[2014-08-08]JAVA筆記_Collection（集合）

一、集合框架中的接口

所謂框架就是一個類庫的集合。集合框架就是一個用來表示和操作集合的統一的架構，包含了實現集合的接口與類。

二、List接口主要有2個實現類：ArrayList、LinkedList

·ArrayList

1. ArrayList 底層採用數組實現，但是用不帶參數的構造方法生產 ArrayList 對象時，實際上會在底層生成一個長度爲 10 的 Object 類型的數組。如果增加的元素超過10個，那麼ArrayList底層會新生成一個數組，長度爲原數組的1.5倍+1，然後將原數組的內容複製到新數組當中，並且後續增加的內容都會放到新數組當中。當新數組無法容納增加的元素時，重複該過程。

2. 對於 ArrayList 元素的刪除操作，需要將被刪除元素的後續元素向前移動，代價比較高。

3. 集合當中只能放置對象的引用，無法放置原生數據類型，我們需要使用原生數據類型的包裝類才能加入到集合當中。

4. 集合當中放置的都是 Object 類型，因此取出來的也是 Object 類型，那麼必須要使用強制類型轉換將其轉換爲真正的類型（放置進去的類型）。

·LinkedList

1. LinkedList 底層主要由雙向鏈表實現。

2. 添加數據：LinkedList list = new LinkedList(); list.add("elements");

當向 ArrayList 添加啊一個對象時，實際上就是將該對象放置到了 ArrayList 底層所維護的數組當中；當向 LinkedList 中添加一個對象時，實際上 LinkedList 內部會生成一個Entry 對象，該 Entry 對象的結構爲：

 // Entry類的僞代碼
  Entry{
  	Entry prevoius;
  	Object element;
  	Entry next;
  }
  
  Entry entry = new Entry();
  entry.element = "elements";
  list.add(entry);

其中的 Object 類型的元素 element 就是我們向 LinkedList 中所添加的元素，然後 Entry 又構造好了向前與向後的引用 previous、next，最後將生成的這個Entry 對象加入到了鏈表當中。換句話說，LinkedList 中所維護的是一個個的Entry 對象。

· 關於ArrayList 與 LinkedList 的比較分析：

a) ArrayList 底層採用數組實現，LInkedList 底層採用雙向鏈表實現。

b) 當執行插入或者刪除操作時，採用 LinkedList 比較好。

c) 當執行搜索操作時，採用 ArrayLIst 比較好。

三、 Set 接口

Set的特點：1. 是無序的、沒有重複的。

set接口實現類常用的是HashSet。

package com.bob.set;

import java.util.HashSet;

public class SetTest2 {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		
		HashSet set = new HashSet();
		
/*		
		set.add(new People("zhangsan"));
		set.add(new People("lisi"));
		set.add(new People("zhangsan"));

		People p1 = new People("zhangsan");
		
		set.add(p1);
		set.add(p1);
*/
		
		String s1 = new String("a");
		String s2 = new String("a");
		
		set.add(s1);
		set.add(s2);
		
		System.out.println(set);
	}

}

class People{
	String name;
	
	public People(String name){
		this.name = name;
	}
}

1. 關於 Object 類的 equals 方法的特點（Object 的 equals 方法是比較兩個對象是否相等）。

在一個非空的對象引用上它實現一個相等性的關係，它滿足以下條件：

a) 自反性：x.equals(x)應該返回 true
b) 對稱性：x.equals(y)爲 true，那麼 y.equals(x)也爲 true。
c) 傳遞性：x.equals(y)爲 true 並且 y.equals(z)爲 true，那麼 x.equals(z)也應該爲 true。
d) 一致性：x.equals(y)的第一次調用爲 true，那麼 x.equals(y)的第二次、第三次、第 n次調用也應該爲 true，前提條件是在比較之間沒有修改 x 也沒有修改 y。
e) 對於非空引用 x，x.equals(null)返回 false。

注意：通常重寫 equals() 方法的時候我們也會重寫 hashCode() 方法，這樣以保證對hashCode()方法的一般性契約，表明相等的對象也有相同的hash Code

2. Object 類中的 hashCode() 方法：

定義： public int hashCode(); 返回一個對象的 hash code 值。這個方法是爲了更好的支持 java.util.Hashtable 這個類。

關於 Object 類的 hashCode()方法的特點：

a) 在 Java 應用的一次執行過程當中，對於同一個對象的 hashCode 方法的多次調用，他們應該返回同樣的值（前提是該對象的信息沒有發生變化）。
b) 對於兩個對象來說，如果使用 equals 方法比較返回 true，那麼這兩個對象的 hashCode值一定是相同的。
c) 對於兩個對象來說，如果使用 equals 方法比較返回 false，那麼這兩個對象的 hashCode值不要求一定不同（可以相同，可以不同），但是如果不同則可以提高應用的性能。
d) 對於 Object 類來說，不同的 Object 對象的 hashCode 值是不同的（Object 類的 hashCode值表示的是對象的地址）。

3. 當使用 HashSet 時， hashCode()方法就會得到調用，判斷已經存儲在集合中的對象的hash code 值是否與增加的對象的 hash code 值一致；如果不一致，直接加進去；如果一致，再進行 equals 方法的比較，equals 方法如果返回 true，表示對象已經加進去了，就不會再增加新的對象，否則加進去。（所以當調用set 的 add() 方法的時候底層是通過 hashCode() 和 equals() 方法共同協作完成的。）

4. 如果我們重寫 equals 方法，那麼也要重寫 hashCode 方法，反之亦然。

//覆寫hashCode()和equals()方法實現比較人名相同就不添加對象
package com.bob.set;

import java.util.HashSet;

public class SetTest3 {

	public static void main(String[] args) {
		HashSet set = new HashSet();
		
		Student s1 = new Student("zhangsan");
		Student s2 = new Student("zhangsan");

		set.add(s1);
		set.add(s2);
		
		System.out.println(set);
	}

}

class Student{
	String name;
	
	public Student(String name){
		this.name = name;
	}
	
	//override hashCode method
	public int hashCode(){
		return this.name.hashCode();
	}
	
	//override equals method
	public boolean equals(Object obj){
		if(this == obj){
			return true;
		}
		
		if(null != obj && obj instanceof Student){
			Student s = (Student)obj;
			
			if(name.equals(s.name)){
				return true;
			}
		}
		return false;
	}
}
//也可使用eclipse工具自動生成這2個方法。Source-->generate hashCode() and equals();

以上例子中取出來的都是[....]對象，如果想要取出對象的屬性需要使用 HashSet 中的 iterator() 方法，此方法返回類型爲 iterator 接口（可以使用子類實現接口方式返回此類型）。iterator() 方法定義在 Iterable 接口中，因爲Collection 接口是 iterable 的子接口，所以所有類集中都包含iterator()方法。

package com.bob.set;

import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;

public class IteratorTest {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		HashSet set = new HashSet();
		
		set.add("a");
		set.add("b");
		set.add("c");
		set.add("d");

		
	//	使用 Iterator必須先調用HashSet類的iterator()方法返回一個Iterator對象
		
//		Iterator iter = set.iterator();
//		
//		while(iter.hasNext()){
//			String value = (String)iter.next();
//			System.out.println(value);
//		}
		
		for(Iterator iter = set.iterator(); iter.hasNext();){
			String value = (String)iter.next();
			System.out.println(value);
		}

	//	對於Set一般採取迭代器(遍歷)方式取得元素。
	//	List也可以通過這種方式取得，但是一般list直接使用下標操縱更加方便。

	}

}

5. Set的子接口：SortedSet

SortedSet 中主要常用類：TreeSet

//將對象排序
package com.bob.set;

import java.util.Comparator;
import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;

public class TreeSetTest2 {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub

		TreeSet set = new TreeSet(new PersonComparator()); 	// 按照此種實例方法規則排序

		Person p1 = new Person(10);
		Person p2 = new Person(20);
		Person p3 = new Person(30);
		Person p4 = new Person(40);

		set.add(p1);
		set.add(p2); // 向TreeSet添加對象TreeSet會自動跟裏面已有對象進行比較
		set.add(p3);
		set.add(p4);

		for (Iterator iter = set.iterator(); iter.hasNext();) {
			Person p = (Person) iter.next();
			System.out.println(p.score);
		}

	}

}

class Person {
	int score;

	public Person(int score) {
		this.score = score;
	}

	public String toString() {
		return String.valueOf(this.score);
	}
}

// 自定義比較規則
class PersonComparator implements Comparator {

	@Override
	public int compare(Object o1, Object o2) {
		// compare()方法返回值意思：
		// <0，arg0 < arg1。 arg1在arg0前面
		// =0, arg0 == arg1
		// <0, arg0 > arg1
		Person p1 = (Person) o1; 	// 集合中放置的是什麼類型就轉換成什麼類型
		Person p2 = (Person) o2;

		return -(p1.score - p2.score); // 根據返回值來進行排序
	}
}

Collections 靜態類

package com.bob.set;

import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;
import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedList;

public class CollectionsTest {
	public static void main(String[] args) {
		LinkedList list = new LinkedList();
		
		list.add(new Integer(-3));
		list.add(new Integer(-1));
		list.add(new Integer(-9));
		list.add(new Integer(3));
		list.add(new Integer(13));
		
		//使用Collections類中的reverseOrder()方法進行反序
		Comparator cmr = Collections.reverseOrder();
		
		Collections.sort(list, cmr);
		
		for(Iterator iter = list.iterator(); iter.hasNext();){
			System.out.println(iter.next() + " ");
		}
		
		System.out.println("#####################");
		
		//將集合打亂
		Collections.shuffle(list);
		for(Iterator iter = list.iterator(); iter.hasNext();){
			System.out.println(iter.next() + " ");
		}
		
		//打印最大數和最小數
		System.out.println("minimum value:" + Collections.min(list));
		System.out.println("maximum value:" + Collections.max(list));
	}
}

四、 Map（映射）

1. map是一個對象，它會將鍵映射到它的值上。一個 map 不能包含重複的鍵，一個鍵最多映射一個值。(值可以是重複的)

2. Map 的 keySet() 方法返回 Key 的集合，因爲 Map 的鍵是不能重複的的，因此 keySet()方法的返回類型是 Set；而 Map 的值是可以重複的，因此 values() 方法的返回類型是 Collection，可以容納重複的元素。

keySet() 方法返回所有鍵的集合。返回一個 Set 類型，因爲 Set 裏面的元素是不能重複的。

values() 方法返回一個 Collection 類型，因爲 Collection 是可以重複的。

// put() get() keySet()
package com.bob.set;

import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

public class MapTest3 {

	public static void main(String[] args) {
		HashMap map = new HashMap();
		
		map.put("a", "aa");
		map.put("b", "bb");
		map.put("c", "cc");
		map.put("d", "dd");
		map.put("e", "ee");

		//使用keySet()獲取所有key的集合，遍歷所有key，或者key對於的值
		Set set = map.keySet();
		
		for(Iterator iter = set.iterator() ; iter.hasNext(); ){
			String key = (String)iter.next();
			String value = (String)map.get(key);
			
			System.out.println(key + "=" + value);
		}

	}

}

//使用entrySet()方式實現。Map接口中的成員變量Map.Entry類型
package com.bob.set;

import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.Map.Entry;
import java.util.Set;

public class MapTest5 {

	public static void main(String[] args) {
		HashMap map = new HashMap();
		
		map.put("a", "aa");
		map.put("b", "bb");
		map.put("c", "dd");
		map.put("c", "dd");

		//獲取entry對象，entry對象裏面包含了key和value一對的映射視圖
		Set set = map.entrySet();
		//map.entrySet返回的類型是Map.Entry
		for(Iterator iter = set.iterator(); iter.hasNext(); ){
			Map.Entry entry = (Map.Entry)iter.next();
			String key = (String)entry.getKey();
			String value = (String)entry.getValue();
			
			System.out.println(key + " : " + value);
		}
		
	}

}

3. TreeMap

TreeMap類不僅實現了Map接口，還實現了Map接口的子接口java.util.SortedMap。

五、HashSet 與 HashMap 源代碼

1. HashSet 底層是用 HashMap 實現的。當使用 add() 方法將對象添加到 Set 當中時，實際上是將該對象作爲底層所維護的 Map 對象的 key，而 value 則都是同一個 Object 對象（該對象我們用不上）；

2. HashMap 底層會維護一個數組，我們向 HashMap 中放置的對象實際上是存儲在該數組中。

3. 當向 HashMap 中 put 一對鍵值時，它會根據 key 的 hashCode 值計算出一個位置，該位置就是此對象準備往數組中存放的位置。如果該位置沒有對象存在，就將此對象直接放進數組中；如果該位置已經有對象存在了，則順着此存在的對象的鏈開始尋找（Entry 類有一個 Entry 類型的 next 成員變量，指向了該對象的下一個對象），如果該鏈上有對象的話，在去使用 equals 方法進行比較，如果對此鏈上的某個對象的 equals 方法比較爲 false，則將該對象放到數組當中，然後將數組中該位置以前存在的那個對象鏈接到此對象的後面(根據操作系統原理，當前被使用的元素，在不久的將來更有可能會被使用，所以替換了之前的位置)。

HashMap 的內存實現佈局

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