Java容器基础

骑士逸
1,271 阅读8分钟

容器介绍

容器架构图

Java容器架构图

Map

Map自成一体，其根接口不是Collection。Map接口有两个子类HashMap和TreeMap。HashMap有一个子类LinkedHashMap.

各个容器之间继承（接口实现）关系简要介绍

  • Collection是Set、List、Queue的根接口。
  • Map自成一体，Collection不是其父接口。
  • Iterator是迭代器，用于遍历集合。
  • Comparator是比较器，用于TreeSet中的排序。

Collection常用方法

增

  • boolean add(E e) ：向集合中添加元素
  • boolean addAll(Collection c) ：向集合中添加参数中的所有元素

删

  • boolean remove(E e)：若集合中存在e元素，则删除该元素，并返回true；否则，返回false
  • boolean removeAll(Collection c)：从集合中删除参数中的所有元素
  • void clear()：清除集合中的所有元素

判断集合中是否存在元素

  • boolean contains(E e)：判断集合中是否存在元素e
  • boolean containsAll(Collection c)：判断集合中是否存在参数中的所有元素

判空

  • boolean isEmpty()：判断集合是否为空，如果为空返回true；否则返回false

迭代器

  • Iterator iterator()：获取迭代器
  • iterator.hasNext()：判断容器中的元素是否遍历完毕
  • iterator.next()：返回迭代的下一个元素；iterator.next()的输出形式：key=value
  • iterator.remove()：删除并返回上一次next()方法返回的元素
  • iterator.forEachRemaining(lambda表达式)：这是Java8为Iterator新增的方法，可使用lambda表达式来遍历容器中的元素

交集

  • boolean retainAll(Collection c)：将集合与c中元素的交集存入集合中，原集合中的元素会被删除

长度

  • int size()：获取集合的元素个数

转化成数组

  • Object[] toArray()：把集合转化成数组

Collections

介绍

Collections是集合中的一个工具类，它里面提供了一系列静态方法用来操作集合元素。

Collections工具类中适用于List的静态方法

  1. 复制
  • Collections.copy(List dest,List src)：把src集合中的元素复制到dest中
  • 注意点
    • 如果src的长度大于dest的长度，那么会抛异常，复制失败。
    • 如果src的长度等于dest的长度，那么dest中的元素会被全部替换掉。
    • 如果src的长度(m)小于dest的长度(n)，那么dest中的前m个元素会被src的元素替换掉，后面剩余的元素不变。
  1. 替换
  • Collections.fill(List<T> list,T obj )：用obj将list中的所有元素都替换掉
  1. 随即调整
  • Collections.shuffle(List<T> list)：使用默认源对集合随机调整
  • Collections.shuffle(List<T> list,Random random)
  1. 排序
  • Collections.sort(List<T> list)：根据元素的自然顺序来对集合中的元素进行递增排序
  1. 查找
  • Collections.min(List<T> list)：返回经过排序后的第一个元素
  • Collections.max(List<T> list)：返回经过排序后的最后一个元素
  • Collections.binarySearch(List<T> list,T obj)：返回obj元素在list中的索引（索引从0开始计数）

Set

Set特点

元素无序且不可重复。（无序是指元素存入的顺序和元素取出的顺序是不一致的）

HashSet

HashSet存储元素时，是根据该元素的哈希码进一步计算出该元素在容器中的存储位置。而Set中不允许有重复元素，故当obj1.equals(obj2)为true时，就必须保证obj1和obj2的hashCode()是一样的。所以，自定义的类要存储到HashSet中，就必须重写equals()和hashCode()方法（两个方法必须都重写）。

TreeSet

简要介绍

TreeSet是SortedTree的实现类，所以TreeSet里面的元素需要排序。排序有两种方式：自然排序和指定排序。

自然排序

实现方式

在自定义的类对象中去继承Comparable接口，并实现compareTo(Object obj)方法；该方法比较自定义类与obj的大小，若前者大，则返回一个大于0的整数；若两者相等，则返回0；若后者大，则返回一个小于0的整数。

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

    public Person() {

    }

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


    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

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

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


    @Override
    //重写equals方法
    public boolean equals(Object obj) {
        Person p = null;
        if (obj instanceof Person) {
            p = (Person) obj; //强转
            if ((p.name.equals(this.name)) && (p.age == this.age))
                return true;
        }
        return false;
    }


    @Override
    // 重写hashCode方法
    public int hashCode() {
        int code;
        code = (this.name == null ? 0 : this.name.hashCode());
        code = 10 * this.age + code;
        return code;
    }

    // 实现compareTo方法
    @Override
    public int compareTo(Object obj) {
        // 自定义比较规则：按名字拼音排序，如果名字相同，则按年龄排序（递增排序）
        Person p = null;
        if (obj instanceof Person)
            p = (Person) obj; //强转
        Comparator comparator = Collator.getInstance(Locale.CHINA); //获取按照名字拼音排序的比较器
        int result = comparator.compare(this.name, p.name);
        if (result == 0) //名字相同
            return this.age > p.age ? 1 : (this.age == p.age ? 0 : -1);
        else
            return result;
    }

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

注意：比较大小的规则是自己定义的。

指定排序

实现方式
  • 01.自定义一个比较器（即自定义一个类），让该类继承Comparator接口，并实现compare(T t1,T t2)方法。该方法比较自定义类与obj的大小，若前者大，则返回一个大于0的整数；若两者相等，则返回0；若后者大，则返回一个小于0的整数。
  • 02.在创建TreeSet时，要么所使用的泛型的类已经实现了Comparable接口，要么把该比较器的实例传入TreeSet的构造方法中。否则，会报错。因为创建TreeSet时，必须有排序方式（自然排序/指定排序二选一）。
public class MyComparator implements Comparator<Student> {
    @Override
    //实现compare方法
    public int compare(Student p1, Student p2) {
        Comparator comparator = Collator.getInstance(Locale.CHINA);
        int result = comparator.compare(p1.getName(), p2.getName()); //按照中文拼音顺序来比较名字
        if (result == 0) {  //名字相同
            return p1.getAge() > p2.getAge() ? 1 : (p1.getAge() == p2.getAge() ? 0 : -1);
        }
        return result;
    }
}

测试代码：

 @Test
    public void test3() {
        // 使用TreeSet时，要么所使用的泛型的类已经实现了Comparable接口；
        // 要么自定义一个比较器来继承Comparator接口，然后把自定义的构造器传入new TreeSet(new MyComparator())中
        TreeSet<Student> treeSet = new TreeSet<>(new MyComparator());
        treeSet.add(new Student("包宝宝", 20));
        treeSet.add(new Student("包宝宝", 19));
        treeSet.add(new Student("卞哈哈", 25));
        treeSet.add(new Student("陈浩hao", 30));
        treeSet.add(new Student("陈浩hao", 12));
        treeSet.add(new Student("陈敏敏", 23));
        treeSet.add(new Student("储玉玉", 34));
        treeSet.add(new Student("许啊啊", 23));
        Iterator iterator = treeSet.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }

**注意：**在继承Comparator接口时，一定要加泛型，这样在实现compare方法时，才好比较两者大小。

List

List特点

List中的元素可以重复。

ArrayList

特点

  • 顺序表，是长度可变的数组
  • 允许对元素随机访问，访问速度快
  • 插入、删除元素的速度慢
  • ArrayList是线程不安全的，若要获取线程安全的ArrayList，则：List list=Collections.synchronizedList(new ArrayList())

ArrayList常用方法

**注意:**此处介绍的方法是ArrayList特有的，Collection接口中的“普遍”方法就不介绍了。

  • T get(int index)：返回list中下标为index的元素
  • int indexOf(T e)：返回元素e在list中的索引
  • List<T> subList(int startIndex,int endIndex)：获取list中下标为startIndex至endIndex-1的元素（endIndex不包括），并返回一个子集合

LinkedList

特点

  • LinkedList在内部采用双向循环链表实现
  • 插入、删除元素速度快
  • 访问元素速度慢

LinkedList常用方法

  • 获取表头元素
    • T getFirst()
    • T element()
    • T peek()
    • **注意：**element()和peek()方法的区别在于：当链表为空时，element方法会抛异常（NoSuchElementException），而peek会返回null。
  • 删除表头元素
    • T removeFirst()
    • boolean remove()
    • T poll()
    • **注意：**remove()和poll()方法的区别：当链表为空时，remove抛异常，而poll返回null。
  • 在表尾添加元素
    • void addLast()
    • void add()
    • boolean offer()

LinkedList特有方法

  • 增
    • addFirst()
    • addLast()
  • 删
    • removeFirst()
    • removeLast()
  • 获取
    • getFirst()
    • getLast()

Queue

略。

Map

HashMap

简介

与HashSet一样，HashMap也是基于哈希表来存储元素的，故，在使用HashMap 存储自定义对象时，必须重写equals()和hashCode()方法。

特点

  • 无序
  • 线程不安全

HashMap常用方法

  • V get(key)：取值
  • V put(key,value)：赋值
  • boolean isEmpty()：判空
  • boolean containsKey(K key)：判断map是否含有某个key
  • boolean containsValue(V value)：判断map是否含有某个value
  • V remove(K key)：删除key下的value
  • Set<K> keySet()：获取所有的key
  • Collection<V> values()：获取所有的value
  • Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()：获取所有的key和value；Map.Entry是Map声明的一个内部接口，此接口为泛型，定义为Entry<K,V>。它表示Map中的一个实体（一个key-value对）。接口中有getKey(),getValue()方法。
  • int size()：获取map中的元素个数
  • map.forEach(lambda表达式)：Java8为Map新增的遍历方法

HashMap的遍历方法

  • 直接获取所有的value，然后遍历
for(String value:map.values()){
           System.out.println(value); //该遍历方法的缺点就是不能获取key
       }
  • 获取所有的键，然后根据键来获取值
Set<String> keySet = map.keySet(); //获取所有的key
        for(String key:keySet){
            System.out.println(key+":"+map.get(key));
        }
  • 获取所有的键和值，遍历，然后分别获取键和值
for(Map.Entry<String,String> e:map.entrySet()){
            System.out.println(e.getKey()+":"+e.getValue());
        }
  • 使用迭代器来遍历
// 获取迭代器
        Iterator it=map.entrySet().iterator();
        while(it.hasNext()){
            // 同时获取key和value
            Map.Entry<String,String> entry= (Map.Entry<String, String>) it.next(); //强转
            System.out.println(entry.getKey()+":"+entry.getValue());
        }
  • 使用Java8为Map新增的forEach方法来遍历
map.forEach((key,value)-> System.out.println(key+":"+value));

TreeMap

**注意：**如果在创建TreeMap时，没有传入比较器，那么就使用自然排序。

TreeMap常用方法

  • Comparator comparator()：返回当前map使用的比较器，若没有使用比较器（即使用的是自然排序），则返回null
  • K firstKey()：返回map中的第一个键
  • K lastKey()：返回最后一个键
  • SortedMap subMap(K fromKey,K endKey)：返回由map中大于等于fromKey（包括），小于endKey（不包括）的元素组成的map
  • SortedMap tailMap(K fromKey)：返回由map中大于等于fromKey（包括）的元素组成的map
avatar
文章
阅读
粉丝