⛳ Java集合框架
- 🎨 一、概述
- 🏭 二、`Iterator`接口
- - 💭 2.1、基础用法
  - 🚜 2.2、原理
  - 🐾 2.3、为什么需要`iterator`接口
  - ☁ 2.4、`ListIterator`接口
  - 📢 2.5、`iterator`在集合中的实现例子
  - - 2.5.1、`Iterator`在`ArrayList`的实现
    - 2.5.2、`Iterator`在`HashMap`的实现
  - 📝2.6、总结
- 👣 三、`Collection`接口
- - 🎨 3.1、简介
  - 🏭 3.2、接口方法
  - 💻 3.3、`Collection`的使用
- 📢 四、`List`接口
- - ⭐ 4.1、简介
  - ☁ 4.2、`ArrayList`类
  - 🚜 4.3、`LinkedList`类
  - 4.4、`Vector`类
  - **⭐ 面试题：请问ArrayList/LinkedList/Vector的异同？谈谈你的理解？ ArrayList底层是什么？扩容机制？ Vector和ArrayList的最大区别?**
- 📐 五、`Set`接口
- - 🎨 5.1、`HashSet`
  - - 5.1.1、`HashSet`中的方法
    - 5.1.2、底层原理
    - 5.1.3、图解原理
  - 👣 5.2、`LinkedHashSet`
  - - 5.2.1、`LinkedHashSet`的实现
  - 🎉 5.3、`TreeSet`
  - - 5.3.1、自然排序
    - 5.3.2、定制排序
- ⭐ 六、`Map`接口
- - 💖 6.1、`HashMap`
  - 📝 6.2、`LinkedHashMap`
  - 🚜 6.3、`TreeMap`
  - 🏭 6.4、`HashTable`
  - 🎉 6.5、`Properties`
- 💬 七、`Collections`工具类

⛳ Java集合框架

🎨 一、概述

早在Java 2之前，Java 就提供了特设类。比如：Dictionary、Vector、Stack和Properties这些类用来存储和操作对象组。

虽然这些类都非常有用，但是它们缺少一个核心的，统一的主题。由于这个原因，使用 Vector 类的方式和使用 Properties 类的方式有着很大不同。

集合框架被设计成要满足以下几个目标。

该框架必须是高性能的。基本集合（动态数组，链表，树，哈希表）的实现也必须是高效的。
该框架允许不同类型的集合，以类似的方式工作，具有高度的互操作性。
对一个集合的扩展和适应必须是简单的。

为此，整个集合框架就围绕一组标准接口而设计。你可以直接使用这些接口的标准实现，诸如： LinkedList, HashSet, 和 TreeSet 等,除此之外你也可以通过这些接口实现自己的集合。

简化图：

注：带有Produces没有implements（实现）的关系。

Java 集合类是特别有用的工具类，可用于存储数量不等的对象，并且可以实现常用的数据结构，栈，队列等。Java集合大致分为Set、List、Map和Queue四种体系，其中Set代表无序，不可重复的集合，而List正好相反，List代表有序，可重复的大的集合；Map则代表具有映射关系的集合；Java 5 又增加了Queue体系集合，代表一种队列集合的实现。

🏭 二、`Iterator`接口

Iterator接口表示对集合进行迭代的迭代器。Iterator接口为集合而生，专门实现接口的集合。

凡是由Collection接口派生来的接口或类，都实现了iterator()方法，iterator()方法返回一个Iterator对象。

Map接口的实现方式是通过EntrySet内部类实现的。

💭 2.1、基础用法

使用集合的iterator()方法返回Iterator对象。
while循环遍历。
使用Iterator的hasNext()方法判断是否存在下一个可访问的元素。
使用Iterator的next()方法返回要访问的下一个元素。

import java.util.ArrayList;

import java.util.Iterator;

public class ArrayListTest {

        public static void main(String[] args) {

                 ArrayList testList = new ArrayList();
                  testList.add("String1");
                 testList.add("String2");
                 testList.add("String3");
            	// 获取迭代器
                 Iterator it = testList.iterator();
                 while(it.hasNext()) {  // 判断是否有下一个元素 (刚开始指向头结点)
                          String str = (String)it.next();  // 返回下一个元素
                          System.out.println(str);
                 }
        }
}

🚜 2.2、原理

JDK 中专门提供了一个遍历集合的接口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，而Iterator主要用于迭代访问（即遍历）Collection中的元素

因此Iterator对象也被称为迭代器，使你能够通过循环来得到或删除集合的元素。ListIterator 继承了Iterator，以允许双向遍历列表和修改元素。

方法：

hasNext() ：该方法会判断集合对象是否还有下一个元素，如果已经是最后一个元素则返回false。如果仍有元素可以迭代，则返回 true。
next()：把迭代器的指向移到下一个位置，同时，该方法返回迭代的下一个元素。
remove() 从迭代器指向的集合中移除迭代器返回的最后一个元素。
default void forEachRemaining(Consumer<? super E> action)：对剩下的所有元素进行处理，action则为处理的动作，意为要怎么处理

boolean hasNext(); // 是否有下一个元素

E next();   // 获取下一个元素

// 移除元素
default void remove() {
        throw new UnsupportedOperationException("remove");
    }
    
// 对剩下的所有元素进行处理，action则为处理的动作，意为要怎么处理
default void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
        Objects.requireNonNull(action);
        while (hasNext())
            action.accept(next());
    }

测试：DemoIterator

package org.example.f_interator;

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

/*
    java.util.Iterator接口:迭代器(对集合进行遍历)
    有两个常用的方法
        boolean hasNext() 如果仍有元素可以迭代，则返回 true。
                          判断集合中还有没有下一个元素,有就返回true,没有就返回false
        E next() 返回迭代的下一个元素。
                  取出集合中的下一个元素
    Iterator是一个接口,我们无法直接使用,需要使用Iterator接口的实现类对象,获取实现类的方式比较特殊
    Collection接口中有一个方法,叫iterator(),这个方法返回的就是迭代器的实现类对象
              Iterator<E> iterator() 返回在此 collection 的元素上进行迭代的迭代器。

    迭代器的使用步骤(重点):
        1.使用集合中的方法iterator()获取迭代器的实现类对象,使用Iterator接口接收(多态)
        2.使用Iterator接口中的方法hasNext判断还有没有下一个元素
        3.使用Iterator接口中的方法next取出集合中的下一个元素
 */
public class DemoIterator {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个集合对象
        Collection<String> coll = new ArrayList<>();
        //往集合中添加元素
        coll.add("姚明");
        coll.add("科比");
        coll.add("麦迪");
        coll.add("詹姆斯");
        coll.add("艾弗森");

        /*
            1.使用集合中的方法iterator()获取迭代器的实现类对象,使用Iterator接口接收(多态)
            注意:
                Iterator<E>接口也是有泛型的,迭代器的泛型跟着集合走,集合是什么泛型,迭代器就是什么泛型
         */
        //多态  接口            实现类对象
        Iterator<String> iterator = coll.iterator();


        /*
            发现使用迭代器取出集合中元素的代码,是一个重复的过程
            所以我们可以使用循环优化
            不知道集合中有多少元素,使用while循环
            循环结束的条件,hasNext方法返回false
         */
        while (iterator.hasNext()) {
            String e = iterator.next();
            System.out.print(e + " ");//姚明 科比 麦迪 詹姆斯 艾弗森
        }

        System.out.println("\n======================");

        for (Iterator<String> it2 = coll.iterator(); it2.hasNext(); ) {
            String e = it2.next();
            System.out.print(e + " ");//姚明 科比 麦迪 詹姆斯 艾弗森
        }

    }
}

在获取迭代器的时候，会创建一个原集合的副本。同时会创建一个指针指向迭代器迭代集合的起始位置。
Collection集合元素的通用获取方式。在取元素之前先要判断集合中有没有元素，如果有，就把这个元素取出来，继续再判断，如果还有就再取出出来。一直把集合中的所有元素全部取出。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-vqh9oK7Z-1691910477171)(C:\Users\gu653\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20230809191910673.png)]

🐾 2.3、为什么需要`iterator`接口

iterator接口是为了定义遍历集合的规范，也是一种抽象，把在不同集合的遍历方式抽象出来，这样遍历的时候，就不需要知道不同集合的内部结构。

为什么需要抽象？

假设没有iterator接口,我们知道，遍历的时候只能通过索引，比如

for(int i=0;i<array.size();i++){
    T item = array[i];
}

这样一来，耦合程度比较高，如果使用的数据结构变了，就要换一种写法，不利于维护已有的代码。如果没有iterator,那么客户端需要维护指针，相当于下放了权限，会造成一定程度的混乱。抽象则是把遍历功能抽取出来，交给iterator处理，客户端处理集合的时候，交给更“专业”的它，it do it well.

值得注意的是，集合类的整体不是继承了iterator接口，而是继承了iterable接口，通过iterable接口的方法返回iterator的对象。值得注意的是，iterator的remove()方法，是迭代过程中唯一安全的修改集合的方法，为何这样说？

如果使用for循环索引的方式遍历，删除掉一个元素之后，集合的元素个数已经变化，很容易出错。例如

for(int i=0;i<collection.size();i++){
    if(i==2){
        collection.remove(i);
    }
}

而iterator的remove()方法则不会出错，因为通过调用hasNext()和next()方法，对指针控制已经处理得比较完善。

☁ 2.4、`ListIterator`接口

ListIterator继承于Iterator接口，功能更强大，只能用于访问各种List类型，使用List类型的对象list，调用listIterator()方法可以获取到一个指向list开头的ListIterator。

从上面图片接口看，这个接口具有访问下一个元素，判断是否有下一个元素，是否有前面一个元素，判断是否有前一个元素，获取下一个元素的索引，获取上一个元素的索引，移除元素，修改元素，增加元素等功能。和普通的Iterator不一样的是,ListIterator的访问指针可以向前或者向后移动，也就是双向移动。

boolean hasNext();  //是否还有元素 

E next();   //获取下一个元素

boolean hasPrevious();  //是否有上一个元素

E previous();   // 获取上一个元素

int nextIndex();    //获取下一个索引

int previousIndex();    //获取上一个索引

void remove();  //移除

void set(E e); //更新

void add(E e); //添加元素

测试：

List<String> list =
    new ArrayList<String>(Arrays.asList("Book","Pen","Desk"));
// 把指针指向第一个元素
ListIterator<String> lit = list.listIterator(1);
while(lit.hasNext()){
    System.out.println(lit.next());
}
System.out.println("===================================");
//指针指向最后一个元素列表中的最后一个元素修改ChangeDesk。
lit.set("ChangeDesk");
// 往前面遍历
while(lit.hasPrevious()){
    System.out.println(lit.previous());
}

结果：

Pen
Desk
===================================
ChangeDesk
Pen
Book

如果点开ArrayList的源码，看到与ListIterator相关的部分，我们会发现其实ArrayList在底层实现了一个内部类ListItr，继承了Itr,实现了ListIterator接口。这个Itr其实就是实现了Iterator,实现了基本的List迭代器功能，而这个ListItr则是增强版的专门为List实现的迭代器。里面使用cursor作为当前的指针（索引），所有函数功能都是操作这个指针实现。

private class ListItr extends Itr implements ListIterator<E> {
        ListItr(int index) {
            super();
            // 设置当前指针 
            cursor = index;
        }

        public boolean hasPrevious() {
            // 不是第一个元素就表明有前一个元素
            return cursor != 0;
        }
        // 获取下一个元素索引
        public int nextIndex() {
            return cursor;
        }

        // 获取前面一个元素索引
        public int previousIndex() {
            return cursor - 1;
        }

        @SuppressWarnings("unchecked")
        public E previous() {
            //检查是否被修改
            checkForComodification();
            int i = cursor - 1;
            if (i < 0)
                throw new NoSuchElementException();
            Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
            if (i >= elementData.length)
                throw new ConcurrentModificationException();
            cursor = i;
            // 返回前一个元素
            return (E) elementData[lastRet = i];
        }

        public void set(E e) {
            if (lastRet < 0)
                throw new IllegalStateException();
            checkForComodification();

            try {
                ArrayList.this.set(lastRet, e);
            } catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
                throw new ConcurrentModificationException();
            }
        }

        public void add(E e) {
            checkForComodification();

            try {
                int i = cursor;
                ArrayList.this.add(i, e);
                cursor = i + 1;
                lastRet = -1;
                expectedModCount = modCount;
            } catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
                throw new ConcurrentModificationException();
            }
        }
    }

在上面方法中，有很多校验，比如checkForComodification()，意为检查是否被修改，list中的元素修改有可能导致数组越界。

📢 2.5、`iterator`在集合中的实现例子

iterator只是一个接口，相当于一个规范，所有的子类或者继承类实现的时候理论上应该遵守，但是不一样的继承类/子类会有不一样的实现。

2.5.1、`Iterator`在`ArrayList`的实现

iterator只是一个接口，一个规范，虽然里面有个别方法有默认实现，但是最重要也最丰富的的，是它在子类中的实现与拓展，现在来看在ArrayList 中的实现。ArrayList并没有直接去实现iterator接口，而是通过内部类的方式来操作，内部类为Itr,

private class Itr implements Iterator<E> {
    // 下一个元素的索引（指针）
    int cursor;       // index of next element to return
    // 最后一个元素指针索引
    int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such
    // 修改次数（版本号）
    int expectedModCount = modCount;

    Itr() {}
    // 是否有下一个元素
    public boolean hasNext() {
        return cursor != size;
    }

    // 下一个元素
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public E next() {
        //安全检查
        checkForComodification();
        int i = cursor;
        if (i >= size)
            throw new NoSuchElementException();
        Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
        if (i >= elementData.length)
            throw new ConcurrentModificationException();
        cursor = i + 1;
        return (E) elementData[lastRet = i];
    }

    // 移除
    public void remove() {
        if (lastRet < 0)
            throw new IllegalStateException();
        checkForComodification();

        try {
            ArrayList.this.remove(lastRet);
            cursor = lastRet;
            lastRet = -1;
            expectedModCount = modCount;
        } catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
            throw new ConcurrentModificationException();
        }
    }

    // 依次处理剩下的元素
    @Override
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public void forEachRemaining(Consumer<? super E> consumer) {
        Objects.requireNonNull(consumer);
        final int size = ArrayList.this.size;
        int i = cursor;
        if (i >= size) {
            return;
        }
        final Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
        if (i >= elementData.length) {
            throw new ConcurrentModificationException();
        }
        while (i != size && modCount == expectedModCount) {
            consumer.accept((E) elementData[i++]);
        }
        // update once at end of iteration to reduce heap write traffic
        cursor = i;
        lastRet = i - 1;
        checkForComodification();
    }
    // 安全检查，检查是否被修改
    final void checkForComodification() {
        if (modCount != expectedModCount)
            throw new ConcurrentModificationException();
    }
}

从上面的源码可以看到，很多关于被修改的检查，集合会追踪修改（增删改）的次数（modCount 又称版本号），每一个迭代器会单独立维护一个计数器，在每次操作（增删改），检查版本号是否发生改变，如果改变，就会抛出ConcurrentModificationException() 异常，这是一种安全保护机制。
安全检查，快速失败机制实现主要和变量modCount，expectedModCount，以及一个checkForComodification()方法有关，也就是expectedModCount是内部类的修改次数，从字面意思看是指理论上期待的修改次数，modCount是外部类的修改次数，创建的时候，会将modCount赋值给expectedModCount，两者保持一致，如果在迭代的过程中，外部类的modCount对不上expectedModCount，n那么就会抛出ConcurrentModificationException异常。

2.5.2、`Iterator`在`HashMap`的实现

首先，HashMap里面定义了一个HashIterator，为什么这样做呢？因为HashMap存储结构的特殊性，里面有Entry<key,value>，所以遍历就有三种情况，一个是Key，一个是Value，另一个就是Entry,这三个的迭代遍历都有相似性，所以这里根据抽象原则，定义了一个Hash迭代器。

    abstract class HashIterator {
        // 下一个节点
        Node<K,V> next;
        
        // 当前节点
        Node<K,V> current;     // current entry
        // 期望修改次数
        int expectedModCount;  // for fast-fail
        // 索引
        int index;             // current slot

        HashIterator() {
            expectedModCount = modCount;
            Node<K,V>[] t = table;
            current = next = null;
            index = 0;
            if (t != null && size > 0) { 
                // 指向第一个不为空的元素
                do {} while (index < t.length && (next = t[index++]) == null);
            }
        }

        // 是否有下一个节点
        public final boolean hasNext() {
            return next != null;
        }

        // 获取下一个节点
        final Node<K,V> nextNode() {
            Node<K,V>[] t;
            Node<K,V> e = next;
            if (modCount != expectedModCount)
                throw new ConcurrentModificationException();
            if (e == null)
                throw new NoSuchElementException();
            if ((next = (current = e).next) == null && (t = table) != null) {
                do {} while (index < t.length && (next = t[index++]) == null);
            }
            return e;
        }

        // 移除
        public final void remove() {
            Node<K,V> p = current;
            if (p == null)
                throw new IllegalStateException();
            if (modCount != expectedModCount)
                throw new ConcurrentModificationException();
            current = null;
            K key = p.key;
            removeNode(hash(key), key, null, false, false);
            expectedModCount = modCount;
        }
    }

之后分别定义KeyIterator,ValueIterator,EntryIterator,继承于HashIterator，

// 遍历key
final class KeyIterator extends HashIterator
    implements Iterator<K> {
    public final K next() { return nextNode().key; }
}
// 遍历value
final class ValueIterator extends HashIterator
    implements Iterator<V> {
    public final V next() { return nextNode().value; }
}

//遍历entry
final class EntryIterator extends HashIterator
    implements Iterator<Map.Entry<K,V>> {
    public final Map.Entry<K,V> next() { return nextNode(); }
}

📝2.6、总结

关于Iterator，其实就是一个迭代器，可简单地理解为遍历使用，主要功能是指向一个节点，向前或者向后移动，如果数据结构复杂就需要多个迭代器，比如HashMap，可以避免多个迭代器之间相互影响。每一个迭代器都会有

expectedModCount 和modCount，就是校验这个迭代过程中是否被修改，如果修改了，则会抛出异常。

👣 三、`Collection`接口

🎨 3.1、简介

Collection 接口是 List、 Set 和 Queue 接口的父接口，该接口里定义的方法既可用于操作 Set 集合，也可用于操作 List 和 Queue 集合。

JDK不提供此接口的任何直接实现，而是提供更具体的子接口(如： Set和List)实现。

在 Java5 之前， Java 集合会丢失容器中所有对象的数据类型，把所有对象都当成 Object 类型处理；从 JDK 5.0 增加了泛型以后， Java 集合可以记住容器中对象的数据类型。

🏭 3.2、接口方法

添加
1. add(Object obj)
2. addAll(Collection coll)
获取有效元素的个数
1. int size()
清空集合
1. void clear()
是否是空集合
1. boolean isEmpty()
是否包含某个元素
1. boolean contains(Object obj)：是通过元素的equals方法来判断是否是同一个对象
2. boolean containsAll(Collection c)：也是调用元素的equals方法来比较的。拿两个集合的元素挨个比较。
删除
1. boolean remove(Object obj) ：通过元素的equals方法判断是否是要删除的那个元素。只会删除找到的第一个元素
2. boolean removeAll(Collection coll)：取当前集合的差集
取两个集合的交集
1. boolean retainAll(Collection c)：如果此集合包含指定集合中的所有元素，则返回true。
集合是否相等
- boolean equals(Object obj)
转成对象数组
- Object[] toArray()
遍历
- iterator()：返回迭代器对象，用于集合遍历

💻 3.3、`Collection`的使用

    @Test
    public void test1() {
        Collection c1 = new ArrayList();

        //添加元素
        c1.add("hello");
        c1.add("world");
        c1.add("tom");
        c1.add("jarray");
        c1.add(123); //自动装箱int->Integer
        c1.add(456);

        //添加自定义对象
        c1.add(new User("马云", 45));
        c1.add(new User("马化腾", 35));

        //删除对象
        c1.remove("tom");
//        c1.clear(); //清空


        System.out.println("isEmpty = " + c1.isEmpty());

        String s1 = new String("hello");
        System.out.println("contains = " +  c1.contains(s1)); //true，比较内容

        System.out.println(c1);

    }

contains方法：调用equals，比较内容，因为string实现了equals比较，所以String比较内容，使用User自定义equals，查看contains结果：

User.java：

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        System.out.println("User equals()....");
//        return super.equals(o);
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;

        User user = (User) o;

        if (age != user.age) return false;
        return name != null ? name.equals(user.name) : user.name == name;
    }

测试：

//添加自定义对象
User u1 = new User("马云", 45);
User u2 = new User("马云", 45);
User u3 = new User("马云", 45);
c1.add(u1);
c1.add(u2);
c1.add(new User("马化腾", 35));
System.out.println(c1.size());  // 3
System.out.println("contains马云 = " + c1.contains(u3)); //调用equals，比较内容,返回true

📢 四、`List`接口

Collection 接口：单列集合，用来存储一个一个的对象

List 接口：存储有序的、可重复的数据 ----> “动态”数组

ArrayList ：作为 List 接口的主要实现类，线程不安全、效率高、底层用Object[] elementData（推荐）

LinkedList：对于频繁插入、删除操作，使用此类的效率比ArrayList高;底层使用双向链存储（看情况—推荐）

Vector：作为List接口的古老实现；线程安全，效率低，底层使用Object[] elementData存储（不推荐）

⭐ 4.1、简介

鉴于Java中数组用来存储数据的局限性，我们通常使用List替代数组
List集合类中元素有序、且可重复，集合中的每个元素都有其对应的顺序索引。
List容器中的元素都对应一个整数型的序号记载其在容器中的位置，可以根据序号存取容器中的元素。
JDK API中List接口的实现类常用的有： ArrayList、 LinkedList和Vector。

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。

**void add(int index, Object ele)😗*在index位置插入ele元素
boolean addAll(int index, Collection eles):从index位置开始将eles中的所有元素添加进来
**Object get(int index)😗*获取指定index位置的元素
**int indexOf(Object obj)😗*返回obj在集合中首次出现的位置
**int lastIndexOf(Object obj)😗*返回obj在当前集合中末次出现的位置
**Object remove(int index)😗*移除指定index位置的元素，并返回此元素
**Object set(int index, Object ele)😗*设置指定index位置的元素为ele
**List subList(int fromIndex, int toIndex)😗*返回从fromIndex到toIndex位置的子集合

@Test
public void test1() {
    List list = new ArrayList();

    list.add("aaa");
    list.add("bbb");
    list.add("aaa");
    list.add("aaa");
    list.add(0, 111);
    list.add(0, 222);
    list.add(0, 333);

    //get
    System.out.println(list.get(3));

    //indexOf
    System.out.println(list.indexOf("aaa"));
    System.out.println(list.lastIndexOf("aaa"));

    //remove
    list.remove(0);
    list.remove("aaa");

    System.out.println(list);

    System.out.println(list.subList(0, 3));

}

☁ 4.2、`ArrayList`类

ArrayList 是长度可以改变的非线程安全集合。内部实现使用数组进行存储，集合扩容时会创建更大的数组空间，把原有数据复制到新数组中。 ArrayList 支持对元素的快速随机访问，但是插入与删除时速度通常很慢，因为这个过程很有可能需要移动其他元素。

ArrayList 是 List 接口的典型实现类、主要实现类
本质上， ArrayList是对象引用的一个”变长”数组
ArrayList的JDK1.8之前与之后的实现区别？
- JDK1.7： ArrayList像饿汉式，直接创建一个初始容量为10的数组
- JDK1.8： ArrayList像懒汉式，一开始创建一个长度为0的数组，当添加第一个元素时再创建一个始容量为10的数组
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

@Test
public void test01(){
    // 1、创建List
    // 可以使用以下方法创建一个空的List或具有初始元素的List：
    List<String> emptyList = new ArrayList<>();
    List<Integer> numbers1 = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5));
    List<String> fruits = new LinkedList<>(Arrays.asList("apple", "banana", "orange"));

    // 2、访问List元素 List的元素可以通过索引来访问，索引从0开始计数。
    String firstFruit = fruits.get(0);
    System.out.println(firstFruit);  // 输出：apple

    ///3、修改List元素 List中的元素是可变的，可以通过索引来修改特定位置的值。
    fruits.set(0, "pear");
    System.out.println(fruits);  // 输出：[pear, banana, orange]

    // 4、添加和删除List元素 可以使用add()方法向List末尾添加元素，使用add(index, element)方法在指定位置插入元素。
    // 使用remove(index)方法或者remove(element)方法删除List中的元素。
    fruits.add("grape");
    fruits.add(1, "kiwi");
    fruits.remove(2);
    System.out.println(fruits);  // 输出：[pear, kiwi, orange, grape]

    // 5、List切片和拼接 List不支持直接切片操作，
    // 但可以使用subList()方法获取指定范围的子列表。
    // 也可以使用addAll()方法将多个List拼接为一个List。
    List<Integer> numbers = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5));
    List<Integer> subList = numbers.subList(1, 4);
    System.out.println(subList);  // 输出：[2, 3, 4]

    List<Integer> moreNumbers = new ArrayList<>(Arrays.asList(6, 7, 8));
    numbers.addAll(moreNumbers);
    System.out.println(numbers);  // 输出：[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]


    // 6、List排序和反转 List可以使用Collections工具类的sort()方法进行排序，
    // 默认按照自然顺序排序。可以使用Collections的reverse()方法将List逆序排列。
    List<Integer> numbers6 = new ArrayList<>(Arrays.asList(5, 2, 8, 1, 9));
    Collections.sort(numbers6);
    System.out.println(numbers6);  // 输出：[1, 2, 5, 8, 9]

    Collections.reverse(numbers6);
    System.out.println(numbers6);  // 输出：[9, 8, 5, 2, 1]

    // 7、List的常见操作和方法 List支持许多常见的操作和方法，如长度计算、成员检查、最大/最小值查找等。
    List<Integer> numbers7 = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5));
    System.out.println(numbers7.size());  // 输出：5

    System.out.println(numbers7.contains(3));  // 输出：true

    System.out.println(Collections.max(numbers7));  // 输出：5
    System.out.println(Collections.min(numbers7));  // 输出：1

    // 8、List与其他数据结构的转换 List可以通过Arrays.asList()方法将数组转换为List，
    // 也可以使用toArray()方法将List转换为数组。
    String[] fruitsArray = {"apple", "banana", "orange"};
    List<String> fruitsList = Arrays.asList(fruitsArray);
    System.out.println(fruitsList);  // 输出：[apple, banana, orange]

    Integer[] numbersArray = numbers.toArray(new Integer[numbers.size()]);
    System.out.println(Arrays.toString(numbersArray));  // 输出：[1, 2, 3, 4, 5]


    // 9、高级List操作技巧 List还支持更高级的操作技巧，
    // 如Lambda表达式和Stream API的运用。
    // 可以使用forEach()方法遍历List，并利用stream()方法进行过滤、映射、聚合等操作。
    List<Integer> numbers9 = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5));

    numbers9.forEach(System.out::println);  // 输出：1 2 3 4 5

    List<Integer> filteredNumbers = numbers9.stream()
        .filter(n -> n % 2 == 0)
        .collect(Collectors.toList());
    System.out.println(filteredNumbers);  // 输出：[2, 4]
}

🚜 4.3、`LinkedList`类

LinkedList 的本质是双向链表。与 Array List 相比， **LinkedList 的插入和删除速度更快，但是随机访问速度很慢。**测试表明，对于 IO 万条的数据，与 ArrayList 相比，随机提取元素时存在数百倍的差距。除继承 AbstractList 抽象类外， LinkedList 还实现了另一个接口 Deque ，即 double-ended queue。这个接口同时具有队列和枝的性质。LinkedList 包含 3 个重要的成员 size 、first、 last 。 size 是双向链表中节点的个数。first 和 last 分别指向第一个和最后一个节点的引用。 LinkedList 的优点在于可以将零散的内存单元通过附加引用的方式关联起来，形成按链路顺序序查找的线性结构，内存利用率较高。

新增方法：

void addFirst(Object obj)
void addLast(Object obj)
Object getFirst()
Object getLast()
Object removeFirst()
Object removeLast()

LinkedList：双向链表，内部没有声明数组，而是定义了Node类型的first和last，用于记录首末元素。同时，定义内部类Node，作为LinkedList中保存数据的基本结构。 Node除了保存数据，还定义了两个变量：

prev变量记录前一个元素的位置
next变量记录下一个元素的位置

案例：

    /**
     * 1. 有序：插入顺序
     * 2. 允许重复
     * 3. 底层是数组，默认大小10，每次扩容1.5倍
     *      - jdk1.7：默认大小10
     *      - jdk1.8 默认大小0，第一次使用时初始化成10
     * 4：添加和删除，性能差，随机遍历性能好
     */
    @Test
    public void test2() {
        List list = new ArrayList();

        list.add("ccc");
        list.add("ccc");
        list.add("bbb");
        list.add("aaa");

        User u1 = new User("马云", 45);
        User u2 = new User("马化腾", 38);
        list.add(u1);
        list.add(u1);
        list.add(u2);

        //方式1
        for (Object o : list) {
            System.out.println(o);
        }
        System.out.println("-------------");
        //方式2
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            System.out.println(list.get(i));
        }
        System.out.println("-------------");
        for (Iterator iterator = list.iterator(); iterator.hasNext(); ) {
            Object obj =  iterator.next();
            System.out.println(obj);
        }
    }

    /**
     * 1. 底层原理：基于双向链表实现
     * 2. 插入和删除块，遍历性能差
     * 3. 可以直接操作头和尾
     * 4. 有序（插入顺序），容许重复
     */
    @Test
    public void test3() {
        LinkedList list = new LinkedList();

        list.add("ccc");
        list.add("ccc");
        list.add("bbb");
        list.add("aaa");

        User u1 = new User("马云", 45);
        User u2 = new User("马化腾", 38);
        list.add(u1);
        list.add(u1);
        list.add(u2);

        list.addFirst("1111");
        list.addLast("2222");

        System.out.println(list.getLast());

        //方式1
        for (Object o : list) {
            System.out.println(o);
        }

    }

4.4、`Vector`类

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作为缺省选择。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。
新增方法：
- void addElement(Object obj)
- void insertElementAt(Object obj,int index)
- void setElementAt(Object obj,int index)
- void removeElement(Object obj)
- void removeAllElements()

⭐ 面试题：请问ArrayList/LinkedList/Vector的异同？谈谈你的理解？ ArrayList底层是什么？扩容机制？ Vector和ArrayList的最大区别?

ArrayList和LinkedList的异同二者都线程不安全，相对线程安全的Vector，执行效率高。此外， ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构， LinkedList基于链表的数据结构。对于随机访问get和set， ArrayList觉得优于LinkedList，因为LinkedList要移动指针。对于新增和删除操作add(特指插入)和remove， LinkedList比较占优势，因为ArrayList要移动数据。
ArrayList和Vector的区别Vector和ArrayList几乎是完全相同的,唯一的区别在于Vector是同步类(synchronized)，属于强同步类。因此开销就比ArrayList要大，访问要慢。正常情况下,大多数的Java程序员使用ArrayList而不是Vector,因为同步完全可以由程序员自己来控制。 Vector每次扩容请求其大小的2倍空间，而ArrayList是1.5倍。 Vector还有一个子类Stack。

📐 五、`Set`接口

Set 是不允许出现重复元素的集合类型。 Set 体系最常用的是 HashSet 、 TreeSet和 LinkedHashSet 三个集合类。 HashSet 从源码分析是使用 HashMap 来实现的，只是Value 固定为一个静态对象，使用 Key 保证集合元素的唯一性，但它不保证集合元素的顺序。 TreeSet 也是如此，从源码分析是使用 TreeMap 来实现的，底层为树结构，在添加新元素到集合中时，按照某种比较规则将其插入合适的位置。 LinkedHashSet 继承自 HashSet ，具有 HashSet 的优点，内部使用链表维护了元素插入顺序。

🎨 5.1、`HashSet`

HashSet实现Set接口，由哈希表（实际上是一个HashMap实例）支持。它不保证set 的迭代顺序；特别是它不保证该顺序恒久不变。此类允许使用null元素。
public class HashSet<E>  
extends AbstractSet<E>  
implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable  
HashSet继承AbstractSet类，实现Set、Cloneable、Serializable接口。其中AbstractSet提供 Set 接口的骨干实现，从而最大限度地减少了实现此接口所需的工作。Set接口是一种不包括重复元素的Collection，它维持它自己的内部排序，所以随机访问没有任何意义。
基本属性：

// 底层使用HashMap来保存HashSet中所有元素。
private transient HashMap<E, Object> map;
// 定义一个虚拟的Object对象作为HashMap的value，将此对象定义为static final。
private static final Object PRESENT = new Object();
HashMap只能存入一个null键，那么HashSet也就只能有一个null值。

构造函数：
从构造函数中可以看出HashSet所有的构造都是构造出一个新的HashMap，其中最后一个构造函数，为包访问权限是不对外公开，仅仅只在使用LinkedHashSet时才会发生作用。

5.1.1、`HashSet`中的方法

因为HashSet是基于HashMap，所以对于HashSet，其方法的实现过程是非常简单的。

iterator()
iterator()方法返回对此set中元素进行迭代的迭代器。返回元素的顺序并不是特定的。底层实际调用底层HashMap的keySet来返回所有的key。可见HashSet中的元素，只是存放在了底层HashMap的key上， value使用一个static final的Object对象标识。

public Iterator<E> iterator() {
        return map.keySet().iterator();
    }

2.size()
返回此set中的元素的数量（set的容量）。底层实际调用HashMap的size()方法返回Entry的数量，就得到该Set中元素的个数,即HashMap容器的大小。

public int size() {
        return map.size();
    }

3.isEmpty()
isEmpty()判断HashSet()集合是否为空，如果此set不包含任何元素，则返回true。底层实际调用HashMap的isEmpty()判断该HashSet是否为空。

public boolean isEmpty() {
        return map.isEmpty();
    }

4.contains(Object o)
contains()，判断某个元素是否存在于HashSet()中，存在返回true，否则返回false。更加确切的讲应该是要满足这种关系才能返回true：(onull ? enull : o.equals(e))。底层调用containsKey判断HashMap的key值是否为空。

public boolean contains(Object o) {
        return map.containsKey(o);
    }

5.add()
add()如果此 set 中尚未包含指定元素，则添加指定元素。如果此Set没有包含满足(enull ? e2null : e.equals(e2)) 的e2时，则将e2添加到Set中，否则不添加且返回false。由于底层使用HashMap的put方法将key = e，value=PRESENT构建成key-value键值对，当此e存在于HashMap的key中，则value将会覆盖原有value，但是key保持不变，所以如果将一个已经存在的e元素添加中HashSet中，新添加的元素是不会保存到HashMap中，所以这就满足了HashSet中元素不会重复的特性。

public boolean add(E e) {
        return map.put(e, PRESENT) == null;
    }

6.remove()
remove()如果指定元素存在于此 set 中，则将其移除。底层使用HashMap的remove方法删除指定的Entry。

public boolean remove(Object o) {
        return map.remove(o) == PRESENT;
    }

7.clear()
clear()从此 set 中移除所有元素。底层调用HashMap的clear方法清除所有的Entry。

public void clear() {
        map.clear();
    }

8.clone()
底层实际调用HashMap的clone()方法，获取HashMap的浅表副本,并没有复制这些元素本身。

public Object clone() {
        try {
            HashSet<E> newSet = (HashSet<E>) super.clone();
            newSet.map = (HashMap<E, Object>) map.clone();
            return newSet;
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            throw new InternalError();
        }
    }

5.1.2、底层原理

HashSet它是基于HashMap实现的，HashSet底层使用HashMap来保存所有元素，因此HashSet的实现比较简单，相关HashSet的操作，基本上都是直接调用底层HashMap的相关方法来完成的。

public class HashSet<E>
    extends AbstractSet<E>
    implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
    static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;

	// 底层使用hashmap来保存hashset中所有的元素
    private transient HashMap<E,Object> map;

    // Dummy value to associate with an Object in the backing Map
    // 定义一个虚拟的object对象作为hashmap的value,将次对象定义为static final,放在map的值的位置
    private static final Object PRESENT = new Object();

	// 默认无参构造,实际底层初始化一个空的hashmap,并使用默认初始容量为16和加载因子为0.75
    public HashSet() {
        map = new HashMap<>();
    }

	// 构造一个指定Collection中元素的新set,实际底层使用默认的加载因子为0.75和足以包含指定Collection中	// 左右元素的初始容量来定义一个hashmap
    public HashSet(Collection<? extends E> c) {
        map = new HashMap<>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));
        addAll(c);
    }

	// 以指定的initialCapacity和loadFactor构造一个空的set,实际底层以相同的参数,构造一个空的map集合
	// initialCapacity:初始容量,loadFactor:加载因子
    public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
        map = new HashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
    }

	// 指定初始长度创建一个空的集合,实际使用一样的参数,与加载因子为0.75构造一个空的map
    public HashSet(int initialCapacity) {
        map = new HashMap<>(initialCapacity);
    }

	// 指定初始长度和加载因子构造一个新的空链接哈希集合
	// 此构造函数为包含访问权限,不对外公开,实际只是对LinkedHashSet的支持
	// 实际以指定的参数创建一个空的LinkedHashMap集合
    HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {
        map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
    }

key 、value 存储一个静态的 new Object

HashSet 集合判断两个元素相等的标准： 两个对象通过 hashCode() 方法比较相等，并且两个对象的 equals() 方法返回值也相等。
对于存放在Set容器中的对象，对应的类一定要重写equals()和hashCode(Objectobj)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” 。
向HashSet中添加元素的过程：
- 当向 HashSet 集合中存入一个元素时， HashSet 会调用该对象的 hashCode() 方法来得到该对象的 hashCode 值，然后根据 hashCode 值，通过某种散列函数决定该对象在 HashSet 底层数组中的存储位置。（这个散列函数会与底层数组的长度相计算得到在数组中的下标，并且这种散列函数计算还尽可能保证能均匀存储元素，越是散列分布，该散列函数设计的越好）
- 如果两个元素的hashCode()值相等，会再继续调用equals方法，如果equals方法结果为true，添加失败；如果为false，那么会保存该元素，但是该数组的位置已经有元素了，那么会通过链表的方式继续链接。
- 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。

//下面不同的字符串就有相同的hashCode
 System.out.println("ABCDEa123abc".hashCode());  // 165374702
 System.out.println("ABCDFB123abc".hashCode()); //  165374702

HashSet底层也是HashMap，初始容量为16，当如果使用率超过0.75，（16*0.75=12）就会扩大容量为原来的2倍。（16扩容为32，依次为64,128…等）

重写hashCode和equals原则

(1) hashCode

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。

(2) equals

当一个类有自己特有的“逻辑相等”概念,当改写equals()的时候，总是要改写hashCode()，根据一个类的equals方法（改写后），两个截然不同的实例有可能在逻辑上是相等的，但是，根据Object.hashCode()方法，它们仅仅是两个对象。
因此，违反了**“相等的对象必须具有相等的散列码”。**
结论：复写equals方法的时候一般都需要同时复写hashCode方法。通常参与计算hashCode的对象的属性也应该参与到equals()中进行计算。

案例：

public class Person {
    private String name;
    private int age;

    public Person() {
    }

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

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

    //判断两个对象是否相等，对象是否存在，对象的name和age是否相等
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Person person = (Person) o;
        return age == person.age &&
                Objects.equals(name, person.name);
    }

    //返回对象的name和age的hash值
    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, age);
    }
}

测试：

public class Demo03HashSetSavePerson {
    public static void main(String[] args) {
        //创建HashSet集合存储Person
        HashSet<Person> set = new HashSet<>();
        Person p1 = new Person("红花", 20);
        Person p2 = new Person("红花", 20);
        Person p3 = new Person("红花", 21);
        Person p4 = new Person("绿叶", 21);
        //重写hashCode方法和equals方法之后
        System.out.println(p1.hashCode());
        System.out.println(p2.hashCode());

        System.out.println(p1 == p2);           //false  自定义类在重写equals方法后，==比较的是引用的是不是同一块内存地址
        System.out.println(p1.equals(p2));      //true   自定义类在重写equals方法后，equals比较的是引用的对象内容是否相同
        set.add(p1);
        set.add(p2);
        set.add(p3);
        set.add(p4);
        Iterator<Person> itr = set.iterator();
        while (itr.hasNext()) {
            System.out.println(itr.next());
        }
    }
}

结果：

可以看到在重写hashCode和equals方法之后，hashCode相同而且equals方法返回true，则两个对象判断同一对象，不会重复出现在集合中。

5.1.3、图解原理

1.7 版本：

1.8 版本：

1.7原理总结：

底层结构:哈希表.(数组+链表)
数组的长度默认为16,加载因子为0.75
首先会先获取元素的哈希值,计算出在数组中应存入的索引
1. 判断该索引处是否为null
2. 如果是null,直接添加
3. 如果不是null,则与链表中所有的元素,通过equals方法进行比较属性值只要有一个相同就不存入,如果都不一样,就存入.

1.8原理总结：

底层结构:哈希表.(数组+链表+红黑树)
当挂在下面的元素过多,那么不利于添加,也不利于查询,所以在1.8之后
1. 当链表长度超过8的时候,自动转换为红黑树
2. 存储流程不变.

对于HsahSet中保存对象,一定注意正确重写equals和hsahCode方法,以保证存入的对象唯一性.

👣 5.2、`LinkedHashSet`

LinkedHashSet是HashSet的子类
LinkedHashSet根据元素的hashCode值来决定元素的存储位置，但它同时使用链表维护元素的次序，这是的元素看起来是以插入顺序保存的。
LinkedHashSet添加性能略低于HashSet，但在迭代访问Set里的全部元素时有很好的性能。（因为底层维护了一个hash表+双向链表）
LinkedHashSet底层是一个LinkedHashMap，维护的链表是一个双向链表
LinkedHashSet 不允许集合元素重复

5.2.1、`LinkedHashSet`的实现

对于LinkedHashSet而言，它继承与HashSet、有基于LinkedHashMap来实现。

LinkedHashSet底层使用LinkedHashMap来保存所有元素，它继承与HashSet，其所有的方法操作上又与HashSet相同，因此LinkedHashSet 的实现上非常简单，只提供了四个构造方法，并通过传递一个标识参数，调用父类的构造器，底层构造一个LinkedHashMap来实现，在相关操作上与父类HashSet的操作相同，直接调用父类HashSet的方法即可。LinkedHashSet的源代码如下：

public class LinkedHashSet<E>
    extends HashSet<E>
    implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable {

    private static final long serialVersionUID = -2851667679971038690L;

    /**
     * 构造一个带有指定初始容量和加载因子的新空链接哈希set。
     *
     * 底层会调用父类的构造方法，构造一个有指定初始容量和加载因子的LinkedHashMap实例。
     * @param initialCapacity 初始容量。
     * @param loadFactor 加载因子。
     */
    public LinkedHashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
        super(initialCapacity, loadFactor, true);
    }

    /**
     * 构造一个带指定初始容量和默认加载因子0.75的新空链接哈希set。
     *
     * 底层会调用父类的构造方法，构造一个带指定初始容量和默认加载因子0.75的LinkedHashMap实例。
     * @param initialCapacity 初始容量。
     */
    public LinkedHashSet(int initialCapacity) {
        super(initialCapacity, .75f, true);
    }

    /**
     * 构造一个带默认初始容量16和加载因子0.75的新空链接哈希set。
     *
     * 底层会调用父类的构造方法，构造一个带默认初始容量16和加载因子0.75的LinkedHashMap实例。
     */
    public LinkedHashSet() {
        super(16, .75f, true);
    }

    /**
     * 构造一个与指定collection中的元素相同的新链接哈希set。
     * 
     * 底层会调用父类的构造方法，构造一个足以包含指定collection
     * 中所有元素的初始容量和加载因子为0.75的LinkedHashMap实例。
     * @param c 其中的元素将存放在此set中的collection。
     */
    public LinkedHashSet(Collection<? extends E> c) {
        super(Math.max(2*c.size(), 11), .75f, true);
        addAll(c);
    }
}

在父类HashSet中，专为LinkedHashSet提供的构造方法如下，该方法为包访问权限，并未对外公开。

	/**
     * 以指定的initialCapacity和loadFactor构造一个新的空链接哈希集合。
     * 此构造函数为包访问权限，不对外公开，实际只是是对LinkedHashSet的支持。
     *
     * 实际底层会以指定的参数构造一个空LinkedHashMap实例来实现。
     * @param initialCapacity 初始容量。
     * @param loadFactor 加载因子。
     * @param dummy 标记。
     */
    HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {
	map = new LinkedHashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor);
    }

由上述源代码可见， LinkedHashSet 通过继承 HashSet ，底层使用 LinkedHashMap ，以很简单明了的方式来实现了其自身的所有功能。

🎉 5.3、`TreeSet`

TreeSet是SortedSet接口实现类，TreeSet可以确保集合元素处于排序状态。

TreeSet是基于TreeMap实现的。TreeSet中的元素支持2中排序方式：自然排序或者根据创建TreeSet是提供的Comparator进行排序。这取决于使用的构造方法。

TreeSet的性能比HashSet差，但是我们在需要排序的时候可以用TreeSet因为他是自然排序也就是升序。TreeSet是有序的Set集合，因此支持add()、remove()、get()等方法。

TreeSet的特点：

有序（内容有序）
不能有重复

新增呢的方法（SortedSet接口中的方法）如下：

Comparator comparator()：返回定制排序器
Object fisrt()：返回集合中当前的第一个（最低）元素
Object last()：返回此集合中当前的最后一个（最高）元素
Object lower(Object e)：返回此集合中的最大元素严格小于给定元素，如果没有这样的元素，则返回null

Object higher(Object e)：返回集合中严格大于给定元素 e 的最小元素，即大于 e 的最小值。

TreeSet<Integer> set = new TreeSet<>();
set.add(1);
set.add(3);
set.add(5);
set.add(7);

Integer result = set.higher(4);
System.out.println(result); // 输出 5

result = set.higher(7);
System.out.println(result); // 输出 null，因为集合中没有大于 7 的元素

Object subSet(fromElement, toElement)：返回集合中处于指定范围内的元素子集。返回的子集是半开区间 [fromElement, toElement)

TreeSet<Integer> set = new TreeSet<>();
set.add(1);
set.add(3);
set.add(5);
set.add(7);

Set<Integer> subset = set.subSet(3, 6);
System.out.println(subset); // 输出 [3, 5]

subset = set.subSet(1, 4);
System.out.println(subset); // 输出 [1, 3]

SortedSet headSet(toElement)：返回的子集是原始集合中最小的元素到 toElement 之间（不包括 toElement）的所有元素。
SortedSet tailSet(fromElement)：返回一个包含大于等于给定参数 fromElement 的所有元素的子集。
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。
TreeSet底层使用红黑树结构存储数据，特点：有序，查询速度比List快

5.3.1、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。
Comparable 的典型实现：
- BigDecimal、 BigInteger 以及所有的数值型对应的包装类：按它们对应的数值大小进行比较
- Character：按字符的 unicode值来进行比较
- Boolean： true 对应的包装类实例大于 false 对应的包装类实例
- String：按字符串中字符的 unicode 值进行比较
- Date、 Time：后边的时间、日期比前面的时间、日期大
向TreeSet 中添加元素时，只有第一个元素无须比较compareTo()方法，后面添加的所有元素都会调用compareTo()方法进行比较。
因为只有相同类的两个实例才会比较大小，所以向 TreeSet 中添加的应该是同一个类的对象。
对于 TreeSet 集合而言，它判断两个对象是否相等的唯一标准是：两个对象通过 compareTo(Object obj) 方法比较返回值。如果返回值等于 0 的话表示两个对象相等。
当需要把一个对象放入 TreeSet 中，重写该对象对应的 equals() 方法时，应保证该方法与 compareTo(Object obj) 方法有一致的结果：如果两个对象通过equals() 方法比较返回 true，则通过 compareTo(Object obj) 方法比较应返回 0。否则，让人难以理解。 equals() 和 compareTo(Object obj)两个方法的判断条件应该保持一致。

compareTo(Object obj)方法的返回值：

0：相等，添加失败
-1：小，放到左子树
1：大，放到右子树

案例：

public class User implements Comparable {

    private String name;
    private int age;

    public User() {
    }

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

    //按照姓名从大到小排列,年龄从小到大排列
    @Override
    public int compareTo(Object o) {
        if(o instanceof User){
            User user = (User)o;
//            return -this.name.compareTo(user.name);
//            int compare = -this.name.compareTo(user.name);
            int compare = this.name.compareTo(user.name);
            if(compare != 0){
                return compare;
            }else{
                return Integer.compare(this.age,user.age);
            }
        }else{
            throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
        }

    }

}

测试：

public class TreeSetDemo1 {

    @Test
    public void test1() {
        System.out.println("cc".compareTo("ccc"));

//        System.out.println(Integer.compare(3, 2));
    }

    public static void main(String[] args) {
        User u1 = new User("aaa", 35);
        User u2 = new User("bbb", 36);
        User u3 = new User("ccc", 83);
        User u4 = new User("ccc", 30);
        User u5 = new User("ccc", 74);
        User u6 = new User("eee", 39);
        User u7 = new User("fff", 40);
        User u8 = new User("ggg", 40);
        User u9 = new User("ggg", 40);

        TreeSet set = new TreeSet();
        set.add(u1);
        set.add(u2);
        set.add(u3);
        set.add(u4);
        set.add(u5);
        set.add(u6);
        set.add(u7);
        set.add(u8);
        set.add(u9);


        for (Object o : set) {
            System.out.println(o);
        }


    }
}

5.3.2、定制排序

TreeSet的自然排序要求元素所属的类实现Comparable接口，如果元素所属的类没有实现Comparable接口，或不希望按照升序(默认情况)的方式排列元素或希望按照其它属性大小进行排序，则考虑使用定制排序。定制排序，通过Comparator接口来实现。需要重写compare(T o1,T o2)方法。
利用int compare(T o1,T o2)方法，比较o1和o2的大小：如果方法返回正整数，则表示o1大于o2；如果返回0，表示相等；返回负整数，表示o1小于o2。
要实现定制排序，需要将实现Comparator接口的实例作为形参传递给TreeSet的构造器。
此时， 仍然只能向TreeSet中添加类型相同的对象。否则发生ClassCastException异常。
使用定制排序判断两个元素相等的标准是：通过Comparator比较两个元素返回了0。
定制排序器方法compare返回值
- 0：相等，添加失败
- -1：小，放到左子树
- 1：大，放到右子树

public class TreeSetDemo1 {

    public static void main(String[] args) {
        User u1 = new User("aaa", 35);
        User u2 = new User("bbb", 35);
        User u3 = new User("ccc", 35);
        User u4 = new User("ccc", 30);
        User u5 = new User("ccc", 74);
        User u6 = new User("eee", 39);
        User u7 = new User("fff", 3);
        User u8 = new User("ggg", 2);
        User u9 = new User("ggg", 1);

        //定制排序器,匿名内部类
        Comparator com = new Comparator() {
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                User u1 = (User) o1;
                User u2 = (User) o2;
//                return -Integer.compare(u1.getAge(), u2.getAge());
                return u1.getName().compareTo(u2.getName());
            }
        };

        TreeSet set = new TreeSet(com);
        set.add(u1);
        set.add(u2);
        set.add(u3);
        set.add(u4);
        set.add(u5);
        set.add(u6);
        set.add(u7);
        set.add(u8);
        set.add(u9);


        for (Object o : set) {
            System.out.println(o);
        }


    }
}

⭐ 六、`Map`接口

💖 6.1、`HashMap`

允许使用null键和null值，与HashSet一样，不保证映射的顺序。
所有的key构成的集合是Set:无序的、不可重复的。所以， key所在的类要重写：equals()和hashCode()
所有的value构成的集合是Collection:无序的、可以重复的。所以， value所在的类要重写： equals()
一个key-value构成一个entry
所有的entry构成的集合是Set:无序的、不可重复的
HashMap 判断两个 key 相等的标准是：两个 key 通过 equals() 方法返回 true，hashCode 值也相等。
HashMap 判断两个 value相等的标准是：两个 value 通过 equals() 方法返回 true。

JDK1.7前存储结构
2. JDK 7及以前版本： HashMap是数组+链表结构(即为链地址法)
  - HashMap的内部存储结构其实是数组和链表的结合。当实例化一个HashMap时，系统会创建一个长度为Capacity的Entry数组，这个长度在哈希表中被称为容量(Capacity)，在这个数组中可以存放元素的位置我们称之为“桶” (bucket)，每个bucket都有自己的索引，系统可以根据索引快速的查找bucket中的元素。
  - 每个bucket中存储一个元素，即一个Entry对象，但每一个Entry对象可以带一个引用变量，用于指向下一个元素，因此，在一个桶中，就有可能生成一个Entry链。而且新添加的元素作为链表的head。
  - **添加元素的过程：**向HashMap中添加entry1(key， value)，需要首先计算entry1中key的哈希值(根据key所在类的hashCode()计算得到)，此哈希值经过处理以后，得到在底层Entry[]数组中要存储的位置i。如果位置i上没有元素，则entry1直接添加成功。如果位置i上已经存在entry2(或还有链表存在的entry3， entry4)，则需要通过循环的方法，依次比较entry1中key和其他的entry。如果彼此hash值不同，则直接添加成功。如果hash值相同，继续比较二者是否equals。如果返回值为true，则使用entry1的value去替换equals为true的entry的value。如果遍历一遍以后，发现所有的equals返回都为false,则entry1仍可添加成功。 entry1指向原有的entry元素。
  - HashMap的扩容： 当HashMap中的元素越来越多的时候， hash冲突的几率也就越来越高，因为数组的长度是固定的。所以为了提高查询的效率，就要对HashMap的数组进行扩容， 而在HashMap数组扩容之后，最消耗性能的点就出现了：原数组中的数据必须重新计算其在新数组中的位置，并放进去，这就是resize。
  - 那么HashMap什么时候进行扩容呢？ 当HashMap中的元素个数超过数组大小(数组总大小length,不是数组中个数size)loadFactor 时，就会进行数组扩容， loadFactor 的默认值(DEFAULT_LOAD_FACTOR)为0.75，这是一个折中的取值。也就是说，默认情况**下，数组大小(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)为16，那么当HashMap中元素个数超过160.75=12（这个值就是代码中的threshold值，也叫做临界值）的时候，就把数组的大小扩展为 2*16=32，即扩大一倍，然后重新计算每个元素在数组中的位置，而这是一个非常消耗性能的操作，所以如果我们已经预知HashMap中元素的个数，那么预设元素的个数能够有效的提高HashMap的性能。
JDK 8存储结构
1. JDK 8版本发布以后： HashMap是数组+链表+红黑树实现。
3. HashMap的内部存储结构其实是数组+链表+树的结合。当实例化一个HashMap时，会初始化initialCapacity和loadFactor，在put第一对映射关系时，系统会创建一个长度为initialCapacity的Node数组，这个长度在哈希表中被称为容量(Capacity)，在这个数组中可以存放元素的位置我们称之为“桶” (bucket)，每个bucket都有自己的索引，系统可以根据索引快速的查找bucket中的元素。
4. 每个bucket中存储一个元素，即一个Node对象，但每一个Node对象可以带一个引用变量next，用于指向下一个元素，因此，在一个桶中，就有可能生成一个Node链。也可能是一个一个TreeNode对象，每一个TreeNode对象可以有两个叶子结点left和right，因此，在一个桶中，就有可能生成一个TreeNode树。而新添加的元素作为链表的last，或树的叶子结点。
5. HashMap扩容： 当HashMap中的元素个数超过数组大小(数组总大小length,不是数组中个数size)loadFactor 时，就会进行数组扩容， loadFactor 的默认值(DEFAULT_LOAD_FACTOR)为0.75，这是一个折中的取值。也就是说，默认情况下，数组大小(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)为16，那么当HashMap中元素个数超过160.75=12（这个值就是代码中的threshold值，也叫做临界值）的时候，就把数组的大小扩展为 2*16=32，即扩大一倍，然后重新计算每个元素在数组中的位置，而这是一个非常消耗性能的操作，所以如果我们已经预知HashMap中元素的个数，那么预设元素的个数能够有效的提高HashMap的性能。
6. HashMap树化和链化： 当HashMap中的其中一个链的对象个数如果达到了8个，此时如果capacity没有达到64，那么HashMap会先扩容解决，如果已经达到了64，那么这个链会变成树，结点类型由Node变成TreeNode类型。当然，如果当映射关系被移除后，下次resize方法时判断树的结点个数低于6个，也会把树再转为链表。
7. 扩容和树化举个例子：
- - 初始情况下，hashmap 的capacity为16，因子为0.75。
  - 当hashmap桶内元素小于等于8，且size小于12时，不进行扩容和树化的操作。
  - 当hashmap桶内元素为9，因为capacity为16，因此不进行树化，而选择扩容，将capacity扩容为32。
  - 当hashmap桶内元素为10，因为capacity为32，因此不进行树化，而选择扩容，将capacity扩容为64。
  - 当hashmap桶内元素大于10，由于capacity已经达到64，此时进行树化。
  - 最后当HashMap中元素个数超过48（64*0.75=48），进行扩容
- JDK1.8HashMap新变化
- - HashMap map = new HashMap();//默认情况下，先不创建长度为16的数组
  - 当首次调用map.put()时，再创建长度为16的数组
  - 数组为Node类型，在jdk7中称为Entry类型
  - 形成链表结构时，新添加的key-value对在链表的尾部（七上八下）
  - 当数组指定索引位置的链表长度>8时，且map中的数组的长度> 64时，此索引位置上的所有key-value对使用红黑树进行存储。
1. HashMap源码中的重要常量
- DEFAULT_INITIAL_CAPACITY : 默认16，HashMap的默认容量
- MAXIMUM_CAPACITY ：默认2^30， HashMap的最大支持容量
- DEFAULT_LOAD_FACTOR：默认0.75， HashMap的默认加载因子
- TREEIFY_THRESHOLD：默认8 Bucket中链表长度大于该默认值，转化为红黑树
- UNTREEIFY_THRESHOLD：默认6，Bucket中红黑树存储的Node小于该默认值，转化为链表
- MIN_TREEIFY_CAPACITY：默认64，桶中的Node被树化时最小的hash表容量。（当桶中Node的数量大到需要变红黑树时，若hash表容量小于MIN_TREEIFY_CAPACITY时，此时应执行resize扩容操作这个MIN_TREEIFY_CAPACITY的值至少是TREEIFY_THRESHOLD的4倍。）
- table：存储元素的数组，总是2的n次幂
- entrySet：存储具体元素的集合
- size： HashMap中存储的键值对的数量
- modCount： HashMap扩容和结构改变的次数。
- threshold：扩容的临界值， =容量*填充因子
- loadFactor：填充因子
1. HashMap源码中的重要方法
- resize：扩容
- treeifyBin：树化
- untreeify：链化
1. 扩容
- 默认HashMap产生，capacity默认容量0，第一次使用时，扩容成16
- 当元素个数超过12，会扩容resize
- 每次扩容一倍
1. 树化
- TREEIFY_THRESHOLD：树化的阈值，默认8
- UNTREEIFY_THRESHOLD：链化的阈值，默认6
- MIN_TREEIFY_CAPACITY：最小树化的容量，默认64，如果元素个数没有超过这个阈值（64），即使链超过8，会先进行扩容，超过64才进行树化
- 比如下面所有元素的hashCode相同
- - 第一个元素，扩容到16
  - 第二个元素，形成链，链里面2个元素
  - …一直到链中有8个元素
  - 第9个元素，执行resize扩容到32
  - 第10个元素，执行resize扩容到64
  - 第11个元素，执行treeifyBin()方法树化
- - - Node(next) 链
    - TreeNode（left，right）红黑树
1. 链化
- 链的数量小于6，执行untreeify方法变成链

public class User {

    private String name;
    private int age;

    public User() {
    }

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

//    @Override
//    public boolean equals(Object o) {
//        System.out.println("User equals()....");
        return super.equals(o);
//        if (this == o) return true; //内存地址相同返回true
//        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
//
//        User user = (User) o;
//
//        if (age != user.age) return false;
//        return name != null ? name.equals(user.name) : user.name == name;
//    }

    /**
     *      * 注：**为什么hashCode中，用31这个数子？
     *      *
     *      * - 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）
     *      * - 并且31只占用5bits,相乘造成数据溢出的概率较小。
     *      * - 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）
     *      * - 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)
     * @return
     */
    @Override
    public int hashCode() { //return name.hashCode() + age;
        int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
        result = 31 * result + age;
        return result;
    }
}

测试：

public class TreeifyDemo1 {

    public static void main(String[] args) {
        Map map = new HashMap();
        User u1 = new User("马云", 45);
        User u2 = new User("马云", 45);
        User u3 = new User("马云", 45);
        User u4 = new User("马云", 45);
        User u5 = new User("马云", 45);
        User u6 = new User("马云", 45);
        User u7 = new User("马云", 45);
        User u8 = new User("马云", 45);
        User u9 = new User("马云", 45);
        User u10 = new User("马云", 45);
        User u11 = new User("马云", 45);
        User u12 = new User("马云", 45);

        map.put(u1, "a");
        map.put(u2, "a");
        map.put(u3, "a");
        map.put(u4, "a");
        map.put(u5, "a");
        map.put(u6, "a");
        map.put(u7, "a");
        map.put(u8, "a");
        map.put(u9, "a");
        map.put(u10, "a");
        map.put(u11, "a");
        map.put(u12, "a");


        map.remove(u12);
        map.remove(u11);
        map.remove(u10);
        map.remove(u9);
        map.remove(u8);
        map.remove(u7);
        map.remove(u6);
        map.remove(u5);
        map.remove(u4);
        map.remove(u3);
        map.remove(u2);
        map.remove(u1);


        System.out.println(map);

    }
}

哈希取模算法*

调用对象的hashCode()，确定数组中的槽位，确定数组中的槽位，采用的哈希取模算法
put(key) -> (n-1) & hash
要求容量必须是2的n次方
- (n-1) & hash = hash % n

面试题：HashMap的容量，为什么必须是2的n次幂

HashMap使用n-1 & hash得到槽位地址，这个运算n必须是2的n次幂，结论当容量是2的n次幂的时候(16,32…）

hash % n = (n-1) & hash，因为位运算性能高

如果初始容量不是2的n次幂，HashMap调用tableSizeFor自动转换成大于这个数最小的2的n次幂

📝 6.2、`LinkedHashMap`

LinkedHashSet和LinedHashMap的关系，从逻辑上这两个集合实现方式完全一致，只是LinkedHashSet使用LinkedHashMap实现，只有key，而value是一个静态的空对象

●底层使用链表实现
●有顺序（插入顺序），没有重复的集合

    public static void main(String[] args) {
        LinkedHashSet set = new LinkedHashSet();
        set.add("zzz");
        set.add("zzz");
        set.add("zzz");
        set.add("yyy");
        set.add("yyy");
        set.add("xxx");
        set.add("xxx");
        set.add("fff");
        set.add("eee");
        set.add("www");
        set.add("111");
        set.add("222");
        set.add("333");
        set.add("666");
        set.add("555");
        set.add("444");

        for (Object o : set) {
            System.out.println(o);
        }
    }

🚜 6.3、`TreeMap`

TreeSet使用TreeMap实现，只是value使用静态空对象，只是用key实现TreeSet
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，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0，1，-1
- 0：对象相等，添加失败
- -1：比对象小，添加到左边
- 1：比对象打，添加到右边
1. 自然排序

类实现Comparable接口，进行排序

public class User implements Comparable {

    private String name;
    private int age;

    public User() {
    }

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

    //按照姓名从大到小排列,年龄从小到大排列
    @Override
    public int compareTo(Object o) {
        if(o instanceof User){
            User user = (User)o;
//            return -this.name.compareTo(user.name);
//            int compare = -this.name.compareTo(user.name);
            int compare = this.name.compareTo(user.name);
            if(compare != 0){
                return compare;
            }else{
                return Integer.compare(this.age,user.age);
            }
        }else{
            throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
        }

    }

}

public class TreeMapDemo1 {


    public static void main(String[] args) {
        User u1 = new User("ggg", 35);
        User u2 = new User("ggg", 35);
        User u3 = new User("ccc", 83);
        User u4 = new User("ccc", 30);
        User u5 = new User("ccc", 74);
        User u6 = new User("eee", 39);
        User u7 = new User("fff", 40);
        User u8 = new User("aaa", 40);
        User u9 = new User("bbb", 40);

        TreeMap map = new TreeMap();
        map.put(u1, "a");
        map.put(u2, "a");
        map.put(u3, "a");
        map.put(u4, "a");
        map.put(u5, "a");
        map.put(u6, "a");
        map.put(u7, "a");
        map.put(u8, "a");
        map.put(u9, "a");


        for (Object o : map.entrySet()) {
            System.out.println(o);
        }


    }
}

1. 定制排序
- 使用Comparator，插入TreeSet定制排序器
- 定制排序器和自然排序都存在是，定制优先

public class User implements Comparable {

    private String name;
    private int age;

    public User() {
    }

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

    //按照姓名从大到小排列,年龄从小到大排列
    @Override
    public int compareTo(Object o) {
        if(o instanceof User){
            User user = (User)o;
//            return -this.name.compareTo(user.name);
//            int compare = -this.name.compareTo(user.name);
            int compare = this.name.compareTo(user.name);
            if(compare != 0){
                return compare;
            }else{
                return Integer.compare(this.age,user.age);
            }
        }else{
            throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
        }

    }
}

public class TreeMapDemo1 {


    public static void main(String[] args) {
        User u1 = new User("ggg", 35);
        User u2 = new User("ggg", 35);
        User u3 = new User("ccc", 83);
        User u4 = new User("ccc", 30);
        User u5 = new User("ccc", 74);
        User u6 = new User("eee", 39);
        User u7 = new User("fff", 40);
        User u8 = new User("aaa", 40);
        User u9 = new User("bbb", 40);

        Comparator com = 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 -Integer.compare(u1.getAge(), u2.getAge());

//                    int compare = u1.getName().compareTo(u2.getName());
//                    if(compare != 0){
//                        return compare;
//                    }else{
//                        return Integer.compare(u1.getAge(), u2.getAge());
//                    }
                }else{
                    throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
                }
            }
        };

        TreeMap map = new TreeMap(com);
        map.put(u1, "a");
        map.put(u2, "a");
        map.put(u3, "a");
        map.put(u4, "a");
        map.put(u5, "a");
        map.put(u6, "a");
        map.put(u7, "a");
        map.put(u8, "a");
        map.put(u9, "a");


        for (Object o : map.entrySet()) {
            System.out.println(o);
        }


    }
}

🏭 6.4、`HashTable`

Hashtable是个古老的 Map 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，查询速度快，很多情况下可以互用。
与HashMap不同， Hashtable 不允许使用 null 作为 key 和 value
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。

public class HashTableDemo1 {

    public static void main(String[] args) {
        Hashtable map = new Hashtable();
        map.put("aaaa", 11);
        map.put("aaaa", 1111);
        map.put("bbbb", 22);
        map.put("cccc", 33);
        map.put("dddd", 44);
        map.put("eeee", 55);
        map.put("eeee", 5555);
        map.put("ffff", 666);
        map.put("gggg", 666);
        map.put("hhhh", 666);
        map.put("3333", 666);
        map.put("4444", 666);
        map.put("1111", 666);
        map.put("2222", 666);
//        map.put(null, 666); //不能存null

        for (Object key : map.entrySet()) {
            System.out.println(key + " " + map.get(key));
        }


    }
}

🎉 6.5、`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 里的 key和 value 都是字符串类型
存取数据时，建议使用setProperty(String key,String value)方法和getProperty(String key)方法

user.dir = 项目目录

username=root
password=123456
jdbc.url=jdbc:mysql://localhost:3306/test
jdbc.driver=com.mysql.driver.Driver

public class PropertiesDemo1 {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Properties properties = new Properties();
//        FileInputStream in  = new FileInputStream("F:\\work\\lxs\\49_java_basic\\01-Java-基础\\9-集合\\code\\java-demo9\\jdbc.properties");
        //文件在user.dir目录下，可以使用下面相对目录
        FileInputStream in  = new FileInputStream("jdbc.properties");
        properties.load(in);

        System.out.println(properties.getProperty("username"));
        System.out.println(properties.getProperty("password"));
        System.out.println(properties.getProperty("jdbc.url"));
        System.out.println(properties.getProperty("jdbc.driver"));
        in.close();

    }
}

💬 七、`Collections`工具类

Collections 是一个操作 Set、 List 和 Map 等集合的工具类
Collections 中提供了一系列静态的方法对集合元素进行排序、查询和修改等操作，还提供了对集合对象设置不可变、对集合对象实现同步控制等方法
排序操作：（均为static方法）
- reverse(List)：反转 List 中元素的顺序
- shuffle(List)：对 List 集合元素进行随机排序
- sort(List)：根据元素的自然顺序对指定 List 集合元素按升序排序
- sort(List， Comparator)：根据指定的 Comparator 产生的顺序对 List 集合元素进行排序
- swap(List， int， int)：将指定 list 集合中的 i 处元素和 j 处元素进行交换
查找、替换
- Object max(Collection)：根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最大元素
- Object max(Collection， Comparator)：根据 Comparator 指定的顺序，返回给定集合中的最大元素
- Object min(Collection)
- Object min(Collection， Comparator)
- int frequency(Collection， Object)：返回指定集合中指定元素的出现次数
- void copy(List dest,List src)：将src中的内容复制到dest中
- boolean replaceAll(List list， Object oldVal， Object newVal)：使用新值替换List 对象的所有旧值
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

public class CollectionsDemo1 {

    @Test
    public void test1() {
        List list = new ArrayList();

        list.add("zzz");
        list.add("xxx");
        list.add("yyy");
        list.add("mmm");
        list.add("nnn");
        list.add("aaa");
        list.add("aaa");
        list.add("111");
        list.add("111");
        list.add("222");
        list.add("333");
        list.add("444");
//        list.add(555);
//        list.add(666);
//        list.add(new Date());



        System.out.println(list);

        Collections.reverse(list); //反转
        System.out.println("reverse =" + list);

        Collections.shuffle(list); //随机排序
        System.out.println("shuffle =" + list);

        //自然排序必须类型一致
        Collections.sort(list); //自然排序
        System.out.println("sort =" + list);

        Comparator com = new Comparator() {
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                String s1 = (String) o1;
                String s2 = (String) o2;
                return -s1.compareTo(s2);
            }
        };

        Collections.sort(list, com); //定制排序
        System.out.println("sort =" + list);

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

        System.out.println("max=" + Collections.max(list)); //自然排序最大

        System.out.println("frequency=" + Collections.frequency(list, "aaa")); //自然排序最大

        List syncList = Collections.synchronizedList(list);  //返回线程安全的集合
        syncList.add("666");
    }

}