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Java集合笔记（含底层原理分析）
内容导读
互联网集市收集整理的这篇技术教程文章主要介绍了Java集合笔记（含底层原理分析），小编现在分享给大家，供广大互联网技能从业者学习和参考。文章包含31507字，纯文字阅读大概需要46分钟。
内容图文
文章目录
- 一、前言
- 二、集合概述
- 三、Collection接口中的常用方法
- 四、Iterator迭代器
- 五、List接口
- 六、Set接口
- 七、Map接口
- 八、Map中常用方法
- 九、Properties处理属性文件
- 十、Collections工具类
一、前言
这篇技术博客是我复习尚硅谷JavaSE教程做的笔记总结，方便大家的学习同时也方便自己。博客内容非复制粘贴，纯手写。如果对你有帮助，欢迎点赞评论收藏！
二、集合概述
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。
说明：此时的存储，主要指的是内存层面的存储，不涉及到持久化的存储（.txt、.jpg、.avi、数据库）
数组在存储多个数据方面的特点：
1. 一旦初始化以后，其长度就确定了
2. 数组一旦定义好，其元素的类型也就确定了。我们就只能操作指定类型
比如String[] arr;int[] arr;Object[] arr2;
数组在存储多个数据方面的缺点：
1. 一旦初始化以后，其长度就不可修改
2. 数组中提供的方法非常有限，对于添加、删除、插入数据等操作，非常不便，同时效率不高
3. 获取数组中实际元素的个数的需求，数组没有现成的属性或方法可用
4. 数组存储数据的特点：有序、可重复。对于无序、不可重复的需求，不能满足
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。
集合框架结构：
|----Collection接口：单列集合，用来存储一个一个的对象
|----List接口：存储有序、可重复的数据 --->动态数组
|----ArrayList、LinkedList、Vector
|----Set接口：存储无序、不可重复的数据
|----HashSet、LinkedHashSet、TreeSet
|----Map接口：双列集合，用来存储一对（key - value）的数据
|----HashMap、LinkedHashMap、TreeMap、Hashtable、Properties
三、Collection接口中的常用方法
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，把所有对象都当成 Object 类型处理；从 JDK 5.0 增加了泛型以后，Java 集合可以记住容器中对象的数据类型。
代码展示：
/**
*
* Collection接口中声明方法的测试
*
* 结论：
* 向Collection接口的实现类对象中添加obj数据时，要求obj所在类要重写equals()
*
*/
public class CollectionTest {
@Test
public void test1(){
Collection coll = new ArrayList();
//add(Object e)：将元素e添加到集合coll中
coll.add("AA");
coll.add("BB");
coll.add(123); //自动装箱
coll.add(new Date());
//size()：获取添加的元素的个数
System.out.println(coll.size()); //4
//addAll(Collection coll1):将coll1集合中的元素添加到当前的集合中
Collection coll1 = new ArrayList();
coll1.add(456);
coll1.add("CC");
coll.addAll(coll1);
System.out.println(coll.size()); //6
//clear():清空集合元素
coll.clear();
//isEmpty():判断当前集合是否为null
System.out.println(coll.isEmpty());
}
@Test
public void test2(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
coll.add(new Person("Jerry",20));
//contains(Object obj):判断当前集合中是否包含obj
//我们在判断时会调用obj对象所在类的equals()
boolean contains = coll.contains(123);
System.out.println(contains); //true
System.out.println(coll.contains(new String("Tom"))); //true
System.out.println(coll.contains(new Person("Jerry",20))); //true
//containsAll(Collection coll1):判断形参coll1中的所有元素是否都存在于当前集合中
Collection coll1 = Arrays.asList(123,456);
System.out.println(coll.containsAll(coll1)); //true
}
@Test
public void test3(){
//remove(Object obj):从当前集合中移除obj元素
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new Person("Jerry",20));
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
coll.remove(123);
System.out.println(coll);
coll.remove(new Person("Jerry",20));
System.out.println(coll);
//removeAll(Collection coll1):从当前集合中移除coll1中所有的元素
Collection coll1 = Arrays.asList(123,456);
coll.removeAll(coll1);
System.out.println(coll);
}
@Test
public void test4(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new Person("Jerry",20));
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
//retainAll(Collection coll1):获取当前集合和coll1结合的交集，并返回给当前集合
//Collection coll1 = Arrays.asList(123,456,789);
//coll.retainAll(coll1);
//System.out.println(coll);
//equals(Object obj):要想返回true，需要当前集合和形参集合的元素都相同
Collection coll1 = new ArrayList();
coll1.add(123);
coll1.add(456);
coll1.add(new Person("Jerry",20));
coll1.add(new String("Tom"));
coll1.add(false);
System.out.println(coll.equals(coll1));
}
@Test
public void test5(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new Person("Jerry",20));
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
//hashCode():返回当前对象的哈希值
System.out.println(coll.hashCode());
//toArray():集合--->数组
Object[] arr = coll.toArray();
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.println(arr[i]);
}
//Arrays.asList():数组--->集合
List<String> list = Arrays.asList(new String[]{"AA", "BB", "CC"});
System.out.println(list);
List arr1 = Arrays.asList(new int[]{123,456});
System.out.println(arr1.size()); // 1
List arr2 = Arrays.asList(new Integer[]{123,456});
System.out.println(arr2.size()); // 2
//iterator():返回Iterator接口的实例，用于遍历集合元素
}
}
四、Iterator迭代器
1.使用迭代器遍历集合元素
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。
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。
代码展示：
/**
* 集合元素的遍历操作，使用Iterator迭代器接口
* 内部方法：hasNext()和next()
* 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。
*
* 内部定义了remove()，可以在遍历的时候，删除集合中的元素。此方法不同于集合直接调用remove
*/
public class IteratorTest {
@Test
public void test(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
Iterator iterator = coll.iterator();
//方式一：
// System.out.println(iterator.next());
// System.out.println(iterator.next());
// System.out.println(iterator.next());
// System.out.println(iterator.next());
// //报异常：NoSuchElementException
// System.out.println(iterator.next());
//方式二：
// for (int i = 0; i < coll.size(); i++) {
// System.out.println(iterator.next());
// }
//方式三：推荐
//hasNext():判断是否还有下一个元素
while (iterator.hasNext()){
//next():1.指针下移 2.将下移以后集合位置上的元素返回
System.out.println(iterator.next());
}
}
//测试Iterator中的remove()
//如果还未调用next()或在上一次调用 next 方法之后已经调用了 remove 方法，
//再调用remove都会报IllegalStateException
@Test
public void test2(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
//删除集合中"Tom"
Iterator iterator = coll.iterator();
while (iterator.hasNext()){
Object obj = iterator.next();
if ("Tom".equals(obj)){
iterator.remove();
}
}
//遍历集合
iterator = coll.iterator();
while (iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next()); //false
}
}
}
迭代器执行原理：
2.foreach循环遍历（增强for循环）
Java 5.0 提供了 foreach 循环迭代访问集合和数组。
遍历操作不需获取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。
代码展示：
public class ForeachTest {
@Test
public void test(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);
//foreach
//内部仍然调用了迭代器
for(Object obj : coll){
System.out.println(obj);
}
}
@Test
public void test2(){
int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5,6};
for (int i : arr) {
System.out.println(i);
}
}
}
五、List接口
1.List接口概述
- 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。
|----Collection接口：单列集合，用来存储一个一个的对象
|----List接口：存储有序、可重复的数据 --->动态数组
|----ArrayList：作为List接口的主要实现类，线程不安全的，效率高；底层使用Object[] elementData存储
|----LinkedList：对于频繁的插入、删除操作，使用此类效率比ArrayList高；底层使用双向链表存储
|----Vector：作为List接口的古老实现类，线程安全的，效率低；底层使用Object[] elementData存储
面试题：ArrayList、LinkedList、Vector三者的异同？
同：三个类都实现了List接口，存储数据的特点相同：存储有序的、可重复的数据
不同：见上
2.实现类的底层实现原理
ArrayList
ArrayList源码分析：
jdk7的情况下
ArrayList list = new ArrayList(); //底层创建了长度是10的Object[]数组elementData
list.add(123); //elementData[0] = new Integer(123);
...
list.add(11); //如果此次添加导致底层elementData数组容量不够，则扩容。
默认情况下，扩容为原来的容量的1.5倍，同时需要将原有数组中的数据复制到新的数组中
结论：建议开发中使用带参的构造器：ArrayList list = new ArrayList(int capacity)
jdk8中ArrayList的变化：
ArrayList list = new ArrayList(); //底层Object[] elementData初始化为{}，并没有创建长度为10的数组
list.add(123); //第一次调用add()时，底层才创建了长度10的数组，并将数据123添加到elementData[0]
...
后续的添加和扩容操作与jdk7无异
小结：jdk7中的ArrayList的创建类似于单例的饿汉式，而jdk8中的ArrayList的对象的创建类似于单例的懒汉式
延迟了数组的创建，节省内存
LinkedList
LinkedList的源码分析：
LinkedList list = new LinkedList(); 内部声明了Node类型的first和last属性，默认值为null
list.add(123); //将123封装到Node中，创建了Node对象
其中,Node定义为：体现了LinkedList的双向链表的说法
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;
}
}
Vector
Vector的源码分析：jdk7和jdk8中通过Vector()构造器创建对象时，
底层都创建了长度为10的数组
在扩容方面，默认扩容为原来的数组长度的2倍数
3.List中常用方法
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。如果不存在返回-1
int lastIndexOf(Object obj):返回obj在当前集合中末次出现的位置。如果不存在返回-1
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位置的左闭右开区间的子集合
总结：常用方法
增：add(Object obj)
删：remove(int index) / remove(Object obj)
改：set(int index,Object ele)
查：get(int index)
插：add(int index,Object ele)
长度：size()
遍历：1.Iterator迭代器
2.增强for循环
3.普通的循环
代码展示：
/**
* List接口中的常用方法
*/
public class ListTest {
@Test
public void test1(){
ArrayList list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add(456);
list.add("AA");
list.add(new Person("Tom",12));
list.add(456);
System.out.println(list);
//void add(int index, Object ele):在index位置插入ele元素
list.add(1,"BB");
System.out.println(list);
//boolean addAll(int index, Collection eles):从index位置开始将eles中的所有元素添加进来
List list1 = Arrays.asList(1, 2, 3);
list.addAll(list1);
// list.add(list1);
System.out.println(list.size()); //9
//Object get(int index):获取指定index位置的元素
System.out.println(list.get(0));
}
@Test
public void test2(){
ArrayList list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add(456);
list.add("AA");
list.add(new Person("Tom",12));
list.add(456);
//int indexOf(Object obj):返回obj在集合中首次出现的位置，如果不存在返回-1
int index = list.indexOf(456);
System.out.println(index);
//int lastIndexOf(Object obj):返回obj在当前集合中末次出现的位置。如果不存在返回-1
System.out.println(list.lastIndexOf(456));
//Object remove(int index):移除指定index位置的元素，并返回此元素
Object obj = list.remove(0);
System.out.println(obj);
System.out.println(list);
//Object set(int index, Object ele):设置指定index位置的元素为ele
list.set(1,"CC");
System.out.println(list);
//List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从fromIndex到toIndex位置的左闭右开区间的子集合
List subList = list.subList(2, 4);
System.out.println(subList);
System.out.println(list);
}
@Test
public void test3(){
ArrayList list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add(456);
list.add("AA");
//方式一：Iterator迭代器
Iterator it = list.iterator();
while (it.hasNext()){
System.out.println(it.next());
}
//方式二：增强for循环
for (Object obj : list){
System.out.println(obj);
}
//方式三：普通for循环
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
System.out.println(list.get(i));
}
}
}
六、Set接口
1.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，如果试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接口的框架：
|----Set接口：存储无序、不可重复的数据
|----HashSet：作为Set接口的主要实现类；线程不安全的；可以存储null值
|----LinkedHashSet：作为HashSet的子类，遍历其内部数据时，可以按照添加的顺序遍历
对于频繁的遍历操作，LinkedHashSet效率高于HashSet
|----TreeSet：可以按照添加对象的指定属性，进行排序。
2.HashSet中元素添加过程
一、Set:存储无序的、不可重复的数据
以HashSet为例说明：
1.无序性：不等于随机性。存储的数据在底层数组中并非按照数组索引的顺序添加。而是根据数据的哈希值决定
2.不可重复性：保证添加的元素按照equals()判断时，不能返回true。即相同的元素只能添加一个。
二、添加元素的过程：以HashSet为例：
我们像HashSet中添加元素a，首先调用元素a所在类的hashCode(),计算元素a的哈希值
此哈希值接着通过某种算法计算出在HashSet底层数组中的存放位置（即为：索引位置），
判断数组此位置上是否已经有元素：
如果此位置上没有其他元素，则元素a添加成功 --->情况一
如果此位置上有其他元素b（或以链表形式存在的多个元素），则比较元素a与元素b的哈希值：
如果哈希值不相同，则元素a添加成功 --->情况二
如果哈希值相同，进而需要调用元素a所在类的equals()：
equals()返回true，元素a添加失败
equals()返回false，元素a添加成功 --->情况三
对于添加成功的情况二和情况三而言：元素a与已经存在指定索引位置上数据以链表的方式存储
jdk7:元素a放到数组中，指向原来的元素
jdk8:原来的元素在数组中，指向元素a
总结：七上八下
HashSet底层：数组 + 链表的结构
3.关于hashCode和equals方法重写
重写 hashCode()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
重写 equals() 基本原则
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。
总结：
要求：向Set中添加的元素，其所在的类一定要重写hashCode()和equals()
要求：重写的hashCode()和equals()尽可能保持一致性：相等的对象必须具有相同的散列码
重写两个方法小技巧：对象中用作equals()比较的Field，都应该用来计算hashCode
4.LinkedHashSet的使用
- 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
部元素时有很好的性能。 - LinkedHashSet 不允许集合元素重复。
- 在添加数据的同时，每个数据还维护了两个引用，记录此数据前一个数据和后一个数据。
优点：对于频繁的遍历操作，LinkedHashSet效率高于HashSet
5.TreeSet类
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
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。
自然排序
- 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。
public class TreeSetTest {
/*
1.向TreeSet中添加的数据，要求是相同类的对象
2.两种排序方式：自然排序（实现Comparable） 和 定制排序
3.自然排序中，比较两个对象是否相同的标准为：
compareTo()返回0，不再是equals()
*/
@Test
public void test1(){
TreeSet set = new TreeSet();
//报错：不能添加不同类的对象
// set.add(123);
// set.add(456);
// set.add("AA");
// set.add(new Person("Tom",12));
//举例一：
// set.add(34);
// set.add(-34);
// set.add(43);
// set.add(11);
// set.add(8);
//举例二：
set.add(new Person("Tom",12));
set.add(new Person("Jerry",32));
set.add(new Person("Jim",2));
set.add(new Person("Mike",65));
set.add(new Person("Jack",33));
set.add(new Person("Jack",56));
Iterator iterator = set.iterator();
while (iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
}
}
=========================================================
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 void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
@Override
public boolean equals(Object o) {
if (this == o) return true;
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
Person person = (Person) o;
return age == person.age &&
Objects.equals(name, person.name);
}
//按照姓名从小到大,年龄从小到大排列
@Override
public int compareTo(Object o) {
if (o instanceof Person){
Person p = (Person) o;
//return this.name.compareTo(p.name);
int compare = this.name.compareTo(p.name);
if (compare != 0){
return compare;
}else {
return Integer.compare(this.age,p.age);
}
}else {
throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
}
}
}
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。
public class TreeSetTest {
/*
1.向TreeSet中添加的数据，要求是相同类的对象
2.两种排序方式：自然排序（实现Comparable） 和 定制排序（Comparator）
3.自然排序中，比较两个对象是否相同的标准为：
compareTo()返回0，不再是equals()
4.在定制排序中，比较两个对象是否相同的标准为：
compare()返回0，不再是equals()
*/
@Test
public void test(){
Comparator com = new Comparator() {
//按照年龄从小到大排列
@Override
public int compare(Object o1, Object o2) {
if (o1 instanceof Person && o2 instanceof Person){
Person p1 = (Person) o1;
Person p2 = (Person) o2;
return Integer.compare(p1.getAge(),p2.getAge());
}else {
throw new RuntimeException("输入的数据类型不匹配");
}
}
};
TreeSet set = new TreeSet(com);
set.add(new Person("Tom",12));
set.add(new Person("Jerry",32));
set.add(new Person("Jim",2));
set.add(new Person("Mike",65));
set.add(new Person("Jack",33));
set.add(new Person("Mary",33));
set.add(new Person("Jack",56));
Iterator iterator = set.iterator();
while (iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
}
}
七、Map接口
- 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，须重写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，即通过指定的 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
1.实现类结构及对比
|----Map：双列数据，存储key-value对的数据 ---类似于高中的函数：y = f(x)
|----HashMap：作为Map的主要实现类；线程不安全的，效率高；存储null的key和value
|----LinkedHashMap:保证再遍历map元素时，可以按照添加的顺序实现遍历
原因：在原有的HashMap底层结构基础上，添加了一对指针，指向前一个和后一个元素
对于频繁的遍历操作，此类执行效率要高于HashMap
|----TreeMap：保证按照添加的key-value对进行排序，实现排序遍历。此时考虑key的自然排序或定制排序
底层使用红黑树
|----Hashtable：作为古老的实现类；线程安全的，效率低；不能存储null的key和value
|----Properties:常用来处理配置文件。key和value都是String类型
HashMap的底层：数组 + 链表 （jdk7及之前）
数组 + 链表 + 红黑树 （jdk8）
2.key-value的理解
Map中的key：无序的、不可重复的，使用Set存储所有的key --->key所在的类重写equals()和hashCode()：以HashMap为例
Map中的value：无序的、可重复的，使用Collection存储所有的value --->value所在类要重写equals()
一个键值对：key-value构成了一个Entry对象
Map中的Entry：无序的、不可重复的，使用Set存储所有的entry
3.HashMap底层实现原理
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构成的集合是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构成的集合是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 true。
基于JDK7版本
HashMap map = new HashMap();
在实例化以后，底层创建了长度为16的一维数组Entry[] table
...可能已经执行过多次put操作...
map.put(key1,value1):
首先，调用key1所在类的hashCode()计算key1哈希值，此哈希值经过某种算法计算
以后，得到在Entry数组中的存放位置
如果此位置上数据为空，此时key1-value1添加成功 --->情况一
如果此位置上的数据不为空，（意味着此位置上存在一个或多个数据（以链表形式存在））
比较key1和已经存在的一个或多个数据的哈希值：
如果key1的哈希值与已经存在的数据的哈希值都不相同，此时key1-value1添加成功 --->情况二
如果key1的哈希值和已经存在的某一个数据（key2-value2）的哈希值相同，继续比较：调用key1所在类的equals(key2)比较：
如果equals()返回false:此时key1-value1添加成功 --->情况三
如果equals()返回true:使用value1替换value2
补充：关于情况2和情况3：此时key1-value1和原来的数据以链表的方式存储
在不断的添加过程中，会涉及到扩容问题，当超出临界值（且要存放的位置非空）时，扩容。默认的扩容方式：扩容为原来容量的2倍，并将原有的数据复制过来
基于JDK8版本
jdk8 相较于 jdk7在底层实现方面的不同：
1.new HashMap():底层没有创建一个长度为16的数组
2.jdk8底层的数组时：Node[]，而非Entry[]
3.首次调用put()时，底层创建长度为16的数组
4.jdk7底层结构只有：数组 + 链表。jdk8中底层结构：数组 + 链表 + 红黑树
当数组的某一个索引位置上的元素以链表形式存在的数据个数 > 8且当前数组的长度 > 64，此时此索引位置上
的所有数据改为使用红黑树存储
4.LinkedHashMap底层实现原理
- 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
源码中：
static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
Entry<K,V> before, after; //能够记录添加的元素的先后顺序
Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
super(hash, key, value, next);
}
}
5.TreeMap类
- 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
- 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 ClasssCastException
- 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。
自然排序与定制排序
public class MapTest {
//向TreeMap中添加key-value，要求key必须是由同一个类创建的对象
//因为要按照key进行排序：自然排序、定制排序
//自然排序
@Test
public void test1(){
TreeMap map = new TreeMap();
Person p1 = new Person("Tom",23);
Person p2 = new Person("Jerry",32);
Person p3 = new Person("Jack",22);
Person p4 = new Person("Rose",18);
map.put(p1,98);
map.put(p2,89);
map.put(p3,76);
map.put(p4,100);
Set entrySet = map.entrySet();
Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
while (iterator1.hasNext()) {
Object obj = iterator1.next();
Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());
}
}
//定制排序
@Test
public void test2(){
TreeMap map = new TreeMap(new Comparator() {
@Override
public int compare(Object o1, Object o2) {
if (o1 instanceof Person && o2 instanceof Person){
Person p1 = (Person) o1;
Person p2 = (Person) o2;
return Integer.compare(p1.getAge(),p2.getAge());
}
throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
}
});
Person p1 = new Person("Tom",23);
Person p2 = new Person("Jerry",32);
Person p3 = new Person("Jack",22);
Person p4 = new Person("Rose",18);
map.put(p1,98);
map.put(p2,89);
map.put(p3,76);
map.put(p4,100);
Set entrySet = map.entrySet();
Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
while (iterator1.hasNext()) {
Object obj = iterator1.next();
Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());
}
}
}
==================================================================
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 void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
@Override
public boolean equals(Object o) {
if (this == o) return true;
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
Person person = (Person) o;
return age == person.age &&
Objects.equals(name, person.name);
}
//按照姓名从小到大,年龄从小到大排列
@Override
public int compareTo(Object o) {
if (o instanceof Person){
Person p = (Person) o;
//return this.name.compareTo(p.name);
int compare = this.name.compareTo(p.name);
if (compare != 0){
return compare;
}else {
return Integer.compare(this.age,p.age);
}
}else {
throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
}
}
}
八、Map中常用方法
1.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()：清空当前map中的所有数据
代码展示：
public class MapTest {
@Test
public void test(){
Map map = new HashMap();
//add()
//添加
map.put("AA",123);
map.put(45,123);
map.put("BB",56);
//修改
map.put("AA",87);
System.out.println(map);
//putAll()
Map map1 = new HashMap();
map1.put("CC",123);
map1.put("DD",123);
map.putAll(map1);
System.out.println(map);
//remove(Object key)
Object value = map.remove("CC");
System.out.println(value);
System.out.println(map);
//clear()
map.clear(); //与map = null操作不同
System.out.println(map.size());
System.out.println(map);
}
}
2.元素查询的操作
- 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
代码展示：
public class MapTest {
@Test
public void test1(){
Map map = new HashMap();
map.put("AA",123);
map.put(45,123);
map.put("BB",56);
//get()
System.out.println(map.get(45));
//containsKey()
boolean isExist = map.containsKey("BB");
System.out.println(isExist);
//containsValue()
isExist = map.containsValue(123);
System.out.println(isExist);
//isEmpty()
map.clear();
System.out.println(map.isEmpty());
}
}
3.元视图的操作
- 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
代码展示：
public class MapTest {
@Test
public void test1() {
Map map = new HashMap();
map.put("AA", 123);
map.put(45, 123);
map.put("BB", 56);
//遍历所有的key集：keySet()
Set set = map.keySet();
Iterator iterator = set.iterator();
while (iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
//values()
Collection values = map.values();
for (Object obj : values) {
System.out.println(obj);
}
//遍历所有的key-value
//方式一：entrySet()
Set entrySet = map.entrySet();
Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
while (iterator1.hasNext()){
Object obj = iterator1.next();
//entrySet结合中的元素都是entry
Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());
}
//方式二：
Set keySet = map.keySet();
Iterator iterator2 = keySet.iterator();
while (iterator2.hasNext()){
Object key = iterator2.next();
Object value = map.get(key);
System.out.println(key + "--->" + value);
}
}
}
总结常用方法：
添加：Object put(Object key,Object value)
删除：Object remove(Object key)
修改：Object put(Object key,Object value)：
查询：get(Object key)
长度：size()
遍历：keySet() / values() / entrySet()
九、Properties处理属性文件
- Properties 类是 Hashtable 的子类，该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
我们先在项目中创建一个jdbc.properties配置文件：
代码展示：
public class PropertiesTest {
//Properties：常用来处理配置文件。key和value都是String类型
public static void main(String[] args){
FileInputStream fis = null;
try {
Properties pros = new Properties();
fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
pros.load(fis); //加载流对应的文件
String name = pros.getProperty("name");
String password = pros.getProperty("password");
System.out.println("name = " + name + ", password = " + password);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
if (fis != null){
try {
fis.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
十、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，还提供了对集合对象设置不可变、对集合对象实现同步控制等方法
常用方法：
- 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
- sort(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
- 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
内容总结
以上是互联网集市为您收集整理的Java集合笔记（含底层原理分析）全部内容，希望文章能够帮你解决Java集合笔记（含底层原理分析）所遇到的程序开发问题。 如果觉得互联网集市技术教程内容还不错，欢迎将互联网集市网站推荐给程序员好友。
内容备注
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