Java集合框架体系JCF

  • Z时代
  • 2024-01-10
  • 分类：综合

java

　　Java 集合框架体系作为Java 中十分重要的一环， 在我们的日常开发中扮演者十分重要的角色， 那么什么是Java集合框架体系呢？

  • 在Java语言中，Java语言的设计者对常用的数据结构和算法做了一些规范(接口)和实现（具体实现接口的类）。所有抽象出来的数据结构和操作（算法）统称为Java集合框架（Java CollectionFramework）。

  • Java程序员在具体应用时，不必考虑数据结构和算法实现细节，只需要用这些类创建出来一些对象，然后直接应用就可以了，这样就大大提高了编程效率。

 

├List

 

│├LinkedList

 

│├ArrayList

 

│└Vector

 

│　└Stack

 

└Set

 

Map

 

├Hashtable

 

├HashMap

 

└WeakHashMap

 

Collection是最基本的集合接口，一个Collection代表一组Object，即Collection的元素（Elements）

 

Map提供key到value的映射 。

　　我们来看个Java 的集合体系框架图 ： 

　　加粗的部分是我们常用的比较重要的集合类型。 集合体系我们常常有一个大的层次 叫Collection 。

  Collection 为层次结构中的根接口。Collection 表示一组对象，这些对象也称为 collection 的元素。一些 collection 允许有重复的元素，而另一些则不允许。一些 collection 是有序的，而另一些则是无序的。JDK 不提供此接口的任何直接 实现：它提供更具体的子接口（如 Set 和 List）实现。此接口通常用来传递 collection，并在需要最大普遍性的地方操作这些 collection。

Colltction 为根接口 其下有四个常用子接口 分别为 List ，Set ，Map，Collections。

  • List

　　  API 上 是这样表示的

特征：

　　list 是一种有序的（存储顺序和取出顺序一致）允许重复的集合类，有序的 collection（也称为序列）。此接口的用户可以对列表中每个元素的插入位置进行精确地控制。用户可以根据元素的整数索引（在列表中的位置）访问元素，并搜索列表中的元素。  

 List的常用实现类可分为：

　　1. ArrayList  

　　其底层是基于动态数组的序列。基于线程不安全的，底层使用数组实现，所以查询快（下标直接定位），增删慢（数组特性，所以要挨个修改下标）。效率高。每次容量不足时，自增长度的一半。初始长度java6为10，java7更改为0。 底层增长方式源码为：

1 int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);

　　　　ArrayList是一个基于数组的可变长度的容器，实现了所有可选列表操作，并允许包括 null 在内的所有元素。除了实现 List 接口外，此类还提供一些方法来操作内部用来存储列表的数组的大小。（此类大致上等同于 Vector 类，除了此类是不同步的）。

　　2. LinkedList

 　　  线程不安全，底层使用双向链表实现，所以查询慢（挨个一层一层的查找），增删快（只需要修改指针）。效率高。

 我们来看一个双向链表结构图 ：

　　3. Vector 

  Vrctor  和 ArrayList实现一样，只是是一个线程安全的序列 其初始长度为10。

 底层使用数组实现，查询快，增删慢。效率低，每次容量不足时，默认自增长度的一倍（如果不指定增量的话），如果增长因子大于0则增加元素个数为增长因子的数量，如果小于0则增长为原长度的2倍。

源码中是这样写的：

1 int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
2 capacityIncrement : oldCapacity);

  •   Set

　　还是看看API 的表述；

特征：

　　核心 是 ： 集

　　无序，去重，允许一个null  。

　　SET 是元素唯一的 ，不包含重复元素的 Collection类 。更确切地讲，Set不包含满足 e1.equals(e2) 的元素对 e1 和 e2，并且最多包含一个 null 元素。

　　Set 常用实现类可分为：

 　　1. HashSet

　　底层是HashMap的key，所以特点是：

              1  . 不会按照存放顺序排序，但会按照自己的算法排序，

 　　　  2 . 去重

              3 .  允许一个null  。

   　其增长方式，默认大小，最大长度和HashMap一致。

       元素无下标。　

HashSet 的去重问题：

我们知道HashSet在存放对象的时候会判断对象时候是同一对象。
默认引用类型比较的是地址值，如果地址值相同，那么这是一模一样的对象，那么判断肯定是同一对象，就不再重复的往里放。
如果对象重写了hashcode和equals方法，就比较这二者是否相等。
如果hashcode相等，那么比较equals方法，如果equals再相等，那么证明这是同一个对象；如果equals不相等，那么及时hashcode相等，也是两个对象。
所以得证：
如果equals不相等，那么hashcode可能相等；
如果equals相等，那么hashcode一定相等。
如果hashcode相等，那么equals可能相等；
如果hashcode不相等，那么equals一定不相等。

  去重条件： 1. 两个对象的HashCode一致。  2 .两个对象的equals方法返回true 。

　　Set里的元素是不能重复的，所以我们 用iterator()方法来区分重复与否。equals()是判读两个Set是否相等。
　　=是用来判断两者是否是同一对象（同一事物），而equals是用来判断是否引用同一个对象。
equals()和==方法决定引用值是否指向同一对象 equals()在类中被覆盖，为的是当两个分离的对象的内容和类型相配的话，返回真值。

　　==号在比较基本数据类型时比较的是值，而用==号比较两个对象（引用）时比较的是两个对象的地址值：　　

equals()方法存在于Object类中，因为Object类是所有类的直接或间接父类，也就是说所有的类中的equals()方法都继承自Object类，而通过源码我们发现，Object类中equals()方法底层依赖的是==号，那么，在所有没有重写equals()方法的类中，调用equals()方法其实和使用==号的效果一样，也是比较的地址值，然而，Java提供的所有类中，绝大多数类都重写了equals()方法，重写后的equals()方法一般都是比较两个对象的值。
判断两个对象在逻辑上是否相等，如根据类的成员变量来判断两个类的实例是否相等，而继承Object中的equals方法只能判断两个引用变量是否是同一个对象。这样我们往往需要重写equals()方法。我们向一个没有重复对象的集合中添加元素时，集合中存放的往往是对象，我们需要先判断集合中是否存在已知对象，这样就必须重写equals方法。

  值相同，指的应该是equals()方法返回的是true ，可以说，值相同决定不了hashcode相同；但hashcode相同则可以决定值相同。

　　当向集合Set中增加对象时，首先集合计算要增加对象的hashCode码，根据该值来得到 一个位置用来存放当前对象。 如果在该位置没有一个对象存在的话，那么集合Set认为该对象在集合中不存在，直接 增加进去。 如果在该位置有一个对象存在的话，接着将准备增加到集合中的对象与该位置上的对象 进行equals方法比较。 如果该equals方法返回false，那么集合认为集合中不存在该对象，再进行一次散列， 将该对象放到散列后计算出来的地址中。 如果equals方法返回true，那么集合认为集合中已经存在该对象了，不再将该对象增加到集合中。 2 重写equals方法的时候必须重写hashCode方法。如果一个类的两个对象，使用equals 方法比较时，结果为true,那么这两个对象具有相同的hashCode。原因是equals方法为true,表明是同一个对象，它们的hashCode当然相同。(Object类的equals方法比较的是地址) 3 Object类的hashCode方法返回的是Object对象的内存地址。我们可以通过Integer.toHexString(newObject().hashCode());来得到。

　　所以Java里面的hashSet中，如何判断两个对象是否相等？

a. 判断两个对象的hashCode是否相等。 如果不相等，认为两个对象不相等。完毕 如果相等，转入下面一步

b. 判断两个对象是否equals 如果不相等，认为两个对象不相等。 如果相等，认为两个对象相等hashcode 相同 一定值相同，一定是同一个对象， 值相同（equals方法为true） ，不一定对象相同，指向的不一定是同一个对象。

　　  2 .TreeSet 

    底层实现二叉树，由于二叉树的特性，所以TreeSet 是一个有序的集。

   特征：

     1 .  按照字典排序，

     2.  去重

     3.  元素无下标 

  •  Map

  1. 将键映射到值的对象。一个映射不能包含重复的键；每个键最多只能映射一个值。

  2. 此接口代替 Dictionary 类，后者完全是一个抽象类，而不是一个接口。

  3. Map 接口提供三种collection 视图，允许以键集、值集合或键-值映射关系集的形式查看某个映射的内容。映射的顺序 定义为迭代器在映射的 collection 视图中返回其元素的顺序。某些映射实现可明确保证其顺序，如 TreeMap 类；某些映射实现则不保证顺序，如 HashMap类。

　　 Map核心实现为接口中的接口 ：
　　

　　 Entry方法摘要

 

 Map 中的常用实现类：

　　1 ．HashMap

底层实现：依赖于实现了Map.Entry接口的节点

特征：允许一个空键和多个空值，非线程同步，默认大小16

增长方式：取决于增长因子，默认增长因子为0.75F，增长方式： newThr = oldThr << 1;

最大长度：MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30

   　2. HashTable

特征： 不允许空键和空值，线程同步， 默认大小11
增长方式： 增长方式：old*2+1;
最大长度： MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30

  • Collections

此类完全由在 collection 上进行操作或返回 collection 的静态方法组成。它包含在 collection 上操作的多态算法，即“包装器”，包装器返回由指定 collection 支持的新 collection，以及少数其他内容。

换个说法：Collections是个java.util下的类，它包含有各种有关集合操作的静态方法。 Collection是个java.util下的接口，它是各种集合结构的父接口。

下面演示一下Map集合的遍历：

因为Map 的特性使得我们不能像数组那样进行for 循环遍历， 那么Map 集合我们如何遍历呢？

举个栗子：

public class collectionMap {
            public static void main(String[] args) {
                Map<String,Student> studentmap = new HashMap<String,Student>();
                System.out.println("添加元素前长度： "+studentmap.size());
                studentmap.put("001", new Student("张三", 22, "man"));
                studentmap.put("002", new Student("李四", 21, "man"));
                studentmap.put("003", new Student("王五", 23, "woman"));
                System.out.println("添加元素后长度： "+studentmap.size());
                // 遍历 key
                for(String key:studentmap.keySet()){
                    System.out.println(key);
                }
                // 遍历map的value
                for(Student stu:studentmap.values()){
                    System.out.println(stu);
                }
                // 遍历键值对  entry 是map的方法 ，是一个key,对应一个value 数组
                Set<Map.Entry<String, Student>>entries =studentmap.entrySet();
                for(Entry<String, Student> stu:entries){
                    System.out.println(stu.getKey()+"\t"+stu.getValue());
                }
            }

Collection ：

List 有序(存储顺序和取出顺序一致)，可重复

 

ArrayList ，线程不安全，底层使用数组实现，查询快，增删慢。效率高。

每次容量不足时，自增长度的一半，

如下源码可知 int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);

 

LinkedList 线程不安全，底层使用链表实现，查询慢，增删快。效率高

 

Vector 线程安全，底层使用数组实现，查询快，增删慢。效率低

每次容量不足时，默认自增长度的一倍（如果不指定增量的话），

如下源码可知

int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?

capacityIncrement : oldCapacity);

 

Set 是元素唯一的 不包含重复元素的 collection。更确切地讲，

set 不包含满足 e1.equals(e2) 的元素对 e1 和 e2，并且最多包含一个 null 元素。

HashSet 底层是由HashMap实现的，通过对象的hashCode方法与equals方法来保证插入元素的唯一性，

无序(存储顺序和取出顺序不一致)。 |--LinkedHashSet 底层数据结构由哈希表和链表组成。

哈希表保证元素的唯一性，链表保证元素有序。(存储和取出是一致)

TreeSet 基于 TreeMap 的 NavigableSet 实现。使用元素的自然顺序对元素进行排序，

或者根据创建 set 时提供的 Comparator 进行排序，

具体取决于使用的构造方法。元素唯一。

Map遍历的集中方式：

 1  public class TestMap {
 2  public static void main(String[] args) {
 3  Map<Integer, String> map = new HashMap<Integer, String>();
 4  map.put(1, "a");
 5  map.put(2, "b");
 6  map.put(3, "ab");
 7  map.put(4, "ab");
 8  map.put(4, "ab");
 9 // 和上面相同 ， 会自己筛选 System.out.println(map.size());
10  
11 // 第一种： 
12   Set<Integer> set = map.keySet(); //得到所有key的集合
13 　　 for (Integer in : set) {
14   　　String str = map.get(in);
15  　　System.out.println(in + " " + str); 
16 }
17  System.out.println("第一种：通过Map.keySet遍历key和value：");  
18   　　for (Integer in : map.keySet()) {
19  　　//map.keySet()返回的是所有key的值 
20     String str = map.get(in);//得到每个key多对用value的值
21     System.out.println(in + " " + str);
22  }
23 
24 
25  // 第二种：
26 　　System.out.println("第二种：通过Map.entrySet使用iterator遍历key和value：");
27     Iterator<Map.Entry<Integer, String>> it =map.entrySet().iterator();           
28  　　while (it.hasNext()) {
29  　　Map.Entry<Integer, String> entry = it.next();
30 　　 System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue());
31  }
32  　　// 第三种：推荐，尤其是容量大时35 
33 　　 System.out.println("第三种：通过Map.entrySet遍历key和value");
34         for (Map.Entry<Integer, String> entry : map.entrySet()) {
35  //Map.entry<Integer,String> 映射项（键-值对） 有几个方法：用上面的名字entry
36  //entry.getKey() ;entry.getValue(); entry.setValue();
37  //map.entrySet() 返回此映射中包含的映射关系的 Set视图。
38       System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= "+ entry.getValue());
39 }
40  // 第四种： System.out.println("第四种：通过Map.values()遍历所有的value，但不能遍历key");
41 　　for (String v : map.values()) {
42  　　System.out.println("value= " + v);
43    }
44  }
45}

以上是 Java集合框架体系JCF 的全部内容， 来源链接： utcz.com/z/391677.html

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