JavaSE面试篇章——一文干破Java集合

文章目录

Java集合——一文干破集合
- 一、集合的理解和好处
- - 1.1 数组
  - 1.2 集合
- 二、集合的框架体系
- 三、Collection接口和常用方法
- - 3.1 Collection接口实现类的特点
  - 3.2 Collection接口遍历元素方式1-使用Iterator(迭代器)
  - - 3.2.1 基本介绍
    - 3.2.2 迭代器的执行原理
    - 3.2.3 Iterator接口的方法
  - 3.3 Collection接口遍历对象方式2-for循环增强（即for-each循环）
  - - 3.3.1 基本介绍
    - 3.3.2 案例演示
    - 3.3.3 Debug查看源码 - 看底层是否是迭代器
  - 3.4 练习题
- 四、List接口和常用方法
- - 4.1 List接口基本介绍
  - 4.2 List接口的常用方法
  - 4.3 List接口课堂练习1
  - 4.4 List【ArrayList、LinkedList、Vector】的三种遍历方式
  - 4.5 List实现类的课堂练习2
  - 4.6 ArrayList底层结构和源码分析⭐
  - - 4.6.1 ArrayList的注意事项
    - 4.6.2 ArrayList的底层操作机制源码分析（重点、难点）❤️
    - - 4.6.2.1 **无参构造器**
      - 4.6.2.2 有参构造器
  - 4.7 Vector底层结构和源码剖析⭐
  - - 4.7.1 Vector的基本介绍
    - 4.7.2 Vector的底层操作机制源码分析（重点、难点）❤️
    - 4.7.3 Vector和ArrayList的比较
  - 4.8 LinkedList底层结构和源码剖析⭐
  - - 4.8.1 LinkedList的全面说明
    - 4.8.2 LinkedList的底层操作机制
    - 4.8.3 LinkedList的底层操作机制源码分析（重点、难点）❤️
    - 4.8.4 LinkedList和ArrayList比较
- 五、Set接口和常用方法
- - 5.1 Set接口基本介绍
  - 5.2 Set接口的常用方法
  - 5.3 Set接口的遍历方式
  - 5.4 HashSet底层结构和源码剖析⭐
  - - 5.4.1 HashSet的全面说明
    - 5.4.2 HashSet案例说明 - 引出问题
    - 5.4.3 HashSet的底层操作机制源码分析（重点、难点）❤️❤️❤️
    - - 5.4.3.1 模拟一个简单的数组+链表结构
      - 5.4.3.2 HashSet源码分析（add添加方法）⭐
      - 5.4.3.3 HashSet源码分析（扩容和转成红黑树机制）⭐
    - 5.4.4 HashSet课堂练习
    - - 5.4.4.1 题一
      - 5.5.4.2 题二
  - 5.5 LinkedHashSet底层结构和源码剖析⭐
  - - 5.5.1 LinkedHashSet的全面说明
    - 5.5.2 LinkedHashSet底层机制说明
    - 5.5.3 LinkedHashSet练习题
  - 5.6 Set接口实现类-TreeSet
- 六、Map接口和常用方法
- - 6.1 Map接口实现类的特点
  - 6.2 Map接口常用方法
  - 6.3 Map接口遍历方法
  - 6.4 Map接口课堂练习
  - 6.5 Map接口实现类-HashMap
  - - 6.5.1 HashMap小结
    - 6.5.2 HashMap底层机制及源码剖析
  - 6.6 Map接口实现类-Hashtable
  - - 6.6.1 Hashtable的基本介绍
    - 6.6.2 Hashtable和HashMap对比
  - 6.7 Map接口实现类-Properties
  - - 6.7.1 基本介绍
    - 6.7.2 基本使用
  - 6.8 Map接口实现类-TreeMap
- 七、总结-开发中如何选择集合实现类(记住)
- 八、Collections工具类
- - 8.1 Collections工具类介绍
  - 8.2 Collections各种方法演示

Java集合——一文干破集合

一、集合的理解和好处

1.1 数组

长度开始时必须指定，而且一旦指定，不能更改
保存的必须为同一类型的元素
使用数组进行增加/删除元素的示意代码 - 麻烦

//写出Person数组扩容示意代码
Person[] pers = new Person[1]; //大小是1
pers[0] = new Person();

//增加新的Person对象 （需要扩容）
Person[] pers2 = new Person[pers.length + 1]; //新创建数组
for() {} //拷贝pers数组的元素到pers2
pers2[pers2.length - 1] = new Person(); //添加新对象

1.2 集合

可以动态保存任意多个对象，使用比较方便
提供了一系列方便的操作对象的方法：add、remove、set、get
使用集合添加、删除新元素的示意代码 - 简洁

二、集合的框架体系

Java的集合类很多，主要分为两大类【重要，背】

package com.zanedu.collection_;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class Collection_ {
    @SuppressWarnings({"all"})
    public static void main(String[] args) {
//        Collection
//        Map
        /*
        解读
        1. 集合主要是两组（单列集合、双列集合）
        2. Collection 接口有两个重要的子接口 List Set，他们的实现子类都是单列集合（单个单个的元素）
        3. Map 接口的实现子类 是双列集合（存放的就是K-V）即key和value
         */
        //单列集合，放单列数据就是单列集合
        ArrayList arrayList = new ArrayList();
        arrayList.add("jack");
        arrayList.add("tom");

        //双列集合，放双列数据就是双列集合
        HashMap hashMap = new HashMap();
        hashMap.put("NO1", "北京");
        hashMap.put("NO2", "上海");
    }
}

三、Collection接口和常用方法

3.1 Collection接口实现类的特点

public interface Collection<E> extends Iterable<E>

collection实现子类可以存放多个元素，并且每个元素都可以是Object
有些Collection的实现类，有些可以存放重复的元素，有些不可以
有些Collection的是实现类，有些是有序的(List)，有些不是有序的(Set)
Collection接口没有直接的实现子类，是通过它的子接口Set和List来实现的

Collection接口常用方法，以实现子类ArrayList来演示

package com.hspedu.collection_;

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

public class CollectionMethod_ {
    @SuppressWarnings({"all"})
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList();
//        add:添加单个元素
        list.add("jack");
        list.add(10);//list.add(new Integer(10)); //因此他是对象了
        list.add(true);
        System.out.println(list);
//        remove:删除指定元素
//        list.remove(0);//删除第一个元素 //返回boolean
        list.remove(true);//指定删除某个元素
        System.out.println(list);
//        contains:查找元素是否存在
        System.out.println(list.contains("jack"));//true
//        size:获取元素个数
        System.out.println(list.size());//2
//        isEmpty:判断是否为空
        System.out.println(list.isEmpty());//false
//        clear:清空
//        list.clear();
//        System.out.println(list);
//        addAll:添加多个元素
        ArrayList list2 = new ArrayList();
        list2.add("红楼梦");
        list2.add("三国演义");
        list.addAll(list2);
        System.out.println(list);
//        containsAll:查找多个元素是否都存在
        System.out.println(list.containsAll(list2));//true
//        removeAll：删除多个元素
        list.add("聊斋");
        list.removeAll(list2);
        System.out.println(list);
//        说明：以ArrayList实现类来演示.

    }
}

3.2 Collection接口遍历元素方式1-使用Iterator(迭代器)

3.2.1 基本介绍

Iterator对象称为迭代器，主要用于遍历 Collection 集合中的元素
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，即可以返回一个迭代器
Iterator仅用于遍历集合，Iterator本身并不存放对象

3.2.2 迭代器的执行原理

Iterator iterator = coll.iterator(); //得到一个集合的迭代器

// hasNext(); 判断是否还有下一个元素
while (iterator.hasNext()) {
    // next()作用：1. 下移 	2.将下移以后集合位置上的元素返回
    System.out.println(iterator.next());
}

解读：每next一次，就会向下移动一次
查看Iterator接口的源码 - 发现如果还有元素就返回true

3.2.3 Iterator接口的方法

提示：在调用iterator.next()方法之前必须要调用iterator.hasNext()来进行检测，看看是否还有元素。若不调用，且之后没有元素，再调用iterator.next()会抛出NoSuchElementException异常

public class CollectionIterator {
    @SuppressWarnings({"all"})
    public static void main(String[] args) {

        //以ArrayList类来演示
        Collection col = new ArrayList();

        col.add(new Book("三国演义", "罗贯中", 10.1));
        col.add(new Book("小李飞刀", "古龙", 5.1));
        col.add(new Book("红楼梦", "曹雪芹", 34.1));

//        System.out.println(col);
        //希望能够遍历col集合
        //1. 先得到 col 对于的迭代器
        Iterator iterator = col.iterator();
        //2. 使用while循环遍历即可
        while (iterator.hasNext()) { //判断是否还有数据
            //返回下一个元素，类型是Object，什么都可以返回
            Object obj = iterator.next();
            System.out.println(obj);
        }
        //快捷键，快速生成 while循环 itit
        //显示所有的快捷键的快捷键 ctrl + j

        //3. 当退出while循环后，这时iterator迭代器指向了最后的元素
//        iterator.next();//抛出异常 NoSuchElementException
        //4. 如果希望再次遍历，需要重置我们的迭代器，即将箭头指向最前面的元素
        iterator = col.iterator();
        System.out.println("===第二次遍历===");
        while (iterator.hasNext()) {
            Object next = iterator.next();
            System.out.println(next);
        }
    }
}
//Book类 - 很简单可以跳
class Book {
    private String name;
    private String author;
    private double price;

    public Book(String name, String author, double price) {
        this.name = name;
        this.author = author;
        this.price = price;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public String getAuthor() {
        return author;
    }

    public void setAuthor(String author) {
        this.author = author;
    }

    public double getPrice() {
        return price;
    }

    public void setPrice(double price) {
        this.price = price;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Book{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", author='" + author + '\'' +
                ", price=" + price +
                '}';
    }
}

3.3 Collection接口遍历对象方式2-for循环增强（即for-each循环）

3.3.1 基本介绍

增强for循环，可以代替iterator迭代器

特点：增强for循环就是简化版的iterator，但底层还是一样的，都是迭代器，只能用于遍历集合或数组

基本语法：

for (元素类型 元素名 : 集合名或数组名) {
    访问元素
}

3.3.2 案例演示

public class CollectionFor {
    @SuppressWarnings({"all"})
    public static void main(String[] args) {

        Collection col = new ArrayList();

        col.add(new Book("三国演义", "罗贯中", 10.1));
        col.add(new Book("小李飞刀", "古龙", 5.1));
        col.add(new Book("红楼梦", "曹雪芹", 34.1));

        //解读
        //1. 使用增强for循环遍历集合，在Collection集合上使用
        //2. 增强for ，底层仍然是迭代器
        //3. 增强for可以理解为就是简化版本的迭代器遍历
        //4. 快捷方式 I
//        for (Object o :) {
//
//        }

        for (Object obj : col) {
            System.out.println(obj);
        }
        //增强for，也可以直接在数组使用
        int[] nums = {1, 8, 10, 90};
        for (int i : nums) {
            System.out.println(i);
        }
    }
}

3.3.3 Debug查看源码 - 看底层是否是迭代器

在增强for那里打断点，Debug
发现直接就进入了iterator迭代器

一步步走下去，发现都是迭代器的next和hasNext，因此得出结论：增强for的底层就是迭代器

3.4 练习题

编程题：

创建 3 个Dog{name, age}对象，放入到 ArrayList中，赋给 List 引用
用迭代器和增强for循环两种方式来遍历
重写Dog的toString方法，输出name和age

public class CollectionExercise {
    @SuppressWarnings({"all"})
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList();

        list.add(new Dog("tom", 2));
        list.add(new Dog("smith", 1));
        list.add(new Dog("jack", 3));

        //iterator 迭代器遍历
        Iterator iterator = list.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Object obj = iterator.next();
            System.out.println(obj);
        }

        //for循环增强
        for (Object o : list) {
            System.out.println(o);
        }
    }
}
/**
 * 创建3个Dog {name, age} 对象，放入到ArrayList中，赋给List引用
 * 用迭代器和增强for循环两种方式来遍历
 * 重写Dog的 toString方法，输出name和age
 */
class Dog {
    private String name;
    private int age;

    public Dog(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 "Dog{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

四、List接口和常用方法

4.1 List接口基本介绍

List接口是Collection接口的子接口

List集合类中元素有序（即添加顺序和取出顺序一致），且可重复
List集合中的每个元素都有其对应的顺序索引，即支持索引**（索引从0开始）**
List容量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接口的是实现类有：

常用的有：ArrayList、LinkedList、Vector

public class List_ {
    public static void main(String[] args) {
        //1. List集合类中元素有序(即添加顺序和取出顺序一致)，且可重复
        List list = new ArrayList();
        list.add("jack");
        list.add("tom");
        list.add("mary");
        list.add("zan");
        list.add("tom");
        System.out.println(list);

        //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
        //索引从0开始
        System.out.println(list.get(3));//zan

    }
}

4.2 List接口的常用方法

public class ListMethod {
    @SuppressWarnings({"all"})
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList();
        list.add("张三丰");
        list.add("贾宝玉");

//        void add(int index, Object ele):在index位置插入ele元素
        //在 index = 1 的位置插入一个对象
        list.add(1, "zan");
        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 list2 = new ArrayList();
        list2.add("jack");
        list2.add("tom");
        list.addAll(1, list2);
        System.out.println(list);

//        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
        System.out.println(list.indexOf("tom"));//2

//        int lastIndexOf(Object obj):返回obj在当前集合中末次出现的位置
        list.add("zan");
        System.out.println(list.lastIndexOf("zan"));//5

//        Object remove(int index):移除指定index位置的元素，并返回此元素
        list.remove(0);
        System.out.println(list);

//        Object set(int index, Object ele):设置指定index位置的元素为ele , 相当于是替换.
        list2.set(1, "玛丽");
//        list2.set(10, "玛丽");//越界会抛出异常IndexOutOfBoundsException
        System.out.println(list2);

//        List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从fromIndex到toIndex位置的子集合
        // 注意返回的子集合 fromIndex <= subList < toIndex  == 左闭右开

        List reslist = list.subList(0, 2);
        System.out.println(reslist);

    }
}

4.3 List接口课堂练习1

需求：添加10个以上的元素（比如String “hello”）,在2号位插入一个元素"zan"，获得第五个元素，删除第六个元素，修改第七个元素，再使用迭代器遍历集合，要求：使用List的实现类ArrayList完成

/**
 * 添加10个以上的元素（String "hello"），在2号位插入一个元素"zan"；
 * 获得第5个元素，删除第6个元素，修改第7个元素，在使用迭代器遍历集合
 * 要求：使用List的实现类ArrayList完成
 */
public class ListExercise {
    @SuppressWarnings({"all"})
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList();
        for (int i = 1; i < 12; i++) {
            list.add("hello" + i);
        }
        System.out.println(list);
        list.add(2, "zan");
        System.out.println(list);
        System.out.println("第五个元素=" + list.get(4));
        //删除第6个元素
        list.remove(5);
        System.out.println(list);
        //修改第7个元素
        list.set(6, "三国演义");
        System.out.println(list);

        //使用迭代器遍历
        Iterator iterator = list.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Object obj = iterator.next();
            System.out.println(obj);
        }
    }
}

4.4 List【ArrayList、LinkedList、Vector】的三种遍历方式

方式一：使用iterator迭代器

Iterator iter = col.iterator();
while (iter.hasNext()) {
    Object o = iter.next();
}

方式二：使用增强for循环

for (Object o : col) {
}

方式三：使用普通for循环

for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
    Object obj = list.get(i);
    System.out.println(obj);
}

public class ListFor {
    @SuppressWarnings({"all"})
    public static void main(String[] args) {

        //List 接口的实现子类 Vector LinkedList ArrayList都可以
//        List list = new ArrayList();
//        List list = new Vector();
        List list = new LinkedList();
        list.add("jack");
        list.add("tom");
        list.add("鱼香肉丝");
        list.add("北京烤鸭");

        //遍历
        //1. 迭代器
        Iterator iterator = list.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Object next = iterator.next();
            System.out.println(next);
        }

        //2.增强for循环
        System.out.println("==增强for==");
        for (Object o : list) {
            System.out.println(o);
        }

        //3. 普通for循环
        System.out.println("==普通for==");
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            System.out.println(list.get(i));
        }
    }
}

4.5 List实现类的课堂练习2

使用List的实现类添加三本图书，并遍历

需求：

按价格排序，从低到高（使用冒泡法）
要求使用ArrayList、Linked List、Vector三种集合实现

/**
 * 使用List的实现类添加三本图书，并遍历
 * 要求：按价格排序，从低到高（使用冒泡）
 * 要求使用ArrayList、LinkedList、Vector三种集合实现
 */
@SuppressWarnings({"all"})
public class ListExercise02 {
    public static void main(String[] args) {
//        List list = new ArrayList();
//        List list = new Vector();
        List list = new LinkedList();
        list.add(new Book("红楼梦", "曹雪芹", 100)); // 向上转型 Book -> Object
        list.add(new Book("三国演", "罗贯中", 10));
        list.add(new Book("西游记", "吴承恩", 120));

        //如何对集合进行排序

        //遍历
        for (Object o : list) {
            System.out.println(o);
        }

        //冒泡排序
        sort(list);
        System.out.println("===排序后===");
        for (Object o : list) {
            System.out.println(o);
        }

    }
    //静态方法
    public static void sort(List list) {
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            for (int j = 0; j < list.size() - i - 1; j++) {
                // 取出对象Book
                // 这里只有向下转型，将其编译类型转成Book，才能调用Book类里面的方法（调用子类的方法）
                Book book1 = (Book)list.get(j);
                Book book2 = (Book)list.get(j + 1);
                if (book1.getPrice() > book2.getPrice()) {
                    list.set(j, book2);
                    list.set(j + 1, book1);
                }
            }
        }
    }
}

class Book {
    private String name;
    private String author;
    private double price;

    public Book(String name, String author, double price) {
        this.name = name;
        this.author = author;
        this.price = price;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public String getAuthor() {
        return author;
    }

    public void setAuthor(String author) {
        this.author = author;
    }

    public double getPrice() {
        return price;
    }

    public void setPrice(double price) {
        this.price = price;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "名称：" + name + "\t\t价格：" + price + "\t\t作者：" + author;
    }
}

4.6 ArrayList底层结构和源码分析⭐

4.6.1 ArrayList的注意事项

1、permits all elements，including null，ArrayList可以加入null，并且可以加入多个（可以放入空元素）

2、ArrayList是由数组来实现数据存储的

3、ArrayList基本等同于Vector，除了ArrayList是线程不安全（但是执行效率高），因此在多线程情况下，不建议使用ArrayList

public class ArrayListDetail {
    @SuppressWarnings({"all"})
    public static void main(String[] args) {

        //ArrayList 是线程不安全的，可以看源码，没有synchronized关键字修饰
        /*
         public boolean add(E e) {
            ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
            elementData[size++] = e;
            return true;
        }
         */
        ArrayList arrayList = new ArrayList();
        arrayList.add(null);
        arrayList.add("jack");
        arrayList.add(null);
        arrayList.add(null);
        System.out.println(arrayList);
    }
}

4.6.2 ArrayList的底层操作机制源码分析（重点、难点）❤️

结论：

ArrayList中维护了一个Object类型的数组elementDate

transient Object[] elementData; // transient 表示瞬间，短暂的，该关键字修饰该属性不会被序列化
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，第一次添加后，扩容elementData为10，如需要再次扩容，则扩容elementData为原先的1.5倍
如果使用的是指定大小的构造器（即有参构造器），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

总结：

无参构造器：初始为0，第一次添加为10，后面扩容1.5倍（0 -> 10 -> 15 -> 22）

有参构造器：初始为指定大小，后面扩容1.5倍（8 -> 12 -> 18 -> 27）

public class ArrayListSource {
    @SuppressWarnings({"all"})
    public static void main(String[] args) {

        //注意：Idea再默认情况下，Debug显示的数据是简化后的，如果希望看到完整的数据需要做设置，
        //使用无参构造器创建ArrayList对象
//        ArrayList list = new ArrayList();
        ArrayList list = new ArrayList(8);
        //使用for循环给list集合添加1-10数据
        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            list.add(i);
        }
        //使用for循环给list集合添加 11-15数据
        for (int i = 11; i <= 15; i++) {
            list.add(i);
        }
        list.add(100);
        list.add(200);
        list.add(null);
    }
}

查看源码 - Debug⭐

4.6.2.1 无参构造器

首先就是创建了一个空的elementData数组 = {}

然后执行list.add()

1、先确定是否要扩容（ensureCapacityInternal方法）

2、然后再执行赋值操作

calculateCapacity()该方法确定minCapacity，也就是最小容量

1、第一次扩容为10

ensureExplicitCapacity()方法判断是否要扩容

1、modCount++：记录集合被修改的次数（防止多线程操作出现的异常）

2、如果elementData的大小/容量不够，就调用grow()去扩容

进行扩容（grow方法）

1、使用了扩容机制来确定要扩容到多大

2、第一次newCapacity = 10

3、第二次及其以后，按照1.5倍扩容（因为oldCapacity >> 1 代表除以2，即1 + 0.5 = 1.5倍，>>向右移动一位）

4、扩容使用的是Arrays.copyof()

4.6.2.2 有参构造器

与无参构造器的区别在于刚开始创建数组的时候
有参构造器是创建了一个指定大小elementData数组
elementData = new Object[initialCapacity]

有参构造器的扩容机制：第一次扩容，就按照elementData的1.5倍扩容，整个的执行流程还是跟前面无参构造器的一样

4.7 Vector底层结构和源码剖析⭐

4.7.1 Vector的基本介绍

Vector类的定义说明

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

Vector是线程同步的，即线程安全，因为Vector类的操作方法带有synchronized

在开发中，需要线程同步安全时，考虑使用Vector

4.7.2 Vector的底层操作机制源码分析（重点、难点）❤️

结论：

无参构造器刚开始开辟10个空间的数组，有参构造器就开辟特定大小的数组
如果需要的数组大小不够用，就扩容2倍

总结：

无参构造器：初始为10个空间，后面扩容2倍（10 -> 20 -> 30）

有参构造器：初始为指定大小，后面扩容2倍（8 -> 16 -> 32）

@SuppressWarnings({"all"})
public class Vector_ {
    public static void main(String[] args) {
        //无参构造器
        //有参数的构造
        Vector vector = new Vector(8);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            vector.add(i);
        }
        vector.add(100);
        System.out.println("vector=" + vector);
        //解读源码
        //1. new Vector() 底层
        /*
            public Vector() {
                this(10);
            }
         补充：如果是  Vector vector = new Vector(8);
            走的方法:
            public Vector(int initialCapacity) {
                this(initialCapacity, 0);
            }
         2. vector.add(i)
         2.1  //下面这个方法就添加数据到vector集合
            public synchronized boolean add(E e) {
                modCount++;
                ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
                elementData[elementCount++] = e;
                return true;
            }
          2.2  //确定是否需要扩容 条件 ： minCapacity - elementData.length>0
            private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {
                // overflow-conscious code
                if (minCapacity - elementData.length > 0)
                    grow(minCapacity);
            }
          2.3 //如果 需要的数组大小 不够用，就扩容 , 扩容的算法
              //newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
              //                             capacityIncrement : oldCapacity);
              //但是由于capacityIncrement = 0，所以就是扩容两倍
            private void grow(int minCapacity) {
                // overflow-conscious code
                int oldCapacity = elementData.length;
                int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
                                                 capacityIncrement : oldCapacity);
                if (newCapacity - minCapacity < 0)
                    newCapacity = minCapacity;
                if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
                    newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
                elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
            }
         */

    }
}

源码分析 - Debug

添加数据到vector集合

确定是否需要扩容条件： minCapacity - elementData.length>0

如果需要的数组大小不够用，就扩容 , 扩容的算法 - 为扩容2倍

4.7.3 Vector和ArrayList的比较

4.8 LinkedList底层结构和源码剖析⭐

4.8.1 LinkedList的全面说明

1、LinkedList底层实现了双向链表和双端队列特点

2、可以添加任意元素（元素可以重复），包括null

3、线程不安全，没有实现同步

4.8.2 LinkedList的底层操作机制

1、LinkedList底层维护了一个双向链表

2、LinkedList中维护了两个属性first和last，分别指向首节点和尾节点

3、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，通过next指向后一个节点，最终实现了双向链表

所以LinkedList的元素的添加和删除，不是通过数组来完成的，相对来说效率较高

模拟一个简单的双向链表

package com.zanedu.list_;

public class LinkedList01 {
    public static void main(String[] args) {
        //模拟一个简单的双向链表
        Node jack = new Node("jack");
        Node tom = new Node("tom");
        Node zan = new Node("zan");
        //连接三个节点，形成双向链表
        //jack -> tom -> zan
        jack.next = tom;
        tom.next = zan;
        //zan -> tom -> jack
        zan.pre = tom;
        tom.pre = jack;

        Node first = jack; //让first引用指向jack，就是双向链表的头节点
        Node last = zan;//让last引用指向zan，就是双向链表的尾节点

        //演示从头到尾进行遍历
        System.out.println("===从头到尾进行遍历===");
        while (true) {
            if (first == null) {
                break;
            }
            //输出first的信息
            System.out.println(first);
            first = first.next;
        }

        //演示从尾到头进行遍历
        System.out.println("===从尾到头进行遍历===");
        while (true) {
            if (last == null) {
                break;
            }
            System.out.println(last);
            last = last.pre;
        }

        //演示链表的添加对象/数据，是多么的方便
        //在 tom 和 zan 之间插入一个对象 smith
        //1. 先创建一个Node节点，名字为smith
        Node smith = new Node("smith");

        //下面就把smith加入到了双向链表
        smith.next = zan;
        smith.pre = tom;
        zan.pre = smith;
        tom.next = smith;
        //重置first，让first再次指向jack
        first = jack;
        System.out.println("===从头到尾进行遍历===");
        while (true) {
            if (first == null) {
                break;
            }
            //输出first的信息
            System.out.println(first);
            first = first.next;
        }

        last = zan;
        //让last指向最后一个节点
        //演示从尾到头进行遍历
        System.out.println("===从尾到头进行遍历===");
        while (true) {
            if (last == null) {
                break;
            }
            System.out.println(last);
            last = last.pre;
        }

    }
}
//定义一个Node类，Node对象表示双向链表的一个节点
class Node {
    public Object item;//真正存放数据的地方
    public Node next;//指向后一个节点
    public Node pre;//指向前一个节点

    public Node(Object item) {
        this.item = item;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Node name=" + item;
    }
}

4.8.3 LinkedList的底层操作机制源码分析（重点、难点）❤️

@SuppressWarnings({"all"})
public class LinkedListCRUD {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList linkedList = new LinkedList();
        linkedList.add(1);
        linkedList.add(2);
        linkedList.add(3);
        System.out.println(linkedList);

        /*
        演示一个删除节点的
         */
        linkedList.remove();//默认删除第一个节点
        //linkedList.remove(2);

        System.out.println(linkedList);

        //修改某个节点对象
        linkedList.set(1, 999);
        System.out.println(linkedList);

        //得到某个节点对象
        //get(1)是得到双向链表的第二个对象
        System.out.println(linkedList.get(1));

        //因为LinkedList是实现了List接口，所以遍历方式可以迭代器，也可以增强for
        System.out.println("===LinkedList遍历迭代器===");
        Iterator iterator = linkedList.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Object next = iterator.next();
            System.out.println(next);
        }

        System.out.println("===LinkedList的在增强for===");
        for (Object o : linkedList) {
            System.out.println(o);
        }

        System.out.println("===普通for===");
        for (int i = 0; i < linkedList.size(); i++) {
            System.out.println(linkedList.get(i));
        }
        
        /*
        linkedList.add源码解读
        1. LinkedList linkedList = new LinkedList();
            public LinkedList() {}

        2. 这时 LinkedList 的属性 first = null，last = null
        3. 执行
            public boolean add(E e) {
                linkLast(e);
                return true;
            }
        4. 将新的节点，加入到双向链表的最后
            void linkLast(E e) {
                final Node<E> l = last;
                final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
                last = newNode;
                if (l == null)
                    first = newNode;
                else
                    l.next = newNode;
                size++;
                modCount++;
            }
         */

        /*
        linkedList.remove()源码解读
        1. 执行removeFirst
            public E remove() {
                return removeFirst();
            }
        2. 执行
            public E removeFirst() {
                final Node<E> f = first;
                if (f == null)
                    throw new NoSuchElementException();
                return unlinkFirst(f);
            }
        3. 执行unlinkFirst，将 f 指向的双向链表的第一个节点拿掉（删除）
            private E unlinkFirst(Node<E> f) {
                // assert f == first && f != null;
                final E element = f.item;
                final Node<E> next = f.next;
                f.item = null;
                f.next = null; // help GC
                first = next;
                if (next == null)
                    last = null;
                else
                    next.prev = null;
                size--;
                modCount++;
                return element;
            }
         */
    }
}

linkedList.add源码解读

（1）LinkedList linkedList = new LinkedList();

这时LinkedList的属性 first = null，last = null

（2）执行

（3）将新的节点，加入到双向链表的最后

第一次add结束后

linkedList.remove()源码解读

（1）执行removeFirst

（2）执行

（3）执行unlinkFirst，将 f 指向的双向链表的第一个节点拿掉（删除）

4.8.4 LinkedList和ArrayList比较

如何选择ArrayList和LinkedList

1、如果我们改查的操作多，选择ArrayList

2、如果我们增删的操作多，选择LinkedList

3、一般来说，在程序中，80%-90%都是查询，因此大部分情况下会选择ArrayList

4、在一个项目中，根据业务灵活选择，可能会这样，即一个模块使用的是ArrayList，另外一个模块是LinkedList，也就是说，要根据业务来进行选择

5、注意：两个都是线程不安全的

五、Set接口和常用方法

5.1 Set接口基本介绍

1、无序（添加和取出的顺序不一致），没有索引

2、不允许出现重复元素，所以最多包含一个null

3、JDK API中Set接口的实现类有：

5.2 Set接口的常用方法

和List接口一样，Set接口也是Collection的子接口，因此，常用方法和Collection接口一样

@SuppressWarnings({"all"})
public class SetMethod {
    public static void main(String[] args) {
        //解读
        /*
        1. 以Set接口的实现类 HashSet 来讲解Set接口的方法
        2. Set 接口的实现类的对象(Set接口对象)，不能存放重复的元素，可以添加一个null
        3. Set接口对象存放数据是无序的（即添加的顺序和取出的顺序不一致）
        4. 注意：取出的顺序是固定的，虽然不是添加的顺序（有序），但是是固定的
         */
        Set set = new HashSet();
        set.add("john");
        set.add("lucy");
        set.add("john");//重复
        set.add("jack");
        set.add("zan");
        set.add(null);
        set.add(null);//再次添加null
        System.out.println(set);

        set.remove(null);
		System.out.println(set);
    }
}

5.3 Set接口的遍历方式

同Collection的遍历方式一样，因为Set接口是Collection接口的子接口

1、可以使用迭代器

2、增强for循环

3、不能使用索引的方式来获取（即不能使用普通循环）

@SuppressWarnings({"all"})
public class SetMethod {
    public static void main(String[] args) {
        
        Set set = new HashSet();
        set.add("john");
        set.add("lucy");
        set.add("jack");
        set.add("zan");
        set.add(null);

        //遍历
        //方式一：迭代器
        System.out.println("===使用迭代器===");
        Iterator iterator = set.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Object o = iterator.next();
            System.out.println(o);
        }

        //方式二：增强for
        System.out.println("===使用增强for===");
        for (Object o : set) {
            System.out.println(o);
        }

        //Set接口对象，不能通过索引来获取
    }
}

5.4 HashSet底层结构和源码剖析⭐

5.4.1 HashSet的全面说明

1、HashSet实现了Set接口

2、HashSet实际上是HashMap（看源码）

3、可以存放null值，但是只能有一个null

4、HashSet不保证元素是有序的，取决于hash值，再确定索引的结果（即不能保证存放元素的顺序和取出顺序一致）

5、不能有重复元素/对象

@SuppressWarnings("all")
public class HashSet_ {
    public static void main(String[] args) {
        //解读
        //1. 构造器走的源码
        /*
            public HashSet() {
                map = new HashMap<>();
            }
         2. HashSet 可以存放null，但是只能有一个null，即不能重复
         */
        Set set = new HashSet();
        set.add(null);
        set.add(null);
        System.out.println(set);
    }
}

5.4.2 HashSet案例说明 - 引出问题

@SuppressWarnings("all")
public class HashSet01 {
    public static void main(String[] args) {

        //说明
        //1. 在执行add方法后，会返回一个boolean
        //2. 如果添加成功，返回true，否则返回false
        //3. 可以通过remove指定删除哪个对象

        HashSet set = new HashSet();
        System.out.println(set.add("john"));//true
        System.out.println(set.add("lucy"));//true
        System.out.println(set.add("john"));//false
        System.out.println(set.add("jack"));//true
        System.out.println(set.add("Rose"));//true

        set.remove("john");
        System.out.println(set);

        set = new HashSet();
        System.out.println(set);
        //4. HashSet不能添加相同的元素/数组？
        set.add("lucy");//添加成功
        set.add("lucy");//加入不了
        //都能加进去两只狗，只是名字相同而已
        set.add(new Dog("tom"));//OK
        set.add(new Dog("tom"));//OK
        System.out.println(set);

        //再加深一下，非常经典的面试题
        //看源码，做分析
        //去看它的源码，即add到底发生了什么,看下面的底层机制分析
        set.add(new String("zan"));//ok
        set.add(new String("zan"));//添加不进去
        System.out.println(set);
    }
}
class Dog { //定义了一个Dog类
    private String name;

    public Dog(String name) {
        this.name = name;
    }

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

5.4.3 HashSet的底层操作机制源码分析（重点、难点）❤️❤️❤️

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

由于放在一个数组里面效率很低，所以Java底层这样子来设计这种结构

5.4.3.1 模拟一个简单的数组+链表结构

public class HashSetStructure {
    public static void main(String[] args) {
        // 模拟一个 HashSet的底层（HashMap 的底层结构）

        // 1. 创建一个数组，数组的类型是 Node[]
        // 2. 有些人直接把 Node[] 数组称为 表
        Node[] table = new Node[16];

        // 3. 把john结点放在2的位置
        Node john = new Node("john", null);

        table[2] = john;
        System.out.println(table);

        // 4. 把jack结点放在john后面
        Node jack = new Node("jack", null);
        john.next = jack; // 将jack结点挂载到john

        // 5. 把rose结点放在jack后面
        Node rose = new Node("rose", null);
        jack.next = rose;

        // 6. 把lucy结点放在3的位置
        Node lucy = new Node("lucy", null);
        table[3] = lucy;
        System.out.println(table);
    }
}

class Node { // 代表结点（存储数据，可以指向下一个结点，从而形成链表）

    public Object item; // 代表数据

    public Node next; // 指向下一个结点

    public Node(Object item, Node next) {
        this.item = item;
        this.next = next;
    }
}

以上就是简单的数组+链表结构
接下来分析HashSet的添加元素底层是如何实现的（ hash() + equals() ）

5.4.3.2 HashSet源码分析（add添加方法）⭐

结论：

HashSet底层是HashMap
添加一个元素时，会先得到hash值，然后会转成索引值
找到存储数据表table，看这个索引位置是否已经存放过元素，即是否含有元素
如果没有，则直接加入
如果有，则调用equals比较，如果相同，就放弃添加，如果不相同，则添加到最后（equals方法可以进行重写，由程序员决定）
在Java8中，如果一条链表的元素个数到达 TREEIFY_THRESHOLD(默认是8)，并且table表的大小 >= MIN_TREEIFY_CAPACITY(默认是64)，就会进行树化（即转换成红黑树）

总结：

添加元素，会获取Hash值，转换成对应的索引值，看放在table数据表里面的哪个位置

加入的位置没有元素：直接加入即可

加入的位置有元素：需要调用equals()方法比较**（该链表的每一个元素都需要比较）**，如果元素相同，则不能添加，若不相同，就添加到最后（equals方法可以程序员进行重写，自行控制）

注意：当一条链表的元素达到了8，并且table表的大小达到了64，那么这条链表会进行树化，转化成红黑树

@SuppressWarnings("all")
public class HashSetSource {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet hashSet = new HashSet();
        hashSet.add("java");//到此为止，第一次add分析完毕
        hashSet.add("php");//到此为止，第二次add分析完毕
        hashSet.add("java");
        System.out.println(hashSet);

        /*
            对HashSet的源码解读

            1. 执行构造器 HashSet()
            public HashSet() {
                map = new HashMap<>();
            }

            2. 执行 add() 方法
            public boolean add(E e) {
                return map.put(e, PRESENT)==null;
            }
            // PRESENT 是 HashSet里面的东西，
            private static final Object PRESENT = new Object();

            3. 执行 map.put() 方法
            public V put(K key, V value) { // key = "java"  value = PRESENT共享
                return putVal(hash(key), key, value, false, true);
            }

            3.1 优先执行 hash() 方法，按照对应的算法（为了更好的获取不同的Hash值）得到一个Hash值，注意不是HashCode，不等价于HashCode值
            static final int hash(Object key) {
                int h;
                return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
            }

            4. 执行 putVal() 方法
            final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {

                // 定义了辅助变量
                Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;

                // table 就是 HashMap的一个数组，类型是 Node[]
                // if 语句表示当前table是null，或者大小为0
                // 说明就是第一次扩容，扩容到16个空间（具体扩容看resize()方法）
                if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
                    n = (tab = resize()).length;

                // (1) 去判断传入的key放哪，根据得到的Hash值去计算该key应该存放到table表的哪个索引位置，并且把整个位置的对象，赋给辅助变量p
                // (2) 判断 p 是否为null
                // (2.1) 如果 p 为null，表示该位置还没有存放过元素，那么就创建一个Node（key="java", value=PRESENT）
                //       并且将传入的key就放在该位置 tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
                if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
                    tab[i] = newNode(hash, key, value, null);

                // (2.2) 如果 p 不为null，表示该位置已经有元素了，那么需要去判断该值是否已经添加过了
                //       如果添加过了，那么就不进行添加，如果没有添加，那么就添加到最后面
                else {
                    // 辅助变量 - 开发技巧提示：在需要局部变量(辅助变量)的时候，再进行创建
                    Node<K,V> e; K k;
                    // (2.2.1) 如果当前索引位置对应的链表的第一个元素和准备添加的key的Hash值一样（比较数组上的元素）
                    //         并且满足 下面两个条件之一：
                    //         ① 准备加入的 key 和 p 指向的 Node 结点的 key 是同一个对象
                    //         ② p 指向的 Node 结点的 key 的equals() 和 准备加入的 key 比较后相同（这个得看equals方法）
                    //         就不能够加入！！！
                    if (p.hash == hash &&
                        ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        e = p;

                    // (2.2.2) 再判断 p 是不是一棵红黑树
                    //         如果是的话，就调用 putTreeVal() 方法来进行添加
                    else if (p instanceof TreeNode)
                        e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);

                    // (2.2.3) 这个是数组上面是一个链表的情况，要去判断链表上的每一个元素（比较数组里面的所有链表元素）
                    // ① 依次和该链表的每个元素比较后，都不相同，说明添加的元素是没有重复，因此需要将该元素添加到链表的最后面
                    //    注意：在把元素添加到链表后，立即判断该链表是否达到8个结点，如果达到，就调用 treeifyBin()，对当前
                    //    这个链表进行树化（转化成红黑树）
                    //    注意：在转成红黑树时，还进行一个判断：
                    //    if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
                    //            resize();
                    //    上面条件成立，先table扩容
                    //    上面条件不成立，才进行树化
                    //    判断table数组的大小是否已经达到64了，如果达到了，进行树化，如果没有，则只是数组的扩容
                    // ② 依次和该链表的每个元素比较过程中，如果有相同的，那么就不进行添加该元素，进行break
                    else {
                        // 无限循环
                        for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                            if ((e = p.next) == null) {
                                p.next = newNode(hash, key, value, null);
                                if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                                    treeifyBin(tab, hash);
                                break;
                            }
                            if (e.hash == hash &&
                                ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                                break;
                            p = e;
                        }
                    }
                    if (e != null) { // existing mapping for key
                        V oldValue = e.value;
                        if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                            e.value = value;
                        afterNodeAccess(e);
                        return oldValue;
                    }
                }
                ++modCount;

                // threshold 是临界值（根据因子计算出来的临界值），如果达到了，那么就需要扩容了
                if (++size > threshold)
                    resize();

                // afterNodeInsertion() 该方法是对HashMap的子类来实现重写了，相当于是写一些自己的逻辑在里面，留下了一个扩展的位置
                afterNodeInsertion(evict);
                return null;
            }
         */
    }
}

源码解读

（1）先执行 HashSet()构造器

（2）执行add()，这里的PRESENT => private static final Object PRESENT = new Object();

（3）再执行 put() - 该方法会执行 hash(key)方法，得到 key 对应的hash值，不是hashCode，是经过算法处理的

（4）执行 hash(key) - 为了求出hash值 - 算法如下（注意：如果重写了hashCode方法，都返回同一个值，那么所有的元素都会在一条链表上，都在一个数组item中）

（5）执行 putVal()

定义了辅助变量 - 开发技巧提示：在需要局部变量(辅助变量)的时候，再进行创建

table就是HashMap的一个属性，类型是 Node[]

if 语句表示如果当前table是null或者大小为0，那么就是第一次扩容，扩容16个空间（具体扩容看resize()方法）

（1）去判断传入的key放哪，根据得到的Hash值去计算该key应该存放到table表的哪个索引位置，并且把整个位置的对象，赋给辅助变量p

（2）判断 p 是否为null

（2.1）如果 p 为null，表示该位置还没有存放过元素，那么就创建一个Node（key=“java”, value=PRESENT），并且将传入的key就放在该位置 tab[i] = newNode(hash, key, value, null);

进入上面的else里面

（2.2）如果 p 不为null，表示该位置已经有元素了，那么需要去判断该值是否已经添加过了，如果添加过了，那么就不进行添加，如果没有添加，那么就添加到最后面

（2.2.1）如果当前索引位置对应的链表的第一个元素和准备添加的key的Hash值一样（比较数组上的元素）并且满足下面两个条件之一：

① 准备加入的 key 和 p 指向的 Node 结点的 key 是同一个对象

② p 指向的 Node 结点的 key 的equals() 和准备加入的 key 比较后相同（这个得看equals方法）

就不能够加入！！！

上面的if条件不成立

（2.2.2）再判断 p 是不是一棵红黑树，如果是的话，就调用 putTreeVal() 方法来进行添加

上面的else if条件不成立

（2.2.3）这个是数组上面是一个链表的情况，要去判断链表上的每一个元素（比较数组里面的所有链表元素）

① 依次和该链表的每个元素比较后，都不相同，说明添加的元素是没有重复，因此需要将该元素添加到链表的最后面

注意：在把元素添加到链表后，立即判断该链表是否达到8个结点，如果达到，就调用 treeifyBin()，对当前这个链表进行树化（转化成红黑树）

注意：在转成红黑树时，还进行一个判断：

if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
resize();

上面条件成立，先table扩容

上面条件不成立，才进行树化

判断table数组的大小是否已经达到64了，如果达到了，进行树化，如果没有，则只是数组的扩容

② 依次和该链表的每个元素比较过程中，如果有相同的，那么就不进行添加该元素，进行break

treeifyBin()方法中的前置判断（树化的前置判断）

最后的size

size就是我们每加入一个节点Node(key, value, hash, next)，size就会++

不管节点夹在table的第一个位置，还是加在链表的某一个位置，都会++

5.4.3.3 HashSet源码分析（扩容和转成红黑树机制）⭐

结论：

1、HashSet底层是HashMap，第一次添加时，table数组扩容到16，临界值(threshold)是16*加载因子(loadFactor)是0.75（为了保险提前定好的加载因子） = 12

2、如果table数组使用到了临界值 12，就会扩容到 16*2 = 32，新的临界值就是 32*0.75=24，以此类推

3、在Java8中，如果一条链表的元素个数到达 TREEIFY_THRESHOLD(默认是8)，并且table表的大小 >= MIN_TREEIFY_CAPACITY(默认是64)，就会进行树化（红黑树），否则仍然采用数组扩容机制

总结：

HashSet底层是HashMap，初始为0，第一次添加后，table数组扩容到16，临界值为0.75*16=12

当达到临界值的时候，按照两倍进行扩容

树化的情况：一条链表的元素已经达到8，并且table表的大小达到了64，那么链表就会进行树化，不然还是table数组两倍扩容

底层分析

@SuppressWarnings("all")
public class HashSetIncrement {
    public static void main(String[] args) {
        /*
        HashSet底层是HashMap，第一次添加时， table 数组扩容到 16
        临界值(threshold) 是 16*加载因子(loadFactor)是0.75 = 12
        如果 table数组使用到了临界值 12，就会扩容到 16*2=32，而新的临界值就是32*0.75=24，依次类推
         */
        HashSet hashSet = new HashSet();
//        for (int i = 0; i < 100; i++) {
//            hashSet.add(i);
//        }
        /*
        在Java8中，如果一条链表的元素个数到达 TREEIFY_THRESHOLD(默认是8)，满足了这个条件，都会去判断table的大小
        并且table的大小 >= MIN_TERRIFY_CAPACITY(默认是64)，就会进行树化(红黑树)
        否则仍然采用数组扩容机制
         */
        //这里为了将一条链表的元素个数达到8，因此这里重写了hashCode方法，只是为了将hash值一样
//        for (int i = 0; i <= 12; i++) {
//            hashSet.add(new A(i));//
//        }

        /*
        当我们向hashSet增加一个元素时，到底层会封装成 Node -> 加入table表，就算是增加了一个 size++
        //不管节点加在table的第一个位置，还是加在链表的某一个位置，都会++
         */
        for (int i = 1; i <= 7; i++) { //在table表的某一条链表上添加了7个对象
            hashSet.add(new A(i));
        }

        for (int i = 1; i <= 7; i++) { //在table表的另一条链表上添加了7个对象
            hashSet.add(new B(i));
        }

    }
}
class B {
    private int n;

    public B(int n) {
        this.n = n;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return 200;
    }
}

class A {
    private int n;

    public A(int n) {
        this.n = n;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return 100;
    }
}

扩容底层分析：

（1）刚开始添加，table表扩容到16

（2）由于临界值是12，因此当table表添加到12的时候，再进行添加，table表会进行扩容（table表有12个）

(3)再次添加后 - 进行了扩容（2倍扩容）

红黑树底层分析：

（1）同一个索引上有8条数据

（2）再在这条链表上添加元素，会去查看table的大小是否>=64，若不大于，则会扩容

（3）若还在这条链表上添加数组，则仍然会去判断table表是否>=64，若没有64，则会扩容

（4）再进行添加，又会去判断，这时table表已经有64个数据了，因此不会再扩容，会将其转换成红黑树

我们看到红黑树里就会有left、right等等属性
情况分析（重写HashCode方法，使得hash值都一致）：

（1）由于下面在定义类的时候，重写了hashCode的方法，因此计算的hash值会一致

（2）我们可以看到，在结束上一个循环的时候，size已经为7，现在我们在另一个表添加对象，看看是否会变化？

（3）我们发现再次添加的时候，它的size变成了8

（4）因此：不管节点加在table的第一个位置，还是加在链表的某一个位置，size都会++

5.4.4 HashSet课堂练习

5.4.4.1 题一

定义一个Employee类，该类包含：private成员属性name，age

需求：

1、创建3个Employee对象放入HashSet中

2、当name和age的值相同时，认为是相同员工，不能添加到HashSet集合中

@SuppressWarnings("all")
public class HashSetExercise {
    public static void main(String[] args) {
        /**
         定义一个Employee类，该类包含：private成员属性name,age 要求:
         创建3个Employee 对象放入 HashSet中
         当 name和age的值相同时，认为是相同员工, 不能添加到HashSet集合中
         */
        HashSet hashSet = new HashSet();
        hashSet.add(new Employee("jack", 20));//ok
        hashSet.add(new Employee("zan", 18));//ok
        hashSet.add(new Employee("jack", 20));//no
        //未重写的时候，加入了3个
        //因为hash值不同
        System.out.println(hashSet);
    }
}
//创建Employee
class Employee {
    private String name;
    private int age;

    public Employee(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 "Employee{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }

    //如果name和age的值相同，则返回相同的hash值
    //alt+hashCode
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Employee employee = (Employee) o;
        return age == employee.age && Objects.equals(name, employee.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() { // 这是为了放在同一个链表上（不重写可能会导致在不同的数组item上，导致equals没用，因为没有数据）
        return Objects.hash(name, age);
    }
}

5.5.4.2 题二

定义一个Employee类，该类包含：private成员属性name，sal，birthday（MyDate类型），其中birthday为MyData类型（属性包括year、month、day）

需求：

1、创建3个Employee放入HashSet中

2、当name和birthday的值相同时，认为是相同员工，不能添加到HashSet集合中

@SuppressWarnings({"all"})
public class HashSetExercise02 {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet hashSet = new HashSet();
        hashSet.add(new Employee1("jack", 20, new MyData(10, 10, 10)));
        hashSet.add(new Employee1("zan", 20, new MyData(12, 10, 10)));
        hashSet.add(new Employee1("jack", 20, new MyData(10, 10, 10)));
        System.out.println(hashSet);
    }
}
class MyData {
    private int year;
    private int month;
    private int day;

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

    public int getYear() {
        return year;
    }

    public void setYear(int year) {
        this.year = year;
    }

    public int getMonth() {
        return month;
    }

    public void setMonth(int month) {
        this.month = month;
    }

    public int getDay() {
        return day;
    }

    public void setDay(int day) {
        this.day = day;
    }

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

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(year, month, day);
    }
}
class Employee1 {
    private String name;
    private double sal;
    private MyData birthday;

    public Employee1(String name, double sal, MyData birthday) {
        this.name = name;
        this.sal = sal;
        this.birthday = birthday;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public double getSal() {
        return sal;
    }

    public void setSal(double sal) {
        this.sal = sal;
    }

    public MyData getBirthday() {
        return birthday;
    }

    public void setBirthday(MyData birthday) {
        this.birthday = birthday;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Employee1{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", sal=" + sal +
                ", birthday=" + birthday +
                '}';
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Employee1 employee1 = (Employee1) o;
        return Objects.equals(name, employee1.name) && Objects.equals(birthday, employee1.birthday);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, birthday);
    }
}

5.5 LinkedHashSet底层结构和源码剖析⭐

5.5.1 LinkedHashSet的全面说明

1、LinkedHashSet是HashSet的子类

2、LinkedHashSet底层是一个LinkedHashMap，底层维护了一个数组+双向链表

3、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(图)，这使得元素看起来是以插入顺序保存的（有序）

4、LinkedHashSet不允许添加重复元素

5.5.2 LinkedHashSet底层机制说明

说明：

1、在LinkedHashSet中维护了一个hash表和双向链表（LinkedHashSet有head和tail）

2、每一个节点有before和after属性，这样可以形成双向链表

3、在添加一个元素时，先求hash值，在求索引，确定该元素在table表的位置，然后将添加的元素加入到双向链表（如果已经存在，不添加**【原则和HashSet一样】**）

4、这样的话，我们遍历LinkedHashSet也能确保插入顺序和遍历顺序一致

@SuppressWarnings("all")
public class LinkedHashSetSource {
    public static void main(String[] args) {
        //分析一下LinkedHashSet的底层机制
        Set set = new LinkedHashSet();
        set.add(new String("AA"));
        set.add(456);
        set.add(456);
        set.add(new Customer("刘", 1001));
        set.add(128);
        set.add("zan");
        System.out.println(set);
        //解读
        //1. LinkedHashSet 加入顺序和取出元素/数据的顺序一致
        //2. LinkedHashSet 底层维护的是一个LinkedHashMap(是HashMap的子类)
        //3. LinkedHashSet 底层结构（数组table + 双向链表）
        //4. 添加第一次时，直接将数组table扩容到 16，并且存放的节点的类型是 LinkedHashMap$Entry
        //5. 数组是 HashMap$Node[] ，但是存放的元素/数据是 LinkedHashMap$Entry类型
        /*
                //继承关系是在内部类完成的
                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);
                    }
                }
         */
    }
}
class Customer {
    private String name;
    private int n;

    public Customer(String name, int n) {
        this.name = name;
        this.n = n;
    }
}

底层源码说明

（1）LinkedHashSet 底层维护的是一个LinkedHashMap(是HashMap的子类)

（2）添加第一次时，直接将数组table扩容到 16（跟HashSet一样的扩容机制，按照0.75的临界值，进行2倍扩容），并且存放的节点的类型是 LinkedHashMap$Entry

（3）table表数组是 HashMap $N o d e [] * * * * ，但是存放的元素 / 数据是 * * * * L ink e d H a s h M a p$ Entry类型（向上转型）

（4）这就是由于继承关系或者实现关系

注意：这个继承关系是在内部类完成的

（5）添加第二个元素后，就形成双向链表了

还有那个head和tail，指向头和尾

5.5.3 LinkedHashSet练习题

Car类（属性：name、price），如果name和price一样，则认为是相同元素，就不能添加

@SuppressWarnings("all")
public class LinkedHashSetExercise {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedHashSet linkedHashSet = new LinkedHashSet();
        linkedHashSet.add(new Car("奥拓", 1000));//OK
        linkedHashSet.add(new Car("奥迪", 300000));//OK
        linkedHashSet.add(new Car("法拉利", 10000000));//OK
        linkedHashSet.add(new Car("奥迪", 300000));//加入不了
        linkedHashSet.add(new Car("保时捷", 70000000));//OK
        linkedHashSet.add(new Car("奥迪", 300000));//加入不了
        System.out.println(linkedHashSet);
    }
}
class Car {
    private String name;
    private double price;

    public Car(String name, double price) {
        this.name = name;
        this.price = price;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public double getPrice() {
        return price;
    }

    public void setPrice(double price) {
        this.price = price;
    }

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

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Car car = (Car) o;
        return Double.compare(car.price, price) == 0 && Objects.equals(name, car.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, price);
    }
}

5.6 Set接口实现类-TreeSet

要注意的是TreeSet的add机制，若使用匿名内部类，则当返回的是0就无法添加成功

@SuppressWarnings({"all"})
public class TreeSet_ {
    public static void main(String[] args) {

        /*
        解读
        1. 当我们使用无参构造器，创建 TreeSet时，是有序的，会按照首字母来排序
        2. 需求：添加的元素，按照字符串大小来排序
        3. 使用TreeSet提供的构造器，可以传入一个比较器（匿名内部类）
           并指定排序规则
        4. 看源码
         */
//        TreeSet treeSet = new TreeSet();
        TreeSet treeSet = new TreeSet(new Comparator() {
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                //下面调用String的 compareTo方法进行字符串大小比较
                //如果要求加入的元素，按照长度大小排序
//                return ((String)o2).compareTo((String)o1);
                return ((String)o2).length() - ((String)o1).length();
            }
        });
        //添加数据
        treeSet.add("jack");
        treeSet.add("tom");//3个大小
        treeSet.add("za");
        treeSet.add("a");
        treeSet.add("tom");
        treeSet.add("abc");//加入不了

        System.out.println(treeSet);

        /*
        解读
        1. 构造器会把传入的比较器对象，给到底层，即赋给了 TreeSet的底层的 TreeMap的属性 this.comparator = comparator
                public TreeMap(Comparator<? super K> comparator) {
                    this.comparator = comparator;
                }
		2. 第一次添加：把k-v 封装到 Entry对象，放入root
                    Entry<K,V> t = root;
                    if (t == null) {
                        compare(key, key); // type (and possibly null) check，检测是否为空，为空就抛异常

                        root = new Entry<>(key, value, null);
                        size = 1;
                        modCount++;
                        return null;
                    }
        3. 在调用 treeSet.add("tom") ，在底层会执行到
                if (cpr != null) { //cpr就是我们的匿名内部类(对象)
                    do {
                        parent = t;
                        cmp = cpr.compare(key, t.key); //动态绑定到我们的匿名内部类的compare方法
                        if (cmp < 0)
                            t = t.left;
                        else if (cmp > 0)
                            t = t.right;
                        else //如果相等，即返回0，这个key就没有加入
                            return t.setValue(value);
                    } while (t != null);
                }
         */
    }
}

六、Map接口和常用方法

6.1 Map接口实现类的特点

注意：这里是JDK8的Map接口特点

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可以是任何引用类型的数据，会封装到HashMap$Node对象中
Map中的key不允许重复，原因和HashSet一样
Map中的value可以重复
Map的key可以为吧null，value也可以是null，注意key为null，只能有一个，但是value为null，可以有多个
常用String类作为Map的key
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

package com.zanedu.map_;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
@SuppressWarnings({"all"})
public class Map_ {
    public static void main(String[] args) {
        //Map接口实现类的特点，使用实现类HashMap
        //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，原因为HashSet一样
        //4. Map中的value可以重复
        //5. Map 的key可以为null，value也可以为null，但是注意key为null，只能有1个，但value可以有多个
        //6. 常用String类作为Map的 key
        //7. 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
        Map map = new HashMap();
        map.put("no1", "大帅哥");//k-v
        map.put("no2", "张无忌");//k-v
        map.put("no1", "张三丰");//当有相同的key时，就等价于替换
        map.put("no3", "张三丰");//k-v
        map.put(null, null);//k-v
        map.put(null, "abc");//等价替换
        map.put("no4", null);//k-v
        map.put("no5", null);//k-v
        map.put(1, "赵敏");
        map.put(new Object(), "金毛狮王");

        //通过get方法，传入key，会返回对应的value
        System.out.println(map.get("no2"));

        System.out.println(map);
    }
}

Map存放数据的key-value示意图，一对k-v是放在HashMap$Node中的，因为Node实现了Entry接口，有些书上说一对k-v就是一个Entry

真正的Key和Value是存在HashMap$Node中的，而Set和Collection集合只是指向了它，只是建立了一个引用

Node实现了Entry接口

深入讲解

package com.zanedu.map_;

import java.util.Collection;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
@SuppressWarnings({"all"})
public class MapSource_ {
    public static void main(String[] args) {
        Map map = new HashMap();
        map.put("no1", "大帅哥");//k-v
        map.put("no2", "张无忌");//k-v
        map.put(new Car(), new Person());

        //解读
        //1. k-v 最后是 HashMap$Node node = newNode(hash, key, value, null)
        //2. k-v 为了方便程序员的遍历，还会创建 EntrySet集合，该集合存放的元素类型是 Entry
        //   而一个 Entry对象就有 k,v EntrySet<Entry<K,V>> 即：public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()
        //3. 在entrySet中，定义的类型是 Map.Entry，但是实际上存放的还是 HashMap$Node
        //为什么能够放进去，这是因为 HashMap$Node implements Map.Entry
        //即底层代码为：static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V>
        //4. 这样当把 HashMap$Node 对象存放到 entrySet后，就方便我们的遍历了，因为Map.Entry提供了重要方法
        //   K getKey();  V getValue();

        Set set = map.entrySet();
        System.out.println(set.getClass()); // HashMap$EntrySet
        for (Object obj : set) {
//            System.out.println(obj.getClass()); //HashMap$Node
            //为了从HashMap$Node中取出k-v
            //1. 先做一个向下转型
            Map.Entry entry = (Map.Entry)obj;
            System.out.println(entry.getKey() + "-" + entry.getValue());
        }

        Set set1 = map.keySet();
        System.out.println(set1.getClass());
        Collection values = map.values();
        System.out.println(values.getClass());
    }
}
class Car {

}
class Person {

}

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是 Entry**。**
而一个 Entry对象就有 k,v。 EntrySet<Entry<K,V>> 即：public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()

entrySet的运行类型

在entrySet中，定义的类型是 Map.Entry，但是实际上存放的还是 HashMap$Node
为什么能够放进去，这是因为 HashMap$Node implements Map.Entry
**即底层代码为：**static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V>

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

向下转型就是因为****HashMap$Node implements Entry

entrySet是指向table表的

Map真正的结构：table表（数组+链表+红黑树），将每一个Node封装成一个entry，然后再放入entrySet集合

6.2 Map接口常用方法

package com.zanedu.map_;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

@SuppressWarnings({"all"})
public class MapMethod {
    public static void main(String[] args) {
        //演示map接口常用方法
        Map map = new HashMap();
        map.put("邓超", new Book("", 100));//OK
        map.put("邓超", "孙俪");//替换-> 一会分析源码
        map.put("王宝强", "马蓉");//OK
        map.put("宋喆", "马蓉");//OK
        map.put("刘令博", null);//OK
        map.put(null, "刘亦菲");//OK
        map.put("鹿晗", "关晓彤");//OK
        map.put("zan", "zan的老婆");
        System.out.println(map);

        //remove：根据键key删除映射
        map.remove(null);
        System.out.println(map);
        //get：根据键获取值
        System.out.println(map.get("鹿晗"));
        //size：获取元素个数
        System.out.println(map.size());
        //isEmpty：判断个数是否为0
        System.out.println(map.isEmpty());
        //clear：清除
//        map.clear();
        System.out.println(map);
        //containsKey：查找键是否存在
        System.out.println(map.containsKey("zan"));

    }
}
class Book {
    private String name;
    private int num;

    public Book(String name, int num) {
        this.name = name;
        this.num = num;
    }
}

6.3 Map接口遍历方法

Map遍历的示意图（比List和Set复杂点，但是基本原理一样）

containsKey：查找键是否存在
keySet：获取所有的键，key，get(key)
entrySet：获取所有关系 k-v，getKey()，getValue()
values：获取所有的值

package com.zanedu.map_;

import java.util.*;

@SuppressWarnings({"all"})
public class MapFor {
    public static void main(String[] args) {
        Map map = new HashMap();
        map.put("邓超", "孙俪");
        map.put("王宝强", "马蓉");
        map.put("宋喆", "马蓉");
        map.put("刘令博", null);
        map.put(null, "刘亦菲");
        map.put("鹿晗", "关晓彤");

        //第一组：先取出所有的Key，再通过Key取出对应的Value
        Set keyset = map.keySet();
        //(1)增强for
        System.out.println("===第一种方式===");
        for (Object key : keyset) {
            System.out.println(key + "-" + map.get(key));
        }
        //(2)迭代器
        System.out.println("===第二种方式===");
        Iterator iterator = keyset.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Object key = iterator.next();
            System.out.println(key + "-" + map.get(key));
        }

        //第二组：把所有的 Values取出
        Collection values = map.values();
        //这里可以使用所有Collection使用的遍历方法
        //(1)增强for
        System.out.println("===取出所有的value===");
        for (Object value : values) {
            System.out.println(value);
        }
        //(2)迭代器
        while (iterator.hasNext()) {
            Object value = iterator.next();
            System.out.println(value);
        }

        //第三种：通过EntrySet来获取k-v
        Set entrySet = map.entrySet();//EntrySet<Entry<K,V>>
        //(1)增强for
        System.out.println("===使用EntrySet的增强for");
        for (Object entry : entrySet) {
            //将entry转成 Map.Entry
            Map.Entry m = (Map.Entry)entry;
            System.out.println(m.getKey() + "-" + m.getValue());
        }

        //(2)迭代器
        Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
        while (iterator1.hasNext()) {
            Object entry = iterator1.next();
//            System.out.println(entry.getClass());//HashMap$Node ->实现 Map.Entry
            //向下转型 -> Map.Entry
            Map.Entry m2 = (Map.Entry)entry;
            System.out.println(m2.getKey() + "-" + m2.getValue());
        }
    }
}

6.4 Map接口课堂练习

使用HashMap添加3个员工对象

需求：键：员工id，值：员工对象

遍历显示工资 > 18000的员工

员工类：姓名、工资、员工id

package com.zanedu.map_;

import java.util.*;

@SuppressWarnings({"all"})
public class MapExercise {
    public static void main(String[] args) {
        HashMap hashMap = new HashMap();
        hashMap.put(1, new Employee("jack", 20000, 1));
        hashMap.put(2, new Employee("tom", 30000, 2));
        hashMap.put(3, new Employee("smith", 10000, 3));

        //遍历 - 两种方式
        //1. 使用keySet -> 增强for
        Set keySet = hashMap.keySet();
        for (Object key : keySet) {
            //先获取value
            Employee employee = (Employee) hashMap.get(key);
            if (employee.getSal() > 18000) {
                System.out.println(employee);
            }
        }

        //2. 使用 EntrySet -> 迭代器
        Set entrySet = hashMap.entrySet();
        Iterator iterator = entrySet.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Map.Entry entry = (Map.Entry) iterator.next();
            //通过entry取得key和value
            Employee employee = (Employee) entry.getValue();
            if (employee.getSal() > 18000) {
                System.out.println(employee);
            }
        }


    }
}
class Employee {
    private String name;
    private double sal;
    private int id;

    public Employee(String name, double sal, int id) {
        this.name = name;
        this.sal = sal;
        this.id = id;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public double getSal() {
        return sal;
    }

    public void setSal(double sal) {
        this.sal = sal;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }

    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Employee{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", sal=" + sal +
                ", id='" + id + '\'' +
                '}';
    }
}

6.5 Map接口实现类-HashMap

6.5.1 HashMap小结

Map接口的常用实现类：HashMap、Hashtable、Properties
HashMap是Map接口使用频率最高的实现类
HashMap是以 key-value对的方式来存储数据(HashMap$Node类型)
key不能重复，但是值可以重复，允许使用null键和null值
如果添加相同的key，则会覆盖原来的key-val，等同于修改（key不会替换，value会替换）

与HashSet一样，不保证映射的顺序，因为底层是以hash表的方式来存储的（JDK8的HashMap底层：数组+链表+红黑树）
HashMap没有实现同步，因此是线程不安全的，方法没有做同步互斥的操作，没有synchronized

6.5.2 HashMap底层机制及源码剖析

示意图

(k, v)是一个Node实现了Map.Entry<K, V>
JDK7.0的HashMap底层实现是【数组+链表】，JDK8.0底层【数组+链表+红黑树】

结论：扩容机制（和HashSet相同）

HashMap底层维护了Node类型的数组table，默认为null
当创建对象时，将加载因子(loadfactor)初始化为0.75
当添加key-val时，通过key的hash值得到在table表上的索引，然后判断该索引处是否有元素，如果们没有元素则直接添加。如果该索引处有元素，继续判断该元素的key和准备加入的key是否相等，如果相等，则直接替换val；如果不相等则需要判断是树结构还是链表结构，作出相应处理。如果添加时发现容量不够，则需要扩容
第一次添加，则需要扩容table容量为16，临界值（threshold）为12(16*0.75)
以后再扩容，则需要扩容table容量为原来的2倍(32)，临界值为原来的2倍，即24，依次类推
在Java8中，如果一条链表的元素个数超过TREEIFY_THRESHOLD(默认是8)，并且table表的大小 >= MIN_TERRIFY_CAPACITY(默认64)，就会进行树化（转成红黑树）

package com.zanedu.map_;

import java.util.HashMap;
@SuppressWarnings({"all"})
public class HashMapSource1 {
    public static void main(String[] args) {
        HashMap map = new HashMap();
        map.put("java", 10);//ok
         map.put("php", 10);//ok
         map.put("java", 20);//替换 value
         System.out.println("map=" + map);

         /*
         解读
         1. 执行构造器 new HashMap()
            初始化加载因子 loadfactor = 0.75
            HashMap$Node[] table = null
         2. 执行put，会调用hash方法，计算key的hash值  h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16)
                 public V put(K key, V value) { //K = "java", value = 10
                    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
                }
         3. 执行 putVal
              final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                       boolean evict) {
                Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;//辅助变量
                //如果底层的table数组为null，或者length = 0，就扩容到16
                if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
                    n = (tab = resize()).length;
                //取出hash值对应的table表的索引位置的Node节点，如果为null，就直接把加入的k-v
                  创建成一个Node，加入到该位置即可
                if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
                    tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
                else {
                    Node<K,V> e; K k;//辅助变量
                //如果table表的索引位置的key的hash值相同和新的key的hash值相同，
                //并且满足(table表中现有的节点的key和准备添加的key是同一个对象 || equals返回true)
                //就认为不能加入新的k-v
                    if (p.hash == hash &&
                        ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        e = p;
                    else if (p instanceof TreeNode) //如果当前的table已有的Node是红黑树，就按照红黑树的方式处理
                        e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
                    else {
                    //如果找到的节点，后面是链表，就循环比较
                        for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                            if ((e = p.next) == null) { //如果整个链表没有和它相同的，就加到该链表的最后
                                p.next = newNode(hash, key, value, null);
                                //加入后，判断当前链表的个数，是否已经到达8个，到8个后，就调用treeifyBin方法，进行红黑树的树化
                                if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                                    treeifyBin(tab, hash);
                                break;
                            }
                            if (e.hash == hash && //如果在循环比较过程中，发现有相同的，就break，就只是替换下value
                                ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                                break;
                            p = e;
                        }
                    }
                    if (e != null) { // existing mapping for key
                        V oldValue = e.value;
                        if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                            e.value = value; //替换key对应的值
                        afterNodeAccess(e);
                        return oldValue;
                    }
                }
                ++modCount; //每增加一个Node，就size++
                if (++size > threshold) //[12-24-48]，如果size > 临界值，就扩容
                    resize();
                afterNodeInsertion(evict);
                return null;
            }

            5. 关于树化（转成红黑树）
            //如果table表为null，或者大小 < 64，就暂时不树化，而是进行扩容
            //否则才会真正的树化 -> 剪枝，即将树转换成链表
            final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {
                int n, index; Node<K,V> e;
                if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
                    resize();
          */

    }
}

(1) 执行构造器 new HashMap()，初始化加载因子 loadfactor = 0.75，HashMap$Node[] table = null

(2)执行put，会调用hash方法，计算key的hash值 h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16)

(3)执行 putVal

补充：关于树化
如果table表为null，或者大小 < 64，就暂时不树化，而是进行扩容，否则才会真正的树化 -> 剪枝 = 即将树转换成链表

模拟HashMap触发扩容、树化的情况

package com.zanedu.map_;

import java.util.HashMap;

public class HashMapSource2 {
    public static void main(String[] args) {
        HashMap hashMap = new HashMap();
        for (int i = 1; i <= 12; i++) {
            hashMap.put(new A(i), "hello");
        }

        hashMap.put("aaa", "bbb");

        System.out.println(hashMap);//12个 k-v

        //验证table的扩容机制
        //0 -> 16(12) -> 32(24) -> 64(48) -> 128(96)
    }
}

class A {
    private int num;

    public A(int num) {
        this.num = num;
    }

    //所有A对象的hashCode都是100
//    @Override
//    public int hashCode() {
//        return 100;
//    }

    @Override
    public String toString() {
        return "A{" +
                "num=" + num +
                '}';
    }
}

由于树化需要一条链表的数据为8，因此将其的hashCode重写，保证hash值一样，能在同一条链表上
看一下扩容情况：
已经在一条链表上加了8条数据，在加入数据看是扩容，还是树化？

发现其table表数据没有64个，因此扩容

继续添加，继续扩容

当扩容到64个时，我们发现再次添加数据，会进行树化
发现其多了prev、left、right等等变量

6.6 Map接口实现类-Hashtable

6.6.1 Hashtable的基本介绍

存放的元素是键值对：即 K-V
Hashtable的键和值都不能为null，否则会抛出NullPointerException
Hashtable的使用方法基本和HashMap一样
Hashtable是线程安全的(synchronized)，而HashMap是线程不安全的

package com.zanedu.map_;

import java.util.Hashtable;
@SuppressWarnings("all")
public class HashTableExercise {
    public static void main(String[] args) {
        Hashtable table = new Hashtable();//ok
        table.put("john", 100); //ok
        //table.put(null, 100); //异常 NullPointerException
        //table.put("john", null);//异常 NullPointerException
        table.put("lucy", 100);//ok
        table.put("lic", 100);//ok
        table.put("lic", 88);//替换
        table.put("hello1", 1);
        table.put("hello2", 1);
        table.put("hello3", 1);
        table.put("hello4", 1);
        table.put("hello5", 1);
        table.put("hello6", 1);
        System.out.println(table);

        /*
        简单说明以下Hashtable的底层
        1. 底层有一个数组 Hashtable$Entry[] 初始化大小为11
        2. threshold 临界值是 8 = 11 * 0.75
        3. 扩容：按照自己的扩容机制来进行即可
        4. 执行方法  addEntry(hash, key, value, index); 添加一个K-V，封装到Entry
        5. 当 if (count >= threshold) 满足时，就进行扩容
        6. 按照 int newCapacity = (oldCapacity << 1) + 1;的大小扩容
         */
    }
}

看一下底层的扩容机制
发现：初始化大小为11，并且之后扩容都是 *2+1

扩容就是开辟一个以newCapcacity大小的新Entry数组

6.6.2 Hashtable和HashMap对比

6.7 Map接口实现类-Properties

6.7.1 基本介绍

Properties类继承了Hashtable类并且实现了Map接口，也是使用一种键值对的形式来保存数据
他的使用特点和Hashtable类似
Properties还可以用于从 xxx.properties文件中，加载数据到Properties类对象并进行读取和修改

6.7.2 基本使用

package com.zanedu.map_;

import java.util.Properties;
@SuppressWarnings({"all"})
public class Properties_ {
    public static void main(String[] args) {

        //解读
        /*
        1. Properties 继承 Hashtable
        2. 可以通过 k-v 存放数据，当然 key 和 value不能为null
         */
        //增加
        Properties properties = new Properties();
        properties.put("john", 100);
//        properties.put(null, 100);//抛出空指针异常 NullPointerException
//        properties.put("john", null);//抛出空指针异常 NullPointerException
        properties.put("lucy", 100);
        properties.put("lic", 100);
        properties.put("lic", 80);//如果有相同的 key，value会被替换

        System.out.println(properties);

        //通过k 获取对应的value
        System.out.println(properties.get("lic"));//80
        System.out.println(properties.getProperty("lic"));//80

        //删除
        properties.remove("lic");
        System.out.println(properties);

        //修改
        properties.put("john", "雨涵");
        System.out.println(properties);

    }
}

6.8 Map接口实现类-TreeMap

package com.zanedu.map_;

import java.util.Comparator;
import java.util.TreeMap;
@SuppressWarnings({"all"})
public class TreeMap_ {
    public static void main(String[] args) {

        //使用默认的构造器创建 TreeMap，会默认排序，按照首字母排序
        //要求：
        /*
            按照传入的 k(String) 的大小进行排序
            按照传入的 k(String) 的长度来排序
         */
//        TreeMap treeMap = new TreeMap();
        TreeMap treeMap = new TreeMap(new Comparator() {
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
//                return ((String)o2).compareTo((String)o1);
                return ((String)o1).length() - ((String)o2).length();
            }
        });
        treeMap.put("jack", "杰克");
        treeMap.put("tom", "汤姆");
        treeMap.put("kristina", "克瑞斯提诺");
        treeMap.put("smith", "斯密斯");
        treeMap.put("zan", "老张");//加入不了，因为是长度添加，相等为0了，直接返回，但是value值会被替换

        System.out.println(treeMap);

        /*
            解读源码
            1. 构造器，把传入的实现类Comparator接口的匿名内部类(对象)，传给了TreeMap的comparator
                public TreeMap(Comparator<? super K> comparator) {
                    this.comparator = comparator;
                }

            2. 调用put方法
            2.1第一次添加：把k-v 封装到 Entry对象，放入root
                    Entry<K,V> t = root;
                    if (t == null) {
                        compare(key, key); // type (and possibly null) check，检测是否为空，为空就抛异常

                        root = new Entry<>(key, value, null);
                        size = 1;
                        modCount++;
                        return null;
                    }
            2.2 以后添加
                    Comparator<? super K> cpr = comparator;
                    if (cpr != null) {
                        do { //遍历所有的key，给当前key找到适当的位置
                            parent = t;
                            cmp = cpr.compare(key, t.key);//动态绑定到我们的匿名内部类的compare
                            if (cmp < 0)
                                t = t.left;
                            else if (cmp > 0)
                                t = t.right;
                            else //如果遍历过程中，发现准备添加Key和当前已有的Key相等，就不添加，直接返回
                                return t.setValue(value);
                        } while (t != null);
                    }
         */
    }
}

七、总结-开发中如何选择集合实现类(记住)

在开发中，选择什么集合实现类，主要取决于业务操作特点，然后根据集合实现类特性进行选择

1）先判断存储的类型（一组对象[单列] 或一组键值对[双列]）

2）一组对象[单列]：Collection接口

允许重复：List

增删多：LinkedList（底层维护了一个双向链表）

改查多：ArrayList（底层维护Object类型的可变数组）

不允许重复：Set

无序：HashSet（底层是HashMap，维护了一个哈希表，即数组+链表+红黑树）

排序：TreeSet

插入和取出顺序一致：LinkedHashSet（维护数组+双向链表）

3）一组键值对[双列]：Map

键无序：HashMap（底层是哈希表，jdk7：数组+链表，jdk8：数组+链表+红黑树）

键排序：TreeMap

键插入和取出的顺序一致：LinkedHashMap

读取文件：Properties

八、Collections工具类

8.1 Collections工具类介绍

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

8.2 Collections各种方法演示

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集合中的第 i 处元素和第 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, Object)
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)：使用新值来替换List对象的所有旧值

package com.zanedu.collections_;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;
import java.util.List;
@SuppressWarnings({"all"})
public class Collections_ {
    public static void main(String[] args) {

        //创建ArrayList集合，用于测试
        List list = new ArrayList();
        list.add("tom");
        list.add("smith");
        list.add("king");
        list.add("milan");

//        reverse(List)：反转 List 中元素的顺序
        Collections.reverse(list);
        System.out.println(list);

//        shuffle(List)：对 List 集合元素进行随机排序
//        for (int i = 0; i < 5; i++) {
//            Collections.shuffle(list);
//            System.out.println(list);
//        }

//        sort(List)：根据元素的自然顺序对指定 List 集合元素按升序排序
        Collections.sort(list);
        System.out.println("自然排序后=" + list);

//        sort(List，Comparator)：根据指定的 Comparator 产生的顺序对 List 集合元素进行排序
        //按照字符串的长度大小来排序
        Collections.sort(list, new Comparator() {
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                //可以加入校验代码
//                if (o1 instanceof String) {
//
//                }
                return ((String)o1).length() - ((String)o2).length();
            }
        });
        System.out.println("按照字符串长度大小排序=" + list);

//        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.swap(list, 0, 1);
        System.out.println("交换后=" + list);

        //Object max(Collection)：根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最大元素
        System.out.println(Collections.max(list));

        //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 max = Collections.max(list, new Comparator() {
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                return ((String)o1).length() - ((String)o2).length();
            }
        });
        System.out.println(max);

        //Object min(Collection)
        //Object min(Collection，Comparator)
        //参照上面min即可

        //int frequency(Collection，Object)：返回指定集合中指定元素的出现次数
        System.out.println(Collections.frequency(list, "milan"));

        //void copy(List dest,List src)：将src中的内容复制到dest中
        List dest = new ArrayList();
        //为了完成一个完整的拷贝，需要先给dest赋值，大小和list.size()一样
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            dest.add("");
        }
        //拷贝
        Collections.copy(dest, list);
        System.out.println(dest);


        //boolean replaceAll(List list，Object oldVal，Object newVal)：使用新值替换 List 对象的所有旧值
        //如果list中，有tom就替换成 汤姆
        Collections.replaceAll(list, "tom", "汤姆");
        System.out.println(list);
    }
}