集合类
我们都知道数组,数组中存放了相同数据类型的数据,数组一旦定义好,数组的长度就不可变化了。但是如果我们需要保存一个可以动态变化的数据(在编译时无法确定具体的数量),java的集合类就是一个很好的设计方案了。
集合类位于 java.util 包下,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。
Java容器类类库可划分为两个类型:
Map: 一组成对的"键值对"元素
Collection:一组"对立"的元素,通常这些元素都服从某种规则
- List 必须保持元素特定的顺序
- Set 不能有重复元素
Collection
Collection是最基本的集合接口,一个Collection代表一组Object,即Collection的元素(Elements)。一些 Collection允许相同的元素而另一些不行。一些能排序而另一些不行。
所有实现Collection接口的类都必须提供两个标准的构造函数:
- 无参数的构造函数用于创建一个空的 Collection
- 有参数的 Collection 构造函数用于创建一个新的Collection,这个新的Collection与传入的Collection有相同的元素。后一个构造函数允许用户复制一个Collection。
List
List是有序的Collection,使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置。用户能够使用索引(元素在List中的位置,类似于数组下标)来访问List中的元素,这类似于Java的数组。 和下面要提到的Set不同,List允许有相同的元素。
除了具有Collection接口必备的 iterator() 方法外,List 还提供一个listIterator()方法,返回一个 ListIterator 接口,和标准的iterator接口相比,ListIterator多了一些add()之类的方法,允许添加,删除,设定元素,还能向前或向后遍历。
实现List接口的常用类有LinkedList,ArrayList,Vector和Stack。
ArrayList
ArrayList实现了可变大小的数组。它允许所有元素,包括null。ArrayList没有同步。
Student类
public class Student implements Comparable<Student> {
int id;
public Student(){ //无参构造函数
}
public Student(int id){ //有参构造函数
this.id=id;
}
public int compareTo(Student o){
return this.id-o.id;
}
}
主类
import java.util.*;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// ArrayList<T> list = new ArrayList<T>();
ArrayList<Student> ss = new ArrayList<Student>();
ss.add(new Student(5)); //增加一个元素
ss.add(new Student(3)); //增加一个元素
ss.add(new Student(2)); //增加一个元素
System.out.println("ss为:"+ss);
System.out.println("ss的长度为:"+ss.size()); //打印出数组的长度
ss.add(1,new Student(4)); //往索引为1的地方添加元素
System.out.println("往索引为1处添加元素后,ss为:"+ss);
System.out.println("ss中索引为1的值为:"+ss.get(1)); //获得索引为1的数据
ss.set(1,new Student(7)); //替换索引为1的数据
ss.remove(1); //删除索引为1的数据
System.out.println("ss为:"+ss);
ArrayList<Student> ss2 = new ArrayList<Student>();
ss2.add(new Student(2)); //增加一个元素
System.out.println("ss2为:"+ss2);
ss.addAll(ss2); //将ss2中的所有元素加到ss中
System.out.println("ss加上ss2为:"+ss);
List ss3 = ss.subList(2,3); //取得ss中索引2到3的元素,左闭右开
System.out.println("ss3为:"+ss3);
// int index=ss.indexOf(Student obj); //查找ss中值是obj的那个元素的索引,需要我们自己重新Student的equals函数,决定如何比较
ss3.clear();
if(ss3.isEmpty()){
System.out.println("ss3是空的");
}
System.out.println("排序前ss为:");
//对数组的遍历一:
for(Student s:ss){
System.out.println(s.id);
}
//对数组的遍历二
// for(int i=0;i<ss.size();i++){
// Student s = ss.get(i);
// System.out.println(s.id);
// }
//对数组的遍历三,使用迭代器Iterator遍历
// Iterator it =ss.iterator();
// while(it.hasNext()){
// Student a= (Student) it.next();
// System.out.println(a.id);
// }
//由于Student内部实现了Comparable接口,所以可以直接进行比较
Collections.sort(ss);
//对数组链表中的数据排序,写一个比较器
// ss.sort(new Comparator<Student>() {
// @Override
// public int compare(Student o1, Student o2) { //如果要按照升序排序,则o1小于o2,返回-1(负数),相等返回0,01大于02返回1(正数) ;如果要按照降序排序,则o1 小于o2,返回1(正数),相等返回0,01大于02返回-1(负数)
// if(o1.id>o2.id){
// return 1;
// }else{
// return -1;
// }
// }
// });
System.out.println("排序后ss为:");
for(int i=0;i<ss.size();i++){
Student s = ss.get(i);
System.out.println(s.id);
}
}
}
运行截图
LinkedList
LinkedList 实现了List接口,允许null元素。此外LinkedList提供额外的get,remove,insert方法在 LinkedList的首部或尾部。这些操作使LinkedList可被用作堆栈(stack),队列(queue)或双向队列(deque)。
需要注意的是LinkedList没有同步方法。如果多个线程同时访问一个List,则必须自己实现访问同步。一种解决方法是在创建List时构造一个同步的List: List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));
Vector
Vector非常类似ArrayList,但是Vector是同步的。由Vector创建的Iterator,虽然和ArrayList创建的 Iterator是同一接口,但是,因为Vector是同步的,当一个Iterator被创建而且正在被使用,另一个线程改变了Vector的状态(例如,添加或删除了一些元素),这时调用Iterator的方法时将抛出ConcurrentModificationException,因此必须捕获该异常。
Vector的方法都是同步的(Synchronized),是线程安全的(thread-safe),而ArrayList的方法不是,由于线程的同步必然要影响性能,因此,ArrayList的性能比Vector好。
当Vector或ArrayList中的元素超过它的初始大小时,Vector会将它的容量翻倍,而ArrayList只增加50%的大小,这样,ArrayList就有利于节约内存空间。
Stack
Stack继承自Vector,实现一个后进先出的堆栈。Stack提供5个额外的方法使得Vector得以被当作堆栈使用。基本的push和pop 方法,还有peek方法得到栈顶的元素,empty方法测试堆栈是否为空,search方法检测一个元素在堆栈中的位置。Stack刚创建后是空栈。
Set
Set是一种不包含重复的元素的Collection,即任意的两个元素e1和e2都有e1.equals(e2)=false,Set最多有一个null元素。
很明显,Set的构造函数有一个约束条件,传入的Collection参数不能包含重复的元素。
请注意:必须小心操作可变对象(Mutable Object)。如果一个Set中的可变元素改变了自身状态导致 Object.equals(Object)=true将导致一些问题。
集合类的遍历
Iterator it = collection.iterator(); // 获得一个迭代子类
while(it.hasNext()) {
Object obj = it.next(); // 得到下一个元素
}
Map
请注意,Map没有继承Collection接口,Map提供key到value的映射。一个Map中不能包含相同的key,每个key只能映射一个 value。Map接口提供3种集合的视图,Map的内容可以被当作一组key集合,一组value集合,或者一组key-value映射
HashMap
HashMap 和 Hashtable 类似,不同之处在于HashMap是非同步的,并且允许null,即null value和null key。但是将HashMap视为 Collection 时(values()方法可返回Collection),其迭代子操作时间开销和HashMap 的容量成比例。因此,如果迭代操作的性能相当重要的话,不要将HashMap的初始化容量设得过高,或者load factor过低。添加数据使用put(key, value),取出数据使用get(key),删除数据使用remove(key)
哈希表 HashMap 中可以存储N个对象,每个对象由一个唯一的key值关联。哈希表中每个key值互不相同,通过key值可以定位到相应的数据,key的类型可以是Integet、String、Long等引用类型,而不可以是int,long这种基本数据类型。
HashMap<key,Vaule> ss=new HashMap<key,T>();
注意:在put一个对象时,如果这个key已经存在,则会替换原有的对象
import java.util.HashMap;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
HashMap<Integer,Student> hh = new HashMap<Integer, Student>();
hh.put(1000,new Student(1000,"xie")); //添加一个元素
hh.put(2000,new Student(2000,"gong"));
hh.put(3000,new Student(3000,"zi"));
hh.put(4000,new Student(4000,"ai"));
//哈希表的遍历
for(Student t:hh.values()){
System.out.println("id为:"+t.id+",name为:"+t.name);
}
Student ss = hh.get(2000); //通过key值获取value
System.out.println("id为:"+ss.id+",name为:"+ss.name);
hh.remove(2000); //通过key值删除数据
//哈希表的遍历
for(Student t:hh.values()){
System.out.println("id为:"+t.id+",name为:"+t.name);
}
}
}
运行结果
HashTable
Hashtable继承Map接口,实现一个key-value映射的哈希表。任何非空(non-null)的对象都可作为key或者value。 添加数据使用put(key, value),取出数据使用get(key),这两个基本操作的时间开销为常数。 Hashtable通过initial capacity和load factor两个参数调整性能。通常缺省的load factor 0.75较好地实现了时间和空间的均衡。增大load factor可以节省空间但相应的查找时间将增大,这会影响像get和put这样的操作。
由于作为key的对象将通过计算其散列函数来确定与之对应的value的位置,因此任何作为key的对象都必须实现hashCode和equals方法。hashCode和equals方法继承自根类Object,如果你用自定义的类当作key的话,要相当小心,按照散列函数的定义,如果两个对象相同,即obj1.equals(obj2)=true,则它们的hashCode必须相同,但如果两个对象不同,则它们的hashCode不一定不同,如果两个不同对象的hashCode相同,这种现象称为冲突,冲突会导致操作哈希表的时间开销增大,所以尽量定义好hashCode()方法,能加快哈希表的操作。
如果相同的对象有不同的hashCode,对哈希表的操作会出现意想不到的结果(期待的get方法返回null),要避免这种问题,只需要牢记一条:要同时复写equals方法和hashCode方法,而不要只写其中一个。
Hashtable是同步的。
import java.util.Hashtable;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Hashtable<Integer,Student> hh = new Hashtable<Integer, Student>();
hh.put(1000,new Student(1000,"xie")); //添加一个元素
hh.put(2000,new Student(2000,"gong"));
hh.put(3000,new Student(3000,"zi"));
hh.put(4000,new Student(4000,"ai"));
//哈希表的遍历
for(Student t:hh.values()){
System.out.println("id为:"+t.id+",name为:"+t.name);
}
Student ss = hh.get(2000); //通过key值获取value
System.out.println("id为:"+ss.id+",name为:"+ss.name);
hh.remove(2000); //通过key值删除数据
//哈希表的遍历
for(Student t:hh.values()){
System.out.println("id为:"+t.id+",name为:"+t.name);
}
}
}
运行截图
WeakHashMap
WeakHashMap是一种改进的HashMap,它对key实行“弱引用”,如果一个key不再被外部所引用,那么该key可以被GC回收。
comparator和comparable的区别
- Comparable 是排序接口,若一个类实现了 Comparable 接口,就意味着 “该类支持排序”。
- 而 Comparator 是比较器;
我们若需要控制某个类的次序,可以建立一个 “该类的比较器” 来进行排序。 Comparable应该比较固定,和一个具体类相绑定,而 Comparator 比较灵活,它可以被用于各个需要比较功能的类使用。可以说 Comparable属于 “静态绑定”,而Comparator可以 “动态绑定”。
我们不难发现:Comparable 相当于 “内部比较器”,而 Comparator 相当于 “外部比较器”。
关于Comparable和Comparator,可以查看上面 ArrayList 这节的代码。
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