一、 Java集合框架概述

1. 理解

1）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（.text，.jpg，.avi，数据库中）。

（2）数组在存储多个数据方面的特点：

①优点：

1、数组初始化以后，长度就确定了。
2、数组声明的类型，就决定了进行元素初始化时的类型。如String arr[]，int arr1[] 。

②弊端：

1、数组初始化以后，长度就不可变了，不便于扩展。
2、数组中提供的属性和方法少，不便于进行添加、删除、插入等操作，且效率不高。同时无法直接获取存储元素的个数。
3、数组存储的数据是有序的、可以重复的。对于无序、不可重复的需求不能满足。---->存储数据的特点单一 。

2.集合框架涉及到的API

Java 集合可分为 Collection 和 Map 两种体系。

（1）Collection接口：单列数据，定义了存取一组对象的方法的集合。

List 接口：存储有序、可重复的数据。称为“动态”数组。主要有：Vector、 ArrayList、 LinkedList
Set 接口：存储无序、不可重复的数据。类似高中数学的集合。主要有：HashSet、LinkedHashSet、TreeSet

（2）Map接口：双列数据，保存具有映射关系“key-value对”的集合。类似高中数学的函数。主要有：Hashtable、HashMap、Properties、 LinkedHashMap、 TreeMap

二、Collection接口中的方法

（1） add(Object obj)：将元素obj添加到当前集合中
（2） addAll(Collection coll)：将coll集合中的元素添加到当前的集合中。
（3）size()：获取有效元素的个数
（4）clear()：清空集合
（5）isEmpty()：是否是空集合
（6）contains(Object obj)：通过equals方法来判断当前集合是否包含obj。
（7）containsAll(Collection coll1)：判断形参coll1中的所有元素是否都存在于当前集合中。
（8）remove(Object obj)：从当前集合中移除 obj 元素。
（9）removeAll(Collection coll1)：从当前集合中移除coll1中的所有元素。（相当于取两个集合的差集）
（10）retainAll(Collection coll1)：获取当前集合和coll1集合的交集，并返回给当前集合。
（11）equals(Object obj)：判断当前集合与形参集合的元素是否相同。
（12）hashCode()：返回当前对象的哈希值。
（13）toArray()：集合转换为数组。
（14）iterator()：返回迭代器对象，用于集合遍历。

demo

package com.atguigu.java;

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collection;
import java.util.List;

/**
 * Collection接口中声明的方法的测试
 *
 * 结论：
 * 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().
 *
 */
public class CollectionTest 


    @Test
    public void test1()
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
//        Person p = new Person("Jerry",20);
//        coll.add(p);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);
        //1.contains(Object obj):判断当前集合中是否包含obj
        //我们在判断时会调用obj对象所在类的equals()。
        boolean contains = coll.contains(123);
        System.out.println(contains);
        System.out.println(coll.contains(new String("Tom")));
//        System.out.println(coll.contains(p));//true
        System.out.println(coll.contains(new Person("Jerry",20)));//false -->true

        //2.containsAll(Collection coll1):判断形参coll1中的所有元素是否都存在于当前集合中。
        Collection coll1 = Arrays.asList(123,4567);
        System.out.println(coll.containsAll(coll1));
    

    @Test
    public void test2()
        //3.remove(Object obj):从当前集合中移除obj元素。
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        coll.remove(1234);
        System.out.println(coll);

        coll.remove(new Person("Jerry",20));
        System.out.println(coll);

        //4. removeAll(Collection coll1):差集：从当前集合中移除coll1中所有的元素。
        Collection coll1 = Arrays.asList(123,456);
        coll.removeAll(coll1);
        System.out.println(coll);


    

    @Test
    public void test3()
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        //5.retainAll(Collection coll1):交集：获取当前集合和coll1集合的交集，并返回给当前集合
//        Collection coll1 = Arrays.asList(123,456,789);
//        coll.retainAll(coll1);
//        System.out.println(coll);

        //6.equals(Object obj):要想返回true，需要当前集合和形参集合的元素都相同。
        Collection coll1 = new ArrayList();
        coll1.add(456);
        coll1.add(123);
        coll1.add(new Person("Jerry",20));
        coll1.add(new String("Tom"));
        coll1.add(false);

        System.out.println(coll.equals(coll1));


    

    @Test
    public void test4()
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        //7.hashCode():返回当前对象的哈希值
        System.out.println(coll.hashCode());

        //8.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()
        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

        //9.iterator():返回Iterator接口的实例，用于遍历集合元素。放在IteratorTest.java中测试

    

数组 —>集合:调用Arrays类的静态方法asList()

        System.out.println("===数组 --->集合:调用Arrays类的静态方法asList()===");
        List<String> list = Arrays.asList(new String[]"AA","bb","CC");
        System.out.println(list);

        List arr1 = Arrays.asList(new int[]123, 456); //设置成int基础数据就会认为是一个 
        System.out.println(arr1.size());//1

        List arr2 = Arrays.asList(new Integer[]123, 456);//设置成包装类 就是2个
        System.out.println(arr2.size());//2

三、Iterator迭代器接口

1. 理解

（1）Iterator对象称为迭代器(设计模式的一种)，主要用于遍历 Collection 集合中的元素。

（2）GOF给迭代器模式的定义为：提供一种方法访问一个容器(container)对象中各个元素，而又不需暴露该对象的内部细节。迭代器模式，就是为容器而生。类似于“公交车上的售票员”、“火车上的乘务员”、“空姐”。

（3） 集合对象每次调用iterator()方法都得到一个全新的迭代器对象，默认游标都在集合的第一个元素之前。

2. 主要方法

（1）hasNext()：判断是否还有下一个元素。

（2）next()：指针下移，将下移以后集合位置上的元素返回。

（3）remove（）：

Iterator可以删除集合的元素，但是是遍历过程中通过迭代器对象的remove方法，不是集合对象的remove方法。

如果还未调用next()或在上一次调用 next 方法之后已经调用了 remove 方法，再调用remove都会报IllegalStateException。

demo

    public static void main(String[] args) 
        Collection c1 = new ArrayList();
        c1.add(123);
        c1.add(456);
 
        Iterator iterator = c1.iterator();
        // hasNext() 判断是否还有下一个元素
        while (iterator.hasNext()) 
            // next() 指针下移、将下移以后集合位置上的元素返回。
            Object next = iterator.next();
            System.out.println(next);
        
    

Iterator 遍历时，可以调用 remove() 方法，移除此元素：

    public static void main(String[] args) 
        Collection c1 = new ArrayList();
        c1.add("123");
        c1.add("456");
 
        Iterator iterator = c1.iterator();
        // hasNext() 判断是否还有下一个元素
        while (iterator.hasNext()) 
            // next() 指针下移、将下移以后集合位置上的元素返回。
            Object obj = iterator.next();
            //iterator.remove()
            // Iterator 遍历时，可以调用 remove() 方法，移除此元素：
            if ("456".equals(obj)) 
                iterator.remove();
            
        
    

在调用it.next()方法之前必须要调用it.hasNext()进行检测。若不调用，且 下一条记录无效，直接调用it.next()会抛出NoSuchElementException异常
Person类

package com.atguigu.java;

import java.util.Objects;

public class Person 

    private String name;
    private int age;

    public Person() 
    

    public Person(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 "Person" +
                "name='" + name + '\\'' +
                ", age=" + age +
                '';
    

    @Override
    public boolean equals(Object o) 
        System.out.println("Person equals()....");
        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);
    

    @Override
    public int hashCode() 

        return Objects.hash(name, age);
    

package com.atguigu.java;

import org.junit.Test;

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

/**
 * 集合元素的遍历操作，使用迭代器Iterator接口
 * 1.内部的方法：hasNext() 和  next()
 * 2.集合对象每次调用iterator()方法都得到一个全新的迭代器对象，
 * 默认游标都在集合的第一个元素之前。
 * 3.内部定义了remove(),可以在遍历的时候，删除集合中的元素。此方法不同于集合直接调用remove()
 *
 */
public class IteratorTest 

    @Test
    public void test1()
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        Iterator iterator = coll.iterator();
        //方式一：
//        System.out.println(iterator.next());
//        System.out.println(iterator.next());
//        System.out.println(iterator.next());
//        System.out.println(iterator.next());
//        System.out.println(iterator.next());
//        //报异常：NoSuchElementException
//        System.out.println(iterator.next());

        //方式二：不推荐
//        for(int i = 0;i < coll.size();i++)
//            System.out.println(iterator.next());
//        

        //方式三：推荐
        hasNext():判断是否还有下一个元素
        while(iterator.hasNext())
            //next():①指针下移 ②将下移以后集合位置上的元素返回
            System.out.println(iterator.next());
        

    

    @Test
    public void test2()

        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        //错误方式一：
//        Iterator iterator = coll.iterator();
//        while((iterator.next()) != null)
//            System.out.println(iterator.next());
//        

        //错误方式二：
        //集合对象每次调用iterator()方法都得到一个全新的迭代器对象，默认游标都在集合的第一个元素之前。
        while (coll.iterator().hasNext())
            System.out.println(coll.iterator().next());
        


    

    //测试Iterator中的remove()
    //如果还未调用next()或在上一次调用 next 方法之后已经调用了 remove 方法，
    // 再调用remove都会报IllegalStateException。
    @Test
    public void test3()
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        //删除集合中"Tom"
        Iterator iterator = coll.iterator();
        while (iterator.hasNext())
//            iterator.remove();
            Object obj = iterator.next();
            if("Tom".equals(obj))
                iterator.remove();
//                iterator.remove();
            

        
        //遍历集合
        iterator = coll.iterator();
        while (iterator.hasNext())
            System.out.println(iterator.next());
        
    

3. for each

JDK 5新增方法：用于遍历数组、集合

内部仍然调用迭代器

for(元素类型 元素临时名称 ： 数组\\集合名)     
 
for(Object obj : objs)//使用obj调用集合/数组中元素

demo

    public static void main(String[] args) 
        Collection c1 = new ArrayList();
        c1.add("123");
        c1.add("456");
 
        // for(集合元素类型 局部变量 ： 集合对象)
        // 内部仍然调用了，Iterator 迭代器。
        for (Object obj : c1) 
            System.out.println(obj);
        
 
        // 遍历数组
        String[] strings = "张三", "李四";
        for (String str : strings) 
            System.out.println(str);
        
    

四、Collection子接口一：List接口

1. 概述

（1） 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。

（2） 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。

（3） 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。

（4） JDK API中List接口的实现类常用的有：ArrayList、LinkedList和Vector。

2. List接口的常用实现类

（1）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；

（2）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；

LinkedList list = new LindedList();
 
Node first//首位元素
Node last//末位元素
//声明时，链表具有的两个属性，值为null
 
//保存数据的结构：【前一个Node地址 + 保存的值 + 下一个Node地址】
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;
    

 
//add:将数据封装到Node，创建Node对象
//首次添加，则将此Node赋值给first和last
//再次添加,则在last Node开始添加

（3）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，LinkedList，Vector 三者异同：
相同：三个类，都实现了 List 接口，存储数据的特点相同：有序且可重复的数据。

不同：

3. 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。

① void add(int index, Object ele):在index位置插入ele元素。

② boolean addAll(int index, Collection eles):从index位置开始将eles中的所有元素添加进来。

③ Object get(int index):获取指定index位置的元素。

④ int indexOf(Object obj):返回obj在集合中首次出现的位置。

⑤ int lastIndexOf(Object obj):返回obj在当前集合中末次出现的位置。

⑥ Object remove(int index):移除指定index位置的元素，并返回此元素。

⑦ Object set(int index, Object ele):设置指定index位置的元素为ele。

⑧ List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从fromIndex到toIndex位置的子集合。

demo

package com.atguigu.java;

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

/**
 * 1. List接口框架
 *
 *    |----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,替换原有的数组
 *              |----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
 *
 *
 *   2. ArrayList的源码分析：
 *   2.1 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)
 *
 *   2.2 jdk 8中ArrayList的变化：
 *      ArrayList list = new ArrayList();//底层Object[] elementData初始化为.并没有创建长度为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。
 *   2.3 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。
 *
 *  3. 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;
             
         
 *
 *   4. 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。
 *
 *  面试题：ArrayList、LinkedList、Vector三者的异同？
 *  同：三个类都是实现了List接口，存储数据的特点相同：存储有序的、可重复的数据
 *  不同：见上
 *
 *
 *
 *   5. List接口中的常用方法
 *
 * @author shkstart
 * @create 2019 上午 11:39
 */
public class ListTest 

    /*
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

总结：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

     */
    @Test
    public void test3()
        ArrayList list = new ArrayList();
        list.add(123);
        list.add(456);
        list.add("AA");

        //方式一：Iterator迭代器方式
        Iterator iterator = list.iterator();
        while(iterator.hasNext())
            System.out.println(iterator.next());
        

        System.out.println("***************");

        //方式二：增强for循环
        for(Object obj : list)
            System.out.println(obj);
        

        System.out.println("***************");

        //方式三：普通for循环
        for(int i = 0;i < list.size();i++)
            System.out.println(list.get(i));
        



    


    @Test
    public void test2()
        ArrayList list = new ArrayList();
        list.add(123);
        list.add(456);
        list.add("AA");
        list.add(new Person("Tom",12));
        list.add(456);
        //int indexOf(Object obj):返回obj在集合中首次出现的位置。如果不存在，返回-1.
        int index = list.indexOf(4567);
        System.out.println(index);

        //int lastIndexOf(Object obj):返回obj在当前集合中末次出现的位置。如果不存在，返回-1.
        System.out.println(list.lastIndexOf(456));

        //Object remove(int index):移除指定index位置的元素，并返回此元素
        Object obj = list.remove(0);
        System.out.println(obj);
        System.out.println(list);

        //Object set(int index, Object ele):设置指定index位置的元素为ele
        list.set(1,"CC");
        System.out.println(list);

        //List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从fromIndex到toIndex位置的左闭右开区间的子集合
        List subList = list.subList(2, 4);
        System.out.println(subList);
        System.out.println(list);


    


    @Test
    public void test1()
        ArrayList list = new ArrayList();
        list.add(123);
        list.add(456);
        list.add("AA");
        list.add(new Person("Tom",12));
        list.add(456);

        System.out.println(list);

        //void add(int index, Object ele):在index位置插入ele元素
        list.add(1,"BB");
        System.out.println(list);

        //boolean addAll(int index, Collection eles):从index位置开始将eles中的所有元素添加进来
        List list1 = Arrays.asList(1, 2, 3);
        list.addAll(list1);
//        list.add(list1);
        System.out.println(list.size());//9

        //Object get(int index):获取指定index位置的元素
        System.out.println(list.get(0));

    

五、Collection子接口二：Set

1. 概述

（1） Set接口是Collection的子接口，set接口没有提供额外的方法(与list不同）。

（2） Set 集合不允许包含相同的元素，如果试把两个相同的元素加入同一个Set 集合中，则添加操作失败。

（3）Set 判断两个对象是否相同不是使用 == 运算符，而是根据 equals() 方法。

（4）Set存储无序的、不可重复的数据。

• ① 无序性不代表随机性，存储的数据在底层数组中并非按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：保证添加的元素按照equals（）判断时，不能返回true。即：相同的元素只能添加一个。

（5）添加元素的过程的具体过程（以HashSet为例）：

• 在向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方法计算出在HashSet底层数组中存放的位置（通过某种散列函数决定），判断数组此位置上是否已经有元素：
  • 1）如果此位置上没有其他元素，则元素a添加成功；
  • 2）如果此位置上有其他元素b（或以链表形式存在的多个元素），则比较a和b的hash值：
    ① 如果 hash值不相同，则元素a添加成功；
    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，元素a添加成功。
    注意：对于添加成功的情况来说，元素 a 与已经存在指定索引位置上的数据以链表的形式存储。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 。（七上八下）

（6）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。

（7）对于存放在Set容器中的对象，对应的类一定要重写equals()和hashCode(Object obj)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”。否则会调用object中的hashCode方法，随机得出哈希值，这样可能导致两个相同的对象得到不同的哈希值从而在set中出现重复对象。

2. Set 接口的常用实现类

（1）HashSet：作为Set接口的主要实现类；线程不安全的；可以存储null值。底层是数组＋链表。

（2）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，记录此数据前一个和后一个数据。对于频繁的遍历操作，LinkedHashSet效率高于HashSet。

（3）TreeSet：可以按照添加对象的指定属性进行排序。向TreeSet中添加的数据，要求是相同类的对象。有两种排序方式：

① 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。比较两个对象是否相同的标准为 compareTo（）返回0，而不是equals（）。

② 定制排序：通过Comparator接口来实现。比较两个对象是否相同的标准为 compare（）返回0，而不是equals（）。

2.1、HashSet：底层使用 HashMap 的key 存储数据

• a：HashSet 是 Set 接口的典型实现，大多数使用 Set 都使用这个实现类。
• b：HashSet 按 Hash 算法，来存储集合中的元素，因此具有很好的存取、查找、删除的性能。
• c：HashSet 特点：
  • 1.hashSet 不保证元素是有序的。（根据 hash 计算，再确定存放位置）。
  • 2.HashSet 是线程不安全的。
  • 3.HashSet 集合可以存放 null 值，但只能有一个 Null 值。
  • 4.不能有重复元素 / 对象。（真正含义是什么）（自定义对象，需要重写 equals 和 hashcode）
• d：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。
• e：对于存放在 Set 容器中的对象：
  • 对应的类一定要重写 equals() 和 HashCode(Object obj) 方法，已实现对象相等原则。
• f：重写 hashCode() 基本原则：
  • 1、重写的 hashCode() 和 equals() 方法，尽可能保持一致性。即：相等的对象，必须具有相等的 散列码，必须具有相等的 equals() 值。
  • 2、在程序运行时，同一个对象，调用多次 hashCode() 方法，返回值相同。
  • 3、当 两个对象的 equals() 方法比较返回 true 时，这两个对象的 hashCode() 方法的返回值也应该相等。（但 hashCode 相等，equals() 不一定相等）
  • 4、对象中 用作 equals 方法比较的 属性，都应该用来计算 hashCode 值。
• g：Hash Set 扩容机制 和 转成红黑树机制：
  • 1、HashSet 底层是 HashMap，第一次添加时，table 数组扩容到 16，临界值 是 16 * 0.75 = 12。（无论是：table 数组中的元素，还是 链表 / 红黑树中的元素，都算作在内）
  • 2、如果数组使用到了 临界值 12 ，就扩容到 16 * 2 = 32，新的临界值就是 32 * 0.75 = 24；以此类推。
  • 3、Java 8 中，如果一条链表的元素个数到达 8 并且 table 的大小 >= 64，就会进行树化（转换为红黑树），否则仍然采用 数组扩容机制。

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。

重写 hashCode() 方法的基本原则

 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。

重写 equals() 方法的基本原则

• 以自定义的Customer类为例，何时需要重写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。

demo

package com.atguigu.java1;

import org.junit.Test;

import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.Set;

/**
 * 1. Set接口的框架：
 *
 * |----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
 *                                      对于频繁的遍历操作，LinkedHashSet效率高于HashSet.
 *              |----TreeSet：可以按照添加对象的指定属性，进行排序。
 *
 *
 *  1. Set接口中没有额外定义新的方法，使用的都是Collection中声明过的方法。
 *
 *  2. 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。
 *
 */
public class SetTest 
    /*
    一、Set：存储无序的、不可重复的数据
    以HashSet为例说明：
    1. 无序性：不等于随机性。存储的数据在底层数组中并非按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：保证添加的元素按照equals()判断时，不能返回true.即：相同的元素只能添加一个。

    二、添加元素的过程：以HashSet为例：
        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有元素：
            如果此位置上没有其他元素，则元素a添加成功。 --->情况1
            如果此位置上有其他元素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2

        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

        HashSet底层：数组+链表的结构。

     */

    @Test
    public void test1()
        Set set = new HashSet();
        set.add(456);
        set.add(123);
        set.add(123);
        set.add("AA");
        set.add("CC");
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(129);

        Iterator iterator = set.iterator();
        while(iterator.hasNext())
            System.out.println(iterator.next());
        
    

    //LinkedHashSet的使用
    //LinkedHashSet作为HashSet的子类，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。
    //优点：对于频繁的遍历操作，LinkedHashSet效率高于HashSet
    @Test
    public void test2()
        Set set = new LinkedHashSet();
        set.add(456);
        set.add(123);
        set.add(123);
        set.add("AA");
        set.add("CC");
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(129);

        Iterator iterator = set.iterator();
        while(iterator.hasNext())
            System.out.println(iterator.next());
        
    

2.2、LinkedHashSet

a：LinkedHashSet 特点：

• 1.是 HashSet的子类。底层使用 LinkedHashMap，维护一个 数组+ 双向链表存储数据。
• 2.LinkedHashSet 根据元素的 hashCode() 值，来决定存储位置。同时使用链表 维护元素的次序，这使得元素看起来是以插入顺序存放的。
• 3.不允许集合元素重复。对于频繁的遍历操作效率高。

c：LinkedHashSet 性能和优势：

• 插入性能，略低于 HashSet，因为插入的时候，还维护 此元素 在链表里面的 首尾指向。
• 但是 在迭代访问 Set 里面全部元素时，LinkedHashSet 有很好的性能。

b：add() 操作时：

• 1、LinkedHashSet 和hashMap存储类似，根据元素的 hashCode 值，来决定元素的存储位置。
• 2、但是 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，
• 3、也就是使用双向链表维护元素存储的次序，这使得元素看起来是以 插入顺序保护 的。看起来是有序存储的。

d：LinkedHashSet 存储结构展示：

• 和 hashSet 存储类似，只是多了一个双向链表结构。来记录添加顺序。
  
  demo

 public void test2()
        Set set = new LinkedHashSet();
        set.add(456);
        set.add(123);
        set.add(123);
        set.add("AA");
        set.add("CC");
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(129);

        Iterator iterator = set.iterator();
        while(iterator.hasNext())
            System.out.println(iterator.next());
        
    

2.3、TreeSet

• 1：TreeSet 是 SortedSet 接口的实现类，TreeSet 可以确保，集合内部元素 按照指定条件排序。

• 2：两个对象相同的标准：

  • 1.是 compareTo / compare 返回 0 ，不再是 equals()，内部数据结构是 红黑树，按照元素比较大小，进行排序。

• 3：TreeSet 底层使用 红黑树 结构存储数据。

  • 特点：按照元素比较大小进行排序的结果，进行存放位置的选择。内部存储有序，查询速度比 List 快。
    

4:TreeSet 两种排序方法：（两个对象相同的标准是 compareTo / compare 返回 0 ，不再是 equals() 相等）

• 1.自然排序：（默认）
  
  
• 2.定制排序：（创建 TreeSet 时，就指定排序顺序）
  
  demo

User

package com.atguigu.java1;

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 +
                '';
    

    @Override
    public boolean equals(Object o) 
        System.out.println("User equals()....");
        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 == null;
    

    @Override
    public int hashCode()  //return name.hashCode() + age;
        int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
        result = 31 * result + age;
        return result;
    

    //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);
            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");
        

    

package com.atguigu.java1;

import org.junit.Test;

import java.util.Comparator;
import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;


public class TreeSetTest 

    /*
    1.向TreeSet中添加的数据，要求是相同类的对象。
    2.两种排序方式：自然排序（实现Comparable接口） 和 定制排序（Comparator）


    3.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().
    4.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().
     */
    @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());
        

    

    @Test
    public void test2()
        Comparator com = new Comparator() 
            //按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());
        
    

2.4、HashSet，LinkedHashSet，TreeSet 异同？

六、Map接口

1. 概述

(1）Map与Collection并列存在。用于保存具有映射关系的数据:key-value。类似于高中的函数：y=f(x)（y→value，x→key）

（2）Map结构的理解：

• ① 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（）方法。（以HashMap为例））
• ② 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（））。一个键值对：key-value 构成了一个Entry 对象。
• ③ Map中的entry：无序的、不可重复的，使用Set存储所有的Entry。

​
    static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> 
        final int hash;
        final K key;
        V value;
        Node<K,V> next;
 
        Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) 
            this.hash = hash;
            this.key = key;
            this.value = value;
            this.next = next;
        

2. Map 接口的常用实现类

1）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 。
底层：

• 数组+链表（jdk 7及之前）
• 数组+链表+红黑树（jdk 8）

（2）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。

（3）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。

（4）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。

（5）Properties：常用来处理配置文件。key和value都是String类型。

• 1.Properties 类，是HashTable
• 2.常用来处理配置文件，key 和 value 都为 String 类型。
• 3.建议使用方法：properties.setProperty(“key”, “value”); 和 properties.getProperty(“key”);
• 4.读取 Properties 配置文件。

    public static void main(String[] args) throws IOException 
 
        FileInputStream fis = null;
        try 
            Properties properties = new Properties();
 
            fis = new FileInputStream(new File("/Users/zhangsan/workspace/renren_vue/mall-test/my_test_01/src/main/resources/application.properties"));
 
            properties.load(fis);
 
            Iterator<Map.Entry<Object, Object>> iterator = properties.entrySet().iterator();
            while (iterator.hasNext()) 
                Map.Entry<Object, Object> next = iterator.next();
                System.out.println(next.getKey());
                System.out.println(next.getValue());
            
         catch (Exception e) 
            e.printStackTrace();
         finally 
            if (fis != null) 
                try 
                    fis.close();
                 catch (IOException e) 
                    e.printStackTrace();
                
            
        
 
    

(6)ConcurrentHashMap： 线程安全的 hashMap，但是效率高于hashTable，内部使用分段锁机制。

3. HashMap的底层实现原理

相关含义：

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 × 加载因子：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

JDK 1.7：数组 + 链表：

JDK7
指定容量构造器创建HashMap，实际不一定是用户指定的容量（Capability有关）
 
加载因子：0.75——扩容触发
 
临界值——容量 * 加载因子
 
实际创建了一个一维数组Entry[ ]
 
put方法 
→处理null，计算k的哈希值（处理后得到需要的值）
→ （与运算）得到元素在数组中得到存储位置
→ 取出位置上的数据判断是否为空
→遍历比较哈希值
→判断引用是否指向同一个key
→调用equals
 
 
→ 判断是否触发扩容——超出临界值，且当前存放位置非空
 
触发扩容：重新存放已有的元素到新的数组——元素位置可能改变
 
 
//存储数据的类
Static class Entry<k,v> implements Map.Entry<k,v>
    final k key;
    Entry<k,v> next;
    int hash;
 
    Entry(int h,k k ,Entry<k,v> n)
        value = v;
        next = n;
        key = k;
        hash = h;
    

//创建新的Entry时，将原来的Entry放在Next指针上，将新造的Entry添加到数组位置（逆序存放）

HashMap map=new HashMap（）；在实例化以后，底层创建了长度为16的一维数组 Entry[ ] table

map.put(key1,value1)：把key1,value1放到上述数组中

① 首先，调用key1所在类的hashCode（）计算key1的哈希值，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：

② 如果此位置上的数据为空，此时key1-value1添加成功；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：

③ 如果key1的哈希值和已经存在的数据的哈希值都不相同，此时key1-value1添加成功；如果key1和已经存在的某一个数据(key2-value2)的哈希值相同，继续比较：

④ 调用key1所在类的equals（）：如果equals（）返回false，此时key1-value1添加成功；如果equals（）返回true，使用value1替换value2。

补充：① 添加成功的情况，此时key1-value1和原来的数据以链表的方式存储。② 在不断添加的过程中，会涉及到扩容问题，当超出临界值12（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，并将原来的数据复制过来。

JDK1.8：数组 + 链表 + 红黑树：（时间复杂度：链表o(n)；红黑树o(logN）

JDK8
 
声明时，不创建数组，给当前Hashmap负载因子赋值
 
 
//存储数据的类Node类
static class Node<k,v> implement Map.Entry<k,v>
    final int hash;
    final k key;
    v value;
    Node<k,v> next;
 
    Node(int hash,k key,V value,Node<k,v> next)
        this.hash = hash;
        this.key = key;
        this.value = value;
        this.next = next;
    

 
//首次put时，创建数组（扩容机制0→16）
 
//判断存放数据数组索引位置是否为null——为null——添加成功
    → 不为null ： 判断hash值与已有元素是否相等——不存在相等的情况——添加成功
        → Hash值相等 : 判断key是否相同——不等——添加成功
            → 相等——替换两个键值对的value值
 
当链表长度超过8，数组长度小于64 → 执行扩容 
当链表长度超过8，数组长度大于64 → 转化链表为树
 
//添加时，创建Node对象，链接到已有Node上

jdk 8 相较于jdk 7 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）jdk 7 底层结构只有：数组+链表。jdk 8 中底层结构：数组+链表+红黑树。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 且当数组的长度>64时，此时此索引位置上的所有数据改为使用红黑树存储。

4. 常用方法

（1）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

void putAll(Map m):将m中的所有key-value对存放到当前map中 

Object remove(Object key)：移除指定key的key-value对，并返回value
 
void clear()：清空当前map中的所有数据

（2）元素查询的操作：

 Object get(Object key)：获取指定key对应的value
 
 boolean containsKey(Object key)：是否包含指定的key
 
boolean containsValue(Object value)：是否包含指定的value

int size()：返回map中key-value对的个数

boolean isEmpty()：判断当前map是否为空
 
boolean equals(Object obj)：判断当前map和参数对象obj是否相等

（3）元视图操作的方法：

Set keySet()：返回所有key构成的Set集合

Collection values()：返回所有value构成的Collection集合

Set entrySet()：返回所有key-value对构成的Set集合

map没有iterator方法，遍

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