java——Collection、Map 深度理解

news2024/12/23 10:12:28

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Collection <类型>🍉

List(Conllection的实现类) 可以重复，有顺序 可存放多个null值🥝

ArrayList 主选 🍓

结构：数组
特点：查找快，增删慢
线程不安全，效率高

Vector🍓

结构：数组
特点：查找快，增删慢
synchronized实现线程安全，效率低

Stack

结构：栈
特点：Vector的子类，也定义了自己的一些方法。
synchronized实现线程安全，效率低

LinkedList🍓

结构：链表
特点：查找慢，增删快
线程不安全，效率低

boolean add(E o) 向列表的尾部追加指定的元素
 
void add(int index,E element) 在列表的指定位置插入指定元素。
 
boolean addAll(Collection<? extends E> c) 追加指定 collection中的所有元素到此列表的结尾，顺序是指定collection的迭代器返回这些元素的顺序。
 
boolean addAll(int index,Collection<? extends E> c) 将指定collection中的所有元素都插入到列表中的指定位置。
 
void clear() 从列表中移除所有元素。
 
boolean contains(Object o) 如果列表包含指定的元素，则返回true。
 
boolean containsAll(Collection<?> c) 如果列表包含指定collection的所有元素，则返回true。
 
boolean equals(Object c) 比较指定的对象与列表是否相等。
 
E get(int index) 返回列表中指定位置的元素。
 
int hashCode() 返回列表的哈希码值。
 
int indexOf(Object o) 返回列表中首次出现指定元素的索引，如果列表不包含此元素，则返回-1。
 
boolean isEmpty() 判断集合是否为空 如果为空 则返回true,否则返回false
 
Iterator<E> iterator() 返回以正确顺序在列表的元素上进行迭代的迭代器。
 
int lastIndexOf(Object o) 返回列表中最后出现指定元素的索引，如果列表不包含此元素，则返回-1。
 
ListIterator<E> listIterator() 返回列表中元素的列表迭代器（以正确的顺序）。
 
ListIterator<E> listIterator(int index)返回列表中元素的列表迭代器（以正确的顺序），从列表的指定位置开始。
 
E remove(int index) 移除列表中指定位置的元素。
 
boolean remove(Object o) 移除列表中出现的首个指定元素。
 
boolean removeAll(Collection<?> c) 从列表中移除指定collection中包含的所有元素。
 
boolean retainAll(Collection<?> c)仅在列表中保留指定collection中所包含的元素。
 
E set(int index,E element) 用指定元素替换列表中指定位置的元素。
 
int size() 返回列表中的元素数。
 
List<E> subList(int forIndex,int toIndex) 返回列表中指定的formIndex(包括) 和toIndex(不包括)之间的部分视图。
 
Object toArray() 返回以正确顺序包含列表中的所有元素的数组。

Set(Conllection的实现类) 唯一性，没有顺序 只可存放一个null值🥝

HashSet 🍓

结构：哈希表
通过hashCode()、equals()保证元素的唯一性
元素的排列是无序的 线程不安全
基于 HashMap 实现的，HashSet 底层使用 HashMap 来保存所有元素

LinkedHashSet

结构：链表+哈希表
与HashSet相比，由链表保证元素有序
线程不安全

TreeSet

结构：红黑树
排序方法有自然排序、比较器排序
唯一性通过存放值时比较返回值是否为0，0既有相同值
线程不安全

TreeSet实现了对TreeMap的封装

实现了Serializable接口，因此它支持序列化，实现了Cloneable接口，能被克隆

Hash值冲突🍉

hash值冲突是发生在put()时，hash值是通过hash(key.hashCode())来获取的，因为hashCode是int类型，所以最多只能说2^32个，当put的元素越来越多时，出现不同的key产生相同的hash值问题，也即是hash冲突。

分离链表法🥝

对于相同的哈希值，使用链表进行连接。使用数组存储每一个链表。

put的时候地址上存在value，则再对比key是否相同,若hash值和key都相同，则替换value，若hash值相同，key不相同，则形成一个单链表，将hash值相同，key不同的元素以Entry<V,V>的方式存放在链表中，这样就解决了hash冲突。

开放地址方法🥝

按顺序决定哈希值时，如果某数据的哈希值已经存在，则在原来哈希值的基础上往后加一个单位，直至不发生哈希冲突。

equals 和 hashCode区别：🥝

  • 在Object类中，hashCode是一个本地方法简单理解为获取对象地址，equals方法比较自己和obj对象地址是否相 等。在这里一定先认识到这两个方法，一个是取地址，一个是比较地址。equals()和hashCode()都不是final方法。

  • hashCode()是一个native方法，而且返回值类型是整形；该native方法将对象在内存中的地址作为哈希码返回，可以保证不超出整形范围的情况下不同对象的返回值不同。

  • 当我们向哈希表(如HashSet、HashMap等)中添加对象object时，首先调用hashCode()方法计算object的哈希码，通过哈希码可以直接定位object在哈希表中的位置(一般是哈希码对哈希表大小取余)。如果该位置没有对象，可以直接将object插入该位置；如果该位置有对象(可能有多个，通过链表实现)，则调用equals()方法比较这些对象与object是否相等，如果相等，则不需要保存object；如果不相等，则将该对象加入到链表中。

注：当我们把自定义类作为Map的Key的时候，需要重写HashCode跟equals方法，原因是要遵循equals相等，hashCode也一定相等，hashCode相等，equals不一定相等的规则。String就重写的这两个方法。

Map<key,value>🍉

HashMap 主选🥝

结构：哈希表（数组+链表）

无序的 只允许一个key为null，可多个值为null

线程不安全

采用分离链表法解决冲突

通过hashCode()、equals()保证元素的唯一性，hashCode()确定数组位置，equlas()确定是否可存放在链表。

实现了Serializable接口，因此它支持序列化，实现了Cloneable接口，能被克隆。

JDK1.8增加了红黑树来进行优化。即当链表超过8时，链表就转换为红黑树，利用红黑树快速增删改查的特点提高HashMap的性能。

缺点：多线程put会陷入死循环，因为Entry链表形成环形数据结构，查找时会陷入死循环。用迭代器遍历时修改集合结构会发生错误。

遍历方法：

    Map<Integer, Integer> map = new HashMap<Integer, Integer>();
    Iterator<Map.Entry<Integer, Integer>> entries = map.entrySet().iterator();
    while (entries.hasNext()) {
	    Map.Entry<Integer, Integer> entry = entries.next();
	    System.out.println("Key = " + entry.getKey() + ", Value = " + entry.getValue());
    }

LinkedHashMap 🍓

结构：数组+双链表

与HashMap相比，LinkedHashMap 的元素是有序的，在LruCache中有使用，因为是LRU，最近最少使用算法需要支持有序。

HashTable🥝

结构：哈希表

key还是value都不能为null

synchronized实现线程安全

实现了Serializable接口，它支持序列化，实现了Cloneable接口，能被克隆

TreeMap🥝

结构：红黑树

排序方法有自然排序、比较器排序

线程不安全 可以插入null键，null值；

无序集合（插入和遍历顺序不一致）

常用方法：

void clear()  从此映射中移除所有映射关系（可选操作）。
 
boolean containsKey(Object key)  如果此映射包含指定键的映射关系，则返回 true。
 
boolean containsValue(Object value)  如果此映射将一个或多个键映射到指定值，则返回 true。
 
Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()  返回此映射中包含的映射关系的 Set 视图。
boolean equals(Object o)  比较指定的对象与此映射是否相等。
 
V get(Object key) 返回指定键所映射的值；如果此映射不包含该键的映射关系，则返回 null。
 
int hashCode() 返回此映射的哈希码值。
 
boolean isEmpty() 如果此映射未包含键-值映射关系，则返回 true。
 
Set<K> keySet()  返回此映射中包含的键的 Set 视图。
 
V put(K key, V value)  将指定的值与此映射中的指定键关联（可选操作）。
 
void putAll(Map<? extends K,? extends V> m)  从指定映射中将所有映射关系复制到此映射中（可选操作）。
 
V remove(Object key)  如果存在一个键的映射关系，则将其从此映射中移除（可选操作）。
 
int size()  返回此映射中的键-值映射关系数。
 
Collection<V> values()  返回此映射中包含的值的 Collection 视图。

Queue FIFO队列🥝

操作失败就抛出异常
 
add(E e)：添加一个元素到队尾
 
remove()：获取队首的元素，并从队列中移除
 
element()：获取队首的元素，但不从队列中移除
 
这一组，成功返回true，失败时返回一个特殊值(取决于操作，为NULL或false)，offer(E e)操作是专为容量受限的队列实现而设计的；在大多数实现中，插入操作不会失败。
 
offer(E e)：添加一个元素到队尾
 
poll()：获取队首的元素，并从队列中移除
 
peek()：获取队首的元素，但不从队列中移除

迭代器（Iterator）🥝

迭代器是一种设计模式，它是一个对象，它可以遍历并选择序列中的对象，而开发人员不需要了解该序列的底层结构。迭代器通常被称为“轻量级”对象，因为创建它的代价小。

Java中的Iterator功能比较简单，并且只能单向移动：

使用方法iterator()要求容器返回一个Iterator。第一次调用Iterator的next()方法时，它返回序列的第一个元素。注意：iterator()方法是java.lang.Iterable接口,被Collection继承。
hasNext():判断当前元素是否存在，并没有指向的移动
next():返回当前元素， 并指向下一个元素
使用remove()将迭代器新返回的元素删除。

Iterator是Java迭代器最简单的实现，为List设计的ListIterator具有更多的功能，它可以从两个方向遍历List，也可以从List中插入和删除元素。

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