集合与数组的区别
- 数组：
- 长度开始时必须指定，而且一旦指定，不能修改。
- 保存的必须为同一类型的元素。
- 使用数组进行增加/删除元素比较麻烦。
- 集合：
- 可以动态保存任意多个对象，使用比较方便。
- 提供了一系列方便操作对象的方法： add、remove、set、get。
- 使用集合添加，删除新元素的代码简洁明了。
Collection体系框架图
单列集合
双列集合
Collection接口和常用方法
特点：
-
collection实现子类可以存放多个元素，每个元素可以是Object。
-
有些Collection的实现类，可以存放重复的元素，有些不可以。
-
有些Collection的实现类，是有序的(List)，有些不是有序的(Set)。
有序：指存取顺序一致
-
Collection接口没有直接的实现子类，是通过它的子接口Set和List来实现的。
操作元素方法
- add：添加单个元素。
- remove：删除指定元素。
- contains：查找元素是否存在。
- size：获取元素个数。
- isEmpty：判断是否为空。
- clear：清空。
- addAll：添加多个元素。
- containsAll：查找多个元素是否都存在。
- removeAll：删除多个元素。
代码：
import java.util.ArrayList;//集合操作元素方法
public class Demo {public static void main(String[] args) {ArrayList arrayList = new ArrayList();//1.add:添加单个元素arrayList.add("jack");arrayList.add(10); //arrayList.add(new Integer(10)); 自动装箱arrayList.add(true);System.out.println("List:" + arrayList); //List:[jack, 10, true]//2.remove:删除指定元素Object first = arrayList.remove(0); //删除第一个元素System.out.println("删除的第一个元素为:" + first); //删除的第一个元素为:jackarrayList.remove("jack");arrayList.remove(new Integer(10)); //这里就没有默认装箱了，输入10会删除第十一个元素System.out.println("List:" + arrayList); //List:[true]//3.contains:查找元素是否存在System.out.println(arrayList.contains("jack")); //false//4.size:获取元素个数System.out.println(arrayList.size()); //1//5.isEmpty:判断是否为空System.out.println(arrayList.isEmpty()); //false//6.clear:清空arrayList.clear();System.out.println("List:" + arrayList); //List:[]//7.addAll:添加多个元素ArrayList<Object> arrayList1 = new ArrayList<>();arrayList1.add("红楼梦");arrayList1.add("西游记");arrayList1.add("水浒传");arrayList1.add("三国演义");arrayList.addAll(arrayList1);System.out.println("List:" + arrayList); //List:[红楼梦, 西游记, 水浒传, 三国演义]//8.containsAll:查找多个元素是否都存在System.out.println(arrayList.containsAll(arrayList1)); //true//9.removeAll:删除多个元素ArrayList<Object> arrayList2 = new ArrayList<>();arrayList2.add("红楼梦");arrayList2.add("西游记");arrayList.removeAll(arrayList2);System.out.println("List:" + arrayList); //List:[水浒传, 三国演义]}
}
使用迭代器遍历
基本介绍
- Iterator对象称为迭代器，主要用于遍历Collection集合中的元素。
- 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，即可以返回一个迭代器。
- Iterator的结构
- Iterator仅用于遍历集合，Iterator本身并不存放对象。
迭代器执行原理
//得到一个集合的迭代器
Iterator iterator = collection.iterator();
//hasNext():判断是否还有下一个元素
while(iterator.hasNext()){//next()作用: 1.下移 2.将下移以后集合位置上的元素返回System.out.printIn(iterator.next());
}
iterator接口方法
| 返回类型 | 方法 | 描述 |
|---|---|---|
| boolean | hasNext() | 如果迭代具有更多元素，则返回true |
| E | next() | 返回迭代中的下一个元素 |
| default void | remove() | 从底层集合中删除此迭代器返回的最后一个元素（可选操作）。 |
| default void | forEachRemaining(Consumer action) | 对每个剩余元素执行给定的操作，直到所有元素都被处理或动作引发异常。 |
代码：
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;//迭代器遍历集合
public class CollectionIterator {@SuppressWarnings({"all"}) //警告抑制public static void main(String[] args) {Collection collection = new ArrayList();collection.add("红楼梦");collection.add("三国演义");collection.add("西游记");collection.add("水浒传");System.out.println(collection);//迭代器遍历集合//1.得到集合对应的迭代器Iterator iterator = collection.iterator();//2.使用while循环遍历while (iterator.hasNext()) { //判断是否还有元素//返回下一个元素，类型是ObjectObject object = iterator.next(); //编译类型是Object，运行类型取决于对象实际类型System.out.println("object:" + object);}//快捷键快速生成该while循环 ==> itit//CTRL+J 显示所有快捷键选项//while (iterator.hasNext()) {// Object next = iterator.next();//}//3.当退出while循环后，这时iterator迭代器指向最后一个元素//iterator.next(); //报错：NoSuchElementException//4.重新遍历iterator = collection.iterator();while (iterator.hasNext()) { //判断是否还有元素//返回下一个元素，类型是ObjectObject object = iterator.next(); //编译类型是Object，运行类型取决于对象实际类型System.out.println("new object:" + object);}}
}
增强for循环遍历
增强for循环，可以替代iterator迭代器，特点：增强for就是简化版的iterator，本质一样。只能用于遍历集合或数组。
基本语法
for(元素类型 元素名 : 集合名或数组名){访问元素
}
代码：
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;//增强for循环遍历集合
public class CollectionFor {public static void main(String[] args) {Collection collection = new ArrayList();collection.add("红楼梦");collection.add("三国演义");collection.add("西游记");collection.add(new book("三国演义","罗贯中",20.2));collection.add(new book("红楼梦","曹雪芹",150.3));collection.add(new book("西游记","吴承恩",25.3));System.out.println(collection);//增强for循环的底层实现依旧是迭代器//增强for循环可以理解为简化版的迭代器//快捷键 ==> I//CTRL+J 显示所有快捷键选项//for (Object object :) {////}//增强for循环遍历集合for (Object object : collection) {System.out.println(object);}}
}class book{public String name;public String author;public double price;public book(String name, String author, double price) {this.name = name;this.author = author;this.price = price;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public String getAuthor() {return author;}public void setAuthor(String author) {this.author = author;}public double getPrice() {return price;}public void setPrice(double price) {this.price = price;}@Overridepublic String toString() {return "book{" +"name='" + name + '\'' +", author='" + author + '\'' +", price=" + price +'}';}
}
List接口方法
List接口基本介绍
List接口是Collection接口的子接口。
- List集合类中元素有序（即添加顺序和取出顺序一致）且可重复。
- List集合中的每个元素都有其对应的顺序索引，即支持索引。
- 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。
- List接口常用的实现类有很多，常用的有：ArrayList、LinkedList 和 Vector。
常用方法
| 方法 | 描述 |
|---|---|
| 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，相当于是替换 |
| List subList ( int fromIndex , int toIndex) | 返回从fromIndex 到 toIndex 位置的子集合 |
代码：
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;//List常用方法
public class ListDemo {public static void main(String[] args) {List list = new ArrayList();list.add("Tom");list.add("Jerry");list.add("Jack");//1.void add ( int index , Object ele )//在index位置插入ele元素list.add(1, "Jack"); //在index=1的位置插入一个对象"jack"System.out.println(list); //[Tom, Jack, Jerry, Jack]//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List list1 = new ArrayList();list1.add("林黛玉");list1.add("孙悟空");list.addAll(1, list1);System.out.println(list); //[Tom, 林黛玉, 孙悟空, Jack, Jerry, Jack]//3.Object get ( int index )//获取指定index位置的元素System.out.println(list.get(1)); //林黛玉//4.int indexOf ( Object obj )//返回obj在集合中首次出现的位置System.out.println(list.indexOf("Jack")); //3System.out.println(list.indexOf("林黛玉")); //1System.out.println(list.indexOf("贾宝玉")); //-1//5.int lastIndexOf ( Object obj )//返回obj在当前集合中末次出现的位置System.out.println(list.lastIndexOf("Jack")); //5System.out.println(list.lastIndexOf("林黛玉")); //1System.out.println(list.lastIndexOf("贾宝玉")); //-1//6.Object remove ( int index )//移除指定index位置的元素，并返回此元素list.remove(0);System.out.println(list); //[林黛玉, 孙悟空, Jack, Jerry, Jack]//7.Object set ( int index , Object ele )//设置指定index位置的元素为ele，相当于是替换list.set(1, "贾宝玉");System.out.println(list); //[林黛玉, 贾宝玉, Jack, Jerry, Jack]//list.set(5, "王熙凤");//IndexOutOfBoundsException//下标必须存在，不能在最后的后一个使用set添加元素，可以用add//8.List subList ( int fromIndex , int toIndex )//返回从fromIndex 到 toIndex 位置的子集合//返回的子集合区间左闭右开 [fromIndex,toIndex)System.out.println(list.subList(1,3)); //[贾宝玉, Jack]}
}
List遍历
三种遍历方式：List下所有的实现类都可以用这三种方式遍历元素。
- 使用iterator
- 使用增强for
- 使用普通for
代码：
import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;//List遍历
public class ListTraversal {public static void main(String[] args) {//List下所有的实现类都可以用这三种方式遍历元素//List list = new ArrayList();//List list = new Vector();List list = new LinkedList();list.add("Tom");list.add("Jerry");list.add("Jack");//遍历//1.迭代器System.out.println("=====迭代器=====");Iterator iterator = list.iterator();while (iterator.hasNext()) {Object next = iterator.next();System.out.println(next);}//2.增强for循环System.out.println("=====增强for=====");//list.forEach(System.out::println);for (Object object : list) {System.out.println(object);}//3.普通forSystem.out.println("=====普通for=====");for (int i = 0; i < list.size(); i++) {System.out.println(list.get(i));}}
}
List实现类-ArrayList
ArrayList注意事项
- ArrayList 可以加入null，并且多个。
- ArrayList是由数组来实现的。
- ArrayList基本等同于Vector，除了 ArrayList是线程不安全（执行效率高），在多线程情况下，不建议使用ArrrayList。
源码：
// ArrayList是线程不安全，源码没有synchronized
public boolean add(E e) {ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!elementData[size++] = e;return true;
}
ArrayList的底层操作机制源码分析（重点、难点）
-
ArrayList 中维护了一个 Object类型的数组 elementData。
transient Object[] elementData; // transient 标识瞬间，短暂的，表示该属性不会被序列化，即仅存于调用者的内存中而不会保存在硬盘上持久化 -
当创建ArrayList对象时，如果使用的是无参构造器，则初始elementData 容量为0，第一次添加，则扩容elementData为10，如需再次扩容，则扩容elementData容量为1.5倍。
-
如果使用的是指定大小的构造器，则初始elementData容量为指定大小，如果需要扩容，则直接扩容elementData为1.5倍。
测试程序：
import java.util.ArrayList;//ArrayList的底层操作机制源码分析
public class ArrayListDemo {public static void main(String[] args) {//源码分析//使用无参构造器创建ArrayList对象ArrayList list = new ArrayList();//使用for循环给list集合添加 1-10 数据for (int i = 1; i <= 10; i++) {list.add(i);}//使用for循环给list集合添加 11-15 数据for (int i = 11; i <= 15; i++) {list.add(i);}list.add(100);list.add(200);list.add(null);for (Object object : list) {System.out.println(object);}}
}
无参构造器源码分析
有参构造器源码分析
List实现类-Vector
基本介绍
-
定义说明
public class Vector<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, Serializable -
Vector 底层也是一个对象数组，
protected Object[] elementData; -
Vector 是线程同步的，即线程安全，Vector 类的操作方法带有
synchronized -
在开发中，需要线程同步安全时，考虑使用Vector。
Vector和ArrayList的比较
| List实现类 | 底层结构 | 版本 | 线程安全（同步）&&效率 | 扩容倍数 |
|---|---|---|---|---|
| ArrayList | 可变数组 | jdk1.2 | 不安全，效率高 | 如果有参构造1.5倍，如果是无参构造： 1.第一次10； 2.从第二次开始按1.5倍扩容。 |
| Vector | 可变数组 | jdk1.0 | 安全，效率不高 | 如果是无参，默认10，满后，就按2倍扩容。 如果指定大小，则每次直接按2倍扩容。 |
源码分析：
import java.util.Vector;//List实现类–Vector的底层操作机制源码分析
public class VectorDemo {public static void main(String[] args) {//无参构造器Vector vector = new Vector();//有参构造器Vector vector1 = new Vector(10);//1. new Vector()底层/*无参构造：public Vector() {this(10);}有参构造：public Vector(int initialCapacity) {this(initialCapacity, 0);}*/for (int i = 0; i < 10; i++) {vector.add(i);}//2. vector.add()/*2.1 add方法添加数据到vector集合public synchronized boolean add(E e) {modCount++;ensureCapacityHelper(elementCount + 1);elementData[elementCount++] = e;return true;}2.2 确定是否需要扩容，判断条件: if (minCapacity - elementData.length > 0)private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {// overflow-conscious codeif (minCapacity - elementData.length > 0)grow(minCapacity);}*/vector.add(100);//3.需要扩容的vector 两倍扩容// capacityIncrement：指定扩容大小，默认为0//扩容算法：int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ? capacityIncrement : oldCapacity);/*private void grow(int minCapacity) {// overflow-conscious codeint oldCapacity = elementData.length;int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?capacityIncrement : oldCapacity);if (newCapacity - minCapacity < 0)newCapacity = minCapacity;if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);}*/}
}
List实现类-LinkedList
基本介绍
- LinkedList底层实现了双向链表和双端队列特点。
- 可以添加任意元素（元素可以重复），包括null。
- 线程不安全，没有实现同步。
LinkedList底层结构
- LinkedList底层维护了一个双向链表。
- LinkedList中维护了两个属性first和last分别指向首节点和尾节点。
- 每个节点（Node对象），里面又维护了prev、next、item、三个属性，其中通过prev指向前一个，通过next指向后一个节点。最终实现双向链表。
- LinkedList的元素的添加和删除，不是通过数组完成的，相对来说效率较高。
源码分析：
import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedList;//List实现类-LinkedList的底层操作机制源码分析
public class LinkedListDemo {public static void main(String[] args) {LinkedList linkedList = new LinkedList();/*源码1：public LinkedList() {}这时的LinkedList属性 first = null , last =null*/linkedList.add(1);/*源码2 执行 添加2.1:public boolean add(E e) {linkLast(e);return true;}2.2: 将新的节点加入到双向链表中，尾插法void linkLast(E e) {final Node<E> l = last;final Node<E> newNode = new Node<>(l, elast = newNode;if (l == null)first = newNode;elsel.next = newNode;size++;modCount++;}*/linkedList.add(2);linkedList.add(3);System.out.println("linkedList:"+linkedList);//删除节点,默认删除首节点linkedList.remove();/* 3.源码 ：删除3.1 默认删除第一个 队列特征，先进先出public E remove() {return removeFirst();}3.2 当first对象为空时，抛出异常public E removeFirst() {final Node<E> f = first;if (f == null)throw new NoSuchElementException();return unlinkFirst(f);}3.3 将f指向的双向链表的第一个结点拿掉private E unlinkFirst(Node<E> f) {// assert f == first && f != null;final E element = f.item;final Node<E> next = f.next;f.item = null;f.next = null; // help GC 帮助垃圾回收first = next;if (next == null)last = null;elsenext.prev = null;size--;modCount++;return element;}*/System.out.println("linkedList:"+linkedList);//修改某个节点对象Object set = linkedList.set(0, 666);System.out.println(set);System.out.println("linklist:"+linkedList);/* 4. 修改源码4.1 判断 获取 修改 返回旧值public E set(int index, E element) {checkElementIndex(index);Node<E> x = node(index);E oldVal = x.item;x.item = element;return oldVal;}4.2 判断index是否合法private void checkElementIndex(int index) {if (!isElementIndex(index))throw new IndexOutOfBoundsException}4.3 获取索引对应的对象如果索引值小于size的一半，从头开始查找，否则从尾开始查找Node<E> node(int index) {// assert isElementIndex(index);if (index < (size >> 1)) {Node<E> x = first;for (int i = 0; i < index; i++)x = x.next;return x;} else {Node<E> x = last;for (int i = size - 1; i > index; ix = x.prev;return x;}}*///得到某个节点对象//get(1)为第二个对象Object o = linkedList.get(1);System.out.println(o);//LinkedList 实现 List 接口 遍历方式与List一致System.out.println("=====linkedList迭代器遍历=====");Iterator iterator = linkedList.iterator();while (iterator.hasNext()) {Object next = iterator.next();System.out.println(next);}System.out.println("=====增强for循环遍历=====");for (Object o1 : linkedList) {System.out.println(o1);}System.out.println("=====传统for循环=====");for (int i = 0; i < linkedList.size(); i++) {System.out.println(linkedList.get(i));}}
}
ArrayList和LinkedList比较
| List实现类 | 底层结构 | 增删效率 | 改查效率 |
|---|---|---|---|
| ArrayList | 可变数组 | 较低，数组扩容 | 较高 |
| LinkedList | 双向链表 | 较高，通过链表追加 | 较低 |
如何选择ArrayList和LinkedList:
- 如果改查的操作较多，选择ArrayList。
- 如果增删的操作较多，选择LinkedList。
- 一般来说，程序中，80%-90%都是查询，因此大部分情况下选择ArrayList。
- 在一个项目中，根据业务灵活选择，也可以这样，一个模块使用的是ArrayList，另外一个模块是LinkedList。根据业务合理选择。
