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Java詳細介紹之集合注意事項

2022-05-30 22:00:50
本篇文章給大家帶來了關於的相關知識，其中主要介紹了關於集合注意事項以及底層結構的相關問題，包括了map介面、HashMap類、HashTable類、Properties類以及Collections工具類等內容，希望對大家有幫助。

推薦學習：《》

一、Map 介面

1、注意事項(實用)

  • Map與Collection並列存在。用於儲存具有對映關係的資料 : Key-Value(雙列元素)
  • Map 中的key 和 value 可以是任何參照型別的資料，會封裝到 HashMap$Node
    物件中
  • Map 中的 key 不允許重複，原因和HashSet一樣
  • Map 中的 value 可以重複
  • Map的 key 可以為null, value 也可以為null 。但是，注意 key為 null 只能存在一個，而value 為 null 可以存在多個
  • 常用String 類來作為 Map 的key
  • key 和 value 之間存在單向 一對一關係，即通過指定的key 總能找到對應的 value

2、Key-Value 示意圖

3、Map介面常用方法

Map map = new HashMap(); 

map.put("第一", "節點1");
map.put("第二", "節點2");
map.put("第三", "節點3");
map.put("第四", "節點4");

（1）remove : 根據鍵刪除對映關係

map.remove("第二");

（2）get ：根據鍵獲取值

Object val = map.get("第三");

（3）size : 獲取元素個數

System.out.println("key-value=" + map.size());

（4）isEmpty : 判斷個數是否為 0

System.out.println( map.isEmpty() ); //False

（5）clear : 清除 key-value

map.clear();

（6）containsKey : 查詢鍵是否存在

System.out.println(map.containsKey("第四")); //true

4、Map的遍歷方式

（1）四種遍歷方式

  • containsKey : 查詢鍵是否存在
  • keySet : 獲取所有的鍵
  • entrySet : 獲取所有關係K-V
  • values : 獲取所有的值
Map map = new HashMap();

（2）keySet 遍歷方式

//先取出 所有的 Key , 通過 Key 取出對應的 Value
Set keyset = map.keySet();


//(1)第一種方式： 增強 for迴圈
for (Object key : keyset) {

    System.out.println(key + "-" + map.get(key));

}


//(2)第二種方式：迭代器
Iterator iterator = keyset.iterator();
while (iterator.hasNext()) {

    Object key = iterator.next();
    System.out.println(key + "-" + map.get(key));

}

（3）values 遍歷方式

//把所有的 values 取出
Collection values = map.values();


//注意：這裡可以使用所有的 Collections 使用的遍歷方法

//(1)取出所有的 value 使用增強 for 迴圈
for (Object value : values) {

    System.out.println(value);

}


//(2)取出所有的 value 使用迭代器
Iterator iterator2 = values.iterator();
while (iterator2.hasNext()) {

    Object value = iterator2.next();

    System.out.println(value);

}

（4）entrySet 遍歷方式

//通過 EntrySet 來獲取 key-value
Set entrySet = map.entrySet();  // EntrySet<Map.Entry<K,V>>


//(1)使用 EntrySet 的 增強 for迴圈遍歷方式
for (Object entry : entrySet) {

    //將 entry 轉成 Map.Entry
    Map.Entry m = (Map.Entry) entry;

    System.out.println(m.getKey() + "-" + m.getValue());

}


//(2)使用 EntrySet 的迭代器遍歷方式
Iterator iterator3 = entrySet.iterator();
while (iterator3.hasNext()) {
    //HashMap$Node -實現-> Map.Entry (getKey,getValue)
    Object entry = iterator3.next();

    //向下轉型 Map.Entry
    Map.Entry m = (Map.Entry) entry;

    System.out.println(m.getKey() + "-" + m.getValue());
}

二、HashMap 類

1、注意事項

  • Map介面的常用實現類:HashMap、Hashtable 和 Properties
  • HashMap是 Map 介面使用頻率最高的實現類(重點掌握)
  • HashMap 是以key-value 一對的方式來儲存資料(HashMap$Node型別)
  • key 不能重複， 但是value值可以重複，二者都允許使用null鍵。
  • 如果新增相同的key，則會覆蓋原來的key-value,等同於修改(key不會替換，value會替換）
  • 與HashSet一樣, 不保證對映的順序， 因為底層是以Hash表的方式來儲存的(jdk8的HashMap 底層陣列+連結串列+紅黑樹)
  • HashMap沒有實現同步，因此是執行緒不安全的，方法沒有做同步互斥的操作，沒有
    synchronized 關鍵字

2、底層機制

  1. HashMap底層維護了Node型別的陣列table，預設為null
  2. 當建立物件時, 將載入因子(loadfactor)初始化為0.75
  3. 當新增key-value時，通過key的雜湊值得到在table的素引。 然後判斷該索引處是否有元素，如果沒有元素直接新增。 如果該索引處有元素， 繼續判斷該元素的key和準備加入的key是否相等， 如果相等，則直接替換value； 如果不相等需要判斷是樹結構還是連結串列結構，做出相應處理。 如果新增時發現容量不夠， 則需要擴容。
  4. 第1次新增, 則需要擴容table容量為16, 臨界值(threshold)為12 (16*0.75)
  5. 以後再擴容, 則需要擴容table容量為原來的2倍(32). 臨界值為原來的2倍，即24（32*0.75），依次類推
  6. 在Java8中，如果一條連結串列的元素個數超過 TREEIFY_THRESHOLD(預設是8)，並且 table的大小 >= MIN_TREEIFY_CAPACITY(預設64)，就會進行樹化(紅黑樹)

3、底層原理圖

三、HashTable 類

1、基本介紹

  • 存放的元素是鍵值對：即Key-Value
  • HashTable 的鍵和值都不能為null
  • HashTable 的使用方法基本上和HashMap一樣
  • HashTable 是執行緒安全的,HashMap 是執行緒不安全
  • Hashtable 和 HashMap 的比較：

2、底層結構示意圖

3、HashTable 常用方法

Map map = new HashTable(); 

map.put("第一", "節點1");
map.put("第二", "節點2");
map.put("第三", "節點3");
map.put("第四", "節點4");

（1）remove : 根據鍵刪除對映關係

map.remove("第二");

（2）get ：根據鍵獲取值

Object val = map.get("第三");

（3）size : 獲取元素個數

System.out.println("key-value=" + map.size());

（4）isEmpty : 判斷個數是否為 0

System.out.println( map.isEmpty() ); //False

（5）clear : 清除 key-value

map.clear();

（6）containsKey : 查詢鍵是否存在

System.out.println(map.containsKey("第四")); //true

四、Properties 類

1、基本介紹

  • Properties 類繼承自HashTable類並且實現了Map介面，也是使用一種鍵值對的形
    式來儲存資料。（    可以通過 key-value 存放資料，當然 key 和 value 也不能為 null）
  • 它的使用特點和Hashtable類似
  • Properties 還可以用於從xx.properties檔案中，載入資料到Properties類物件，並進行讀取和修改（在IO流中會詳細介紹）

2、常用方法

Properties properties = new Properties();

（1）put 方法

properties.put(null, "abc");//丟擲 空指標異常
properties.put("abc", null); //丟擲 空指標異常

properties.put("lic", 100);
properties.put("lic", 88);//如果有相同的 key ， value 被替換

（2）get 方法

System.out.println(properties.get("lic"));

（3）remove 方法 

properties.remove("lic");

五、Collections 工具類

1、基本介紹

  • Collections 是一個操作Set. List 和 Map等集合的工具類
  • Collections中提供了一系列靜態的方法對集合元素進行排序、查詢和修改等操作排序

2、排序操作(均為static方法)

方法作用
reverse(List)反轉 List 中元素的順序
shuffle(List)對 List集合元素進行隨機排序
sort(List)根據元素的自然順序對指定List集合元素按升序排序
sort(List,Comparator)根據指定的Comparator 產生的順序對 List集合元素進行排序
swap(List, int i, int j)將指定list 集合中的 i 處元素和 j 處元素進行交換
List list = new ArrayList(); 

list.add("第一個"); 
list.add("第二個"); 
list.add("第三個");

（1）reverse(List)： 反轉 List 中元素的順序

Collections.reverse(list);

（2）shuffle(List)：對 List 集合元素進行隨機排序 

for (int i = 0; i < 5; i++) {

    Collections.shuffle(list);

    System.out.println("list=" + list);

}

（3）sort(List)： 根據元素的自然順序對指定 List 集合元素按升序排序 

Collections.sort(list);

（4）sort(List，Comparator)： 根據指定的 Comparator 產生的順序對 List 集合元素進行排序 

//匿名內部類
Collections.sort(list, new Comparator() {
    @Override
    public int compare(Object o1, Object o2) {

    return ((String) o2).length() - ((String) o1).length();

    }

});

（5）swap(List，int， int)： 將指定 list 集合中的 i 處元素和 j 處元素進行交換 

Collections.swap(list, 0, 1);

.......................................................

3、查詢、替換操作

方法作用
Object max(Collection)根據元素的自然順序，返回給定集合中的最大元素
Object max(Collection, Comparator)根據 Comparator 指定的順序,返回給定集合中的最大元素
Object min(Collection)根據元素的自然順序，返回給定集合中的最小元素
Object min(Collection, Comparator)根據 Comparator 指定的順序,返回給定集合中的最小元素
int frequency(Collection, Object)返回指定集合中指定元素的出現的次數
void copy(List dest,List src)將src中的內容複製到dest中
boolean replaceAll(List list, Object oldVal, Object newVal)使用新值替換 List物件的所有舊值

（1）Object max(Collection)： 根據元素的自然順序，返回給定集合中的最大元素

System.out.println("自然順序最大元素=" + Collections.max(list))

（2）Object max(Collection，Comparator)：根據 Comparator 指定的順序，返回給定集合中的最大元素

//匿名內部類
Object maxObject = Collections.max(list, new Comparator() {
    @Override
    public int compare(Object o1, Object o2) {

    return ((String)o1).length() - ((String)o2).length();

    }

})

（3）int frequency(Collection，Object)： 返回指定集合中指定元素的出現次數 

System.out.println("第一個 出現的次數=" + Collections.frequency(list, "第一個"));

（4）void copy(List dest,List src)： 將 src 中的內容複製到 dest 中 

ArrayList dest = new ArrayList();

//為了完成一個完整拷貝，我們需要先給 dest 賦值，大小和 list.size()一樣
for(int i = 0; i < list.size(); i++) {

    dest.add("");

}

//拷貝
Collections.copy(dest, list);

（5）boolean replaceAll(List list，Object oldVal，Object newVal)： 使用新值替換 List 物件的所有舊值 

//如果 list 中，有 「第一個」 就替換成 「0」
Collections.replaceAll(list, "第一個", "0");

六、總結 （必背）

1、開發中如何選擇集合來使用？

（1）第一步：先判斷儲存的型別：是一組物件？還是一組鍵值對？


（2）一組物件: Collection介面
List允許重複:
增刪多 : LinkedList [底層維護了一個雙向連結串列]
改查多 : ArrayList 底層維護Object型別的可變陣列]


Set不允許重複:
無序 : HashSet {底層是HashMap，維護了一個雜湊表即（陣列+連結串列+紅黑樹）}
排序 : TreeSet
插入和取出順序一致 : LinkedHashSet , 維護陣列+雙向連結串列


（3）一組鍵值對: Map 介面
鍵無序 : HashMap [底層是:雜湊表 jdk7:陣列+連結串列，jdk8:陣列+連結串列+紅黑樹]
鍵排序 : TreeMap
鍵插入和取出順序一致 : LinkedHashMap

讀取檔案 ：Properties

2、HashSet 和 TreeSet分別如何實現去重的？

HashSet 的去重機制 : hashCode() + equals()，底層先通過存入物件，進行運算得到一個hash值，通過hash值得到對應的索引，如果發現table索引所在的位置沒有資料, 就直接存放；如果有資料，就進行equals比較[遍歷比較]。如果比較後不相同，就加入；否則就不加入。

TreeSet 的去重機制 : 如果你傳入了一個Comparator 匿名物件，就使用實現的compare去重，如果方法返回0，就認為是相同的元素或資料, 就不新增；如果你沒有傳入一個Comparator 匿名物件，則以你新增的物件實現的Compareable介面的compareTo去重。

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