一 集合框架概述

1.1 生活中的容器

1.2 数组的特点与弊端

• 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，使用数组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。
  • 数组中的添加的元素是依次紧密排列的，有序的，可以重复的。
  • 数组声明的类型，就决定了进行元素初始化时的类型。不是此类型的变量，就不能添加。
  • 可以存储基本数据类型值，也可以存储引用数据类型的变量
• 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
  • 数组中提供的属性和方法少，不便于进行添加、删除、插入、获取元素个数等操作，且效率不高。
  • 数组存储数据的特点单一，只能存储有序的、可以重复的数据
• Java 集合框架中的类可以用于存储多个对象，还可用于保存具有映射关系的关联数组。

1.3 Java集合框架体系

Java 集合可分为 Collection 和 Map 两大体系：

• Collection接口：用于存储一个一个的数据，也称单列数据集合。
  • List子接口：用来存储有序的、可以重复的数据（主要用来替换数组，"动态"数组）
    • 实现类：ArrayList(主要实现类)、LinkedList、Vector
• Set子接口：用来存储无序的、不可重复的数据（类似于高中讲的"集合"）
  • 实现类：HashSet(主要实现类)、LinkedHashSet、TreeSet
• Map接口：用于存储具有映射关系“key-value对”的集合，即一对一对的数据，也称双列数据集合。(类似于高中的函数、映射。(x1,y1),(x2,y2) —> y = f(x) )
  • HashMap(主要实现类)、LinkedHashMap、TreeMap、Hashtable、Properties
• JDK提供的集合API位于java.util包内
• 图示：集合框架全图
  
• 简图1：**Collection接口继承树
  
• 简图2：Map接口继承树
  

1.4 集合的使用场景

二 Collection接口及方法

• 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）去实现。
• Collection 接口是 List和Set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 集合。方法如下：

2.1 添加

（1）add(E obj)：添加元素对象到当前集合中
（2）addAll(Collection other)：添加other集合中的所有元素对象到当前集合中，即this = this ∪ other

注意：add和addAll的区别

public class TestCollectionAdd {
    @Test
    public void testAdd(){
        //ArrayList是Collection的子接口List的实现类之一。
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");
        System.out.println(coll);
    }

    @Test
    public void testAddAll(){
        Collection c1 = new ArrayList();
        c1.add(1);
        c1.add(2);
        System.out.println("c1集合元素的个数：" + c1.size());//2
        System.out.println("c1 = " + c1);

        Collection c2 = new ArrayList();
        c2.add(1);
        c2.add(2);
        System.out.println("c2集合元素的个数：" + c2.size());//2
        System.out.println("c2 = " + c2);

        Collection other = new ArrayList();
        other.add(1);
        other.add(2);
        other.add(3);
        System.out.println("other集合元素的个数：" + other.size());//3
        System.out.println("other = " + other);
        System.out.println();

        c1.addAll(other);
        System.out.println("c1集合元素的个数：" + c1.size());//5
        System.out.println("c1.addAll(other) = " + c1);

        c2.add(other);
        System.out.println("c2集合元素的个数：" + c2.size());//3
        System.out.println("c2.add(other) = " + c2);
    }
}

注意：coll.addAll(other);与coll.add(other);

2.2 判断

（3）int size()：获取当前集合中实际存储的元素个数
（4）boolean isEmpty()：判断当前集合是否为空集合
（5）boolean contains(Object obj)：判断当前集合中是否存在一个与obj对象equals返回true的元素
（6）boolean containsAll(Collection coll)：判断coll集合中的元素是否在当前集合中都存在。即coll集合是否是当前集合的“子集”
（7）boolean equals(Object obj)：判断当前集合与obj是否相等

2.3 删除

（8）void clear()：清空集合元素
（9） boolean remove(Object obj) ：从当前集合中删除第一个找到的与obj对象equals返回true的元素。
（10）boolean removeAll(Collection coll)：从当前集合中删除所有与coll集合中相同的元素。即this = this - this ∩ coll
（11）boolean retainAll(Collection coll)：从当前集合中删除两个集合中不同的元素，使得当前集合仅保留与coll集合中的元素相同的元素，即当前集合中仅保留两个集合的交集，即this = this ∩ coll；

注意几种删除方法的区别

public class TestCollectionRemove {
    @Test
    public void test01(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");
        coll.add("佛地魔");
        System.out.println("coll = " + coll);

        coll.remove("小李广");
        System.out.println("删除元素\"小李广\"之后coll = " + coll);
        
        coll.clear();
        System.out.println("coll清空之后，coll = " + coll);
    }

    @Test
    public void test02() {
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");
        coll.add("佛地魔");
        System.out.println("coll = " + coll);

        Collection other = new ArrayList();
        other.add("小李广");
        other.add("扫地僧");
        other.add("尚硅谷");
        System.out.println("other = " + other);

        coll.removeAll(other);
        System.out.println("coll.removeAll(other)之后，coll = " + coll);
        System.out.println("coll.removeAll(other)之后，other = " + other);
    }

    @Test
    public void test03() {
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");
        coll.add("佛地魔");
        System.out.println("coll = " + coll);

        Collection other = new ArrayList();
        other.add("小李广");
        other.add("扫地僧");
        other.add("尚硅谷");
        System.out.println("other = " + other);

        coll.retainAll(other);
        System.out.println("coll.retainAll(other)之后，coll = " + coll);
        System.out.println("coll.retainAll(other)之后，other = " + other);
    }
}

2.4 其它

（12）Object[] toArray()：返回包含当前集合中所有元素的数组
（13）hashCode()：获取集合对象的哈希值
（14）iterator()：返回迭代器对象，用于集合遍历

public class TestCollectionContains {
    @Test
    public void test01() {
        Collection coll = new ArrayList();

        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");
        coll.add("佛地魔");
		//集合转换为数组：集合的toArray()方法
        Object[] objects = coll.toArray();
        System.out.println("用数组返回coll中所有元素：" + Arrays.toString(objects));
		
        //对应的，数组转换为集合：调用Arrays的asList(Object ...objs)
        Object[] arr1 = new Object[]{123,"AA","CC"};
        Collection list = Arrays.asList(arr1);
        System.out.println(list);
    }
}

三 Iterator(迭代器)接口

3.1 Iterator接口

• 在程序开发中，经常需要遍历集合中的所有元素。针对这种需求，JDK专门提供了一个接口java.util.Iterator。Iterator接口也是Java集合中的一员，但它与Collection、Map接口有所不同。

  • Collection接口与Map接口主要用于存储元素
  • Iterator，被称为迭代器接口，本身并不提供存储对象的能力，主要用于遍历Collection中的元素

• 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。

  • public Iterator iterator(): 获取集合对应的迭代器，用来遍历集合中的元素的。
  • 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接口的常用方法如下：

  • public E next():返回迭代的下一个元素。
  • public boolean hasNext():如果仍有元素可以迭代，则返回 true。

• 注意：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。

举例：

package com.atguigu.iterator;

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;

public class TestIterator {
    @Test
    public void test01(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");

        Iterator iterator = coll.iterator();
        System.out.println(iterator.next());
        System.out.println(iterator.next());
        System.out.println(iterator.next());
        System.out.println(iterator.next()); //报NoSuchElementException异常
    }

    @Test
    public void test02(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");

        Iterator iterator = coll.iterator();//获取迭代器对象
        while(iterator.hasNext()) {//判断是否还有元素可迭代
            System.out.println(iterator.next());//取出下一个元素
        }
    }
}

3.2 迭代器的执行原理

Iterator迭代器对象在遍历集合时，内部采用指针的方式来跟踪集合中的元素，接下来通过一个图例来演示Iterator对象迭代元素的过程：

使用Iterator迭代器删除元素：java.util.Iterator迭代器中有一个方法：void remove() ;

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。
• Collection已经有remove(xx)方法了，为什么Iterator迭代器还要提供删除方法呢？因为迭代器的remove()可以按指定的条件进行删除。

例如：要删除以下集合元素中的偶数

package com.atguigu.iterator;

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;

public class TestIteratorRemove {
    @Test
    public void test01(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(1);
        coll.add(2);
        coll.add(3);
        coll.add(4);
        coll.add(5);
        coll.add(6);

        Iterator iterator = coll.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            Integer element = (Integer) iterator.next();
            if(element % 2 == 0){
                iterator.remove();
            }
        }
        System.out.println(coll);
    }
}

在JDK8.0时，Collection接口有了removeIf 方法，即可以根据条件删除。

package com.atguigu.collection;

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.function.Predicate;

public class TestCollectionRemoveIf {
    @Test
    public void test01(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");
        coll.add("佛地魔");
        System.out.println("coll = " + coll);

        coll.removeIf(new Predicate() {
            @Override
            public boolean test(Object o) {
                String str = (String) o;
                return str.contains("地");
            }
        });
        System.out.println("删除包含\"地\"字的元素之后coll = " + coll);
    }
}

3.3 foreach循环

• foreach循环（也称增强for循环）是 JDK5.0 中定义的一个高级for循环，专门用来遍历数组和集合的。

• foreach循环的语法格式：

for(元素的数据类型 局部变量 : Collection集合或数组){ 
  	//操作局部变量的输出操作
}
//这里局部变量就是一个临时变量，自己命名就可以

举例：

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;

public class TestForeach {
    @Test
    public void test01(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");
		//foreach循环其实就是使用Iterator迭代器来完成元素的遍历的。
        for (Object o : coll) {
            System.out.println(o);
        }
    }
    @Test
    public void test02(){
        int[] nums = {1,2,3,4,5};
        for (int num : nums) {
            System.out.println(num);
        }
        System.out.println("-----------------");
        String[] names = {"张三","李四","王五"};
        for (String name : names) {
            System.out.println(name);
        }
    }
}

• 对于集合的遍历，增强for的内部原理其实是个Iterator迭代器。如下图。
  
  它用于遍历Collection和数组。通常只进行遍历元素，不要在遍历的过程中对集合元素进行增删操作。

• 练习：判断输出结果为何？

public class ForTest {
    public static void main(String[] args) {
        String[] str = new String[5];
        for (String myStr : str) {
            myStr = "atguigu";
            System.out.println(myStr);
        }
        for (int i = 0; i < str.length; i++) {
            System.out.println(str[i]);
        }
    }
}

四 Collection子接口1：List

4.1 List接口特点

• 鉴于Java中数组用来存储数据的局限性，我们通常使用java.util.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。
  • 举例：List集合存储数据，就像银行门口客服，给每一个来办理业务的客户分配序号：第一个来的是“张三”，客服给他分配的是0；第二个来的是“李四”，客服给他分配的1；以此类推，最后一个序号应该是“总人数-1”。
    
• JDK API中List接口的实现类常用的有：ArrayList、LinkedList和Vector。

4.2 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。

• 插入元素
  • 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
• 获取元素
  • Object get(int index):获取指定index位置的元素
  • List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从fromIndex到toIndex位置的子集合
• 获取元素索引
  • 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
• 删除和替换元素
  • 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

举例：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class TestListMethod {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建List集合对象
        List<String> list = new ArrayList<String>();

        // 往 尾部添加 指定元素
        list.add("图图");
        list.add("小美");
        list.add("不高兴");

        System.out.println(list);
        // add(int index,String s) 往指定位置添加
        list.add(1,"没头脑");

        System.out.println(list);
        // String remove(int index) 删除指定位置元素  返回被删除元素
        // 删除索引位置为2的元素
        System.out.println("删除索引位置为2的元素");
        System.out.println(list.remove(2));

        System.out.println(list);

        // String set(int index,String s)
        // 在指定位置 进行 元素替代（改）
        // 修改指定位置元素
        list.set(0, "三毛");
        System.out.println(list);

        // String get(int index)  获取指定位置元素
        // 跟size() 方法一起用  来 遍历的
        for(int i = 0;i<list.size();i++){
            System.out.println(list.get(i));
        }
        //还可以使用增强for
        for (String string : list) {
            System.out.println(string);
        }
    }
}

4.3 List接口主要实现类：ArrayList

• ArrayList 是 List 接口的主要实现类
• 本质上，ArrayList是对象引用的一个”变长”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
  

4.4 List的实现类之二：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。这是由底层采用链表（双向链表）结构存储数据决定的。
  
• 特有方法：
  • void addFirst(Object obj)
  • void addLast(Object obj)
  • Object getFirst()
  • Object getLast()
  • Object removeFirst()
  • Object removeLast()

4.5 List的实现类之三：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作为默认选择。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。
• 特有方法：
  • void addElement(Object obj)
  • void insertElementAt(Object obj,int index)
  • void setElementAt(Object obj,int index)
  • void removeElement(Object obj)
  • void removeAllElements()

五 Collection子接口2：Set

5.1 Set接口概述

• Set接口是Collection的子接口，Set接口相较于Collection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集合支持的遍历方式和Collection集合一样：foreach和Iterator。
• Set的常用实现类有：HashSet、TreeSet、LinkedHashSet。

5.2 Set主要实现类：HashSet

5.2.1 HashSet概述

• HashSet 是 Set 接口的主要实现类，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，因此具有很好的存储、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() 方法得到的哈希值相等，并且两个对象的 equals() 方法返回值为true。
• 对于存放在Set容器中的对象，对应的类一定要重写hashCode()和equals(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”。
• HashSet集合中元素的无序性，不等同于随机性。这里的无序性与元素的添加位置有关。具体来说：我们在添加每一个元素到数组中时，具体的存储位置是由元素的hashCode()调用后返回的hash值决定的。导致在数组中每个元素不是依次紧密存放的，表现出一定的无序性。

5.2.2 HashSet中添加元素的过程：

• 第1步：当向 HashSet 集合中存入一个元素时，HashSet 会调用该对象的 hashCode() 方法得到该对象的 hashCode值，然后根据 hashCode值，通过某个散列函数决定该对象在 HashSet 底层数组中的存储位置。

• 第2步：如果要在数组中存储的位置上没有元素，则直接添加成功。

• 第3步：如果要在数组中存储的位置上有元素，则继续比较：

  • 如果两个元素的hashCode值不相等，则添加成功；
  • 如果两个元素的hashCode()值相等，则会继续调用equals()方法：
    • 如果equals()方法结果为false，则添加成功。
    • 如果equals()方法结果为true，则添加失败。

  第2步添加成功，元素会保存在底层数组中。

  第3步两种添加成功的操作，由于该底层数组的位置已经有元素了，则会通过链表的方式继续链接，存储。

举例：

import java.util.Objects;

public class MyDate {
    private int year;
    private int month;
    private int day;

    public MyDate(int year, int month, int day) {
        this.year = year;
        this.month = month;
        this.day = day;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        MyDate myDate = (MyDate) o;
        return year == myDate.year &&
                month == myDate.month &&
                day == myDate.day;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(year, month, day);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "MyDate{" +
                "year=" + year +
                ", month=" + month +
                ", day=" + day +
                '}';
    }
}

import org.junit.Test;

import java.util.HashSet;

public class TestHashSet {
    @Test
    public void test01(){
        HashSet set = new HashSet();
        set.add("张三");
        set.add("张三");
        set.add("李四");
        set.add("王五");
        set.add("王五");
        set.add("赵六");

        System.out.println("set = " + set);//不允许重复，无序
    }

    @Test
    public void test02(){
        HashSet set = new HashSet();
        set.add(new MyDate(2021,1,1));
        set.add(new MyDate(2021,1,1));
        set.add(new MyDate(2022,2,4));
        set.add(new MyDate(2022,2,4));


        System.out.println("set = " + set);//不允许重复，无序
    }
}

5.2.3 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。

注意：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。

5.2.4 重写equals()方法的基本原则

• 重写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。

• 推荐：开发中直接调用Eclipse/IDEA里的快捷键自动重写equals()和hashCode()方法即可。

  • 为什么用Eclipse/IDEA复写hashCode方法，有31这个数字？

  首先，选择系数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）
  
  其次，31只占用5bits,相乘造成数据溢出的概率较小。
  
  再次，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）
  
  最后，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)
  

5.3 Set实现类之二：LinkedHashSet

• LinkedHashSet 是 HashSet 的子类，不允许集合元素重复。
• 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添加顺序保存的。
• 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。
  

举例：

public class TestLinkedHashSet {
    @Test
    public void test01(){
        LinkedHashSet set = new LinkedHashSet();
        set.add("张三");
        set.add("张三");
        set.add("李四");
        set.add("王五");
        set.add("王五");
        set.add("赵六");

        System.out.println("set = " + set);//不允许重复，体现添加顺序
    }
}

5.4 Set实现类之三：TreeSet

5.4.1 TreeSet概述

• TreeSet 是 SortedSet 接口的实现类，TreeSet 可以按照添加的元素的指定的属性的大小顺序进行遍历。
• 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特点：不允许重复、实现排序（自然排序或定制排序）
• 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：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。
  • 定制排序：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。
• 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) 或compare(Object o1,Object o2)方法比较返回值。返回值为0，则认为两个对象相等。

5.4.2 举例

举例1：

public class TreeSetTest {
    /*
    * 自然排序：针对String类的对象
    * */
    @Test
    public void test1(){
        TreeSet set = new TreeSet();

        set.add("MM");
        set.add("CC");
        set.add("AA");
        set.add("DD");
        set.add("ZZ");
        //set.add(123);  //报ClassCastException的异常

        Iterator iterator = set.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
    /*
    * 自然排序：针对User类的对象
    * */
    @Test
    public void test2(){
        TreeSet set = new TreeSet();

        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(new User("Rose",23));
        set.add(new User("Jerry",2));
        set.add(new User("Eric",18));
        set.add(new User("Tommy",44));
        set.add(new User("Jim",23));
        set.add(new User("Maria",18));
        //set.add("Tom");

        Iterator iterator = set.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }

        System.out.println(set.contains(new User("Jack", 23))); //true
    }
}

其中，User类定义如下：

public class User implements Comparable{
    String name;
    int age;
    
	public User() {
    }
    
    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    
    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
    /*
    举例：按照age从小到大的顺序排列，如果age相同，则按照name从大到小的顺序排列
    * */
    public int compareTo(Object o) {
        if(this == o){
            return 0;
        }

        if(o instanceof User){
            User user = (User)o;
            int value = this.age - user.age;
            if(value != 0){
                return value;
            }
            return -this.name.compareTo(user.name);
        }
        throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
    }
}

举例2：

/*
 * 定制排序
 * */
@Test
public void test3(){
    //按照User的姓名的从小到大的顺序排列
    Comparator comparator = new Comparator() {
        @Override
        public int compare(Object o1, Object o2) {
            if(o1 instanceof User && o2 instanceof User){
                User u1 = (User)o1;
                User u2 = (User)o2;

                return u1.name.compareTo(u2.name);
            }
            throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
        }
    };
    TreeSet set = new TreeSet(comparator);

    set.add(new User("Tom",12));
    set.add(new User("Rose",23));
    set.add(new User("Jerry",2));
    set.add(new User("Eric",18));
    set.add(new User("Tommy",44));
    set.add(new User("Jim",23));
    set.add(new User("Maria",18));
    //set.add(new User("Maria",28));

    Iterator iterator = set.iterator();
    while(iterator.hasNext()){
        System.out.println(iterator.next());
    }
}

六 Map接口

现实生活与开发中，我们常会看到这样的一类集合：用户ID与账户信息、学生姓名与考试成绩、IP地址与主机名等，这种一一对应的关系，就称作映射。Java提供了专门的集合框架用来存储这种映射关系的对象，即java.util.Map接口。

6.1 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
  • Collection集合称为单列集合，元素是孤立存在的（理解为单身）。
  • Map集合称为双列集合，元素是成对存在的(理解为夫妻)。
• Map 中的 key 和 value 都可以是任何引用类型的数据。但常用String类作为Map的“键”。
• Map接口的常用实现类：HashMap、LinkedHashMap、TreeMap和``Properties。其中，HashMap是 Map 接口使用频率最高`的实现类。
  

6.2 Map中key-value特点

这里主要以HashMap为例说明。HashMap中存储的key、value的特点如下：

• 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
  
• 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，不同key对应的value可以重复。value所在的类要重写equals()方法。
• key和value构成一个entry。所有的entry彼此之间是无序的、不可重复的。

6.2 Map接口的常用方法

• 添加、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
• 删除操作：
  • 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
• 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
• 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

举例：

public class TestMapMethod {
    public static void main(String[] args) {
        //创建 map对象
        HashMap map = new HashMap();

        //添加元素到集合
        map.put("黄晓明", "杨颖");
        map.put("李晨", "李小璐");
        map.put("李晨", "范冰冰");
        map.put("邓超", "孙俪");
        System.out.println(map);

        //删除指定的key-value
        System.out.println(map.remove("黄晓明"));
        System.out.println(map);

        //查询指定key对应的value
        System.out.println(map.get("邓超"));
        System.out.println(map.get("黄晓明"));

    }
}

public static void main(String[] args) {
    HashMap map = new HashMap();
    map.put("许仙", "白娘子");
    map.put("董永", "七仙女");
    map.put("牛郎", "织女");
    map.put("许仙", "小青");

    System.out.println("所有的key:");
    Set keySet = map.keySet();
    for (Object key : keySet) {
        System.out.println(key);
    }

    System.out.println("所有的value:");
    Collection values = map.values();
    for (Object value : values) {
        System.out.println(value);
    }

    System.out.println("所有的映射关系:");
    Set entrySet = map.entrySet();
    for (Object mapping : entrySet) {
        //System.out.println(entry);
        Map.Entry entry = (Map.Entry) mapping;
        System.out.println(entry.getKey() + "->" + entry.getValue());
    }
}

6.3 Map的主要实现类：HashMap

6.3.1 HashMap概述

• HashMap是 Map 接口使用频率最高的实现类。
• HashMap是线程不安全的。允许添加 null 键和 null 值。
• 存储数据采用的哈希表结构，底层使用一维数组+单向链表+红黑树进行key-value数据的存储。与HashSet一样，元素的存取顺序不能保证一致。
• HashMap 判断两个key相等的标准是：两个 key 的hashCode值相等，通过 equals() 方法返回 true。
• HashMap 判断两个value相等的标准是：两个 value 通过 equals() 方法返回 true。

6.4 Map实现类之二：LinkedHashMap

• LinkedHashMap 是 HashMap 的子类
• 存储数据采用的哈希表结构+链表结构，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先后顺序，可以保证遍历元素时，与添加的顺序一致。
• 通过哈希表结构可以保证键的唯一、不重复，需要键所在类重写hashCode()方法、equals()方法。

6.5 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 ClasssCastException
  • 定制排序：创建 TreeMap 时，构造器传入一个 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。

6.6 Map实现类之四：Hashtable

• Hashtable是Map接口的古老实现类，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（数组+单向链表），查询速度快。
• 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。
• 与HashMap不同，Hashtable 不允许使用 null 作为 key 或 value。
  面试题：Hashtable和HashMap的区别：

HashMap:底层是一个哈希表（jdk7:数组+链表;jdk8:数组+链表+红黑树）,是一个线程不安全的集合,执行效率高
Hashtable:底层也是一个哈希表（数组+链表）,是一个线程安全的集合,执行效率低

HashMap集合:可以存储null的键、null的值
Hashtable集合,不能存储null的键、null的值

Hashtable和Vector集合一样,在jdk1.2版本之后被更先进的集合(HashMap,ArrayList)取代了。所以HashMap是Map的主要实现类，Hashtable是Map的古老实现类。

Hashtable的子类Properties（配置文件）依然活跃在历史舞台
Properties集合是一个唯一和IO流相结合的集合

6.7 Map实现类之五：Properties

• 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 中要求 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。

@Test
public void test01() {
    Properties properties = System.getProperties();
    String fileEncoding = properties.getProperty("file.encoding");//当前源文件字符编码
    System.out.println("fileEncoding = " + fileEncoding);
}
@Test
public void test02() {
    Properties properties = new Properties();
    properties.setProperty("user","songhk");
    properties.setProperty("password","123456");
    System.out.println(properties);
}

@Test
public void test03() throws IOException {
    Properties pros = new Properties();
    pros.load(new FileInputStream("jdbc.properties"));
    String user = pros.getProperty("user");
    System.out.println(user);
}

7. Collections工具类

参考操作数组的工具类：Arrays，Collections 是一个操作 Set、List 和 Map 等集合的工具类。

7.1 常用方法

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（均为static方法）：

排序操作：

• 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

查找

• 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)：根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最小元素
• Object min(Collection，Comparator)：根据 Comparator 指定的顺序，返回给定集合中的最小元素
• int binarySearch(List list,T key)在List集合中查找某个元素的下标，但是List的元素必须是T或T的子类对象，而且必须是可比较大小的，即支持自然排序的。而且集合也事先必须是有序的，否则结果不确定。
• int binarySearch(List list,T key,Comparator c)在List集合中查找某个元素的下标，但是List的元素必须是T或T的子类对象，而且集合也事先必须是按照c比较器规则进行排序过的，否则结果不确定。
• int frequency(Collection c，Object o)：返回指定集合中指定元素的出现次数

复制、替换

• 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
• 提供了多个unmodifiableXxx()方法，该方法返回指定 Xxx的不可修改的视图。

添加

• boolean addAll(Collection c,T… elements)将所有指定元素添加到指定 collection 中。

同步

• 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：