09 集合

西瓜和芒果
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  1. Java集合框架概述
  2. Collection接口方法
  3. Iterator迭代器接口
  4. Collection子接口一：List
  5. Collection子接口二：Set
  6. Map接口
  7. Collections工具类

1. Java集合框架概述

一方面， 面向对象语言对事物的体现都是以对象的形式，为了方便对多个对象的操作，就要对对象进行存储。另一方面，使用Array存储对象方面具有一些弊端，而Java 集合就像一种容器，可以动态地把多个对象的引用放入容器中。

数组在内存存储方面的特点：

  • 数组初始化以后，长度就确定了。
  • 数组声明的类型，就决定了进行元素初始化时的类型

数组在存储数据方面的弊端：

  • 数组初始化以后，长度就不可变了，不便于扩展
  • 数组中提供了属性和方法少，不便于进行添加、删除、插入等操作，且效率不高。同时无法直接获取存储元素的个数
  • 数据存储的数据是有序的、可以重复的。 ----> 存储数据的特点单一

Java集合类可以用于存储数量不等的多个对象，还可用于保存具有映射关系的关联数组。

集合的使用场景

Java集合可分为Collection和Map两种体系

Collection接口 ： 单列数据，定义了存取一组对象的方法的集合

  • List：元素有序、可重复的集合
  • Set：元素无序、不可重复的集合

Map接口：双列数据，保存具有映射关系“key-value对”的集合

Collection接口继承树

Map接口继承树

2. Collection接口方法

Collection接口是List、Set和Queue接口的父接口，该接口里定义的方法既可用于操作Set集合，也可用于操作List和Queue集合。

JDK不提供此接口的任何直接实现，而是提供更具体的子接口（如：Set和List）实现。

在Java5之前，Java集合会丢失容器中所有对象的数据类型，把所有对象都当前Object类型处理；从JDK5.0增加了泛型以后，Java集合可以记住容器对象的数据类型。

  1. 添加 
    • add(Object obj)
    • addAll(Collection coll)
  1. 获取有效元素的个数 
    • int size()
  1. 清空集合 
    • void clear()
  1. 是否是空集合 
    • boolean isEmpty()
  1. 是否包含某个元素 
    • boolean contains(Object obj)：是通过元素的equals方法来判断是否是同一个对象
    • boolean containsAll(Collection c)：也是调用元素的equals方法来比较的。拿两个集合的元素挨个比较。
  1. 删除 
    • boolean remove(Object obj)：通过元素的equals方法判断是否是要删除的那个元素。只会删除找到的第一个元素。
    • boolean removeAll(Collection coll)：取当前集合的差集
  1. 取两个集合的交集 
    • boolean retainAll(Collection c)：把交集的结果存在当前集合中，不影响c
  1. 集合是否相等 
    • boolean equals(Object obj)
  1. 转成对象数组 
    • Object[] toArray()
  1. 获取集合对象的哈希值 
    • hashCode()
  1. 遍历 
    • iterator()：返回迭代器对象，用于集合遍历

3. Iterator迭代器接口

使用Iterator接口遍历集合元素

  • Iterator对象称为迭代器（设计模式的一种），主要用于遍历Collection集合中的元素。
  • GOF给迭代器模式的定义为：提供一种方法访问一个容器（container）对象中各个元素，而又不需暴露该对象的内部细节。迭代器模式，就是为容器而生。类似于“公交车上的售票员”、“火车上的乘务员”、“空姐”
  • Collection接口继承了java.lang.Iterable接口，该接口有一个iterator()方法，那么所有实现了Collection接口的集合类都有一个iterator()方法，用以返回一个实现了Iterator接口的对象。
  • Iterator仅用于遍历集合，Iterator本身并不提供承装对象的能力。如果需要创建Iterator对象，则必须有一个被迭代的集合。
  • 集合对象每次调用iterator()方法都得到一个全新的迭代器对象，默认游标都在集合的第一个元素之前。

Iterator接口的方法

在调用it.next()方法之前必须要调用it.hasNext()进行检测。若不调用，且下一条记录无效，直接调用it.next()会抛出NoSuchElementException异常。

迭代器的执行原理

Iterator接口remove()方法

Iterator iter = coll.iterator();	// 回到起点
while(iter.hasNext()) {
    Object obj = iter.next();
    if(obj.equals("Tom")) {
        iter.remove();
    }
}

注意：

  • Iterator可以删除集合的元素，但是是遍历过程中通过迭代器对象的remove方法，不是集合对象的remove方法。
  • 如果还未调用next()或上一次调用 next 方法之后已经调用了 remove 方法，再调用remove都会报IllegalStateException。

使用 foreach循环遍历集合元素

  • Java5.0提供了 foreach 循环迭代访问 Collection 和数组。 
  • 遍历操作不需要获取Collection或数组的长度，无需使用索引访问元素。 
  • 遍历集合的底层调用Iterator完成操作。 
  • foreach还可以用来遍历数组。

4. Collection子接口一：List

  • 鉴于Java中数组用来存储数据的局限性，我们通常使用List替代数组
  • List集合类中元素有序、且可重复，集合中的每个元素都有其对应的顺序索引。
  • List容器中的元素都对应一个整数型的序号记载其在容器中的位置，可以根据序号存取容器中的元素。
  • JDK API中List接口的实现类常用的有：ArrayList、LinkedList和Vector。

List接口方法

List除了从Collection集合继承的方法外，List集合里添加了一些根据索引来操作集合元素的方法。

  • void add(int index, Object ele)：在index位置插入ele元素
  • boolean addAll(int index, Collection eles)：从index位置开始将eles中的所有元素添加进来
  • Object get(int index)：获取指定index位置的元素
  • int indexOf(Object obj)：返回obj在集合中首次出现的位置
  • int lastIndexOf(Object obj)：返回obj在当前集合中末次出现的位置
  • Object remove(int index)：移除指定index位置的元素，并返回此元素
  • Object set(int index, Object ele)：设置指定index位置的元素为ele
  • List subList(int fromIndex, int toIndex)：返回从fromIndex到toIndex位置的子集合

小结：

增：

  • add(Object obj)
  • addAll(Collection coll)

删：

  • remove(Object obj)
  • remove(int index)

改：

  • set(int index, Object ele)

查：

  • get(int index)

插：

  • add(int index, Object ele)
  • addAll(int index, Collection eles)

长度：

  • size()

遍历：

  • iterator()，使用迭代器进行遍历
  • 增强for循环
  • 一般for循环

List实现类之一：ArrayList

  • ArrayList是List接口的典型实现类、主要实现类 
  • 本质上，ArrayList是对象引用的一个“变长”数组 
  • ArrayList的JDK1.8之前与之后的实现区别？ 
    • JDK1.7：ArrayList像饿汉式，直接创建一个初始容量为10的数组
    • JDK1.8：ArrayList像懒汉式，一开始创建一个长度为0的数组，当添加第一个元 素时再创建一个始容量为10的数组
  • Arrays.asList(...)方法返回的List集合，既不是ArrayList实例，也不是Vector实例。Arrays.asList(...)返回值是一个固定长度的List集合

List实现类之二：LinkedList

  • 对于频繁的插入或删除元素的操作，建议使用LinkedList类，效率较高 
  • 新增方法： 
    • void addFirst(Object obj)
    • void addLast(Object obj)
    • Object getFirst()
    • Object getLast()
    • Object removeFirst()
    • Object removeLast()
  • LinkedList：双向链表，内部没有声明数组，而是定义了Node类型的first和last，用于记录首末元素。同时定义内部类Node，作为LinkedList中保存数据的基本结构。Node除了保存数据，还定义了两个变量： 
    • prev变量记录前一个元素的位置
    • next变量记录下一个元素的位置
private static class Node<E> {
    E item;
    Node<E> next;
    Node<E> prev;
    
    Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
        this.item = element;
        this.next = next;
        this.prev = prev;
    }
}

List 实现类之三：Vector

  • Vector是一个古老的集合，JDK1.0就有了。大多数操作与ArrayList相同，区别之处在于Vector是线程安全的。
  • 在各种list中，最好把ArrayList作为缺省选择。当插入、删除频繁时，使用LinkedList；Vector总是比ArrayList慢，所以尽量避免使用。
  • 新增方法： 
    • void addElement(Object obj)
    • void insertElementAt(Object obj, int index)
    • void setElementAt(Object obj, int index)
    • void removeElement(Object obj)
    • void removeAllElements()

请问ArrayList/LinkedList/Vector的异同？谈谈你的理解？ArrayList底层 是什么？扩容机制？Vector和ArrayList的最大区别?

  • ArrayList和LinkedList的异同
    二者都线程不安全，相对线程安全的Vector，执行效率高。
    此外，ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，LinkedList基于链表的数据结构。对于随机访问get和set，ArrayList绝对优于LinkedList，因为LinkedList要移动指针。对于新增和删除操作add(特指插入)和remove，LinkedList比较占优势，因为ArrayList要移动数据。 
  • ArrayList和Vector的区别
    Vector和ArrayList几乎是完全相同的，唯一的区别在于Vector是同步类（synchronized），属于强同步类。因此开销就比ArrayList要大，访问要慢。正常情况下，大多数的Java程序员使用ArrayList而不是Vector，因为同步完全可以由程序员自己来控制。Vector每次扩容请求其大小的2倍空间，而ArrayList是1.5倍。Vector还有一个子类Stack。 

5. Collection子接口二：Set

Set接口概述

  • Set接口是Collection的子接口，set接口没有提供额外的方法
  • Set集合不允许包含相同的元素，如果是把两个相同的元素加入同一个Set集合中，则添加操作失败。
  • Set判断两个对象是否相同不是使用 == 运算符，而是根据 equals() 方法

Set实现类之一：HashSet

  • HashSet是Set接口的典型实现，大多数时候使用Set集合时都使用这个实现类。 
  • HashSet按Hash算法来存储集合中的元素，因此具有很好的存取、查找、删除性能。 
  • HashSet具有以下特点： 
    • 不能保证元素的排列顺序
    • HashSet不是线程安全的
    • 集合元素可以是null
  • HashSet集合判断两个元素相等的标准：两个对象通过hashCode()方法比较相等，并且两个对象的equals()方法返回值也相等。 
  • 对于存放在Set容器中的对象，对应的类一定要重写equals()和hashCode(Object obj)方法，以实现对象相等规则。即：“相等的对象必须具有相等的散列码” 。 
  • 向HashSet中添加元素的过程： 
    • 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hashCode值，通过某种三列函数决定该对象在HashSet 底层数组中 的存储位置。（这个散列函数会与底层数组的长度相计算得到在数组中的下标，并且这种散列函数计算还尽可能保证能均匀存储元素，越是散列分布，该散列函数设计的越好）
    • 如果两个元素的hashCode()值相等，会再继续调用equals方法，如果equals方法结果为true，添加失败；如果为false，name会保存该元素，但是该数组的位置已经有元素了，那么会通过链表的方式继续连接。
  • 如果两个元素的equals()方法返回true，但它们的hashCode()返回值不相等，hashSet将会把它们存储在不同的位置，但依然可以添加成功。 

底层也是数组，初始容量为16，当如果使用率超过0.75，（16*0.75=12）就会扩大容量为原来的2倍。（16扩容为32，依次为64， 128....等）

重写hashCode()方法的基本原则

  • 在程序运行时，同一个对象多次调用hashCode()方法应该返回相同的值。
  • 当两个对象的equals()方法比较返回true时，这两个对象的hashCode()方法的返回值也应相等。
  • 对象中用作equals()方法比较的Field，都应该用来计算hashCode值。

以自定义的Customer类为例，何时需要重写equals()？

  • 当一个类有自己特有的“逻辑相等”概念，当改写equals()的时候，总是要改写hashCode()，根据一个类的equals方法（改写后），两个截然不同的实例有可能在逻辑上是相等的，但是，根据Object.hashCode()方法，它们仅仅是两个对象。
  • 因此，违反了“相等的对象必须具有相等的散列码”。
  • 结论：复写equals方法的时候一般都需要同时复写hashCode方法。通常参与计算hashCode的对象的属性也应该参与到equals()中进行计算。

Eclipse/IDEA工具里hashCode()的重写

以Eclipse/IDEA为例，在自定义类中可以调用工具自动重写equals和hashCode。问题：为什么用Eclipse/IDEA复写hashCode方法，有31这个数字？

  • 选择稀疏的时候要选择尽量大的系数。因为如果计算出来的hash地址越大，所谓的“冲突”就越少，查找起来效率也会提高。（减少冲突）
  • 并且31只占用5bits，相乘造成数据溢出的概率较小。
  • 31可以 由 i * 31 == (i << 5) -1 来表示，现在很多虚拟机里面都有做相关优化。（提高算法效率）
  • 31是一个素数，素数作用就是如果我用一个数字来乘以这个素数，那么最终出来的结果只能被素数本身和被乘数还有1来整除！（减少冲突）

Set实现类之二：LinkedHashSet

  • LinkedHashSet是HashSet的子类
  • LinkedHashSet根据元素的hashCode值来决定元素的存储位置，但它同时使用双向链表维护元素的次序，这使得元素看起来是以插入顺序保存的。
  • LinkedHashSet插入性能略低于HashSet，但在迭代访问Set里的全部元素时由很好的性能。
  • LinkedHashSet不允许集合元素重复。
Set set = new LinkedHashSet();
set.add(new String("AA"));
set.add(456);
set.add(456);
set.add(new Customer("刘德华", 1001));

Set实现类之三：TreeSet

  • TreeSet是SortedSet接口的实现类，TreeSet可以确保集合元素处于排序状态。 
  • TreeSet底层使用红黑树结构存储数据 
  • 新增的方法如下：（了解） 
    • Comparator comparator()
    • Object first()
    • Object last()
    • Object lower(Object e)
    • Object higher(Object e)
    • SortedSet subSet(fromElement, toElement)
    • SortedSet headSet(toElement)
    • SortedSet tailSet(fromElement)
  • TreeSet两种排序方法：自然排序和定制排序。默认情况下，TreeSet采用自然排序。 
  • TreeSet和后面要将的TreeMap采用红黑树的存储结构 
  • 特定：有序，查询速度比List快。 

排序—自然排序

  • 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，然后将集合元素按升序（默认情况）排列 
  • 如果试图把一个对象添加到TreeSet时，则该对象的类必须实现Comparable接口。 
    • 实现Comparable的类必须实现 compareTo(Object obj)方法，两个对象即通过compareTo(Object obj)方法的返回值来比较大小。
  • Comparable的典型实现： 
    • BigDecimal、BigInteger以及所有的数值型对应的包装类：按它们对应的数值大小进行比较
    • Character：按字符的 unicode 值来进行比较
    • Boolean：true对应的包装类实例大于false对应的包装类实例
    • String：按字符串中字符的unicode值进行比较
    • Date、Time：后边的时间、日期比前面的时间、日期大
  • 向TreeSet中添加元素时，只有第一个元素无须比较compareTo()方法，后面添加的所有元素都会调用compareTo()方法进行比较。 
  • 因为只有相同类的两个实例才会比较大小，所以向TreeSet中添加的应该是同一个类的对象。
  • 对于TreeSet集合而言，它判断两个对象是否相等的唯一标准是：两个对象通过compareTo(Object obj)方法比较返回值。 
  • 当需要把一个对象放入TreeSet中重写该对象对应的equals()方法时，应保证该方法与compareTo(Object obj)方法有一致的结果：如果两个对象通过equals()方法比较返回 true，则通过compareTo(Object obj)方法比较应返回 0。否则，让人难以理解。 

排序—定制排序

  • TreeSet的自然排序要求元素所属的类实现Comparable接口，如果元素所属的类没有实现Comparable接口，或不希望按照升序（默认情况）的方式排列元素或希望按照其它属性大小进行排序，则考虑使用定制排序。定制排序，通过Comparator接口来实现。需要重写compare(T o1, T o2)方法。
  • 利用int compare(T o1, T o2)方法，比较o1和o2的大小：如果方法返回正整数，则表示o1大于o2；如果返回0，表示相等；返回负整数，表示o1小于o2。
  • 要实现定制排序，需要将实现Comparator接口的实例作为形参传递给TreeSet的构造器。
  • 此时，仍然只能向TreeSet中添加类型相同的对象。否则发生ClassCastException异常。
  • 使用定制排序判断两个元素相等的标准是：通过Comparator比较两个元素返回了0。

6. Map接口

Map接口继承树

Map接口概述

  • Map与Collection并列存在。用于保存具有映射关系的数据：key-value
  • Map中的key和value都可以是任何引用类型的数据
  • Map中的key用Set来存放，不允许重复，即同一个Map对象所对应的类，需重写hashCode()和equals()方法。
  • 常用String类作为Map的“键”
  • key和value之间存在单向一对一关系，即通过制定的key总能找到唯一的、确定的value
  • Map接口的常用实现类：HashMap、TreeMap、LinkedHashMap和Properties。其中，HashMap是Map接口使用频率最高的实现类

Map接口：常用方法

添加、删除、修改操作

  • Object put(Object key, Object value)：将指定key-value添加到（或修改）当前map对象中
  • void putAll(Map m)：将m中的所有key-value对存放到当前map中
  • Object remove(Object key)：移除指定key的key-value对，并返回value
  • void clear()：情况当前map中的所有数据

元素查询操作

  • Object get(Object key)：获取指定key对应的value
  • boolean containsKey(Object key)：是否包含指定的key
  • boolean containsValue(Object value)：是否包含指定的value
  • int size()：返回map中key-value对的个数
  • boolean isEmpty()：判断当前map是否为空
  • boolean equals(Object obj)：判断当前map和参数对象obj是否相等

元视图操作的方法

  • Set keySet()：返回所有key构成的Set集合
  • Collection values()：返回所有value构成的Collection集合
  • Set entrySet()：返回所有key-value对构成的Set集合
Map map = new HashMap();
// map.put(..,..)省略
System.out.println("map的所有key：");
Set keys = map.keySet();	// HashSet
for(Object key : keys) {
    System.out.println(key + "->" + map.get(key));
}
System.out.println("map的所有的value：");
Collection values = map.values();
Iterator iter = values.iterator();
while(iter.hashNext()) {
    System.out.println(iter.next());
}
System.out.println("map所有的映射关系：");
// 映射关系的类型时 Map.Entry 类型，它是Map接口的内部接口
Set mappings = map.entrySet();
for(Object mapping: mappings) {
    Map.Entry entry = (Map.Entry) mapping;
    System.out.println("key是：" + entry.getKey() + ", value是：" + entry.getValue());
}

Map实现类之一：HashMap

  • HashMap是Map接口使用频率最高的实现类。
  • 允许使用null键和null值，与HashSet一样，不保证映射的顺序。
  • 所有的key构成的集合是Set：无序的、不可重复的。所以，key所在的类要重写：equals()和hashCode()
  • 所有的value构成的集合时Collection：无序的、可以重复的。所以，value所在的类要重写：equals()
  • 一个key-value构成一个entry
  • 所有的entry构成的集合时Set：无序的、不可重复的
  • HashMap判断两个key相等的标准是：两个key通过equals()方法返回true，hashCode值也相等。
  • HashMap判断两个value相等的标准是：两个value通过equals()方法返回的true。

HashMap的存储结构

JDK7及以前版本：HashMap是数组 + 链表结构（即为链地址法）

JDK8版本发布以后：HashMap是数组 + 链表 + 红黑树实现

HashMap源码中的重要常量

  • DEFAULT_INITIAL_CAPACITY：HashMap的默认容量，16
  • MAXIMUM_CAPACITY：HashMap的最大支持容量，2^30
  • DEFAULT_LOAD_FACTOR：HashMap的默认加载因子
  • TREEIFY_THRESHOLD：Bucket中链表长度大于该默认值，转化为红黑树
  • UNTREEIFY_THRESHOLD：桶中的Node被树化时最小的hash表容量。（当桶中Node的数量达到需要变红黑树时，若hash表容量小于MIN_TREEIFY_CAPACITY时，此时对应执行resize扩容操作这个MIN_TREEIFY_CAPACITY的值至少是TREEIFY_THRESHOLD的4倍。）
  • table：存储元素的数组，总是2的n次幂
  • entrySet：存储具体元素的集
  • size：HashMap中存储的键值对的数量
  • modCount：HashMap扩容和结构改变的次数
  • threshold：扩容的临界值，=容量*填充因子
  • loadFactor：填充因子

JDK1.8之前

  • HashMap的内部存储结构起始是数组和链表的结合。当实例化一个HashMap时，系统会创建一个长度为Capacity的Entry数组，这个长度在哈希表中被称为容量（Capacity），在这个数组中可以存放元素的位置我们称之为"桶"(bucket)，每个bucket都有自己的索引，系统可以根据索引快速的查找bucket中的元素。 
  • 每个bucket中存储一个元素，即一个Entry对象，但每一个Entry对象可以带一个引用变量，用于指向下一个元素，因此，在一个桶中，就有可能生成一个Entry链。而且
  • 添加元素的过程：
    向HashMap中添加entry1(key, value)，需要首先计算entry1中key的哈希值（根据key所在类的hashCode()计算得到），此哈希值经过处理以后，得到在底层Entry[]数组中药存储的位置i。如果位置i上没有元素，则entry1直接添加成功。如果位置i上已经存在entry2（或还有链表存在的entry3，entry4），则需要通过循环的方式，依次比较entry1中可以和其他的entry。如果彼此hash值不同，则直接添加成功。如果hash值不同，继续比较二者是否equals。如果返回值为true，则使用entry1的value取替换equals为true的entry的value。如果遍历一遍以后，发现所有的equals返回都为false，则entry1仍可添加成功。entry1指向原有的entry元素。 

HashMap的扩容

当HashMap中的元素越来越多的时候，hash冲突的几率也就越来越高，因为数组的长度是固定的。所以为了提高查询的效率，就要对HashMap的数组进行扩容，而在HashMap数组扩容之后，最消耗性能的点就出现了：原数组中的数据必须重新计算其在新数组中的位置，并放进去，这就是resize。

那么HashMap什么时候进行扩容呢？

当HashMap中的元素个数超过数组大小（数组总大小length，不是数组中个数size）* loadFactor时，就会进行数组扩容，loadFactor的默认值（DEFAULT_LOAD_FACTOR）为0.75，这是一个这种的取值。也就是说，默认情况下，数组大小（DEFAULT_INITIAL_CAPACITY）为16，那么当HashMap中元素个数超过16*0.75=12（这个值就是代码中的threshold值，也叫做临界值）的时候，就把数组的大小扩展为2*16=32，即扩大一倍，然后重新计算每个元素在数组中的位置，而这是一个非常消耗性能的操作，所以如果我们已经预知HashMap中元素的个数，那么预设元素的个数能够有效的提高HashMap的性能。

  • HashMap的内部存储结构其实是数组+链表+树的结合。当实例化一个HashMap时，会初始化initialCapacity和loadFactor，在put第一对映射关系时，系统会创建一个长度为initialCapacity的Node数组，这个长度在哈希表中被称为容量（Capacity），在这个数组中可以存放元素的位置我们称之为“桶”（bucket），每个bucket都有自己的索引，系统可以根据索引快速的查找bucket中的元素。
  • 每个bucket中存储一个元素，即一个Node对象，但每一个Node对象可以带一个引用变量next，用于指向下一个元素，因此，在一个桶中，就有可能生成一个Node链。也可能是一个一个TreeNode对象，每一个TreeNode对象可以有两个叶子结点left和right，因此，在一个桶中，就有可能生成一个TreeNode树。而新添加的元素作为链表的last，或树的叶子结点。

那么HashMap什么时候进行扩容和树形化呢？

当HashMap中的元素个数超过数组大小（数组总大小length，不是数组中个数size）* loadFactor时，就会进行数组扩容，loadFactor的默认值（DEFAULT_LOAD_FACTOR）为0.75，这是一个这种的取值。也就是说，默认情况下，数组大小（DEFAULT_INITIAL_CAPACITY）为16，那么当HashMap中元素个数超过16*0.75=12（这个值就是代码中的threshold值，也叫做临界值）的时候，就把数组的大小扩展为2*16=32，即扩大一倍，然后重新计算每个元素在数组中的位置，而这是一个非常消耗性能的操作，所以如果我们已经预知HashMap中元素的个数，那么预设元素的个数能够有效的提高HashMap的性能。

当HashMap中的其中一个链的对象个数如果达到了8个，此时如果capacity没有达到64，那么HashMap会先扩容解决，如果已经达到了64，那么这个链会变成树，节点类型由Node变成TreeNode类型。当然，如果当映射关系被移除后，下次resize方法时判断树的节点个数低于6个，也会把树再转为链表。

关于映射关系的key是否可以修改？answer：不要修改

映射关系存储到HashMap中会存储key的hash值，这样就不用再每次查找时重新计算每一个Entry或Node（TreeNode）的hash值了，因此如果已经put到Map中的映射关系再修改key的属性，而这个属性又参与hashcode值的计算，那么会导致匹配不上。

总结：JDK1.8相较于之前的变化：

  1. HashMap map = new HashMap(); // 默认情况下，先不创建长度为16的数组
  2. 当首次调用map.put()时，再创建长度为16的数组
  3. 数组为Node类型，在jdk7中称为Entry类型
  4. 形成链表结构时，新添加的key-value对在链表的尾部（七上八下）
  5. 当数组指定索引位置的链表长度 > 8 时，且map中的数组的长度 > 64时，此索引位置上的所有key-value对使用红黑树进行存储。

Map实现类之二：LinkedHashMap

  • LinkedHashMap是HashMap的子类
  • 在HashMap存储结构的基础上，使用了一对双向链表来记录添加元素的顺序
  • 与LinkedHashSet类似，LinkedHashMap可以维护Map的迭代顺序：迭代顺序与Key-Value对的插入顺序一致

HashMap中的内部类：Node

static class Node<K, V> implements Map.Entry<K, V> {
    final int hash;
    final K key;
    V value;
    Node<K, V> next;
}

LinkedHashMap中的内部类：Entry

static class Entry<K, V> extends HashMap.Node<K, V> {
    Entry<K, V> before, after;
    Entry(int hash, K key, V value, Node<K, V> next) {
        super(hash, key, value, next);
    }
}

Map实现类之三：TreeMap

  • TreeMap存储Key-Value对时，需要根据key-value对进行排序。TreeMap可以保证所有的Key-Value对处于有序状态。
  • TreeSet底层使用红黑树结构存储数据
  • TreeMap的Key的排序： 
    • 自然排序：TreeMap的所有的Key必须实现Comparable接口，而且所有的Key应该是同一个类的对象，否则将会抛出ClassCastException
    • 定制排序：创建TreeMap时，传入一个Comparator对象，该对象负责对TreeMap中的所有key进行排序。此时不需要Map的Key实现Comparable接口
  • TreeMap判断两个key相等的标准：两个key通过compareTo()方法或者compare()方法返回0。

Map实现类之四：Hashtable

  • Hashtable是个古老的Map实现类，JDK1.0就提供了。不同于HashMap，Hashtable是线程安全的。
  • Hashtable实现原理和HashMap相同，功能相同。底层都使用哈希表结构，查询速度快，很多情况下可以互用。
  • 与HashMap不同，Hashtable不允许使用null作为key和value
  • 与HashMap一样，Hashtable也不能保证其中Key-Value对的顺序
  • Hashtable判断两个key相等、两个value相等的标准，与HashMap一致。

Map实现类之五：Properties

  • Properties类是Hashtable的子类，改对象用于处理属性文件 
  • 由于属性文件里的key、value都是字符串类型，所以Properties里的key和value都是字符串类型
  • 存取数据时，建议使用setProperty(String key, String value)方法和getProperty(String key)方法 
Properties props = new Properties();
props.load(new FileInputStream("jdbc.properties"));
String user = pros.getProperty("user");
System.out.println(user)

7. Collections工具类

Collections是一个操作Set、List和Map等集合的工具类

Collections中提供了一系列静态的方法对集合元素进行排序、查询和修改等操作，还提供了对集合设置不可变、对结合对象实现同步控制等方法

排序操作：（均为static方法）

  • reverse(List)：反转List中元素的顺序
  • shuffle(List)：对List集合元素进行随机排序
  • short(List)：根据元素的自然顺序对指定List集合元素按升序排序
  • sort(List, Comparator)：根据指定的Comparator产生的顺序对List集合元素进行排序
  • swap(List, int, int)：将指定list集合中的 i 处元素和 j 处元素进行交换

Collections常用方法

查找、替换

  • Object max(Collection)：根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最大元素
  • Object max(Collection, Comparator)：根据Comparator指定的顺序，返回给定集合中的最大元素
  • Object min(Collection)
  • Object min(Collection, Comparator)
  • int frequency(Collection, Object)：返回指定集合中指定元素的出现次数
  • void copy(List dest, List src)：将src中的内容复制到dest中
  • boolean replaceAll(List list, Object oldVal, Object newVal)：使用新值替换List对象的所有旧值。

Collections常用方法：同步控制

Collections类中提供了多个synchronizedXxx()方法，该方法可使将指定集合包装成线程同步的集合，从而可以解决多线程并发访问集合时的线程安全问题

补充：Enumeration

Enumeration接口是Iterator迭代器的“古老版本”

Enumeration stringEnum = new StringTokenizer("a-b*c-d-e-g", "-");
while(stringEnum.hasMoreElements()) {
    Object obj = stringEnum.nextElement();
    System.out.println(obj);
}

遍历List

// 方式一：Iterator迭代器方式
Iterator iterator = list.iterator();
while(iterator.hasNext()) {
    System.out.println(iterator.next());
}


// 方式二：for
for(Object obj : list) {
    System.out.println(obj);
}


// 方式三：普通for
for(int i = 0; i < list.size(); i++) {
    System.out.println(list.get(i));
}
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