Java基础-学习笔记14

news/2024/10/12 6:26:01

14 集合 Collection、Map

第一部分 Collection的框架体系

1）可以动态保存任意多个对象，使用比较方便
2）提供了一系列方便的操作对象的方法：add、remove、set、get等
3）使用集合添加、删除新元素简单便捷。

集合 Collection 主要是两组：单列集合，双列集合

List、Set是存储单列的数据集合，都继承与Collection接口。
Map 接口的实现子类是双列集合，存放 K-V，是个独立接口。

1. List接口

1） List 集合类中元素有序，且可重复。
2） List 集合中的每个元素都有其对应的顺序索引，即支持索引。
3） 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。

List 的三种遍历方式

1.1 ArrayList 底层结构和源码分析

1）ArrayList 中维护了一个 Object 类型的数组 elementData: transient Object[] elementData; // transient表示瞬间短暂的，表示该属性不会被序列化。

2）当创建 ArrayList 对象时，如果使用的是无参构造器，则初始 elementData容量为0，第1次添加，则扩容 elementData 为10，如需要再次扩容，则扩容 elementData 为1.5倍。（ 0 -> 10 -> 15 -> 22 -> ...)

3）如果使用的是指定大小的构造器，则初始 elementData 容量为指定大小，如果需要扩容，则直接扩容 elementData 为1.5倍。

4） ArrayList 基本等同于 Vector，除了 ArrayList 是线程不安全（执行效率高），在多线程情况下，不建议使用 ArrayList。

1.2 Vector 底层结构和源码分析

1）Vector 底层也是一个对象数组， protected Object[] elementData；

2）Vector 是线程同步的，即线程安全，Vector 类的操作方法带有 synchronized。需要线程替补安全时，考虑使用 Vector。

1.3 LinkedList 底层结构和源码分析

1） LinkedList 底层实现了双向链表和双端队列特点，可以添加任意元素（可成都），包括 null。

2）线程不安全，没有实现替补。

3）维护了一个双向链表。维护了两个属性 first 和 last 分别指向首节点和尾节点。每个节点（Node对象），里面又维护了 prev、next、item三个属性，其中通过 prev指向前一个，next指向后一个节点。最终实现双向链表。

4）所以 LinkList 的元素的添加和删除，不是通过数组完成的，相对来说效率较高。

2. Set接口

1）无序、不能重复、可以添加 null。
2）Set 接口也是 Collection 的子接口，因此常用方法和 Collection 接口一样。
3）可以使用迭代器、增强for；不能使用索引的方式来获取。

2.1 HashSet 底层机制

在执行 HashMap实例.add 方法后，会返回一个 boolean 值，如果添加成功，返回 true，否则 false。
HashSet不能添加相同的元素：

HashSet set = new HashSet();
set.add("0Mike"); // true
set.add("0Mike"); // false
set.add(new Person("1Jack")); // true
set.add(new Person("1Jack")); // true
set.add(new String("2King")); // true
set.add(new String("2King")); // false

HashSet 底层是 HashMap，HashMap 底层是（数组 + 单向链表 + 红黑树）

在上面添加字符对象为例，调用equals 方法，由于字符类改写了改方法，比较的是字符串内容，因此将两个 “2King” 识别为相同对象，不添加。注：该 equals 方法是可以由程序员自行定义更改的。

2.1.1 LinkedHashSet 底层机制

1） LinkedHashSet 是 HashSet 的子类，LinkedHashSet 底层是一个 LinkedHashMap，底层维护了一个数组+双向链表

2）LinkedHashSet 根据元素的 hashCode 值来决定元素的存储位置，同时使用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底层是 HashMap+ 双向链表

添加第一次时，直接将数组扩容到 16，存放的结点类型是LinkedHashMap$Entry。

数组是 HashMap$Node[]，存放的元素/数据是 LinkedHashMap$Entry 类型。

3）LinkedHashSet 不允许添加重复元素。

第二部分 Map 接口

其实 Set 底层存放的也是 [K-V] 键值对形式，K 对应的就是存放的对象 Object，V 用多个是 PRESENT 这个常量替代，做占位作用。在 Map 里 K 也是存放的具体对象，V 则不再占位，由用户自己输入的具体对象。

Map 接口实现类的特点（JDK8）

1） Map 与Collection并列存在。用于保存具有映射关系的数据：Key-Value（双列元素）。
2） Map 中的 key 和value 可以是任何引用类型的数据，会封装到 HashMap$Node 对象中。
3） Map 中的 key 不允许重复，原因和HashSet一样，不过，当重复时，会进行替换操作，而不是放弃添加操作。Map 中的 value可以为重复。 key 和 value 可以为 null（为null 的 key 只能有一个）。
4）常用 String 类作为 Map的 key。
5） key 和 value 之间存在单向一对一关系，即通过指定的 key总能找到对应的 value。
6) Map 存放数据的 key-value 示意图。一对 k-v 是放在一个 Node中的，又因为 Node 实现了 Entry 接口，有些书上也说一对 k-v 就是一个 Entry（如图）

k-v 最后是 HashMap$Node node = new Node(hash key, value, null)

k-v 为了方便程序员的遍历，还会创建 EntrySet 集合，该集合存放的元素类型 Entry，而一个 Entry对象就有 k，v EntrySet<K, V>，即：transient Set<Map.Entry<K, V>> entrySet;
（在entrySet里，只是让 K 指向了 Node 节点里的 key，V 指向了 Node节点里的 value；只是一个指向，并没有存放新的东西。这么做是为了遍历方便）

在 enterSet 中，定义的类型是 Map.Entry，但是实际上存放的还是 HashMap$Node。这是因为 HashMap$Node implements Map.Enter接口，这里是向上转型(多态）。

当把 HashMap$Node 对象存放到 enterSet 就方便我们的遍历，因为 Map.Entry 提供了重要方法 K getKey(); V getValue();