1. 数组和集合

1.1 回顾数组

java是面向对象的语言。
我们可以使用一个java变量在JVM运行中保存一个值；也可以使用一个javabean对象在运行中保存一个更加复杂的值；当然也可以使用一个数组对象在运行中保存一堆类型相同的值。
也就是说，如果在程序运行中需要缓存一堆比较复杂的数据，那么我们就可以使用数组结合对象的方式，也就是对象数组。
下面我们来看一下：

package zeh.test.demo.com.jihe;
import java.util.Arrays;

// 使用对象数组缓存比较复杂的数据结构
public class TestArray {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用简单类型，一个变量保存一份数据，即点性结构
        int a = 10;
        String str = "点性结构";
        System.out.println("a = " + a);
        System.out.println("str = " + str);
        // 现在想保存一堆数据，比如想保存10个基本数值，那么就想到了数组，即线性结构
        int[] ints = new int[]{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
        System.out.println(Arrays.toString(ints));
        // 我现在想保存一堆数据，里面每个数据的类型不同，比如我想直接保存一个名称和一个年龄的数据，那么我们想到了对象，java中的对象就是用来缓存多个类型不同的数据的
        Data data = new Data();
        data.setName("Eric");
        data.setAge(19);
        System.out.println("name = " + data.getName() + ";age = " + data.getAge());
        // 如果我现在想保存的数据结构比较复杂，它像一张表一样，其中每一行表示一份数据，但是同时可以保存多行。我们自己想到了数组结合java对象，即对象数组
        Data[] datas = new Data[]{new Data("zhagnsan", 12), new Data("lisi", 18), new Data("wangwu", 15)};
        System.out.println(Arrays.toString(datas));
    }
}
class Data {
    private String name;
    private int age;
    public Data() {
    }
    public Data(String name, int age) {
        this.setName(name);
        this.setAge(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;
    }
    public String toString() {
        return "name = " + name + ";age = " + age;
    }
}

使用对象数组，可以缓存比较复杂的数据结构，完全可以达到我们的要求。
然而数组有个比较蛋疼的问题，那就是数组在使用前必须指定长度。
这样就有缺陷了，我们使用数组去缓存数据时，需要考虑到长度的问题，而不能无限制的往数组里面塞数据。
并且，数组里面保存的都是相同类型的数据，不能同时保存几种完全不同的数据。
接下来我们使用java集合来试一下！

1.2 使用集合缓存一堆数据

package zeh.test.demo.com.jihe;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

// 使用对象数组缓存比较复杂的数据结构
public class TestArray {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用list列表来缓存任何数据类型的一堆数据，可以无限制的塞
        List list = new ArrayList<>();
        list.add(1);
        list.add(true);
        list.add("happy");
        list.add(new Data("zhangsan", 22));
        System.out.println(list);
    }
}
class Data {
    private String name;
    private int age;
    public Data() {
    }
    public Data(String name, int age) {
        this.setName(name);
        this.setAge(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;
    }
    public String toString() {
        return "name = " + name + ";age = " + age;
    }
}

2. java集合

2.1 集合基础

java集合的实现全部在java.util包中。
java集合的出现拯救了对象数组长度有限制的缺陷。
java集合的特征：高性能（底层数据结构很强大）、具备相同的方式和高度（意味着接口统一，建议集合内部保存的数据类型一致）。
jdk 1.5之后为了操作集合更加安全，加入了泛型的支持，即防止我们随意放置任意类型的数据进去，避免了ClassCastException，保证类集中的数据类型高度统一。
java中的类集主要有：Collection、List、Set、Map、Iterator等，这些都是jdk提供的类集接口。
一般调用集合中的add方法或者put方法向集合中存放元素；调用get方法获取缓存的元素。
遍历集合一般使用for循环或者使用标准迭代器Iterator进行遍历。
foreach遍历输出集合元素时，不能同时对集合元素进行新增、修改和删除操作，只有满足这些条件才能使用foreach输出；换言之，foreach输出集合元素和数组时，只能以只读的方式进行输出，而不能一遍输出一遍修改。
如果想要一遍输出一遍修改集合元素，应该使用迭代器Iterator进行迭代输出。

2.2 类集框架主要接口

Collection接口：存放一组单值数据的最大接口；单值是指集合中的每个元素都是一个单个对象。一般不直接使用此接口操作，而是使用其子接口，因为那样语义更加明确。
List接口：Collection接口的子接口，最常用的单值集合接口。此接口对Collection接口进行了大量的扩充，里面的元素可以重复。元素先进先出，怎么放怎么取，本质上是个列表。
Set接口：Collection接口的子接口。常用接口，没有对Collection接口进行扩充，里面不允许存放重复元素。元素按照某种规律排序，本质上是个集合。
Map接口：存放一组复值的最大接口。即里面的每一个元素都是一个复值结构，就是我们常说的key-value元组结构（key-value键值对）。
Iterator接口：集合对应的标准迭代接口，用于遍历输出集合中的元素，只能由前到后输出。
ListIterator接口：Iterator接口的子接口，可以进行双向输出，只能输出List集合中的元素。
Enumeration接口：早期的输出接口，只能输出Vector类中的元素。
SortedSet接口：单值的排序接口，实现此接口的集合类，里面的元素可以按照比较器进行排序。
SortedMap接口：存放一组复值的排序接口，实现此接口的集合类，里面元组中的key可以按照执行的比较器进行排序。
Queue接口：队列接口，此接口的子类可以实现队列操作，比如LinkedList类就实现了Queue。Queue的主要特征是在先进先出的特性基础上，增加了操作队列头和队列尾的API。
Map.Entry接口：Map接口的内部接口，每个Map.Entry对象都保存着一个元组（key-value键值对），每个Map接口对象中都保存着一堆Map.Entry的实例对象。

接口关系如下：
Collection接口的子接口：List、Set、Queue、SortedSet。
Map接口的子接口：SortedMap

2.3 常见的集合接口实现类

说白了学习java集合就是在学习根接口Collection和Map的各个API特性。
接口没法实例化，因此我们要直接定位到这俩接口的常见实现类上。

Collection接口的实现类：
（1） AbstractCollection抽象类：实现了接口中的部分方法，不能直接实例化。
（2） AbstractList抽象类：继承于AbstractCollection 并且实现了大部分List接口。
（3） AbstractSequentialList抽象类：继承于 AbstractList ，提供了对数据元素的链式访问而不是随机访问，即包装成了链表。
（4） LinkedList实现类：该类实现了List接口，允许有null（空）元素。主要用于创建链表数据结构，该类没有同步方法，如果多个线程同时访问一个List，则必须自己实现访问同步，解决方法就是在创建List时候构造一个同步的List。例如：List list=Collections.synchronizedList(newLinkedList(…));LinkedList 查找效率低。
（5） ArrayList实现类：该类也是实现了List的接口，实现了可变大小的数组，随机访问和遍历元素时，提供更好的性能。该类也是非同步的,在多线程的情况下不要使用。ArrayList 增长当前长度的50%，插入删除效率低。
（6） AbstractSet抽象类：继承于AbstractCollection 并且实现了大部分Set接口。
（7） HashSet实现类：该类实现了Set接口，不允许出现重复元素，不保证集合中元素的顺序，允许包含值为null的元素，但最多只能一个。
（8） LinkedHashSet实现类：具有可预知迭代顺序的 Set 接口的哈希表和链接列表实现。
（9） TreeSet实现类：该类实现了Set接口，可以实现排序等功能。
（10）Vector实现类：最早的列表实现，实现了List接口。
（11）Stack实现类：Vector的子类，实现了栈。
Collection接口的实现类：
（1） AbstractMap抽象类：实现了大部分的Map接口。
（2） HashMap实现类：HashMap 是一个散列表，它存储的内容是键值对(key-value)映射。该类实现了Map接口，根据键的HashCode值存储数据，具有很快的访问速度，最多允许一条记录的键为null，不支持线程同步。
（3） TreeMap实现类：继承了AbstractMap，并且使用一颗树。
（4） WeakHashMap实现类：继承AbstractMap类，使用弱密钥的哈希表。
（5） LinkedHashMap实现类：继承于HashMap，使用元素的自然顺序对元素进行排序.
（6） IdentityHashMap实现类：继承AbstractMap类，比较文档时使用引用相等。
（7） Hashtable实现类：实现了Map。
（8） Properties实现类：Properties 继承于 Hashtable，表示一个持久的属性集，属性列表中每个键及其对应值都是一个字符串。

3. Collection单值接口

3.1 Collection接口说明

Collection接口是存放一组单值元素的根接口。List接口和Set接口是其最常见的两个子接口。
开发中一般很少直接使用Collection接口，而是使用其子接口List或者Set。

3.2 List接口和Set接口的区别是啥？

口诀： List接口可重复，Set接口决不能。 List接口大扩充，Set接口纯继承。 List接口不排序，Set接口有规律。

说明： List接口中的元素可以重复保存，而Set接口中的元素不能重复保存。
List接口对Collection接口进行了大量的扩充操作，增加了很多自己的方法；而Set接口几乎只是继承了Collection接口中的方法。
List接口中的元素在输出时就是按照代码中放入的顺序进行输出的，即先进先出，按照什么顺序保存的就按照什么顺序输出；而Set接口是按照某种规律输出的。
备注：List接口底层是数组或者双向循环链表，而Set接口底层是数组+单向链表，所以List又叫做集合列表，Set才是真正的集合结构。

3.3 实现类ArrayList类和Vector类的区别？

推出时间：ArrayList是jdk1.2之后推出的，比较新；Vector类是jdk1.0就有，属于元老级别的集合类。
性能：ArrayList采用异步处理方式，里面的实现方法基本没有synchronized的，所以性能更高；Vector采用大量的同步操作，性能较低。
线程安全：ArrayList没有采用同步操作，因此非线程安全；Vector采用了同步操作，因此线程安全。
输出：ArrayList只能使用foreach、Iterator等输出；Vector可以使用foreach、Iterator、Enumeration等输出。

tips：什么叫线程安全的操作类？什么又是非线程安全的操作类？
线程安全，与多线程中的概念一致。意味着Vector类中实现的方法大量使用了同步操作，即使用了大量的Synchronized关键字进行了同步上锁，正因为这样，才影响了性能。
反之，ArrayList类的实现中没有使用Synchronized关键字进行上锁操作，所以性能较高；但同时又是非线程安全的。当多线程环境下，多个线程对象同时操作ArrayList对象时，将有可能出现线程安全问题。
必须要注意一点：尽管ArrayList类没有实现同步操作，但是也不能一味的认为操作ArrayList对象就一定出现线程安全问题。
还是那句话，是否出现线程安全问题，首先要看ArrayList在多线程环境下是否作为了“共享可变成员”。

4. Map复值接口

4.1 Map接口说明

Map接口是存放一组复值的根接口。
Map中存放的每个元素都是一个Map.Entry对象，Entry接口是Map接口的内部接口，专门用来存放一个键值对key-value元组对象。同时Entry使用static声明，因此直接使用Map调用即Map.Entry。
Map.Entry对象一般在输出Map集合元素时会使用到。
Map接口同样使用了泛型操作，保证了数据类型高度统一，避免了类转换异常。
Map接口的常用子类：
（1）、HashMap实现类：无顺序存放的(怎么放怎么取)，是新的操作子类，key不允许重复（如果key重复了则后来者居上，覆盖掉之前的key）；key允许为null值；线程不安全，异步处理，效率高，推出时间晚。
（2）、Hashtable实现类：无顺序存放的，是旧的操作子类，key不允许重复；key不允许为null值；线程安全，同步处理，效率低，推出时间最早。
（3）、TreeMap实现类：可以排序的Map集合，按集合中的key排序（集合中的key需要实现比较器Comparable或者Comparator），key不允许重复；key不允许为null值；线程不安全，异步处理，效率高，推出去时间晚。
（4）、WeakHashMap实现类：弱引用的Map集合，当集合中的某些内容不再使用时清除掉无用的数据，使用gc进行回收；线程不安全，异步处理，效率高，推出时间晚。
（5）、IdentityHashMap实现类：key可以重复的map集合。

4.2 Map接口常用API

public void clear()：清空map集合内容。
public boolean containsKey(Object key)：判断目标key是否在当前map集合中存在。
public boolean containsValue(Object value)：判断目标value是否在当前map集合中存在。
public Set&lt;Map.Entry&lt;k,v&gt;&gt; entrySet()：将当前map对象转换为set集合，一般用于map集合的遍历输出。
public boolean equals(Object o)：对象比较。map自己实现了equals()方法，比较的是当前map对象和指定的目标对象是否内容相同。更确切地讲，如果 m1.entrySet().equals(m2.entrySet())，则两个映射 m1 和 m2 表示相同的映射关系。
public int hashCode()：返回当前map对象的hash码。当前map对象覆盖了该方法。
public V get(Object key)：根据key获取对应的value值。
public boolean isEmpty()：判断当前map集合是否为空集合。
public Set&lt;K&gt; keySet()：将map对象中的所有key转换为Set集合。
public V put(K key,V value)：将元组key-value加入到当前map集合。
public void putAll(Map&lt;? extends K,? extends V&gt; t)：将一个map集合对象加入到当前map集合。
public V remove(Object key)：根据key删除对应的key-value元组，并返回被删除的value；如果key不存在，则返回null值。
public int size()：返回map集合的大小（即Map.Entry&lt;K,V&gt; 对象的个数）。

4.3 Map.Entry接口常用API

public boolean equals(Object o)：比较指定的对象o是否与当前的entry对象相等。如果指定对象也是一个map.entry对象且表示完全相同的映射关系，则二者相同；否则不相同。
public K getKey()：取得map.Entry对象的key。
public V getValue()：取得map.Entry对象的value。
public int hashCode()：取得map.Entry对象的hash码。
public V setValue(V value)：为当前map.Entry对象设置value值。

4.4 Map接口案例

文档信息

本文作者：Marshall

Marshall趙

java 集合框架