Java基础学习笔记十六 集合框架（二）详解编程语言

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。 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）。 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。

List接口的常用子类有：

ArrayList集合 LinkedList集合

List接口的特有方法(带索引的方法)
1、增加元素方法

add(Object e)：向集合末尾处，添加指定的元素 add(int index, Object e) 向集合指定索引处，添加指定的元素，原有元素依次后移
remove(Object e)：将指定元素对象，从集合中删除，返回值为被删除的元素 remove(int index)：将指定索引处的元素，从集合中删除，返回值为被删除的元素

3、替换元素方法

set(int index, Object e)：将指定索引处的元素，替换成指定的元素，返回值为替换前的元素

/* 

* E set(int index, E) 

* 修改指定索引上的元素 

* 返回被修改之前的元素 

public static void function_2(){ 

 List Integer list = new ArrayList Integer (); 

 list.add(1); 

 list.add(2); 

 list.add(3); 

 list.add(4); 

 Integer i = list.set(0, 5); 

 System.out.println(i); 

 System.out.println(list); 

}

查询元素方法

get(int index)：获取指定索引处的元素，并返回该元素

迭代器的并发修改异常

迭代器的并发修改异常 java.util.ConcurrentModificationException就是在遍历的过程中,使用了集合方法修改了集合的长度,这是不允许的。

import java.util.ArrayList; 

import java.util.Iterator; 

import java.util.List; 

public class ListDemo1 {

public static void main(String[] args) { 

 List String list = new ArrayList String (); 

 list.add("abc1"); 

 list.add("abc2"); 

 list.add("abc3"); 

 list.add("abc4"); 

//对集合使用迭代器进行获取,获取时候判断集合中是否存在 "abc3"对象 

//如果有,添加一个元素 "ABC3" 

 Iterator String it = list.iterator(); 

 while(it.hasNext()){ 

 String s = it.next(); 

//对获取出的元素s,进行判断,是不是有"abc3" 

 if(s.equals("abc3")){ 

 list.add("ABC3"); 

 System.out.println(s); 

}

运行结果：

Exception in thread "main" abc1 

abc2 

abc3 

java.util.ConcurrentModificationException 

 at java.util.ArrayList$Itr.checkForComodification(ArrayList.java:901) 

 at java.util.ArrayList$Itr.next(ArrayList.java:851) 

 at ArrayListDemo.main(ArrayListDemo.java:17)

运行上述代码发生了错误 java.util.ConcurrentModificationException这是什么原因呢？在迭代过程中，使用了集合的方法对元素进行操作。导致迭代器并不知道集合中的变化，容易引发数据的不确定性。

并发修改异常解决办法：在迭代时，不要使用集合的方法操作元素。或者通过ListIterator迭代器操作元素是可以的，ListIterator的出现，解决了使用Iterator迭代过程中可能会发生的错误情况。

数据的存储结构

 栈 结 构：后进先出/先进后出(手枪弹夹) FILO (first in last out)

队列结构：先进先出/后进后出(银行排队) FIFO(first in first out)

数组结构：查询快，通过索引快速找到元素；增删慢:每次增删都需要开辟新的数组,将老数组中的元素拷贝到新数组中；开辟新数组耗费资源。

链表结构：查询慢，每次都需要从链头或者链尾找起；增删快，只需要修改元素记录的下个元素的地址值即可不需要移动大量元素

ArrayList集合的自身特点

底层采用的是数组结构

ArrayList al=new ArrayList();//创建了一个长度为0的Object类型数组 

al.add("abc");//底层会创建一个长度为10的Object数组 Object[] obj=new Object[10] 

//obj[0]="abc" 

//如果添加的元素的超过10个,底层会开辟一个1.5*10的长度的新数组 

//把原数组中的元素拷贝到新数组,再把最后一个元素添加到新数组中 

//原数组:a b c d e f g h k l 

//添加m:a b c d e f g h k l m null null null null

LinkedList集合的自身特点

底层采用链表结构,每次查询都要从链头或链尾找起,查询相对数组较慢，但是删除直接修改元素记录的地址值即可,不要大量移动元素
LinkedList的索引决定是从链头开始找还是从链尾开始找，如果该元素小于元素长度一半,从链头开始找起,如果大于元素长度的一半,则从链尾找起

LinkedList特有方法:获取,添加,删除

/* 

* LinkedList 链表集合的特有功能 

* 自身特点: 链表底层实现,查询慢,增删快 

* 子类的特有功能,不能多态调用 

public class LinkedListDemo { 

 public static void main(String[] args) { 

 function_3(); 

 * E removeFirst() 移除并返回链表的开头 

 * E removeLast() 移除并返回链表的结尾 

 public static void function_3(){ 

 LinkedList String link = new LinkedList String (); 

 link.add("1"); 

 link.add("2"); 

 link.add("3"); 

 link.add("4"); 

 String first = link.removeFirst(); 

 String last = link.removeLast(); 

 System.out.println(first); 

 System.out.println(last); 

 System.out.println(link); 

 * E getFirst() 获取链表的开头 

 * E getLast() 获取链表的结尾 

 public static void function_2(){ 

 LinkedList String link = new LinkedList String (); 

 link.add("1"); 

 link.add("2"); 

 link.add("3"); 

 link.add("4"); 

 if(!link.isEmpty()){ 

 String first = link.getFirst(); 

 String last = link.getLast(); 

 System.out.println(first); 

 System.out.println(last); 

 public static void function_1(){ 

 LinkedList String link = new LinkedList String (); 

 link.addLast("a"); 

 link.addLast("b"); 

 link.addLast("c"); 

 link.addLast("d"); 

 link.addFirst("1"); 

 link.addFirst("2"); 

 link.addFirst("3"); 

 System.out.println(link); 

 * addFirst(E) 添加到链表的开头 

 * addLast(E) 添加到链表的结尾 

 public static void function(){ 

 LinkedList String link = new LinkedList String (); 

 link.addLast("heima"); 

 link.add("abc"); 

 link.add("bcd"); 

 link.addFirst("itcast"); 

 System.out.println(link); 

}

Vector

Vector集合数据存储的结构是数组结构，为JDK中最早提供的集合,它是线程同步的。

Vector中提供了一个独特的取出方式，就是枚举Enumeration，它其实就是早期的迭代器。

此接口Enumeration的功能与 Iterator 接口的功能是类似的。
Vector集合已被ArrayList替代。枚举Enumeration已被迭代器Iterator替代。

Set接口的特点

它是个不包含重复元素的集合。
Set集合取出元素的方式可以采用：迭代器、增强for。
Set集合有多个子类，这里我们介绍其中的HashSet、LinkedHashSet这两个集合。 

/* 

* Set接口,特点不重复元素,没索引 

* Set接口的实现类,HashSet (哈希表) 

* 特点: 无序集合,存储和取出的顺序不同,没有索引,不存储重复元素 

* 代码的编写上,和ArrayList完全一致 

public class HashSetDemo { 

 public static void main(String[] args) { 

 Set String set = new HashSet String (); 

 set.add("cn"); 

 set.add("heima"); 

 set.add("java"); 

 set.add("java"); 

 set.add("itcast"); 

 Iterator String it = set.iterator(); 

 while(it.hasNext()){ 

 System.out.println(it.next()); 

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

 for(String s : set){ 

 System.out.println(s); 

}

哈希表的数据结构

加载因子:表中填入的记录数/哈希表的长度

例如:加载因子是0.75 代表：数组中的16个位置,其中存入16*0.75=12个元素

如果在存入第十三个( 12)元素,导致存储链子过长,会降低哈希表的性能,那么此时会扩充哈希表(在哈希),底层会开辟一个长度为原长度2倍的数组,把老元素拷贝到新数组中,再把新元素添加数组中
当存入元素数量 哈希表长度*加载因子,就要扩容,因此加载因子决定扩容时机

字符串对象的哈希值 

/* 

 * 对象的哈希值,普通的十进制整数 

 * 父类Object,方法 public int hashCode() 计算结果int整数 

public class HashDemo { 

 public static void main(String[] args) { 

 String s1 = new String("abc"); 

 String s2 = new String("abc"); 

 System.out.println(s1.hashCode());//96354 

 System.out.println(s2.hashCode());//96354 

 System.out.println("重地".hashCode());//1179395 

 System.out.println("通话".hashCode());//1179395 

}

哈希表的存储过程

public static void main(String[] args) { 

 HashSet String set = new HashSet String (); 

 set.add(new String("abc")); 

 set.add(new String("abc")); 

 set.add(new String("bbc")); 

 set.add(new String("bbc")); 

 System.out.println(set); 

}

存取原理，每存入一个新的元素都要走以下三步:

1.首先调用本类的hashCode()方法算出哈希值

2.在容器中找是否与新元素哈希值相同的老元素,如果没有直接存入；如果有转到第三步

3.新元素会与该索引位置下的老元素利用equals方法一一对比，一旦新元素.equals(老元素)返回true,停止对比,说明重复,不再存入，如果与该索引位置下的老元素都通过equals方法对比返回false,说明没有重复,存入。hashCode()返回一个是十进制的值,这个值叫做哈希值,不同的类都会重写Object类的hashCode()方法,底层有不同的生成哈希值的算法,下面介绍如何通过hashCode()方法和equals()方法保证存入HashSet的值唯一的。

哈希表的存储自定义对象

/* 

* HashSet集合的自身特点: 

* 底层数据结构,哈希表 

* 存储,取出都比较快 

* 线程不安全,运行速度快 

public class HashSetDemo1 { 

 public static void main(String[] args) { 

//将Person对象中的姓名,年龄,相同数据,看作同一个对象 

//判断对象是否重复,依赖对象自己的方法 hashCode,equals 

 HashSet Person setPerson = new HashSet Person (); 

 setPerson.add(new Person("a",11)); 

 setPerson.add(new Person("b",10)); 

 setPerson.add(new Person("b",10)); 

 setPerson.add(new Person("c",25)); 

 setPerson.add(new Person("d",19)); 

 setPerson.add(new Person("e",17));//每个对象的地址值都不同,调用Obejct类的hashCode方法返回不同哈希值,直接存入 

 System.out.println(setPerson); 

}

LinkedHashSet集合

LinkedHashSet 基于链表的哈希表实现，继承自HashSet。

LinkedHashSet 自身特性：

具有顺序,存储和取出的顺序相同的； 线程不安全的集合,运行速度块
public static void main(String[] args) { LinkedHashSet Integer link = new LinkedHashSet Integer (); link.add(123); link.add(44); link.add(33); link.add(33); link.add(66); link.add(11); System.out.println(link); } ArrayList,HashSet判断对象是否重复的原因

ArrayList的contains方法原理:底层依赖于equals方法，ArrayList的contains方法调用时，会使用传入元素的equals方法依次与集合中的旧元素所比较，从而根据返回的布尔值判断是否有重复元素。

此时，当ArrayList存放自定义类型时，由于自定义类型在未重写equals方法前，判断是否重复的依据是地址值，所以如果想根据内容判断是否为重复元素，需要重写元素的equals方法。HashSet的add()方法和contains方法()底层都依赖 hashCode()方法与equals方法()。

Set集合不能存放重复元素，其添加方法在添加时会判断是否有重复元素，有重复不添加，没重复则添加。

HashSet集合由于是无序的，其判断唯一的依据是元素类型的hashCode与equals方法的返回结果。规则如下：

先判断新元素与集合内已经有的旧元素的HashCode值，如果不同，说明是不同元素，添加到集合。如果相同，再判断equals比较结果。返回true则相同元素；返回false则不同元素，添加到集合。

所以，使用HashSet存储自定义类型，如果没有重写该类的hashCode与equals方法，则判断重复时，使用的是地址值，如果想通过内容比较元素是否相同，需要重写该元素类的hashcode与equals方法。

hashCode和equals的面试题

两个对象 Person p1 p2，如果两个对象的哈希值相同 p1.hashCode()==p2.hashCode()，两个对象的equals一定返回true吗？ 即p1.equals(p2) 一定是true吗？

正确答案:不一定

如果两个对象的equals方法返回true,p1.equals(p2)==true，两个对象的哈希值一定相同吗？

正确答案: 一定

Java对于eqauls方法和hashCode方法是这样规定的：    

1.如果两个对象相同，那么它们的hashCode值一定要相同； 2.如果两个对象的hashCode相同，它们并不一定相同（这里说的对象相同指的是用eqauls方法比较）。如不按要求去做了，会发现相同的对象可以出现在Set集合中，同时，增加新元素的效率会大大下降。 3.equals()相等的两个对象，hashcode()一定相等；equals()不相等的两个对象，却并不能证明他们的hashcode()不相等。换句话说，equals()方法不相等的两个对象，hashcode()有可能相等（我的理解是由于哈希码在生成的时候产生冲突造成的）。反过来，hashcode()不等，一定能推出equals()也不等；hashcode()相等，equals()可能相等，也可能不等。  归纳总结

 

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