Java学习系列(七)Java面向对象之集合框架详解(上)

Java集合

有时也将集合称为容器类，它的作用就是用来“装对象”的。这里要注意的是集合也可以是对象。下面先看一张图：

HashSet：底层用一个数组存元素 --而且这个数组的长度永远是2的N次方。

HashSet底层就是HashMap实现的。
HashSet的构造器：HashSet(int initialCapacity, float loadFactor)
--initialCapacity：控制底层数组的长度。
如果传入数组长度不是2的N次方，HashSet会自动扩展到2的N次方。
--loadFactory：当HashSet感觉到底层数组快满时，它会再次创建一个长度是原来数组长度2倍的数组。原有的数组就变成垃圾，并且要把原有数组中的元素复制到新数组中，这个过程也叫“重hash”。loadFactory越小,越耗内存；loadFactory越大，性能越低。

举例说明1：

 

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		//没有泛型限制的集合
		Collection c1 = new HashSet();	
		c1.add(1);//本来1不是对象，无法装入集合，但由于jdk提供的自动装箱功能，它会将1包装成对象
		c1.add(new Date());
		//加入泛型限制的集合，意味着该集合只能装“指定类型”的对象。
		//jdk1.7可使用"菱形语法"将new HashSet<String>换成new HashSet<>
		Collection<String> c2 = new HashSet<String>();
		//c2.add(1);错误：只能装String类型的对象
		c2.add("张三");
		c2.add("李四");
		c2.add("王五");
		//判断集合是否包含指定元素
		System.out.println(c2.contains("张三"));
		System.out.println(c2.contains("赵六"));
		//遍历Set集合，有两种方式：1)foreach循环,2)迭代器
		System.out.print("使用foreach循环遍历:");
		for(String e : c2){
			System.out.print(e+" ");
		}
		Iterator<String> it = c2.iterator();
		System.out.print("\n使用迭代器遍历:");
		while(it.hasNext()){
			System.out.print(it.next()+"  ");
		}
		System.out.println();
		Collection<String> c3 = new HashSet<String>();
		c3.add("张三");
		c3.add("王五");
		c3.add("赵六");
		//求差集c2-c3
//		c2.removeAll(c3);
//		System.out.println("c2与c3差集："+c2);
		//求并集
//		c2.addAll(c3);
//		System.out.println("c2与c3并集"+c2);
		//求交集
		c2.retainAll(c3);
		System.out.println("c2与c3交集:"+c2);
	}
}

 

举例说明2：

 

public class TestHashSet {
	public static void main(String[] args) {
		HashSet<String> hs = new HashSet<String>(3);//底层数组容量会自动会展到4(注意：2的N次方)
		hs.add("1");
		hs.add("2");
		hs.add("3");
		hs.add("4");
		hs.add("5");
		//当HashSet感觉到底层数组快满时，它会再次创建一个长度是原来数组长度2倍的数组,此时新的数组长度为8
		System.out.println(hs);
	}
}

 

HashSet存入机制:

1)当有元素加进来时，HashSet会调用该对象的hashCode()方法，得到一个int值；

2)根据hashCode()返回的int值,计算出它在HashSet的存储位置(数组中的索引)；

3)如果要加入的位置是空的，直接方法即可。如果要加入的位置已经有元素，此处就会形成“链表”，数组越满，就越有可能出现链表。

HashSet取元素机制:

1)当有元素加进来时，HashSet会调用该对象的hashCode()方法，得到一个int值；

2)根据hashCode()返回的int值,计算出它在HashSet的存储位置(数组中的索引)；

3)如果该位置恰好是要找的元素，直接取出即可。如果该位置有“链表”，HashSet要“挨个”地搜索链表里的元素。

HashSet怎么才会认为两个对象是相等的？(要求自定义类的hashCode()和equals()方法是一致的，即方法中所用到的关键属性要一致)

1、两个对象的hashCode()返回值相等；

2、两个对象通过equals比较返回true。

LinkedHashSet(HashSet的一个子类):它与HashSet的存储机制相似，但LinkedHashSet额外地有一个链表，这个链表可以保证LinkedHashSet能记住元素的添加顺序。

TreeSet(sortedset接口的实现类)：它保证Set里添加的元素后是“大小排序”的。底层用一个“红黑树”存放元素。

举例说明(使用TreeSet要求集合元素必须是可以比较大小的)：

 

public class TestTreeSet1 {
public static void main(String[] args) {
TreeSet<Integer> ts = new TreeSet<Integer>();
ts.add(3);
ts.add(1);
ts.add(2);
ts.add(5);
ts.add(4);
System.out.println(ts);
}
}

public class TestTreeSet2 {
	public static void main(String[] args) {
		TreeSet<String> ts = new TreeSet<String>();
		ts.add("t");
		ts.add("r");
		ts.add("e");
		ts.add("e");
		System.out.println(ts);//字符串的大小
	}
}

TreeSet元素存入、检索的性能也比较好。
Java的比较大小有两种方式：
A. --自然排序。所有集合元素要实现Comparable接口。
B. --定制排序。要求创建TreeSet时，提供一个Comparator对象(负责比较元素大小)。
举例说明：

 

 

class Apple implements Comparable<Apple> {
	private double weight;// 规定:苹果重量大的苹果越大

	public Apple(double weight) {
		this.weight = weight;
	}

	@Override   //自然排序
	public int compareTo(Apple obj) {
		return this.weight > obj.weight ? 1 : this.weight < obj.weight ? -1 : 0;
	}
     
	@Override
	public String toString() {
		return "Apple[weight=" + this.weight + "]";
	}
}

public class TreeSetTest {

	public static void main(String[] args) {
		TreeSet<Apple> set = new TreeSet<Apple>();
		set.add(new Apple(2.3));
		set.add(new Apple(1.2));
		set.add(new Apple(3.5));
		for (Apple ele : set) {
			System.out.println(ele);
		}
	}
}

class Bird {
	private String name;

	public String getName() {
		return name;
	}

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

	@Override
	public String toString() {
		return "Bird[name=" + name + "]";
	}
}

public class TreeSetTest2 {

	public static void main(String[] args) {
		// 如果集合元素本身没有实现Comparable接口
		// 那就要求创建TreeSet时传入一个Comparator对象
		TreeSet<Bird> set = new TreeSet<Bird>(new Comparator<Bird>() {
			@Override
			public int compare(Bird o1, Bird o2) {
				if (o1.getName().compareTo(o2.getName()) > 0) {
					return -1;
				} else if (o1.getName().compareTo(o2.getName()) < 0) {
					return 1;
				} else {
					return 0;
				}
			}
		});
		set.add(new Bird("aabc"));
		set.add(new Bird("abc"));
		set.add(new Bird("Z"));
		set.add(new Bird("dx"));
		System.out.println(set); 
	}
}

ArrayList(JDK1.2)与Vector(JDK1.0，已经过时)都是基于数组实现的，它们的区别如下：
ArrayList(可根据索引来存取元素)是线程不安全的，Vector是线程安全的。
--ArrayList的性能比Vector要好，即使在多线程环境下，可以使用Collections集合工具类的synchronizedXxx方法把ArrayList包装成线程安全的。

 

而LinkedList底层是基于链表实现的，通常认为它的性能比不上ArrayList，它们的区别如下：

ArrayList：由于可以根据底层数组的索引存取元素，所以性能非常快，但当插入元素、删除元素时性能低。

LinkedList：由于底层采用了链表来存储元素，因此根据索引存取元素性能较慢，但当插入、删除元素时性能非常快。
举例说明：

 

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		List<String> list = new ArrayList<String>();
		list.add("2");
		list.add("1");
		list.add("5");
		list.add("3");
		System.out.println(list);
		list.add(2,"在索引2处插入元素");
		System.out.println(list);
		list.set(2,"在索引2处替换的元素");
		System.out.println(list);
		list.remove(2);
		System.out.println(list);
		//遍历list(类似数组)
		for(int i =0;i<list.size();i++){
			System.out.print(list.get(i)+"   ");
		}
	}
}

Deque集合：功能被限制的线性表。

 

 

//把Deque当成栈用
public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		//把Deque当成栈用
		Deque<String> dq = new ArrayDeque<String>();
		//进栈(压栈):后进先出
		dq.push("a");
		dq.push("b");
		dq.push("c");
		dq.push("d");
		//打印首先出栈的元素
		System.out.println(dq.pop());
		//打印访问栈顶的元素
		System.out.println(dq.peek());
	}
}

//把Deque当成队列用：先进先出
public class Test2 {
	public static void main(String[] args) {
		//把Deque当成队列用：先进先出
		Deque<String> dq = new ArrayDeque<String>();
		//从队列尾部入队
		dq.offer("a");
		dq.offer("b");
		dq.offer("c");
		dq.offer("d");
		//从队列头部出队
		System.out.println(dq.poll());
		//打印访问队头元素
		System.out.println(dq.peek());
	}
}

Collections集合工具类：

public class TestCollections {
	public static void main(String[] args) {
		List<String> list = new ArrayList<String>();
		list.add("a");
		list.add("b");
		list.add("c");
		list.add("d");
		System.out.println(list);
		//对集合进行反转
		Collections.reverse(list);
		System.out.println(list);
		//把b, c位置进行交换
		Collections.swap(list, 1, 2);
		System.out.println(list);
		//将list集合元素进行随机排列
		Collections.shuffle(list);
		System.out.println(list);
		
	}
}

 

 

结束语

今天内容比较多，而且有些和数据结构相关，所以理解起来可能会有些困难。编程我觉得还是要多练，只要你肯多练，就不会那么难了。今天就讲到这，明天开始讲Map。