Java集合框架概述

Java集合：为什么使用集合呢？数组不好么？

• 因此集合的容量会随着元素的增多而增加。而数组的容量在初始化时即确定了，不可改变。
• 集合的类型可以多样化，而数组的类型在声明时就确定了。
• 集合的方法多样化，而数组的方法比较单一。
• 数组的元素是可重复的，有序的。而集合的元素是多样化的。

Collection接口：单列数据，定义了存取一组对象的方法的集合

• List：元素有序、可重复的集合
• Set：元素无序、不可重复的集合
  Map接口：双列数据，保存具有映射关系“key-value对”的集合

Collection方法

1、添加
add(Object obj)
addAll(Collection coll)
2、获取有效元素的个数
int size()
3、清空集合
void clear()
4、是否是空集合
boolean isEmpty()
5、是否包含某个元素
boolean contains(Object obj)：是通过元素的equals方法来判断是否是同一个对象
boolean containsAll(Collection c)：也是调用元素的equals方法来比较的。拿两个集合的元素挨个比较。
6、删除
boolean remove(Object obj) ：通过元素的equals方法判断是否是要删除的那个元素。只会删除找到的第一个元素
boolean removeAll(Collection coll)：取当前集合的差集
7、取两个集合的交集
boolean retainAll(Collection c)：把交集的结果存在当前集合中，不影响c
8、集合是否相等
boolean equals(Object obj)
9、转成对象数组
Object[] toArray()
10、获取集合对象的哈希值
hashCode()
11、遍历
iterator()：返回迭代器对象，用于集合遍历

Iterator迭代器接口

• 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。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”。
• Collection接口继承了java.lang.Iterable接口，该接口有一个iterator()方法，那么所有实现了Collection接口的集合类都有一个iterator()方法，用以返回一个实现了Iterator接口的对象。
• Iterator 仅用于遍历集合，Iterator 本身并不提供承装对象的能力。如果需要创建Iterator 对象，则必须有一个被迭代的集合。
• 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
  

Collection子接口一：List

List接口是一个有序且可重复的集合接口它的实现类有：

• ArrayList
  ArrayList类的底层是一个数组，在初始化ArrryList类后会创建一个长度为0的数组，当添加元素后会创建一个容量为10的数组。当不断忘ArrayList添加元素时，当容量不够时，底层会自动扩容数组。
• LinkedList
  LinkedList类的底层是一个双向链表，内部没有声明数组，而是定义了Node类型的first和last，用于记录首末元素。同时，定义内部类Node，作为LinkedList中保存数据的基本结构。Node除了保存数据，还定义了两个变量：
  prev变量记录前一个元素的位置
  next变量记录下一个元素的位置
  
• Vector 是一个古老的集合，JDK1.0就有了。大多数操作与ArrayList相同，区别之处在于Vector是线程安全的。
  ArrayList/LinkedList/Vector的异同：
• ArrayList类和LinkedList都是线程不安全的类，但是执行效率高，ArrayList类适合随机访问get和set操作，因为底层时一个动态数组而LinkdeList类每次访问都需要从头遍历，更加消耗内存。因此LinkdeList类适合新增和删除操作，因为底层是一个双向链表，而ArrayList类，每次新增和删除都需要移动操作元素以后的所以元素，更加消耗内存。
• ArrayList类和Vector在几乎是完全相同的，但是Vector类是线程安全的，执行效率低。大多数情况下，都选择ArrayList类，因为同步完全可以由程序员控制。

Collection子接口二：Set

Set接口是一个无序的，这里的无序指的是插入的顺序是没有随机的，没有规律的！而有序则是按照索引一个挨着一个！

Set接口是一个无序且不可重复的集合接口它的实现类有：

• HashSet
  HashSet的底层结构是一个动态数组和链表，HashSet要求填入的数据类必须实现hashCode方法和equals方法，因为由于HashSet是不可重复的，因此当增加一个数据进来时，会调用数据类的hashCode方法以及根据当前数组的大小生成一个一个数组的索引值，如果当前索引为空，则添加进去，若不为空，则逐个比较哈希值，如果哈希值不一样，在放在数组索引位置中的当前元素的链表的下一位置。（注意：数组中每个索引位置若超过一个元素，则其他元素会与该元素形成一个单向链表）。若哈希值一样，则逐个比较数据类型的equals方法。若不一样，则在放在数组索引位置中的当前元素的链表的下一位置，若一样则覆盖该元素。
• LinkedHashSet
  LinkedHashSet的底层结构是一个在HashSet的基础上给每个元素增加两个引用，一个指向下一个元素，一个指向上一个元素。（即一对双向链表）
  LinkedHashSet可以维护LinkedHashSet的迭代顺序即与插入顺序一致。
• TreeSet
  TreeSet的底层结构是一个红黑树，因此TreeSet要求数据量必须实现Comparable接口（自然排序）或者在实例化TreeSet时将实现Comparator接口的实例作为形参川味构造器。

Map接口

Map与Collection并列存在。用于保存具有映射关系的数据:key-value
Map 中的 key 和 value 都可以是任何引用类型的数据
Map 中的 key 用Set来存放，不允许重复，即同一个 Map 对象所对应的类，须重写hashCode()和equals()方法。
Map进行遍历时，不能使用Iterator那是针对Collection接口实例的，因此我们由另外的方法进行遍历：

Map接口他的实现类有：

• HashMap
  HashMap的底层结构由动态数组，链表，红黑树组成。当实例化时，系统不会实例化数组，当往HashMap填充元素时，系统才会实例化一个一定大小的数组，当填充元素后的数组容量超过临界值时，数组会自动扩容（即调用resize方法，重新计算元素在扩容后的数组中的位置，并返回该数组，非常消耗性能），填入元素时会计算key的哈希值，再由数组的容量大小经过一定的计算得到数组中的位置，如果该位置没有元素，则添加成功，如果有元素，则依次比较哈希值，如果哈希值不一样，则添加成功。如果一样再一次比较是否equals如果不一样则添加成功，如果一样，则覆盖一样的元素。**如果Hash一个链的对象个数达到8个，和容量达到64，则会将这个链的链表结构转换成红黑树结构。**当想获取某个键的值（get方法），首先会计算该key的哈希值，然后调用indexfor获取该键在数组中的索引位置，然后比较哈希值或者equals，相等则返回entry对象的value值。
  
• LinkedHashMap
  在HashMap存储结构的基础上，使用了一对双向链表来记录添加元素的顺序
• TreeMap
  TreeMap存储 Key-Value 对时，需要根据 key-value 对进行排序。
  TreeMap 可以保证所有的 Key-Value 对处于有序状态。 TreeSet底层使用红黑树结构存储数据
  TreeMap 的 Key 的排序：
  自然排序：TreeMap 的所有的 Key 必须实现 Comparable 接口，而且所有的 Key 应该是同一个类的对象，否则将会抛出 ClasssCastException
  定制排序：创建 TreeMap 时，传入一个 Comparator 对象，该对象负责对TreeMap 中的所有 key 进行排序。此时不需要 Map 的 Key 实现Comparable 接口
  TreeMap判断两个key相等的标准：两个key通过compareTo()方法或者compare()方法返回0
• HashTable
  HashTable和HashMap一样，只不过HashTable是线程安全的，但效率慢，HashMap是线程不安全的，但效率快。且HashTable是不允许使用null作为键值对，而HashMap是允许的。
• Properties
  Properties是HashTable的子类，用来处理属性文件的。由于属性文件的键值对都是String的，因此Properties的键值对只能是String的。

Collections工具类

• 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。
• Collections 类中提供了多个 synchronizedXxx()方法，该方法可使将指定集合包装成线程同步的集合，从而可以解决多线程并发访问集合时的线程安全问题