前言：Java集合框架是Java编程中一个很重要的框架，在面试和开发中也会经常接触到，作为一个被面试官吊打的渣渣，在一个寂寞难耐的夜晚，痛定思痛，决定开始写《夯实Java基础》系列，帮助小伙伴们夯实基础，由易到难，吊打“凶残”的面试官。

集合框架的大体结构

详解主要类及接口

第一章 Collection集合

1.1 集合概述

• 集合：集合是java中提供的一种容器，可以用来存储多个数据。

集合和数组既然都是容器，它们有啥区别呢？

• 数组的长度是固定的。集合的长度是可变的。
• 数组中存储的是同一类型的元素，可以存储基本数据类型值。集合存储的都是对象。而且对象的类型可以不一致。在开发中一般当对象多的时候，使用集合进行存储。

1.2 集合框架

JAVASE提供了满足各种需求的API，在使用这些API前，先了解其继承与接口操作架构，才能了解何时采用哪个类，以及类之间如何彼此合作，从而达到灵活应用。

集合按照其存储结构可以分为两大类，分别是单列集合java.util.Collection和双列集合java.util.Map。

• Collection：单列集合类的根接口，用于存储一系列符合某种规则的元素，它有两个重要的子接口，分别是java.util.List和java.util.Set。其中，List的特点是元素有序、元素可重复。Set的特点是元素无序，而且不可重复。List接口的主要实现类有java.util.ArrayList和java.util.LinkedList，Set接口的主要实现类有java.util.HashSet和java.util.TreeSet。

从上面的描述可以看出JDK中提供了丰富的集合类库，为了便于初学者进行系统地学习，接下来通过一张图来描述整个集合类的继承体系。

集合本身是一个工具，它存放在java.util包中。在Collection接口定义着单列集合框架中最最共性的内容。

1.3 Collection 常用功能

Collection是所有单列集合的父接口，因此在Collection中定义了单列集合(List和Set)通用的一些方法，这些方法可用于操作所有的单列集合。方法如下：

• public boolean add(E e)： 把给定的对象添加到当前集合中 。
• public void clear() :清空集合中所有的元素。
• public boolean remove(E e): 把给定的对象在当前集合中删除。
• public boolean contains(E e): 判断当前集合中是否包含给定的对象。
• public boolean isEmpty(): 判断当前集合是否为空。
• public int size(): 返回集合中元素的个数。
• public Object[] toArray(): 把集合中的元素，存储到数组中。

方法演示：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;/*** @author：Tokgo J* @date：2019/11/23* @aim：*/public class CollectionDemo {public static void main(String[] args) {Collection<String> coll=new ArrayList<String>();coll.add("小李广");coll.add("及时雨");coll.add("母夜叉");System.out.println(coll);// boolean contains(E e) 判断o是否在集合中存在System.out.println("判断小李广是否在集合中 ："+coll.contains("小李广"));//boolean remove(E e) 删除在集合中的o元素System.out.println("删除及时雨 ："+coll.remove("及时雨"));System.out.println("操作之后集合中元素:"+coll);// size() 集合中有几个元素System.out.println("集合中有"+coll.size()+"个元素");// Object[] toArray()转换成一个Object数组Object[] objects = coll.toArray();// 遍历数组for (int i = 0; i < objects.length; i++) {System.out.println(objects[i]);}// void  clear() 清空集合coll.clear();System.out.println("集合中内容为："+coll);// boolean  isEmpty()  判断是否为空System.out.println(coll.isEmpty());}
}

tips: 有关Collection中的方法可不止上面这些，其他方法可以自行查看API学习。

第二章 Iterator迭代器

2.1 Iterator接口

在程序开发中，经常需要遍历集合中的所有元素。针对这种需求，JDK专门提供了一个接口java.util.Iterator。Iterator接口也是Java集合中的一员，但它与Collection、Map接口有所不同，Collection接口与Map接口主要用于存储元素，而Iterator主要用于迭代访问（即遍历）Collection中的元素，因此Iterator对象也被称为迭代器。

想要遍历Collection集合，那么就要获取该集合迭代器完成迭代操作，下面介绍一下获取迭代器的方法：

• public Iterator iterator(): 获取集合对应的迭代器，用来遍历集合中的元素的。

下面介绍一下迭代的概念：

• 迭代：即Collection集合元素的通用获取方式。在取元素之前先要判断集合中有没有元素，如果有，就把这个元素取出来，继续在判断，如果还有就再取出出来。一直把集合中的所有元素全部取出。这种取出方式专业术语称为迭代。

Iterator接口的常用方法如下：

• public E next():返回迭代的下一个元素。
• public boolean hasNext():如果仍有元素可以迭代，则返回 true。

接下来我们通过案例学习如何使用Iterator迭代集合中元素：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;/*** @author：Tokgo J* @date：2019/11/23* @aim：*/public class IteratorDemo {public static void main(String[] args) {// 使用多态方式 创建对象Collection<String> coll=new ArrayList<String>();// 添加元素到集合coll.add("汪星人");coll.add("喵星人");coll.add("串串星人");// 遍历// 使用迭代器 遍历 每个集合对象都有自己的迭代器Iterator<String> it=coll.iterator();// 泛型指的是 迭代出 元素的数据类型while (it.hasNext()){    // 判断是否含有迭代元素String s=it.next();  // 获取迭代出的元素System.out.println(s);}}
}

tips:：在进行集合元素取出时，如果集合中已经没有元素了，还继续使用迭代器的next方法，将会发生java.util.NoSuchElementException没有集合元素的错误。

2.2 迭代器的实现原理

我们在之前案例已经完成了Iterator遍历集合的整个过程。当遍历集合时，首先通过调用t集合的iterator()方法获得迭代器对象，然后使用hashNext()方法判断集合中是否存在下一个元素，如果存在，则调用next()方法将元素取出，否则说明已到达了集合末尾，停止遍历元素。

Iterator迭代器对象在遍历集合时，内部采用指针的方式来跟踪集合中的元素，为了让大家能更好地理解迭代器的工作原理，通过下面一个图例来演示Iterator对象迭代元素的过程：

在调用Iterator的next方法之前，迭代器的索引位于第一个元素之前，不指向任何元素，当第一次调用迭代器的next方法后，迭代器的索引会向后移动一位，指向第一个元素并将该元素返回，当再次调用next方法时，迭代器的索引会指向第二个元素并将该元素返回，依此类推，直到hasNext方法返回false，表示到达了集合的末尾，终止对元素的遍历。

2.3 增强for

增强for循环(也称for each循环)是JDK1.5以后出来的一个高级for循环，专门用来遍历数组和集合的。它的内部原理其实是个Iterator迭代器，所以在遍历的过程中，不能对集合中的元素进行增删操作。

格式：

for(元素的数据类型  变量 : Collection集合or数组){ //写操作代码
}

它用于遍历Collection和数组。通常只进行遍历元素，不要在遍历的过程中对集合元素进行增删操作。

Demo1：遍历数组

public class NBForDemo1 {public static void main(String[] args) {int[] arr = {3,5,6,87};//使用增强for遍历数组for(int a : arr){//a代表数组中的每个元素System.out.println(a);}}
}

Demo2：遍历集合

public class NBFor {public static void main(String[] args) {        Collection<String> coll = new ArrayList<String>();coll.add("小河神");coll.add("老河神");coll.add("神婆");//使用增强for遍历for(String s :coll){//接收变量s代表 代表被遍历到的集合元素System.out.println(s);}}
}

tips: 新for循环必须有被遍历的目标。目标只能是Collection或者是数组。新式for仅仅作为遍历操作出现。

第三章 泛型

3.1 泛型概述

通过前面集合的学习，我们都知道集合中是可以存放任意对象的，只要把对象存储集合后，那么这时他们都会被提升成Object类型。当我们在取出每一个对象，并且进行相应的操作，这时必须采用类型转换。

大家观察下面代码：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;/*** @author：Tokgo J* @date：2019/11/23* @aim：*/public class GenericDemo {public static void main(String[] args) {Collection coll = new ArrayList();coll.add("abc");coll.add("itcast");coll.add(5);//由于集合没有做任何限定，任何类型都可以给其中存放Iterator it = coll.iterator();while(it.hasNext()){//需要打印每个字符串的长度,就要把迭代出来的对象转成String类型String str = (String) it.next();System.out.println(str.length());}}
}

程序在运行时发生了问题java.lang.ClassCastException。 为什么会发生类型转换异常呢？ 我们来分析下：由于集合中什么类型的元素都可以存储。导致取出时强转引发运行时 ClassCastException。 怎么来解决这个问题呢？ Collection虽然可以存储各种对象，但实际上通常Collection只存储同一类型对象。例如都是存储字符串对象。因此在JDK5之后，新增了泛型(Generic)语法，让你在设计API时可以指定类或方法支持泛型，这样我们使用API的时候也变得更为简洁，并得到了编译时期的语法检查。

• 泛型：可以在类或方法中预支地使用未知的类型。

tips:一般在创建对象时，将未知的类型确定具体的类型。当没有指定泛型时，默认类型为Object类型。

3.2 使用泛型的好处

上一节只是讲解了泛型的引入，那么泛型带来了哪些好处呢？

• 将运行时期的ClassCastException，转移到了编译时期变成了编译失败。
• 避免了类型强转的麻烦。

通过我们如下代码体验一下：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;/*** @author：Tokgo J* @date：2019/11/23* @aim：*/public class GenericDemo2 {public static void main(String[] args) {Collection<String> list = new ArrayList<String>();list.add("abc");list.add("itcast");// list.add(5);//当集合明确类型后，存放类型不一致就会编译报错// 集合已经明确具体存放的元素类型，那么在使用迭代器的时候，迭代器也同样会知道具体遍历元素类型Iterator<String> it = list.iterator();while(it.hasNext()){String str = it.next();//当使用Iterator<String>控制元素类型后，就不需要强转了。获取到的元素直接就是String类型System.out.println(str.length());}}
}

tips:泛型是数据类型的一部分，我们将类名与泛型合并一起看做数据类型。

3.3 泛型的定义与使用

我们在集合中会大量使用到泛型，这里来完整地学习泛型知识。

泛型，用来灵活地将数据类型应用到不同的类、方法、接口当中。将数据类型作为参数进行传递。

3.3.1 定义和使用含有泛型的类

定义格式：

修饰符 class 类名<代表泛型的变量> {  }

例如，API中的ArrayList集合：

class ArrayList<E>{ public boolean add(E e){ }public E get(int index){ }....
}

使用泛型： 即什么时候确定泛型。

在创建对象的时候确定泛型

例如，ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();

此时，变量E的值就是String类型,那么我们的类型就可以理解为：

class ArrayList<String>{ public boolean add(String e){ }public String get(int index){  }...
}

再例如，ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();

此时，变量E的值就是Integer类型,那么我们的类型就可以理解为：

class ArrayList<Integer> { public boolean add(Integer e) { }public Integer get(int index) {  }...
}

举例自定义泛型类

/*** @author：Tokgo J* @date：2019/11/23* @aim：*/public class MyGenericClass<MVP> {//没有MVP类型，在这里代表 未知的一种数据类型 未来传递什么就是什么类型private MVP mvp;public MVP getMvp() {return mvp;}public void setMvp(MVP mvp) {this.mvp = mvp;}
}

使用:

/*** @author：Tokgo J* @date：2019/11/23* @aim：*/public class GenericClassDemo {public static void main(String[] args) {// 创建一个泛型为String的类MyGenericClass<String> my=new MyGenericClass<String>();// 调用setMVPmy.setMvp("Tian");// 调用getMVPString mvp=my.getMvp();System.out.println(mvp);//创建一个泛型为Integer的类MyGenericClass<Integer> my2 = new MyGenericClass<Integer>();my2.setMvp(4396);Integer mvp2=my2.getMvp();System.out.println(mvp2);}
}

3.3.2 含有泛型的方法

定义格式：

修饰符 <代表泛型的变量> 返回值类型 方法名(参数){  }

例如，

/*** @author：Tokgo J* @date：2019/11/23* @aim：*/public class MyGenericMethod {      public <MVP> void show(MVP mvp) {System.out.println(mvp.getClass());}public <MVP> MVP show2(MVP mvp) {    return mvp;}
}

使用格式：调用方法时，确定泛型的类型

/*** @author：Tokgo J* @date：2019/11/23* @aim：*/public class GenericMethodDemo {public static void main(String[] args) {// 创建对象MyGenericMethod mm = new MyGenericMethod();// 注意看方法的提示mm.show("aaa");mm.show(123);mm.show(12.45);}
}

3.3.2 含有泛型的接口

定义格式：

修饰符 interface接口名<代表泛型的变量> {  }

例如，

public interface MyGenericInterface<E>{public abstract void add(E e);public abstract E getE();
}

使用格式：

1、定义类时确定泛型的类型

例如

public class MyImp1 implements MyGenericInterface<String> {@Overridepublic void add(String e) {// 省略...}@Overridepublic String getE() {return null;}
}

此时，泛型E的值就是String类型。

2、始终不确定泛型的类型，直到创建对象时，确定泛型的类型

例如

public class MyImp2<E> implements MyGenericInterface<E> {@Overridepublic void add(E e) {// 省略...}@Overridepublic E getE() {return null;}
}

确定泛型：

/** 使用*/
public class GenericInterface {public static void main(String[] args) {MyImp2<String>  my = new MyImp2<String>();  my.add("aa");}
}

3.4 泛型通配符

当使用泛型类或者接口时，传递的数据中，泛型类型不确定，可以通过通配符<?>表示。但是一旦使用泛型的通配符后，只能使用Object类中的共性方法，集合中元素自身方法无法使用。

3.4.1 通配符基本使用

泛型的通配符:不知道使用什么类型来接收的时候,此时可以使用?,?表示未知通配符。

此时只能接受数据,不能往该集合中存储数据。

举个例子大家理解使用即可：

public static void main(String[] args) {Collection<Intger> list1 = new ArrayList<Integer>();getElement(list1);Collection<String> list2 = new ArrayList<String>();getElement(list2);
}
public static void getElement(Collection<?> coll){}
//？代表可以接收任意类型

tips:泛型不存在继承关系 Collection list = new ArrayList();这种是错误的。

3.4.2 通配符高级使用----受限泛型

之前设置泛型的时候，实际上是可以任意设置的，只要是类就可以设置。但是在JAVA的泛型中可以指定一个泛型的上限和下限。

泛型的上限：

• 格式： 类型名称 <? extends 类 > 对象名称
• 意义： 只能接收该类型及其子类

泛型的下限：

• 格式： 类型名称 <? super 类 > 对象名称
• 意义： 只能接收该类型及其父类型

比如：现已知Object类，String 类，Number类，Integer类，其中Number是Integer的父类

public static void main(String[] args) {Collection<Integer> list1 = new ArrayList<Integer>();Collection<String> list2 = new ArrayList<String>();Collection<Number> list3 = new ArrayList<Number>();Collection<Object> list4 = new ArrayList<Object>();getElement(list1);getElement(list2);//报错getElement(list3);getElement(list4);//报错getElement2(list1);//报错getElement2(list2);//报错getElement2(list3);getElement2(list4);}
// 泛型的上限：此时的泛型?，必须是Number类型或者Number类型的子类
public static void getElement1(Collection<? extends Number> coll){}
// 泛型的下限：此时的泛型?，必须是Number类型或者Number类型的父类
public static void getElement2(Collection<? super Number> coll){}

第四章 List集合

我们掌握了Collection接口的使用后，再来看看Collection接口中的子类，他们都具备那些特性呢？

接下来，我们一起来看下Collection中的常用几个子类（java.util.List集合、java.util.Set集合）。

4.1 List接口介绍

java.util.List接口继承自Collection接口，是单列集合的一个重要分支，习惯性地会将实现了List接口的对象称为List集合。在List集合中允许出现重复的元素，所有的元素是以一种线性方式进行存储的，在程序中可以通过索引来访问集合中的指定元素。另外，List集合还有一个特点就是元素有序，即元素的存入顺序和取出顺序一致。

看完API，我们总结一下：

List接口特点：

1. 它是一个元素存取有序的集合。例如，存元素的顺序是11、22、33。那么集合中，元素的存储就是按照11、22、33的顺序完成的）。
2. 它是一个带有索引的集合，通过索引就可以精确的操作集合中的元素（与数组的索引是一个道理）。
3. 集合中可以有重复的元素，通过元素的equals方法，来比较是否为重复的元素。

tips:我们在基础班的时候已经学习过List接口的子类java.util.ArrayList类，该类中的方法都是来自List中定义。

4.2 List接口中常用方法

List作为Collection集合的子接口，不但继承了Collection接口中的全部方法，而且还增加了一些根据元素索引来操作集合的特有方法，如下：

• public void add(int index, E element): 将指定的元素，添加到该集合中的指定位置上。
• public E get(int index):返回集合中指定位置的元素。
• public E remove(int index): 移除列表中指定位置的元素, 返回的是被移除的元素。
• public E set(int index, E element):用指定元素替换集合中指定位置的元素,返回值的更新前的元素。

List集合特有的方法都是跟索引相关，我们来复习一遍吧：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;/*** @author：Tokgo J* @date：2019/11/23* @aim：*/public class ListDemo {public static void main(String[] args) {// 创建List集合对象List<String> list = new ArrayList<String>();// 往 尾部添加 指定元素list.add("图图");list.add("小美");list.add("不高兴");System.out.println(list);// add(int index,String s) 往指定位置添加list.add(1,"没头脑");System.out.println(list);// String remove(int index) 删除指定位置元素  返回被删除元素// 删除索引位置为2的元素 System.out.println("删除索引位置为2的元素");System.out.println(list.remove(2));System.out.println(list);// String set(int index,String s)// 在指定位置 进行 元素替代（改） // 修改指定位置元素list.set(0, "三毛");System.out.println(list);// String get(int index)  获取指定位置元素// 跟size() 方法一起用  来 遍历的 for(int i = 0;i<list.size();i++){System.out.println(list.get(i));}//还可以使用增强forfor (String string : list) {System.out.println(string);}   }
}

第五章 List的子类

5.1 ArrayList集合

java.util.ArrayList集合数据存储的结构是数组结构。元素增删慢，查找快，由于日常开发中使用最多的功能为查询数据、遍历数据，所以ArrayList是最常用的集合。

许多程序员开发时非常随意地使用ArrayList完成任何需求，并不严谨，这种用法是不提倡的。

5.2 LinkedList集合

java.util.LinkedList集合数据存储的结构是链表结构。方便元素添加、删除的集合。

LinkedList是一个双向链表，那么双向链表是什么样子的呢，我们用个图了解下

实际开发中对一个集合元素的添加与删除经常涉及到首尾操作，而LinkedList提供了大量首尾操作的方法。这些方法我们作为了解即可：

• public void addFirst(E e):将指定元素插入此列表的开头。
• public void addLast(E e):将指定元素添加到此列表的结尾。
• public E getFirst():返回此列表的第一个元素。
• public E getLast():返回此列表的最后一个元素。
• public E removeFirst():移除并返回此列表的第一个元素。
• public E removeLast():移除并返回此列表的最后一个元素。
• public E pop():从此列表所表示的堆栈处弹出一个元素。
• public void push(E e):将元素推入此列表所表示的堆栈。
• public boolean isEmpty()：如果列表不包含元素，则返回true。

LinkedList是List的子类，List中的方法LinkedList都是可以使用，这里就不做详细介绍，我们只需要了解LinkedList的特有方法即可。在开发时，LinkedList集合也可以作为堆栈，队列的结构使用。

方法演示：

import java.util.LinkedList;/*** @author：Tokgo J* @date：2019/11/23* @aim：*/public class LinkedListDemo {public static void main(String[] args) {LinkedList<String> link = new LinkedList<String>();//添加元素link.addFirst("abc1");link.addFirst("abc2");link.addFirst("abc3");System.out.println(link);// 获取元素System.out.println(link.getFirst());System.out.println(link.getLast());// 删除元素System.out.println(link.removeFirst());System.out.println(link.removeLast());while (!link.isEmpty()) { //判断集合是否为空System.out.println(link.pop()); //弹出集合中的栈顶元素}System.out.println(link);}
}

第六章 Set接口

java.util.Set接口和java.util.List接口一样，同样继承自Collection接口，它与Collection接口中的方法基本一致，并没有对Collection接口进行功能上的扩充，只是比Collection接口更加严格了。与List接口不同的是，Set接口中元素无序，并且都会以某种规则保证存入的元素不出现重复。

Set集合存储元素不重复的原理

Set集合有多个子类，这里我们介绍其中的java.util.HashSet、java.util.LinkedHashSet这两个集合。

tips:Set集合取出元素的方式可以采用：迭代器、增强for。

6.1 HashSet集合介绍

java.util.HashSet是Set接口的一个实现类，它所存储的元素是不可重复的，并且元素都是无序的(即存取顺序不一致)。java.util.HashSet底层的实现其实是一个java.util.HashMap支持，由于我们暂时还未学习，先做了解。

HashSet是根据对象的哈希值来确定元素在集合中的存储位置，因此具有良好的存取和查找性能。保证元素唯一性的方式依赖于：hashCode与equals方法。

我们先来使用一下Set集合存储，看下现象，再进行原理的讲解:

import java.util.HashSet;/*** @author：Tokgo J* @date：2019/11/23* @aim：*/public class HashSetDemo {public static void main(String[] args) {//创建 Set集合HashSet<String>  set = new HashSet<String>();//添加元素set.add(new String("cba"));set.add("abc");set.add("bac");set.add("cba");//遍历for (String name : set) {System.out.println(name);}}
}

输出结果如下，说明集合中不能存储重复元素：

cba
abc
bac

tips:根据结果我们发现字符串"cba"只存储了一个，也就是说重复的元素set集合不存储。

6.2 HashSet集合存储数据的结构（哈希表）

什么是哈希表呢？

在JDK1.8之前，哈希表底层采用数组+链表实现，即使用链表处理冲突，同一hash值的链表都存储在一个链表里。但是当位于一个桶中的元素较多，即hash值相等的元素较多时，通过key值依次查找的效率较低。而JDK1.8中，哈希表存储采用数组+链表+红黑树实现，当链表长度超过阈值（8）时，将链表转换为红黑树，这样大大减少了查找时间。

简单的来说，哈希表是由数组+链表+红黑树（JDK1.8增加了红黑树部分）实现的，如下图所示。

看到这张图就有人要问了，这个是怎么存储的呢？

为了方便大家的理解我们结合一个存储流程图来说明一下：

总而言之，JDK1.8引入红黑树大程度优化了HashMap的性能，那么对于我们来讲保证HashSet集合元素的唯一，其实就是根据对象的hashCode和equals方法来决定的。如果我们往集合中存放自定义的对象，那么保证其唯一，就必须复写hashCode和equals方法建立属于当前对象的比较方式。

6.3 HashSet存储自定义类型元素

给HashSet中存放自定义类型元素时，需要重写对象中的hashCode和equals方法，建立自己的比较方式，才能保证HashSet集合中的对象唯一

创建自定义Student类

import java.util.Objects;/*** @author：Tokgo J* @date：2019/11/23* @aim：*/public class Student {private String name;private int age;public Student() {}public Student(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;}@Overridepublic boolean equals(Object o) {if (this == o)return true;if (o == null || getClass() != o.getClass())return false;Student student = (Student) o;return age == student.age &&Objects.equals(name, student.name);}@Overridepublic int hashCode() {return Objects.hash(name, age);}@Overridepublic String toString() {return "Student{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +'}';}}

import java.util.HashSet;/*** @author：Tokgo J* @date：2019/11/23* @aim：*/public class HashSetDemo2 {public static void main(String[] args) {//创建集合对象   该集合中存储 Student类型对象HashSet<Student> stuSet = new HashSet<Student>();//存储Student stu = new Student("于谦",43);stuSet.add(stu);stuSet.add(new Student("郭德纲", 44));stuSet.add(new Student("于谦", 43));stuSet.add(new Student("郭麒麟", 23));stuSet.add(stu);for (Student stu2 : stuSet) {System.out.println(stu2);}}
}执行结果：
Student [name=郭德纲, age=44]
Student [name=于谦, age=43]
Student [name=郭麒麟, age=23]

6.4 LinkedHashSet

我们知道HashSet保证元素唯一，可是元素存放进去是没有顺序的，那么我们要保证有序，怎么办呢？

在HashSet下面有一个子类java.util.LinkedHashSet，它是链表和哈希表组合的一个数据存储结构。

演示代码如下:

/*** @author：Tokgo J* @date：2019/11/23* @aim：*/public class LinkedHashSetDemo {public static void main(String[] args) {Set<String> set = new LinkedHashSet<String>();set.add("bbb");set.add("aaa");set.add("abc");set.add("bbc");Iterator<String> it = set.iterator();while (it.hasNext()) {System.out.println(it.next());}}
}
结果：bbbaaaabcbbc

第七章 Map集合

7.1 概述

现实生活中，我们常会看到这样的一种集合：IP地址与主机名，身份证号与个人，系统用户名与系统用户对象等，这种一一对应的关系，就叫做映射。Java提供了专门的集合类用来存放这种对象关系的对象，即java.util.Map接口。

我们通过查看Map接口描述，发现Map接口下的集合与Collection接口下的集合，它们存储数据的形式不同，如下图。

• Collection中的集合，元素是孤立存在的（理解为单身），向集合中存储元素采用一个个元素的方式存储。
• Map中的集合，元素是成对存在的(理解为夫妻)。每个元素由键与值两部分组成，通过键可以找对所对应的值。
• Collection中的集合称为单列集合，Map中的集合称为双列集合。
• 需要注意的是，Map中的集合不能包含重复的键，值可以重复；每个键只能对应一个值。

7.2 Map常用子类

通过查看Map接口描述，看到Map有多个子类，这里我们主要讲常用的HashMap集合、LinkedHashMap集合。

• HashMap<K,V>：存储数据采用的哈希表结构，元素的存取顺序不能保证一致。由于要保证键的唯一、不重复，需要重写键的hashCode()方法、equals()方法。
• LinkedHashMap<K,V>：HashMap下有个子类LinkedHashMap，存储数据采用的哈希表结构+链表结构。通过链表结构可以保证元素的存取顺序一致；通过哈希表结构可以保证的键的唯一、不重复，需要重写键的hashCode()方法、equals()方法。

tips：Map接口中的集合都有两个泛型变量<K,V>,在使用时，要为两个泛型变量赋予数据类型。两个泛型变量<K,V>的数据类型可以相同，也可以不同。

7.3 Map接口中的常用方法

Map接口中定义了很多方法，常用的如下：

• public V put(K key, V value): 把指定的键与指定的值添加到Map集合中。
• public V remove(Object key): 把指定的键 所对应的键值对元素 在Map集合中删除，返回被删除元素的值。
• public V get(Object key) 根据指定的键，在Map集合中获取对应的值。
• boolean containsKey(Object key) 判断集合中是否包含指定的键。
• public Set<K> keySet(): 获取Map集合中所有的键，存储到Set集合中。
• public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet(): 获取到Map集合中所有的键值对对象的集合(Set集合)。

Map接口的方法演示

import java.util.HashMap;/*** @author：Tokgo J* @date：2019/11/23* @aim：*/public class MapDemo {public static void main(String[] args) {//创建 map对象HashMap<String, String>  map = new HashMap<String, String>();//添加元素到集合map.put("黄晓明", "杨颖");map.put("文章", "马伊琍");map.put("邓超", "孙俪");System.out.println(map);//String remove(String key)System.out.println(map.remove("邓超"));System.out.println(map);// 想要查看 黄晓明的媳妇 是谁System.out.println(map.get("黄晓明"));System.out.println(map.get("邓超"));}
}

tips:

使用put方法时，若指定的键(key)在集合中没有，则没有这个键对应的值，返回null，并把指定的键值添加到集合中；

若指定的键(key)在集合中存在，则返回值为集合中键对应的值（该值为替换前的值），并把指定键所对应的值，替换成指定的新值。

7.4 Map集合遍历键找值方式

键找值方式：即通过元素中的键，获取键所对应的值

分析步骤：

1. 获取Map中所有的键，由于键是唯一的，所以返回一个Set集合存储所有的键。方法提示:keyset()
2. 遍历键的Set集合，得到每一个键。
3. 根据键，获取键所对应的值。方法提示:get(K key)

代码演示：

public class MapDemo01 {public static void main(String[] args) {//创建Map集合对象 HashMap<String, String> map = new HashMap<String,String>();//添加元素到集合 map.put("胡歌", "霍建华");map.put("郭德纲", "于谦");map.put("薛之谦", "大张伟");//获取所有的键  获取键集Set<String> keys = map.keySet();// 遍历键集 得到 每一个键for (String key : keys) {//key  就是键//获取对应值String value = map.get(key);System.out.println(key+"的CP是："+value);}  }
}

遍历图解：

7.5 Entry键值对对象

我们已经知道，Map中存放的是两种对象，一种称为key(键)，一种称为value(值)，它们在在Map中是一一对应关系，这一对对象又称做Map中的一个Entry(项)。Entry将键值对的对应关系封装成了对象。即键值对对象，这样我们在遍历Map集合时，就可以从每一个键值对（Entry）对象中获取对应的键与对应的值。

既然Entry表示了一对键和值，那么也同样提供了获取对应键和对应值得方法：

• public K getKey()：获取Entry对象中的键。
• public V getValue()：获取Entry对象中的值。

在Map集合中也提供了获取所有Entry对象的方法：

• public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet(): 获取到Map集合中所有的键值对对象的集合(Set集合)。

7.6 Map集合遍历键值对方式

键值对方式：即通过集合中每个键值对(Entry)对象，获取键值对(Entry)对象中的键与值。

操作步骤与图解：

1. 获取Map集合中，所有的键值对(Entry)对象，以Set集合形式返回。方法提示:entrySet()。

2. 遍历包含键值对(Entry)对象的Set集合，得到每一个键值对(Entry)对象。

3. 通过键值对(Entry)对象，获取Entry对象中的键与值。 方法提示:getkey() getValue()

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;/*** @author：Tokgo J* @date：2019/11/23* @aim：*/public class MapDemo2 {public static void main(String[] args) {// 创建Map集合对象HashMap<String, String> map = new HashMap<String,String>();// 添加元素到集合map.put("胡歌", "霍建华");map.put("郭德纲", "于谦");map.put("薛之谦", "大张伟");// 获取 所有的 entry对象  entrySetSet<Map.Entry<String,String>> entrySet =map.entrySet();// 遍历得到每一个entry对象for (Map.Entry<String, String> entry : entrySet) {// 解析String key = entry.getKey();String value = entry.getValue();System.out.println(key+"的CP是:"+value);}}
}

遍历图解：

tips：Map集合不能直接使用迭代器或者foreach进行遍历。但是转成Set之后就可以使用了。

7.7 HashMap存储自定义类型键值

练习：每位学生（姓名，年龄）都有自己的家庭住址。那么，既然有对应关系，则将学生对象和家庭住址存储到map集合中。学生作为键, 家庭住址作为值。

注意，学生姓名相同并且年龄相同视为同一名学生。

学生类（参考前面代码）：
编写测试类：

public class HashMapTest {public static void main(String[] args) {//1,创建Hashmap集合对象。Map<Student,String>map = new HashMap<Student,String>();//2,添加元素。map.put(newStudent("lisi",28), "上海");map.put(newStudent("wangwu",22), "北京");map.put(newStudent("zhaoliu",24), "成都");map.put(newStudent("zhouqi",25), "广州");map.put(newStudent("wangwu",22), "南京");//3,取出元素。键找值方式Set<Student>keySet = map.keySet();for(Student key: keySet){Stringvalue = map.get(key);System.out.println(key.toString()+"....."+value);}}
}

• 当给HashMap中存放自定义对象时，如果自定义对象作为key存在，这时要保证对象唯一，必须复写对象的hashCode和equals方法(如果忘记，请回顾HashSet存放自定义对象)。
• 如果要保证map中存放的key和取出的顺序一致，可以使用java.util.LinkedHashMap集合来存放。

7.8 LinkedHashMap

我们知道HashMap保证成对元素唯一，并且查询速度很快，可是成对元素存放进去是没有顺序的，那么我们要保证有序，还要速度快怎么办呢？

在HashMap下面有一个子类LinkedHashMap，它是链表和哈希表组合的一个数据存储结构。

import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;/*** @author：Tokgo J* @date：2019/11/23* @aim：*/public class LinkedHashMapDemo {public static void main(String[] args) {LinkedHashMap<String, String> map = new LinkedHashMap<String, String>();map.put("邓超", "孙俪");map.put("李晨", "范冰冰");map.put("吴奇隆", "刘诗诗");Set<Map.Entry<String, String>> entrySet = map.entrySet();for (Map.Entry<String, String> entry : entrySet) {System.out.println(entry.getKey() + "  " + entry.getValue());}}
}

结果:

邓超  孙俪
李晨  范冰冰
吴奇隆  刘诗诗

7.9 Map集合Demo

需求：

计算一个字符串中每个字符出现次数。

分析：

1. 获取一个字符串对象
2. 创建一个Map集合，键代表字符，值代表次数。
3. 遍历字符串得到每个字符。
4. 判断Map中是否有该键。
5. 如果没有，第一次出现，存储次数为1；如果有，则说明已经出现过，获取到对应的值进行++，再次存储。
6. 打印最终结果

代码：

import java.util.HashMap;
import java.util.Scanner;/*** @author：Tokgo J* @date：2019/11/23* @aim：*/public class MapTest {public static void main(String[] args) {//友情提示System.out.println("请录入一个字符串:");String line = new Scanner(System.in).nextLine();// 定义 每个字符出现次数的方法findChar(line);}private static void findChar(String line) {//1:创建一个集合 存储 字符 以及其出现的次数HashMap<Character, Integer> map = new HashMap<Character, Integer>();//2:遍历字符串for (int i = 0; i < line.length(); i++) {char c = line.charAt(i);//判断 该字符 是否在键集中if (!map.containsKey(c)) {//说明这个字符没有出现过//那就是第一次map.put(c, 1);} else {//先获取之前的次数Integer count = map.get(c);//count++;//再次存入  更新map.put(c, ++count);}}System.out.println(map);}
}

第八章 Collections

8.1 常用功能

• java.utils.Collections是集合工具类，用来对集合进行操作。部分方法如下：

• public static <T> boolean addAll(Collection<T> c, T... elements):往集合中添加一些元素。
• public static void shuffle(List<?> list) 打乱顺序:打乱集合顺序。
• public static <T> void sort(List<T> list):将集合中元素按照默认规则排序。
• public static <T> void sort(List<T> list，Comparator<? super T> ):将集合中元素按照指定规则排序。

代码演示：

public class CollectionsDemo {public static void main(String[] args) {ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();//原来写法//list.add(12);//list.add(14);//list.add(15);//list.add(1000);//采用工具类 完成 往集合中添加元素  Collections.addAll(list, 5, 222, 1，2);System.out.println(list);//排序方法 Collections.sort(list);System.out.println(list);}
}
结果：
[5, 222, 1, 2]
[1, 2, 5, 222]

代码演示之后 ，发现我们的集合按照顺序进行了排列，可是这样的顺序是采用默认的顺序，如果想要指定顺序那该怎么办呢？

我们发现还有个方法，public static <T> void sort(List<T> list，Comparator<? super T> ):将集合中元素按照指定规则排序。接下来了解一下指定规则的排列。

8.2 Comparator比较器

我们还是先研究这个方法

public static <T> void sort(List<T> list):将集合中元素按照默认规则排序。

不过这次存储的是字符串类型。

public class CollectionsDemo2 {public static void main(String[] args) {ArrayList<String>  list = new ArrayList<String>();list.add("cba");list.add("aba");list.add("sba");list.add("nba");//排序方法Collections.sort(list);System.out.println(list);}
}

结果：

[aba, cba, nba, sba]

我们使用的是默认的规则完成字符串的排序，那么默认规则是怎么定义出来的呢？

说到排序了，简单的说就是两个对象之间比较大小，那么在JAVA中提供了两种比较实现的方式，一种是比较死板的采用java.lang.Comparable接口去实现，一种是灵活的当我需要做排序的时候在去选择的java.util.Comparator接口完成。

那么我们采用的public static <T> void sort(List<T> list)这个方法完成的排序，实际上要求了被排序的类型需要实现Comparable接口完成比较的功能，在String类型上如下：

public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {

String类实现了这个接口，并完成了比较规则的定义，但是这样就把这种规则写死了，那比如我想要字符串按照第一个字符降序排列，那么这样就要修改String的源代码，这是不可能的了，那么这个时候我们可以使用

public static <T> void sort(List<T> list，Comparator<? super T> )方法灵活的完成，这个里面就涉及到了Comparator这个接口，位于位于java.util包下，排序是comparator能实现的功能之一,该接口代表一个比较器，比较器具有可比性！顾名思义就是做排序的，通俗地讲需要比较两个对象谁排在前谁排在后，那么比较的方法就是：

• public int compare(String o1, String o2)：比较其两个参数的顺序。

  两个对象比较的结果有三种：大于，等于，小于。

  如果要按照升序排序，
  则o1 小于o2，返回（负数），相等返回0，01大于02返回（正数）
  如果要按照降序排序
  则o1 小于o2，返回（正数），相等返回0，01大于02返回（负数）

操作如下:

public class CollectionsDemo3 {public static void main(String[] args) {ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();list.add("cba");list.add("aba");list.add("sba");list.add("nba");//排序方法  按照第一个单词的降序Collections.sort(list, new Comparator<String>() {@Overridepublic int compare(String o1, String o2) {return o2.charAt(0) - o1.charAt(0);}});System.out.println(list);}
}

结果如下：

[sba, nba, cba, aba]

8.3 简述Comparable和Comparator两个接口的区别。

浅析Comparable与Comparator用法

Comparable：强行对实现它的每个类的对象进行整体排序。这种排序被称为类的自然排序，类的compareTo方法被称为它的自然比较方法。只能在类中实现compareTo()一次，不能经常修改类的代码实现自己想要的排序。实现此接口的对象列表（和数组）可以通过Collections.sort（和Arrays.sort）进行自动排序，对象可以用作有序映射中的键或有序集合中的元素，无需指定比较器。

Comparator强行对某个对象进行整体排序。可以将Comparator 传递给sort方法（如Collections.sort或 Arrays.sort），从而允许在排序顺序上实现精确控制。还可以使用Comparator来控制某些数据结构（如有序set或有序映射）的顺序，或者为那些没有自然顺序的对象collection提供排序。

第九章 面经小结

9.1 说说java中常用的集合类。

java集合中比较常用的包括Collection和Map，Collection中比较常用的有Set,List和Queue，Set对应数学中的集合，不会出现重复的元素，元素是无序的，常用的Set包括HashSet跟TreeSet；List是一种线性结构，允许出现重复元素，元素是有顺序性的；Queue也是一种先进先出的数据结构。Map是一种key-value的数据结构，充分结合了数组可以根据下标访问以及链表的插入删除的便利性的优点，常用的Map包括HashMap，TreeMap，HashTable等。

9.2 说说List。

List中比较常用的有ArrayList、LinkedList、Vector，ArrayList底层是使用数组进行实现的，在使用下标进行访问时可以做到o(1)的时间复杂度，但是在进行插入删除时需要移动元素，同时当ArrayList底层数组空间不足时，需要扩充容量，（默认扩大为原来的1.5倍），这会进行元素的重新拷贝，所以不适合于频繁进行插入删除操作的情况。LinkedList底层是使用双向链表实现的，因此查找一个元素时需要从头到尾进行查找，效率较低，但在进行插入元素时只需要修改下指针，而不需要移动元素，所以适合于插入删除比较频繁的操作。Vector底层也是使用数组实现的，但它是线程安全的，效率也就较ArrayList要低（其在扩容时默认扩大为原来的2倍）。

9.3 说说HashSet跟TreeSet。

HashSet底层是使用HashMap进行存储的，根据key值的hashcode值计算出hash值，进而找到存储位置，访问的时间复杂度为o(1)，而TreeSet底层是使用红黑树实现的，元素的存储是有序的。

9.4 说说HashMap、HashTable跟TreeMap。

HashMap底层是一种使用链表+数组进行存储的结构，充分结合了链表跟数组的优点，它进行插入、查找元素时是根据key值的hashcode值计算出他的hash值，利用hash值计算出它在数组中的位置，这样找到那个链后，然后顺着链从前往后再根据key的equals方法进行查找，如果没有相应元素则利用首插法在链表头部进行插入。当map中元素的数量达到了负载因子对应阈值的时候会进行扩容操作，将HashMap扩容为原来的2倍。扩容后，原来的元素需要重新计算所在位置，计算所在位置时根据hash&(length-1)进行计算。

HashMap跟HashTable相比，HashMap是非线程安全的，在没有线程安全的环境下使用HashMap效率更高；而且HashMap中key跟value都允许为null，而HashTable不允许；HashMap每次扩容都扩大为原来的2倍，HashTable扩容为原来的大小*2+1;HashMap去掉了contains()方法，只使用没有歧义的containsKey()和containsValue()。

HashMap与TreeMap相比，HashMap是使用数组➕链表结构进行存储，适合于根据key值进行随机访问；而TreeMap底层使用红黑树结构进行存储，根据key值进行了排序，如果希望按key值进行排序或自定义排序，适合使用TreeMap。

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