集合框架

集合框架定义：

集合框架是一种容器，用于存储对象信息的容器，并且长度是可变的。

1、因为对象是可以创建无数个的，而对象数组是开辟固定长度的存储空间，显然对象数组去存储对象是不合适的 2、对象数组长度不可变化并且无法保存具有映射关系的数据，集合可以用于存储数量不确定的数据，长度可变，以及可以保存具有映射关系的数据 3、数组元素既可以是基本类型的值，也可以是对象，集合只能保存对象（比如list.add(1)是把1变成包装类Integer类型）

所有的集合框架继承关系图：（掌握常用的即可）

如果觉得太麻烦，有简化版本的

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各集合的使用

List接口下的集合

List接口代表一个有序、可重复的集合，集合每个元素都有其对应的顺序索引，List集合默认按照元素的添加顺序设置元素的索引，可以通过索引来访问指定位置的集合元素。 实现List接口的集合常用的有：ArrayList,LinkedList,Vector子类等，实现List接口的子类具体参考打开层级目录去看，不需要所有都学会。

a、ArrayList:

ArrayList是我们最常用于遍历数据的集合，底层是一个Object类型的数组，它允许任何符合规则的数据插入设置是null，该Object类型的数组集合默认长度是0，也可以自定义长度，每次调用list.add()方法的增加元素的同时对容器进行检查，当快溢出时，就会对该数组进行扩容。

如图：

list.get(i):直接获取数组的指定下标的位置的元素，查询快

@SuppressWarnings("unchecked") E elementData(int index) { return (E) elementData[index]; }

ArrayLis时一个有序可扩容长度的数组，所以可以插入可重复的元素，优点是：可以快速通过下标获取到元素，遍历元素和查找元素快；缺点：由于插入、删除需要位移，所以插入和删除效率慢。

同时ArrayList是非同步的，是非线程安全的，效率高

案例1：

public class ArrayListTest01 { public static void main(String[] args) { List list = new ArrayList(); list.add(100); list.add("张三"); list.add(89.9); list.add(1,88.8); System.out.println("集合长度"+list.size()); System.out.println("是否包含"+list.contains("张三")); System.out.println(list.get(1)); //list.clear();//集合清空 for (int i = 0;i < list.size();i++){ System.out.println(list.get(i)); } System.out.println("-----------------"); for (Object object: list ) { System.out.println(object); } } }

案例2：

package collection; import java.util.ArrayList; import java.util.List; class Student{ private String name; private int age; private char sex; public Student() { } public Student(String name, int age, char sex) { this.name = name; this.age = age; this.sex = sex; } @Override public String toString() { return "Student{" + "name='" + name + '\'' + ", age=" + age + ", sex=" + sex + '}'; } 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; } public char getSex() { return sex; } public void setSex(char sex) { this.sex = sex; } public void showStudent() { System.out.println(name+age+sex); } } public class ArrayListTest02 { public static void main(String[] args) { Student stu1 = new Student("杨幂",28,'女'); Student stu2 = new Student("胡歌",35,'男'); Student stu3 = new Student("张译",40,'男'); Student stu4 = new Student("郭德纲",48,'男'); List list = new ArrayList(); list.add(stu1); list.add(stu2); list.add(stu3); list.add(1, stu4); //list.add(”张三丰“);//因为add(object)类型可以插入任意类型 for (int i =0;i<list.size();i++){ Student student = (Student) list.get(i); student.showStudent(); } } }

案例3： 通过泛型约束集合的类型： 泛型作用：

用于约束集合中元素的类型

package collection; import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class ArrayListTest03 { public static void main(String[] args) { Student stu1=new Student("杨幂",28,'女'); Student stu2=new Student("胡歌",35,'男'); Student stu3=new Student("张译",40,'男'); Student stu4=new Student("郭德纲",48,'男'); //<Student>泛型 用来约束集合中元素的类型 List<Student> list = new ArrayList<>(); list.add(stu1); list.add(stu2); list.add(stu3); list.add(1,stu4); //list.add("张三丰");因为定义集合的时候通过泛型约束了集合中的类型是Student类型，所以 //add（）方法插入其他类型会报错！ for (int i = 0;i<list.size();i++){ Student student = list.get(i); student.showStudent(); } System.out.println("==============="); for (Student student : list){ student.showStudent(); } } }

b、LinkedList:

LinkedList的实现机制与ArrayList的实现机制完全不同，ArrayList内部以数组形式保存集合的元素，所以查询和遍历元素速度快，但是插入和删除需要唯一性能低，LinkedList内部以链表式的形式保存集合的元素，所以查询和比那辆元素效率没有ArrayList效率高，但是插入和删除效率高

linkedList.add()源码： 把元素插入到集合容器中的同时，将该元素记录在元素的前后位置，所以插入和删除该元素不需要位移。

void linkLast(E e) { final Node<E> l = last; final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null); last = newNode; if (l == null) first = newNode; else l.next = newNode; size++; modCount++; }

linkedList集合的get(i),是根据下标为参数，先将index位置化成两半，如果index是小于集合的一半就从第一个往后找，知道找到index的值赋给x返回，如果大于就从集合最后的值往前找，找到index的值赋给x返回，这样可以减少一部分不必要的遍历。但是还是没有ArrayList直接找下标位置的元素效率高！

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; i--) x = x.prev; return x; } }

上机案例

package collection; import java.util.LinkedList; public class ArrayListTest04 { public static void main(String[] args) { Student stu1 = new Student("杨幂", 28, '女'); Student stu2 = new Student("胡歌", 35, '男'); Student stu3 = new Student("张译", 40, '男'); Student stu4 = new Student("郭德纲", 48, '男'); //<Student>泛型 用来约束集合中元素的类型 LinkedList<Student> list = new LinkedList<>(); list.add(stu1); list.add(stu2); list.addFirst(stu3);//LinkedList的插入最前面的方法 list.addLast(stu4);//LinkedList的插入最后面的方法 //获取第一个和最后一个元素 //list.getFirst(); //Student lastStu= list.getLast(); //lastStu.showStudent(); //for (Student student:list){ // student.showStuent(); //} //for (int i = 0; i <list.size(); i++) { // // Student student= list.get(i); // // student.showStudent(); } }

c、Vector

vector的add()方法恶的源码：

public synchronized boolean add(E e) { modCount++; ensureCapacityHelper(elementCount + 1); elementData[elementCount++] = e; return true; }

synchronized修饰使方法同步，此集合线程安全

面试题：ArrayList和Vector的区别在哪里？

ArrayList集合和Vector集合底层数组储存，操作都是一样的。ArrayList非线程安全；效率更高；Vector是线程安全的。

B、Set接口下的集合

Set接口用于存储无序并元素不可重复的集合，如下图:

Set接口常用的实现子类有HashSet，LinkedHashSet，TreeSet类等。

a、HashSet

HashSet是Set集合中最常用的实现类，HashSet是按照哈希算法来存储的，因此具有很好的存取和查找性能

HashSet特点：

1、无序，不能保证元素的顺序 2、HashSet不是线程同步的，如果多线程操作HashSet集合，则应该通过代码来实现线程同步。 3.集合元素可以为null

案例1：

public class Test { public static void main(String[] args) { HashSet dest=new HashSet(); dest.add(1); dest.add(71); dest.add(23); dest.add(67); dest.add(98); for (Object obj : dest) { System.out.print(" "+obj); } System.out.println("\n--------------------"); //因为此集合是无序的，我们不能通过for循环遍历该集合 //我们可以通过迭代器让无序的集合"排队" Iterator it= dest.iterator(); while(it.hasNext()){ //it.hasNext()用于判断迭代器中后面有没有元素 //如果有就通过next()方法取到元素 Object obj= it.next(); System.out.print(" "+obj); } } }

结果：

1 98 67 71 23

b、LinkedHashSet

linkedHashSet是介于HashSet和TreeSet之间，内部是一个双向链表结构，所以它插入是有有序的。linkedHashSet是HashSet的一个子类，具有HashSet的特征，也是根据元素的hashCode值来决定元素的存储位置，但它使用链表维护元素的次序，元素的顺序月添加顺序一致，由于LinkedHashSet需要维护元素的插入，因此性能上略低于HashSet，但在迭代访问Set里面的全部元素的时候有很好的性能。

c、TreeSet集合

TreeSet是sortedSet接口的实现类，TreesSet可以保证元素处于排序状态，它采用红黑数的数据结构来存储集合元素，TreeSet支持两种排序方法：自然排序和定制排序，默认采用自然排序

自然排序：

TreeSet会调用集合元素的compareTo(Object obj)方法来比较元素的大小，然后将元素按照升序排 列，这就是自然排序。

定制排序：

如果TreeSet集合插入的是对象，那么对象是无法去比较排序的，所以我们需要通过定制排序来定制对象之 间排序的规则， 需要再创建TreeSet集合对象时，提供一个Comparator对象与该TreeSet集合关联，由Comparator对象 负责集合元素的排序规则。

实现步骤：

1、在集合的元素的类里面实现Comparator接口 2、重写compareto(Object obj)方法自定义排序规则

各Set集实现类的性能分析：

HashSet的性能比TreeSet性能好，因为TreeSet需要额外通过红黑树算法来维护元素吃次序，如果需要 保持一个排序的Set时候用TreeSet，否则应该使用HashSet LinkedHashSet是HashSet的子类，由于需要维护链表的顺序，所以插入和删除操作比HashSet要慢，但 遍历比hasetSet要快。 EnumSet是所有的Set实现类中性能最好的，但它只能用于保存同一个枚举类的枚举值作为元素的集合。 以上几个Set实现类都是非线程安全的，如果需要多线程访问，必须手动包装集合的同步性