book变量赋值，不会改变集合元素本身
book = "测试字符串";
}
System.out.println(books);
}
}
当使用Iterator迭代访问Collection集合元素时，Collection集合里的元素不能被改变，只有通过Iterator的remove方法删除上一次返回的集合元素才可以，否则引发java.util.ConcurrentModificationException异常
import java.util.*;
public class IteratorErrorTest
{
public static void main(String[] args)
{
// 创建集合、添加元素的代码与前一个程序相同
Collection books = new HashSet();
books.add("轻量级Java EE企业应用实战");
books.add("疯狂Java讲义");
books.add("疯狂Android讲义");
// 获取books集合对应的迭代器
Iterator it = books.iterator();
while(it.hasNext())
{
String book = (String)it.next();
System.out.println(book);
if (book.equals("疯狂Android讲义"))
{
// 使用Iterator迭代过程中，不可修改集合元素,下面代码引发异常
books.remove(book);
}
}
}
}
迭代时检测到集合被修改将会引发异常，只有删除集合的某个特定元素才不会引发异常。
lambda表达式遍历Iterator
java8提供的forEachRemaining参数同样也是函数式接口。
import java.util.*;
public class IteratorEach
{
public static void main(String[] args)
{
// 创建集合、添加元素的代码与前一个程序相同
Collection books = new HashSet();
books.add("轻量级Java EE企业应用实战");
books.add("疯狂Java讲义");
books.add("疯狂Android讲义");
// 获取books集合对应的迭代器
Iterator it = books.iterator();
// 使用Lambda表达式（目标类型是Comsumer）来遍历集合元素
it.forEachRemaining(obj -> System.out.println("迭代集合元素：" + obj));
}
}
使用foreach循环遍历集合元素
同样当使用foreach迭代访问集合元素时，该集合不能被改变。
import java.util.*;
public class ForeachTest
{
public static void main(String[] args)
{
// 创建集合、添加元素的代码与前一个程序相同
Collection books = new HashSet();
books.add(new String("轻量级Java EE企业应用实战"));
books.add(new String("疯狂Java讲义"));
books.add(new String("疯狂Android讲义"));
for (Object obj : books)
{
// 此处的book变量也不是集合元素本身
String book = (String)obj;
System.out.println(book);
if (book.equals("疯狂Android讲义"))
{
// 下面代码会引发ConcurrentModificationException异常
books.remove(book);
}
}
System.out.println(books);
}
}
使用Predicate操作集合
Java8新增了一个removeIf(Predicate filter)方法，该方法将删除符合filter条件的所有元素。Predicate也是函数式接口，因此可以使用Lambda表达式作为参数。
import java.util.*;
import java.util.function.*;
public class PredicateTest
{
public static void main(String[] args)
{
// 创建一个集合
Collection books = new HashSet();
books.add(new String("轻量级Java EE企业应用实战"));
books.add(new String("疯狂Java讲义"));
books.add(new String("疯狂iOS讲义"));
books.add(new String("疯狂Ajax讲义"));
books.add(new String("疯狂Android讲义"));
// 使用Lambda表达式（目标类型是Predicate）过滤集合
books.removeIf(ele -> ((String)ele).length() < 10);
System.out.println(books);
}
}
使用Predicate可以简化集合的运算。callAll方法只统计满足Predicate条件的图书。
import java.util.*;
import java.util.function.*;
public class PredicateTest2
{
public static void main(String[] args)
{
// 创建books集合、为books集合添加元素的代码与前一个程序相同。
Collection books = new HashSet();
books.add(new String("轻量级Java EE企业应用实战"));
books.add(new String("疯狂Java讲义"));
books.add(new String("疯狂iOS讲义"));
books.add(new String("疯狂Ajax讲义"));
books.add(new String("疯狂Android讲义"));
// 统计书名包含“疯狂”子串的图书数量
System.out.println(calAll(books , ele->((String)ele).contains("疯狂")));
// 统计书名包含“Java”子串的图书数量
System.out.println(calAll(books , ele->((String)ele).contains("Java")));
// 统计书名字符串长度大于10的图书数量
System.out.println(calAll(books , ele->((String)ele).length() > 10));
}
public static int calAll(Collection books , Predicate p)
{
int total = 0;
for (Object obj : books)
{
// 使用Predicate的test()方法判断该对象是否满足Predicate指定的条件
if (p.test(obj))
{
total ++;
}
}
return total;
}
}
Java 8新增的Stream操作
Java 8还新增了Stream、IntStream、LongStream、DoubleStream等流式API。
独立使用Stream的步骤如下：
- 使用Stream或XxxStream的builder()类方法创建该Stream对应Builder。
- 重复调用Builder的add()方法向该流中添加多个元素。
- 调用Builder的build()方法获取对应的Stream。
- 调用Stream的聚集方法。
import java.util.stream.*;
public class IntStreamTest
{
public static void main(String[] args)
{
IntStream is = IntStream.builder()
.add(20)
.add(13)
.add(-2)
.add(18)
.build();
// 下面调用聚集方法的代码每次只能执行一个
System.out.println("is所有元素的最大值：" + is.max().getAsInt());
System.out.println("is所有元素的最小值：" + is.min().getAsInt());
System.out.println("is所有元素的总和：" + is.sum());
System.out.println("is所有元素的总数：" + is.count());
System.out.println("is所有元素的平均值：" + is.average());
System.out.println("is所有元素的平方是否都大于20:"
+ is.allMatch(ele -> ele * ele > 20));
System.out.println("is是否包含任何元素的平方大于20:"
+ is.anyMatch(ele -> ele * ele > 20));
// 将is映射成一个新Stream，新Stream的每个元素是原Stream元素的2倍+1
IntStream newIs = is.map(ele -> ele * 2 + 1);
// 使用方法引用的方式来遍历集合元素
newIs.forEach(System.out::println); // 输出41 27 -3 37
}
}
Collection接口提供了一个stream()默认方法，该方法可返回该集合对应的流，接下来即可通过流API来操作集合元素。由于Stream可以对集合元素进行整体的聚集操作，因此Stream极大了丰富了集合的功能。
import java.util.*;
import java.util.function.*;
public class CollectionStream
{
public static void main(String[] args)
{
// 创建books集合、为books集合添加元素的代码与8.2.5小节的程序相同。
Collection books = new HashSet();
books.add(new String("轻量级Java EE企业应用实战"));
books.add(new String("疯狂Java讲义"));
books.add(new String("疯狂iOS讲义"));
books.add(new String("疯狂Ajax讲义"));
books.add(new String("疯狂Android讲义"));
// 统计书名包含“疯狂”子串的图书数量
System.out.println(books.stream()
.filter(ele->((String)ele).contains("疯狂"))
.count()); // 输出4
// 统计书名包含“Java”子串的图书数量
System.out.println(books.stream()
.filter(ele->((String)ele).contains("Java") )
.count()); // 输出2
// 统计书名字符串长度大于10的图书数量
System.out.println(books.stream()
.filter(ele->((String)ele).length() > 10)
.count()); // 输出2
// 先调用Collection对象的stream()方法将集合转换为Stream,
// 再调用Stream的mapToInt()方法获取原有的Stream对应的IntStream
books.stream().mapToInt(ele -> ((String)ele).length())
// 调用forEach()方法遍历IntStream中每个元素
.forEach(System.out::println);// 输出8 11 16 7 8
}
}
Set集合
Set集合不允许包含相同的元素，如果试图把两个相同的元素加入同一个Set集合中，添加操作失败，add方法返回false，且新元素不会被加入。
HashSet类是Set接口的典型实现。HashSet按Hash算法来存储集合中的元素，因此具有很好的存取和查找性能。当向HashSet集合中存入一个元素时，HashSet会调用该对象的hashCode()方法来得到该对象的hashCode值，然后根据该HashCode值来决定该对象在HashSet中存储位置。如果有两个元素通过equals方法比较返回true，但它们的hashCode()方法返回值不相等，HashSet将会把它们存储在不同位置，也就可以添加成功。
特点：无序、非同步、可以包含null。
HashSet判断元素相等：1.equals方法比较相等；2.hashCode()方法返回值相等。所以如果重写equals方法，需要重写hashCode方法。
import java.util.*;
// 类A的equals方法总是返回true，但没有重写其hashCode()方法
class A
{
public boolean equals(Object obj)
{
return true;
}
}
// 类B的hashCode()方法总是返回1，但没有重写其equals()方法
class B
{
public int hashCode()
{
return 1;
}
}
// 类C的hashCode()方法总是返回2，且重写其equals()方法总是返回true
class C
{
public int hashCode()
{
return 2;
}
public boolean equals(Object obj)
{
return true;
}
}
public class HashSetTest
{
public static void main(String[] args)
{
HashSet books = new HashSet();
// 分别向books集合中添加两个A对象，两个B对象，两个C对象
books.add(new A());
books.add(new A());
books.add(new B());
books.add(new B());
books.add(new C());
books.add(new C());
System.out.println(books);//输出2A，2B，1C
}
}
重写hashCode的基本规则：
- 同一个对象多次调用hashCode方法应该返回相同的值
- 两个对象equal方法返回true。则hashCode应返回相等的值
- 用作equal方法比较标准的实例变量，都应该用于计算hashCode值。
程序把可变对象添加到HashSet中之后，尽量不要修改参与运算的hashCode()、equals()的实例变量，否则会导致HashSet无法正确操作这些集合元素。因为对象的Hashcode改变了，实际存储的位置并没有变化，无法对其进行准确的索引。
import java.util.*;
class R
{
int count;
public R(int count)
{
this.count = count;
}
public String toString()
{
return "R[count:" + count + "]";
}
public boolean equals(Object obj)
{
if(this == obj)
return true;
if (obj != null && obj.getClass() == R.class)
{
R r = (R)obj;
return this.count == r.count;
}
return false;
}
public int hashCode()
{
return this.count;
}
}
public class HashSetTest2
{
public static void main(String[] args)
{
HashSet hs = new HashSet();
hs.add(new R(5));
hs.add(new R(-3));
hs.add(new R(9));
hs.add(new R(-2));
// 打印HashSet集合，集合元素没有重复
System.out.println(hs);
// 取出第一个元素
Iterator it = hs.iterator();
R first = (R)it.next();
// 为第一个元素的count实例变量赋值
first.count = -3;
// 再次输出HashSet集合，集合元素有重复元素
System.out.println(hs);
// 删除count为-3的R对象
hs.remove(new R(-3));
// 可以看到被删除了一个R元素
System.out.println(hs);
System.out.println("hs是否包含count为-3的R对象？"
+ hs.contains(new R(-3))); // 输出false
System.out.println("hs是否包含count为-2的R对象？"
+ hs.contains(new R(-2))); // 输出false
}
}
LinkedHashSet
LinkedHashSet根据元素的hashCode来决定元素的存储位置，但同时使用链表维护元素的次序。当遍历LinkedHashSet集合里的元素时，将会按照元素的添加顺序来访问集合里的元素。因为需要维护元素的插入顺序，性能略低于HashSet的性能，但在迭代访问Set里的全部元素时有很好的性能。
import java.util.*;
public class LinkedHashSetTest
{
public static void main(String[] args)
{
LinkedHashSet books = new LinkedHashSet();
books.add("疯狂Java讲义");
books.add("轻量级Java EE企业应用实战");
System.out.println(books);//与添加顺序一致
// 删除 疯狂Java讲义
books.remove("疯狂Java讲义");
// 重新添加 疯狂Java讲义
books.add("疯狂Java讲义");
System.out.println(books);
}
}
TreeSet
TreeSet是SortedSet接口的实现类，可以确保集合元素处于排序状态。
import java.util.*;
public class TreeSetTest
{
public static void main(String[] args)
{
TreeSet nums = new TreeSet();
// 向TreeSet中添加四个Integer对象
nums.add(5);
nums.add(2);
nums.add(10);
nums.add(-9);
// 输出集合元素，看到集合元素已经处于排序状态
System.out.println(nums);
// 输出集合里的第一个元素
System.out.println(nums.first()); // 输出-9
// 输出集合里的最后一个元素
System.out.println(nums.last()); // 输出10
// 返回小于4的子集，不包含4
System.out.println(nums.headSet(4)); // 输出[-9, 2]
// 返回大于5的子集，如果Set中包含5，子集中还包含5
System.out.println(nums.tailSet(5)); // 输出 [5, 10]
// 返回大于等于-3，小于4的子集。
System.out.println(nums.subSet(-3 , 4)); // 输出[2]
}
}
TreeSet采用红黑树的数据结构对元素进行排序。TreeSet支持两种排序方法：自然排序和定制排序。
1. 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，然后将集合元素按照升序排列。如果试图把一个对象添加到TreeSet时，则该对象必须实现Compareable接口的compareTo(Object obj)方法，否则抛出异常。
import java.util.*;
class Err{}
public class TreeSetErrorTest
{
public static void main(String[] args)
{
TreeSet ts = new TreeSet();
// 向TreeSet集合中添加两个Err对象
ts.add(new Err());
ts.add(new Err()); //Err没有实现compareTo方法，引发ClassCastException
}
}
大部分类在实现CompareTo方法时，需要将被比较对象强制转换成相同类型。因此向TreeSet中添加的应该是同一个类的对象，否则引发ClassCastException。
import java.util.*;
public class TreeSetErrorTest2
{
public static void main(String[] args)
{
TreeSet ts = new TreeSet();
// 向TreeSet集合中添加两个对象
ts.add(new String("疯狂Java讲义"));
ts.add(new Date()); // 会引发异常
}
}
如果希望TreeSet能正常运作，TreeSet只能添加同一种类型的对象。
TreeSet判断对象相等：通过compareTo方法比较是否返回0
import java.util.*;
class Z implements Comparable
{
int age;
public Z(int age)
{
this.age = age;
}
// 重写equals()方法，总是返回true
public boolean equals(Object obj)
{
return true;
}
// 重写了compareTo(Object obj)方法，总是返回1，总是认为不相等
public int compareTo(Object obj)
{
return 1;
}
}
public class TreeSetTest2
{
public static void main(String[] args)
{
TreeSet set = new TreeSet();
Z z1 = new Z(6);
set.add(z1);
// 第二次添加同一个对象，输出true，表明添加成功
System.out.println(set.add(z1)); //true
// 下面输出set集合，将看到有两个元素
System.out.println(set);
// 修改set集合的第一个元素的age变量
((Z)(set.first())).age = 9;
// 输出set集合的最后一个元素的age变量，将看到也变成了9
System.out.println(((Z)(set.last())).age);
}
}
注意equals方法应该和compareTo方法有一致的结果。
一旦改变了TreeSet集合里可变元素的实例变量，导致它的与其他对象的大小顺序发生改变，但TreeSet不会调整他们的 顺序，可能导致compareTo返回0。当试图删除该对象时，删除会失败，可以删除没有被修改的实例变量、切不与被修改的实例变量重复的变量。执行一次成功删除之后TreeSet会对集合中的元素重新索引，接下来就可以删除TreeSet中的所有元素了。
import java.util.*;
class R implements Comparable
{
int count;
public R(int count)
{
this.count = count;
}
public String toString()
{
return "R[count:" + count + "]";
}
// 重写equals方法，根据count来判断是否相等
public boolean equals(Object obj)
{
if (this == obj)
{
return true;
}
if(obj != null && obj.getClass() == R.class)
{
R r = (R)obj;
return r.count == this.count;
}
return false;
}
// 重写compareTo方法，根据count来比较大小
public int compareTo(Object obj)
{
R r = (R)obj;
return count > r.count ? 1 :
count < r.count ? -1 : 0;
}
}
public class TreeSetTest3
{
public static void main(String[] args)
{
TreeSet ts = new TreeSet();
ts.add(new R(5));
ts.add(new R(-3));
ts.add(new R(9));
ts.add(new R(-2));
// 打印TreeSet集合，集合元素是有序排列的
System.out.println(ts); // -3 -2 5 9
// 取出第一个元素
R first = (R)ts.first();
// 对第一个元素的count赋值
first.count = 20;
// 取出最后一个元素
R last = (R)ts.last();
// 对最后一个元素的count赋值，与第二个元素的count相同
last.count = -2;
// 再次输出将看到TreeSet里的元素处于无序状态，且有重复元素
System.out.println(ts); // 20 -2 5 -2
// 删除实例变量被改变的元素，删除失败
System.out.println(ts.remove(new R(-2))); // false
System.out.println(ts);//20 -2 5 -2
// 删除实例变量没有被改变的元素，删除成功
System.out.println(ts.remove(new R(5))); // true,之后会重新索引，可以删除所有元素了
System.out.println(ts);// 20 -2 -2
}
}
2. 定制排序
如果需要实现定制排序，例如降序，需要在创建TreeSet集合对象时，提供一个Comparator对象与该TreeSet集合关联，由该Comparator对象负责集合元素的排序逻辑。可以用Lambda表达式代替Comparator对象，这时候无需实现Comparable接口。
import java.util.*;
class M
{
int age;
public M(int age)
{
this.age = age;
}
public String toString()
{
return "M[age:" + age + "]";
}
}
public class TreeSetTest4
{
public static void main(String[] args)
{
// 此处Lambda表达式的目标类型是Comparator
TreeSet ts = new TreeSet((o1 , o2) ->
{
M m1 = (M)o1;
M m2 = (M)o2;
// 根据M对象的age属性来决定大小，age越大，M对象反而越小
return m1.age > m2.age ? -1
: m1.age < m2.age ? 1 : 0;
});
ts.add(new M(5));
ts.add(new M(-3));
ts.add(new M(9));
System.out.println(ts);
}
}
List集合
List集合代表一个元素有序可重复的集合，集合中每个元素都有其对应的顺序索引。List作为Collection接口的子接口，与Set集合相比多了根据索引插入、替换、删除集合元素的方法。
import java.util.*;
public class ListTest
{
public static void main(String[] args)
{
List books = new ArrayList();
// 向books集合中添加三个元素
books.add(new String("轻量级Java EE企业应用实战"));
books.add(new String("疯狂Java讲义"));
books.add(new String("疯狂Android讲义"));
System.out.println(books);
// 将新字符串对象插入在第二个位置
books.add(1 , new String("疯狂Ajax讲义"));
for (int i = 0 ; i < books.size() ; i++ )
{
System.out.println(books.get(i));
}
// 删除第三个元素
books.remove(2);
System.out.println(books);
// 判断指定元素在List集合中位置：输出1，表明位于第二位
System.out.println(books.indexOf(new String("疯狂Ajax讲义"))); //①
//将第二个元素替换成新的字符串对象
books.set(1, new String("疯狂Java讲义"));
System.out.println(books);
//将books集合的第二个元素（包括）
//到第三个元素（不包括）截取成子集合
System.out.println(books.subList(1 , 2));
}
}
List判断对象相等：equals方法返回true即可。
import java.util.*;
class A
{
public boolean equals(Object obj)
{
return true;
}
}
public class ListTest2
{
public static void main(String[] args)
{
List books = new ArrayList();
books.add(new String("轻量级Java EE企业应用实战"));
books.add(new String("疯狂Java讲义"));
books.add(new String("疯狂Android讲义"));
System.out.println(books);
// 删除集合中A对象，将导致第一个元素被删除
books.remove(new A()); // ①
System.out.println(books);
// 删除集合中A对象，再次删除集合中第一个元素
books.remove(new A()); // ②
System.out.println(books);
}
}
List常用的默认方法sort()需要一个Comparator对象控制秩序，可使用Lambda表达式作为参数；默认方法replaceAll()需要一个函数式接口的UnaryOperator来替换所有集合元素，也可用Lambda表达式作为参数。
import java.util.*;
public class ListTest3
{
public static void main(String[] args)
{
List books = new ArrayList();
// 向books集合中添加4个元素
books.add(new String("轻量级Java EE企业应用实战"));
books.add(new String("疯狂Java讲义"));
books.add(new String("疯狂Android讲义"));
books.add(new String("疯狂iOS讲义"));
// 使用目标类型为Comparator的Lambda表达式对List集合排序
books.sort((o1, o2)->((String)o1).length() - ((String)o2).length());
System.out.println(books);
// 使用目标类型为UnaryOperator的Lambda表达式来替换集合中所有元素
// 该Lambda表达式控制使用每个字符串的长度作为新的集合元素
books.replaceAll(ele->((String)ele).length());
System.out.println(books); // 输出[7, 8, 11, 16]
}
}
Set只提供一个iterator()方法，List提供了listIterator()方法，该方法返回一个ListIterator对象，ListIterator接口继承了Iterator接口。
import java.util.*;
public class ListIteratorTest
{
public static void main(String[] args)
{
String[] books = {
"疯狂Java讲义", "疯狂iOS讲义",
"轻量级Java EE企业应用实战"
};
List bookList = new ArrayList();
for (int i = 0; i < books.length ; i++ )
{
bookList.add(books[i]);
}
ListIterator lit = bookList.listIterator();
while (lit.hasNext())
{
System.out.println(lit.next());
lit.add("-------分隔符-------");
}
System.out.println("=======下面开始反向迭代=======");
while(lit.hasPrevious())
{
System.out.println(lit.previous());
}
}
}
ArrayList和Vector
两个类都是基于数组实现的List类，所以都封装了动态的可以再分配的Object[]数组。ArrayList对象和Vector对象使用initialCapacity参数来设置数组的长度。添加元素超出数组长度时，initialCapacity会自动增加。
Vector提供了一个子类Stack，这也是一个古老的集合，线程安全，性能较差，尽量少用。
区别在于：ArrayList时线程不安全的，Vector是线程安全的。所以Vector性能比ArrayList性能要低。
Vector提供了Stack子类，用于模拟后进先出(LIFO)的“栈”这种数据结构。同样线程安全、性能较差。如果需要实现“栈”，可以使用ArrayDeque。
固定长度的List
介绍数组时的Arrays类提供了asList(Object a)方法，该方法可以把一个数组或者指定个数对象转换成一个List集合，这个List集合既不是ArrayList实现类的实例，也不是Vector实现类的实例，而是Arrays的内部类ArrayList的实例。Arrays.ArrayList是一个固定长度的List集合，程序只能遍历访问该集合里的元素，不可增加、删除该集合里的元素。
import java.util.*;
public class FixedSizeList
{
public static void main(String[] args)
{
List fixedList = Arrays.asList("疯狂Java讲义"
, "轻量级Java EE企业应用实战");
// 获取fixedList的实现类，将输出Arrays$ArrayList
System.out.println(fixedList.getClass());
// 使用方法引用遍历集合元素
fixedList.forEach(System.out::println);
// 试图增加、删除元素都会引发UnsupportedOperationException异常
fixedList.add("疯狂Android讲义");
fixedList.remove("疯狂Java讲义");
}
}
Queue集合
Queue用于模拟“先进先出”(FIFO)队列这种数据结构，通常队列不允许随机访问队列中的元素。Queue接口有一个PriorityQueue实现类和一个Deque接口，后者既可以当成队列使用，也可以当栈使用。
PriorityQueue实现类
比较标准的队列实现类--保存队列元素的顺序按照队列元素的大小重新排列。这是违反队列的先进先出的原则的
import java.util.*;
public class PriorityQueueTest
{
public static void main(String[] args)
{
PriorityQueue pq = new PriorityQueue();
// 下面代码依次向pq中加入四个元素
pq.offer(6);
pq.offer(-3);
pq.offer(20);
pq.offer(18);
// 输出pq队列，并不是按元素的加入顺序排列
System.out.println(pq); // 输出[-3, 6, 20, 18]
// 访问队列第一个元素，其实就是队列中最小的元素：-3
System.out.println(pq.poll());
}
}
没有从小到大排序是因为受了toString方法返回值的影响。如果是使用poll()方法，则严格从小到大。
PriorityQueue两种排序方式：自然排序、定制排序，详细参考TreeSet。
Deque接口和ArrayDeque实现类
Deque接口代表一个双端队列，还可以当成栈使用。Deque接口提供了典型的实现类ArrayDeque，这是基于数组实现的双端队列。
ArrayDeque可作为“栈”，也可作为“队列”
注意：ArrayList和ArrayDeque两个集合类的实现机制基本相似，底层都采用一个动态的、可重分配的Object[]数组来存储集合元素，当集合元素超出了数组的容量时，系统会在底层重新分配一个Object[]数组来存储元素。
ArrayDeque作为栈：
import java.util.*;
public class ArrayDequeStack
{
public static void main(String[] args)
{
ArrayDeque stack = new ArrayDeque();
// 依次将三个元素push入"栈"
stack.push("疯狂Java讲义");
stack.push("轻量级Java EE企业应用实战");
stack.push("疯狂Android讲义");
// 输出：[疯狂Android讲义, 轻量级Java EE企业应用实战, 疯狂Java讲义]
System.out.println(stack);
// 访问第一个元素，但并不将其pop出"栈"，输出：疯狂Android讲义
System.out.println(stack.peek());
// 依然输出：[疯狂Android讲义, 疯狂Java讲义, 轻量级Java EE企业应用实战]
System.out.println(stack);
// pop出第一个元素，输出：疯狂Android讲义
System.out.println(stack.pop());
// 输出：[轻量级Java EE企业应用实战, 疯狂Java讲义]
System.out.println(stack);
}
}
ArrayDeque作为队列
import java.util.*;
public class ArrayDequeQueue
{
public static void main(String[] args)
{
ArrayDeque queue = new ArrayDeque();
// 依次将三个元素加入队列
queue.offer("疯狂Java讲义");
queue.offer("轻量级Java EE企业应用实战");
queue.offer("疯狂Android讲义");
// 输出：[疯狂Java讲义, 轻量级Java EE企业应用实战, 疯狂Android讲义]
System.out.println(queue);
// 访问队列头部的元素，但并不将其poll出队列"栈"，输出：疯狂Java讲义
System.out.println(queue.peek());
// 依然输出：[疯狂Java讲义, 轻量级Java EE企业应用实战, 疯狂Android讲义]
System.out.println(queue);
// poll出第一个元素，输出：疯狂Java讲义
System.out.println(queue.poll());
// 输出：[轻量级Java EE企业应用实战, 疯狂Android讲义]
System.out.println(queue);
}
}
LinkedList实现类
这是一个List接口的实现类，所以可以根据索引来随机访问集合中的元素。除此之外还实现了Deque接口，可作为双端队列。双端队列栈的头部和尾部分别对应队列的头部和尾部。
import java.util.*;
public class LinkedListTest
{
public static void main(String[] args)
{
LinkedList books = new LinkedList();
// 将字符串元素加入队列的尾部
books.offer("book1");
books.offer("boook2");
// 将一个字符串元素加入栈的顶部
books.push("book3");
books.push("book4");
// 将字符串元素添加到队列的头部（相当于栈的顶部）
books.offerFirst("book5");
books.offerFirst("book6");
// 以List的方式（按索引访问的方式）来遍历集合元素
for (int i = 0; i < books.size() ; i++ )
{
System.out.println("遍历中：" + books.get(i));
}
// 访问、并不删除栈顶的元素 book6
System.out.println(books.peekFirst());
// 访问、并不删除队列的最后一个元素 book2
System.out.println(books.peekLast());
// 将栈顶的元素弹出“栈” book6
System.out.println(books.pop());
// 下面输出将看到队列中第一个元素被删除
System.out.println(books);
// 访问、并删除队列的最后一个元素book2
System.out.println(books.pollLast());
System.out.println(books);
}
}
LinkedList与ArrayList、ArrayDeque的实现机制完全不同。后两者内部以数组形式来保存集合中的元素，因此随机访问集合元素时性能较好；LinkedList内部以链表的形式来保存集合中的元素，因此随机访问集合中的元素时性能较差，但在插入、删除元素时性能较好。Vector和后两者都是以数组形式存储元素，，而Vector实现了线程安全，所以性能较差。
各种线性表的性能分析
数组一块连续内存区来保存所有的数组元素，所以在随机访问时性能最好，所有的内部以数组作为底层实现的集合随机访问时性能都比较好。而内部以链表作为底层实现的集合在执行插入、删除操作时性能较好。
List集合使用的几点建议
- 需要遍历List集合元素时，对于ArrayList、Vector集合，应该使用随机访问方法来遍历集合元素；对于LinkedList应该采用迭代器来遍历。
- 需要经常执行插入、删除来改变包含大量数据的List集合的大小，可考虑使用LinkedList集合。使用ArrayList需要重新分配内部数组的大小，效果比较差。
- 如果有多个线程需要同时访问List集合中的元素，开发者可考虑使用Collection将集合包装成线性安全的集合。
Map集合
Map用于保存具有映射关系的数据，包含两组值，一组是key，一组是value。key不允许重复。Java源码中先实现了Map，然后通过包装一个所有value都为null的Map实现了Set集合。Map中包括一个内部类Entry，该类封装了一个key-value对。
import java.util.*;
public class MapTest
{
public static void main(String[] args)
{
Map map = new HashMap();
// 成对放入多个key-value对
map.put("疯狂Java讲义" , 109);
map.put("疯狂iOS讲义" , 10);
map.put("疯狂Ajax讲义" , 79);
// 多次放入的key-value对中value可以重复
map.put("轻量级Java EE企业应用实战" , 99);
// 放入重复的key时，新的value会覆盖原有的value
// 如果新的value覆盖了原有的value，该方法返回被覆盖的value
System.out.println(map.put("疯狂iOS讲义" , 99)); // 输出10
System.out.println(map); // 输出的Map集合包含4个key-value对
// 判断是否包含指定key
System.out.println("是否包含值为 疯狂iOS讲义 key："
+ map.containsKey("疯狂iOS讲义")); // 输出true
// 判断是否包含指定value
System.out.println("是否包含值为 99 value："
+ map.containsValue(99)); // 输出true
// 获取Map集合的所有key组成的集合，通过遍历key来实现遍历所有key-value对
for (Object key : map.keySet() )
{
// map.get(key)方法获取指定key对应的value
System.out.println(key + "-->" + map.get(key));
}
map.remove("疯狂Ajax讲义"); // 根据key来删除key-value对。
System.out.println(map); // 输出结果不再包含 疯狂Ajax讲义=79 的key-value对
}
}
import java.util.*;
public class MapTest2
{
public static void main(String[] args)
{
Map map = new HashMap();
// 成对放入多个key-value对
map.put("疯狂Java讲义" , 109);
map.put("疯狂iOS讲义" , 99);
map.put("疯狂Ajax讲义" , 79);
// 尝试替换key为"疯狂XML讲义"的value，由于原Map中没有对应的key，
// 因此对Map没有改变，不会添加新的key-value对
map.replace("疯狂XML讲义" , 66);
System.out.println(map);
// 使用原value与参数计算出来的结果覆盖原有的value
map.merge("疯狂iOS讲义" , 10 ,
(oldVal , param) -> (Integer)oldVal + (Integer)param);
System.out.println(map); // "疯狂iOS讲义"的value增大了10
// 当key为"Java"对应的value为null（或不存在时），使用计算的结果作为新value
map.computeIfAbsent("Java" , (key)->((String)key).length());
System.out.println(map); // map中添加了 Java=4 这组key-value对
// 当key为"Java"对应的value存在时，使用计算的结果作为新value
map.computeIfPresent("Java",
(key , value) -> (Integer)value * (Integer)value);
System.out.println(map); // map中 Java=4 变成 Java=16
}
}
HashMap和Hashtable实现类
HashMap和Hashtable类似于ArrayList和Vector的关系，Hashtable是一个古老的Map类。类似Vector尽量少用Hashtable，可以通过Collections工具类把HashMap变成线程安全的。
区别：
- Hashtable线程安全，HashMap线程不安全。HashMap性能更高。多个线程访问同一个Map对象时使用Hashtable
- Hashtable不允许使用null作为key或者value，HashMap可以使用null作为key或者value
import java.util.*;
public class NullInHashMap
{
public static void main(String[] args)
{
HashMap hm = new HashMap();
// 试图将两个key为null的key-value对放入HashMap中
hm.put(null , null);
hm.put(null , null); // 无法放入
// 将一个value为null的key-value对放入HashMap中
hm.put("a" , null); // ②
// 输出Map对象
System.out.println(hm);
}
}
HashMap、Hashtable判断key相等：两个key通过equal方法返回true；两个key的hashCode值相等。
HashMap、Hashtable判断value相等：两个对象通过equal方法返回true。
import java.util.*;
class A
{
int count;
public A(int count)
{
this.count = count;
}
// 根据count的值来判断两个对象是否相等。
public boolean equals(Object obj)
{
if (obj == this)
return true;
if (obj != null && obj.getClass() == A.class)
{
A a = (A)obj;
return this.count == a.count;
}
return false;
}
// 根据count来计算hashCode值。
public int hashCode()
{
return this.count;
}
}
class B
{
// 重写equals()方法，B对象与任何对象通过equals()方法比较都返回true
public boolean equals(Object obj)
{
return true;
}
}
public class HashtableTest
{
public static void main(String[] args)
{
Hashtable ht = new Hashtable();
ht.put(new A(60000) , "疯狂Java讲义");
ht.put(new A(87563) , "轻量级Java EE企业应用实战");
ht.put(new A(1232) , new B());
System.out.println(ht);
// 只要两个对象通过equals比较返回true，
// Hashtable就认为它们是相等的value。
// 由于Hashtable中有一个B对象，
// 它与任何对象通过equals比较都相等，所以下面输出true。
System.out.println(ht.containsValue("测试字符串")); // 输出true
// 只要两个A对象的count相等，它们通过equals比较返回true，且hashCode相等
// Hashtable即认为它们是相同的key，所以下面输出true。
System.out.println(ht.containsKey(new A(87563))); // 输出true
// 下面语句可以删除最后一个key-value对
ht.remove(new A(1232));
System.out.println(ht);
}
}
尽量不要使用可变对象作为HashMap、Hashtable的key，如果确实需要，尽量不要在程序中修改作为key的可变对象。
LinkedHashMap实现类
LinkedHashMap也是用双向链表来维护key-value对的次序，该链表负责维护Map的迭代顺序，其余key-value对的插入顺序保持一致。因为需要维护元素的插入顺序，性能不如HashMap，但在迭代访问Map里的全部元素时将有较好的性能。
import java.util.*;
public class HashMapErrorTest
{
public static void main(String[] args)
{
HashMap ht = new HashMap();
// 此处的A类与前一个程序的A类是同一个类
ht.put(new A(60000) , "疯狂Java讲义");
ht.put(new A(87563) , "轻量级Java EE企业应用实战");
// 获得Hashtable的key Set集合对应的Iterator迭代器
Iterator it = ht.keySet().iterator();
// 取出Map中第一个key，并修改它的count值
A first = (A)it.next();
first.count = 87563;
// 输出{A@1560b=疯狂Java讲义, A@1560b=轻量级Java EE企业应用实战}
System.out.println(ht);
// 只能删除没有被修改过的key所对应的key-value对
ht.remove(new A(87563));
System.out.println(ht);
// 无法获取剩下的value，下面两行代码都将输出null。
System.out.println(ht.get(new A(87563))); //输出null
System.out.println(ht.get(new A(60000))); //输出null
}
}
LinkedHashMap实现类
使用双向链表维护key-value对。因为需要维护元素的插入顺序，性能低于HaspMap。
import java.util.*;
public class LinkedHashMapTest
{
public static void main(String[] args)
{
LinkedHashMap scores = new LinkedHashMap();
scores.put("语文" , 80);
scores.put("英文" , 82);
scores.put("数学" , 76);
// 调用forEach方法遍历scores里的所有key-value对
scores.forEach((key, value) -> System.out.println(key + "-->" + value));
}
}
使用Properties读写属性文件
Properties类是Hashtable类的子类，该对象在处理属性文件时特别方便。Properties类可以把Map对象和属性文件关联起来，从而可以把Map对象中的key-value对写入属性文件，也可以把属性文件中的属性名=属性值加载到Map对象中。由于属性文件里的属性名、属性值只能是字符串类型，所以Properties里的key、value都是字符串类型
import java.util.*;
import java.io.*;
public class PropertiesTest
{
public static void main(String[] args)
throws Exception
{
Properties props = new Properties();
// 向Properties中增加属性
props.setProperty("username" , "yeeku");
props.setProperty("password" , "123456");
// 将Properties中的key-value对保存到a.ini文件中
props.store(new FileOutputStream("a.ini")
, "comment line"); //写入文件
// 新建一个Properties对象
Properties props2 = new Properties();
// 向Properties中增加属性
props2.setProperty("gender" , "male");
// 将a.ini文件中的key-value对追加到props2中
props2.load(new FileInputStream("a.ini") ); //读取
System.out.println(props2);
}
}
SortedMap和TreeMap实现类
Set接口派生出SortedSet子接口，TreeSet接口也有一个TreeSet实现类。
Map接口派生出SortedMap子接口，SortedMap接口也有一个TreeMap实现类。
两种排序方式：自然排序、定制排序，同TreeSet。
TreeMap判断key相等：两个key通过compareTo方法返回0。但是自定义类时需要equals方法和compareTo方法返回的结果一致。
import java.util.*;
class R implements Comparable
{
int count;
public R(int count)
{
this.count = count;
}
public String toString()
{
return "R[count:" + count + "]";
}
// 根据count来判断两个对象是否相等。
public boolean equals(Object obj)
{
if (this == obj)
return true;
if (obj != null && obj.getClass() == R.class)
{
R r = (R)obj;
return r.count == this.count;
}
return false;
}
// 根据count属性值来判断两个对象的大小。
public int compareTo(Object obj)
{
R r = (R)obj;
return count > r.count ? 1 :
count < r.count ? -1 : 0;
}
}
public class TreeMapTest
{
public static void main(String[] args)
{
TreeMap tm = new TreeMap();
tm.put(new R(3) , "轻量级Java EE企业应用实战");
tm.put(new R(-5) , "疯狂Java讲义");
tm.put(new R(9) , "疯狂Android讲义");
System.out.println(tm);
// 返回该TreeMap的第一个Entry对象
System.out.println(tm.firstEntry());
// 返回该TreeMap的最后一个key值
System.out.println(tm.lastKey());
// 返回该TreeMap的比new R(2)大的最小key值。
System.out.println(tm.higherKey(new R(2)));
// 返回该TreeMap的比new R(2)小的最大的key-value对。
System.out.println(tm.lowerEntry(new R(2)));
// 返回该TreeMap的子TreeMap 介于-1--4之间的key
System.out.println(tm.subMap(new R(-1) , new R(4)));
}
}
Map实现类的性能分析
HashMap和Hashtable实现机制几乎一样，但是后者是线程安全的，HashMap通常比Hashtable快。
TreeMap比HashMap和Hashtable慢，因为其底层采用红黑树管理key-value对。优势在于：key-value对总是处于有序状态，无须专门进行排序操作。
以上应该多考虑使用HashMap。
LinkedHashMap比HashMap慢一点，因为需要维护链表维持添加顺序 。
操作集合的工具类
Collections提供了大量方法对Set、List、Map进行排序、查询、修改操作。
排序
public class SortTest
{
public static void main(String[] args)
{
ArrayList nums = new ArrayList();
nums.add(2);
nums.add(-5);
nums.add(3);
nums.add(0);
System.out.println(nums); // 输出:[2, -5, 3, 0]
Collections.reverse(nums); // 将List集合元素的次序反转
System.out.println(nums); // 输出:[0, 3, -5, 2]
Collections.sort(nums); // 将List集合元素的按自然顺序排序
System.out.println(nums); // 输出:[-5, 0, 2, 3]
Collections.shuffle(nums); // 将List集合元素的按随机顺序排序
System.out.println(nums); // 每次输出的次序不固定
}
}
查找替换
import java.util.*;
public class SearchTest
{
public static void main(String[] args)
{
ArrayList nums = new ArrayList();
nums.add(2);
nums.add(-5);
nums.add(3);
nums.add(0);
System.out.println(nums); // 输出:[2, -5, 3, 0]
System.out.println(Collections.max(nums)); // 输出最大元素，将输出3
System.out.println(Collections.min(nums)); // 输出最小元素，将输出-5
Collections.replaceAll(nums , 0 , 1); // 将nums中的0使用1来代替
System.out.println(nums); // 输出:[2, -5, 3, 1]
// 判断-5在List集合中出现的次数，返回1
System.out.println(Collections.frequency(nums , -5));
Collections.sort(nums); // 对nums集合排序
System.out.println(nums); // 输出:[-5, 1, 2, 3]
//只有排序后的List集合才可用二分法查询，输出3
System.out.println(Collections.binarySearch(nums , 3));
}
}
同步控制
HashSet、TreeSet、ArrayList、ArrayDeque、linkedlist、HashMap、TreeMap都是线程不安全的。Collections提供了许多类方法把他们包装成线程同步集合。
import java.util.*;
public class SynchronizedTest
{
public static void main(String[] args)
{
// 下面程序创建了四个线程安全的集合对象
Collection c = Collections
.synchronizedCollection(new ArrayList());
List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList());
Set s = Collections.synchronizedSet(new HashSet());
Map m = Collections.synchronizedMap(new HashMap());
}
}
设置不可变集合
import java.util.*;
public class UnmodifiableTest
{
public static void main(String[] args)
{
// 创建一个空的、不可改变的List对象
List unmodifiableList = Collections.emptyList();
// 创建一个只有一个元素，且不可改变的Set对象
Set unmodifiableSet = Collections.singleton("疯狂Java讲义");
// 创建一个普通Map对象
Map scores = new HashMap();
scores.put("语文" , 80);
scores.put("Java" , 82);
// 返回普通Map对象对应的不可变版本
Map unmodifiableMap = Collections.unmodifiableMap(scores);
// 下面任意一行代码都将引发UnsupportedOperationException异常
unmodifiableList.add("测试元素"); //异常
unmodifiableSet.add("测试元素"); //异常
unmodifiableMap.put("语文" , 90); //异常
}
}
