java集合(下)

1. Map接口

day24_java集合(下)学习笔记 - 图1

1.1. Map的实现类的结构

|——Map：双列数据，存储key-value对的数据 —-类似于高中的函数：y = f(x)
|——HashMap：作为Map的主要实现类；线程不安全的，效率高；存储null的key和value
|——LinkedHashMap：保证在遍历map元素时，可以按照添加的顺序实现遍历。
原因：在原有的HashMap底层结构基础上，添加了一对指针，指向前一个和后一个元素。
对于频繁的遍历操作，此类执行效率高于HashMap。
|——TreeMap：保证按照添加的key-value对进行排序，实现排序遍历。此时考虑key的自然排序或定制排序
底层使用红黑树
|——Hashtable：作为古老的实现类；线程安全的，效率低；不能存储null的key和value
|——Properties：常用来处理配置文件。key和value都是String类型

HashMap的底层：数组+链表 （jdk7及之前）
数组+链表+红黑树 （jdk 8）

面试题：

  1. HashMap的底层实现原理？

  2. HashMap 和 Hashtable的异同？

  3. CurrentHashMap 与 Hashtable的异同？（暂时不讲）

1.2. Map结构的理解

Map中的key：无序的、不可重复的，使用Set存储所有的key —-> key所在的类要重写equals()和hashCode() （以HashMap为例）

Map中的value：无序的、可重复的，使用Collection存储所有的value —->value所在的类要重写equals()，containsValue(Object value)方法会使用equals方法

一个键值对：key-value构成了一个Entry对象。

Map中的entry：无序的、不可重复的，使用Set存储所有的entry

1.3. HashMap底层实现原理

1.3.1. 以jdk7为例说明

HashMap map = new HashMap():

在实例化以后，底层创建了长度是16的一维数组Entry[] table。

…可能已经执行过多次put…

map.put(key1,value1):

首先，调用key1所在类的hashCode()计算key1哈希值，此哈希值经过某种算法计算以后，得到在Entry数组中的存放位置。

如果此位置上的数据为空，此时的key1-value1添加成功。 ——情况1

如果此位置上的数据不为空，(意味着此位置上存在一个或多个数据(以链表形式存在)),比较key1和已经存在的一个或多个数据

的哈希值：

  1.     如果key1的哈希值与已经存在的数据的哈希值都不相同，此时key1-value1添加成功。----情况2
  3.     如果key1的哈希值和已经存在的某一个数据(key2-value2)的哈希值相同，继续比较：调用key1所在类的equals(key2)方法，比较：
  5.             如果equals()返回false:此时key1-value1添加成功。----情况3
  7.             如果equals()返回true:使用value1替换value2。

补充：关于情况2和情况3：此时key1-value1和原来的数据以链表的方式存储。

在不断的添加过程中，会涉及到扩容问题，当超出临界值(且要存放的位置非空)时，扩容。默认的扩容方式：扩容为原来容量的2倍，并将原有的数据复制过来。

1.3.2. jdk8 相较于jdk7在底层实现方面的不同

  1. new HashMap()：底层没有创建一个长度为16的数组
  2. jdk 8底层的数组是：Node[],而非Entry[]
  3. 首次调用put()方法时，底层创建长度为16的数组
  4. jdk7底层结构只有：数组+链表。jdk8中底层结构：数组+链表+红黑树。
    4.1 形成链表时，七上八下（jdk7:新的元素指向旧的元素。jdk8：旧的元素指向新的元素）
    4.2 当数组的某一个索引位置上的元素以链表形式存在的数据个数 > 8 且当前数组的长度 > 64时，此时此索引位置上的所数据改为使用红黑树存储。

1.4. HashMap源码中的重要常量

DEFAULT_INITIAL_CAPACITY : HashMap的默认容量，16

DEFAULT_LOAD_FACTOR：HashMap的默认加载因子：0.75

threshold：扩容的临界值，=容量填充因子：16 0.75 => 12

TREEIFY_THRESHOLD：Bucket中链表长度大于该默认值，转化为红黑树:8

MIN_TREEIFY_CAPACITY：桶中的Node被树化时最小的hash表容量:64

day24_java集合(下)学习笔记 - 图2

1.5. HashMap在JDK1.7中的源码分析

1.6. HashMap在JDK1.8中的源码分析

1.7. LinkedHashMap底层实现原理(了解)

LinkedHashMap底层使用的结构与HashMap相同，因为LinkedHashMap继承于HashMap。

区别就在与：LinkedHashMap·内部提供了Entry，替换了HashMap中的Node。

HashMap中的内部类：Node

  1. static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
  2.     final int hash;
  3.     final K key;
  4.     V value;
  5.     Node<K,V> next;
  6. }

LinkedHashMap中的内部类：Entry

  1. static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
  2.      Entry<K,V> before, after;//能够记录添加的元素的先后顺序
  3.      Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
  4.         super(hash, key, value, next);
  5.      }
  6.  }

1.8. Map中的常用方法

添加、删除、修改操作：
Object put(Object key,Object value)：将指定key-value添加到(或修改)当前map对象中

  1. void putAll(Map m)：将m中的所有key-value对存放到当前map中
  3. Object remove(Object key)：移除指定key的key-value对，**并返回value**
  5. void clear()：清空当前map中的所有数据。与map=null操作不同<br />

元素查询的操作：
Object get(Object key)：获取指定key对应的value

  1. boolean containsKey(Object key)：是否包含指定的key
  3. boolean containsValue(Object value)：是否包含指定的value
  5. int size()：返回map中key-value对的个数
  7. boolean isEmpty()：判断当前map是否为空
  9. boolean equals(Object obj)：判断当前map和参数对象obj是否相等<br />

元视图操作的方法：
Set keySet()：返回所有key构成的Set集合

  1. Collection values()：返回所有value构成的Collection集合
  3. Set entrySet()：返回所有key-value对构成的Set集合

总结：常用方法

添加：put(Object key,Object value)

删除：remove(Object key)

修改：put(Object key,Object value)

查询：get(Object key)

长度：size()

遍历：keySet() / values() / entrySet()

1.9. TreeMap

向TreeMap中添加key-value，要求key必须是由同一个类创建的对象

因为要按照key进行排序：自然排序 、定制排序

1.10. 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

  1. name=Tom\u5B8B\u7EA2\u5EB7
  2. password=abc123

properties文件等号之间别加空格。

day24_java集合(下)学习笔记 - 图3

记得在idea的File Encoding中勾选Transparent native-to-ascii conversion。编译的时候就是以utf-8编码格式保存这样读取的时候就不会乱码了

  1. public class PropertiesTest {
  3.     //Properties:常用来处理配置文件。key和value都是String类型
  4.     public static void main(String[] args)  {
  5.         FileInputStream fis = null;
  6.         try {
  7.             Properties pros = new Properties();
  9.             fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
  10.             pros.load(fis);//加载流对应的文件
  12.             String name = pros.getProperty("name");
  13.             String password = pros.getProperty("password");
  15.             System.out.println("name = " + name + ", password = " + password);
  16.         } catch (IOException e) {
  17.             e.printStackTrace();
  18.         } finally {
  19.             if(fis != null){
  20.                 try {
  21.                     fis.close();
  22.                 } catch (IOException e) {
  23.                     e.printStackTrace();
  24.                 }
  26.             }
  27.         }
  29.     }
  30. }

2. Collections工具类

2.1. Collections说明

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

2.2. Collections常用方法

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

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

  1. @Test
  2.     public void test2(){
  3.         List list = new ArrayList();
  4.         list.add(123);
  5.         list.add(43);
  6.         list.add(765);
  7.         list.add(-97);
  8.         list.add(0);
  10.         //报异常：IndexOutOfBoundsException("Source does not fit in dest")
  11. //        List dest = new ArrayList();
  12. //        Collections.copy(dest,list);
  13.         //正确的：
  14.         List dest = Arrays.asList(new Object[list.size()]);
  15.         System.out.println(dest.size());//list.size();
  16.         Collections.copy(dest,list);
  18.         System.out.println(dest);
  21.         /*
  22.         Collections 类中提供了多个 synchronizedXxx() 方法，
  23.         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
  24.         多线程并发访问集合时的线程安全问题
  26.          */
  27.         //返回的list1即为线程安全的List
  28.         List list1 = Collections.synchronizedList(list);
  31.     }

说明：ArrayList和HashMap都是线程不安全的，如果程序要求线程安全，我们可以将ArrayList、HashMap转换为线程的。
使用synchronizedList(List list） 和 synchronizedMap(Map map）

2.3. 面试题

面试题：Collection 和 Collections的区别？

Collection是存储单列集合的接口，内部有常用的List接口和Set接口

Collections是操作Collection和Map的工具类

3. 课后练习题

day24_java集合(下)学习笔记 - 图4