系列文章目录📚
Day1 JavaSE环境配置
Day2 JavaSE基础语法
Day3 JavaSE数组
Day4 JavaSE面向对象(上)
Day5 JavaSE面向对象(中)
Day6 JavaSE面向对象(下)
Day7 JavaSE异常处理
Day8 JavaSE多线程
Day9 JavaSE常用类
Day10 JavaSE集合📚
Day11 JavaSE泛类
Day12 JavaSEIO流
Day13 JavaSE反射 目录
前言
一、集合与数组的区别!!!
集合与数组存储数据概述📕
数组存储的特点💡
数组存储的弊端!!
二、Collection接口📚
单列集合框架结构📕
编辑Collection接口常用方法📕
Collection集合与数组间的转换📕
List接口📚
常用方法!!!
常用实现类📕📕
ArrayList的源码分析!!!
LinkedList的源码分析!!!
Vector的源码分析!!!
面试题:ArrayList、LinkedList、Vector者的异同!!!
Set接口
HashSet
特点
元素添加过程!!!🚀🚀
常用方法
set常用实现类!!!
HashSet/LinkedHashSet存储对象所在类的要求!!!
TreeSet存储对象所在类的要求!!!
Map📚
常用实现类结构📚
存储结构的理解!!!
常用方法!!!
内存结构说明!!!
HashMap在jdk7中实现原理!!!
HashMap在jdk8中相较于jdk7在底层实现方面的不同!!!
HashMap底层典型属性的属性的说明!!!
LinkedHashMap的底层实现原理(了解)
编辑TreeMap的使用
Collections工具类📚
常用方法!!!
总结
前言 开启23年的第一篇博客🚀🚀
java容器类用途是 保存对象 ,包括List、Set、Queue和Map,将其划分为两个不同的概念(在java中都是通过接口来实现的)。下面我们将深入的对Java容器进行讲解,被分析其存储原理(本章基于JDK8对于Java容器进行学习)
一、集合与数组的区别!!! 集合与数组存储数据概述📕 集合、数组都是对多个数据进行存储操作的结构,简称Java容器。 说明:此时的存储,主要指的是内存层面的存储,不涉及到持久化的存储(.txt,.jpg,.avi,数据库中) 数组存储的特点💡 一旦初始化以后,其长度就确定了。 数组一旦定义好,其元素的类型也就确定了。我们也就只能操作指定类型的数据了。 数组存储的弊端!! 一旦初始化以后,其长度就不可修改。 数组中提供的方法非常限,对于添加、删除、插入数据等操作,非常不便,同时效率不高。 获取数组中实际元素的个数的需求,数组没有现成的属性或方法可用 数组存储数据的特点:有序、可重复。对于无序、不可重复的需求,不能满足。 集合存储很好地解决数组存储数据方面的弊端。
二、Collection接口📚 单列集合框架结构📕 |----Collection接口:单列集合,用来存储一个一个的对象 |----List接口:存储序的、可重复的数据。 -->“动态”数组 |----ArrayList、LinkedList、Vector |----Set接口:存储无序的、不可重复的数据 -->高中讲的“集合” |----HashSet、LinkedHashSet、TreeSet 对应图示:
Collection接口常用方法📕
add(Object obj) addAll(Collection coll) size() isEmpty() clear() contains(Object obj) containsAll(Collection coll) remove(Object obj) removeAll(Collection coll) retainsAll(Collection coll) equals(Object obj) hasCode() toArray() iterator() Collection集合与数组间的转换📕 //集合 --->数组:toArray()
Object[] arr = coll.toArray();
for(int i = 0;i < arr.length;i++){
System.out.println(arr[i]);
}
//拓展:数组 --->集合:调用Arrays类的静态方法asList(T ... t)
List<String> list = Arrays.asList(new String[]{"AA", "BB", "CC"});
System.out.println(list);
List arr1 = Arrays.asList(new int[]{123, 456});
System.out.println(arr1.size());//1
List arr2 = Arrays.asList(new Integer[]{123, 456});
System.out.println(arr2.size());//2
使用Collection集合存储对象,要求对象所属的类满足:
向Collection接口的实现类的对象中添加数据obj时,要求obj所在类要重写equals().
List接口📚 List接口是Collection接口的子接口
存储的数据特点:存储顺序的、可重复的数据。
常用方法!!! 增:add(Object obj) 删:remove(int index) / remove(Object obj) 改:set(int index, Object ele) 查:get(int index) 插:add(int index, Object ele) 长度:size() 遍历: ① Iterator迭代器方式 ② 增强for循环 ③ 普通的循环
常用实现类📕📕 ArrayList:作为List接口的主要实现类;线程不安全的,效率高;底层使用Object[] elementData存储 LinkedList:对于频繁的插入、删除操作,使用此类效率比ArrayList高;底层使用双向链表存储 Vector:作为List接口的古老实现类;线程安全的,效率低;底层使用Object[] elementData存储
ArrayList的源码分析!!! jdk 7情况下
ArrayList list = new ArrayList();//底层创建了长度是10的Object[]数组elementData list.add(123);//elementData[0] = new Integer(123);
list.add(11);//如果此次的添加导致底层elementData数组容量不够,则扩容。默认情况下,扩容为原来的容量的1.5倍,同时需要将原有数组中的数据复制到新的数组中。
结论:建议开发中使用带参的构造器:ArrayList list = new ArrayList(int capacity)
jdk 8中ArrayList的变化:
ArrayList list = new ArrayList();//底层Object[] elementData初始化为{}.并没创建长度为10的数组
list.add(123);//第一次调用add()时,底层才创建了长度10的数组,并将数据123添加到elementData[0]
后续的添加和扩容操作与jdk 7 无异。
小结 :jdk7中的ArrayList的对象的创建类似于单例的饿汉式,而jdk8中的ArrayList的对象的创建类似于单例的懒汉式,延迟了数组的创建,节省内存。
LinkedList的源码分析!!! LinkedList list = new LinkedList(); 内部声明了Node类型的first和last属性,默认值为null
list.add(123);//将123封装到Node中,创建了Node对象。
其中,Node定义为:体现了LinkedList的双向链表的说法
private static class Node<E> {
E item;
Node<E> next;
Node<E> prev;
Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}
Vector的源码分析!!! jdk7和jdk8中通过Vector()构造器创建对象时,底层都创建了长度为10的数组。
在扩容方面,默认扩容为原来的数组长度的2倍。
存储的元素的要求:
添加的对象,所在的类要重写equals()方法
面试题:ArrayList、LinkedList、Vector者的异同!!! 同:三个类都是实现了List接口,存储数据的特点相同:存储序的、可重复的数据 不同:见上源码解析 Set接口 HashSet 特点 1. 无序性:不等于随机性。存储的数据在底层数组中并非照数组索引的顺序添加,而是根据数据的哈希值决定的。 2. 不可重复性:保证添加的元素照equals()判断时,不能返回true.即:相同的元素只能添加一个。 元素添加过程!!!🚀🚀 我们向HashSet中添加元素a,首先调用元素a所在类的hashCode()方法,计算元素a的哈希值,此哈希值接着通过某种算法计算出在HashSet底层数组中的存放位置(即为:索引位置,判断数组此位置上是否已经元素:
如果此位置上没其他元素,则元素a添加成功。 --->情况1
如果此位置上其他元素b(或以链表形式存在的多个元素,则比较元素a与元素b的hash值:
如果hash值不相同,则元素a添加成功。--->情况2
如果hash值相同,进而需要调用元素a所在类的equals()方法:
equals()返回true,元素a添加失败
equals()返回false,则元素a添加成功。--->情况3
对于添加成功的情况2和情况3而言:元素a 与已经存在指定索引位置上数据以链表的方式存储。
jdk 7 :元素a放到数组中,指向原来的元素。
jdk 8 :原来的元素在数组中,指向元素a
总结:七上八下
常用方法 Set接口中没额外定义新的方法,使用的都是Collection中声明过的方法。 set常用实现类!!! |----Collection接口:单列集合,用来存储一个一个的对象 |----Set接口:存储无序的、不可重复的数据 -->高中讲的“集合” |----HashSet:作为Set接口的主要实现类;线程不安全的;可以存储null值 |----LinkedHashSet:作为HashSet的子类;遍历其内部数据时,可以按照添加的顺序遍历在添加数据的同时,每个数据还维护了两个引用,记录此数据前一个数据和后一个数据。对于频繁的遍历操作,LinkedHashSet效率高于HashSet. |----TreeSet:可以照添加对象的指定属性,进行排序。 HashSet/LinkedHashSet存储对象所在类的要求!!! 要求:向Set(主要指:HashSet、LinkedHashSet)中添加的数据,其所在的类一定要重写hashCode()和equals() 要求:重写的hashCode()和equals()尽可能保持一致性:相等的对象必须具有相等的散列码 * 重写两个方法的小技巧:对象中用作 equals() 方法比较的 Field,都应该用来计算 hashCode 值。 TreeSet存储对象所在类的要求!!! 1.自然排序 中,比较两个对象是否相同的标准为:compareTo()返回0.不再是equals(). 2.定制排序 中,比较两个对象是否相同的标准为:compare()返回0.不再是equals(). 常用的排序方式
//方式一:自然排序
@Test
public void test1(){
TreeSet set = new TreeSet();
//失败:不能添加不同类的对象
// set.add(123);
// set.add(456);
// set.add("AA");
// set.add(new User("Tom",12));
//举例一:
// set.add(34);
// set.add(-34);
// set.add(43);
// set.add(11);
// set.add(8);
//举例二:
set.add(new User("Tom",12));
set.add(new User("Jerry",32));
set.add(new User("Jim",2));
set.add(new User("Mike",65));
set.add(new User("Jack",33));
set.add(new User("Jack",56));
Iterator iterator = set.iterator();
while(iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
}
//方式二:定制排序
@Test
public void test2(){
Comparator com = new Comparator() {
//照年龄从小到大排列
@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());
}else{
throw new RuntimeException("输入的数据类型不匹配");
}
}
};
TreeSet set = new TreeSet(com);
set.add(new User("Tom",12));
set.add(new User("Jerry",32));
set.add(new User("Jim",2));
set.add(new User("Mike",65));
set.add(new User("Mary",33));
set.add(new User("Jack",33));
set.add(new User("Jack",56));
Iterator iterator = set.iterator();
while(iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
}
Map📚 常用实现类结构📚 |----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,可以照添加的顺序实现遍历。原因:在原的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) 存储结构的理解!!! Map中的key:无序的、不可重复的 ,使用Set存储所的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存储所的value --->value所在的类要重写equals() 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存储所的entry 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()
内存结构说明!!! HashMap在jdk7中实现原理!!! 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: 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 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: 如果equals()返回false:此时key1-value1添加成功。----情况3 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,并将原的数据复制过来。
HashMap在jdk8中相较于jdk7在底层实现方面的不同!!! new HashMap():底层没创建一个长度为16的数组 jdk 8底层的数组是:Node[],而非Entry[] 首次调用put()方法时,底层创建长度为16的数组 jdk7底层结构只:数组+链表。jdk8中底层结构:数组+链表+红黑树。 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) 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。 HashMap底层典型属性的属性的说明!!! 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 LinkedHashMap的底层实现原理(了解) LinkedHashMap底层使用的结构与HashMap相同,因为LinkedHashMap继承于HashMap.区别就在于:LinkedHashMap内部提供了Entry,替换HashMap中的Node.
TreeMap的使用
向TreeMap中添加key-value,要求key必须是由同一个类创建的对象。因为要照key进行排序:自然排序 、定制排序 Collections工具类📚 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 对象的所旧值 总结 以上就是今天要讲的内容,本文介绍了Java集合及其实现原理,Java集合是我们后期刷算法题目的得力助手,学好集合对于我们蓝桥杯、力扣比赛都有很好的帮助。