Java集合类（Collection、Map）概述-创新互联

文章目录

• 一、Collection和数组的区别
• 二、遍历集合的方法
• • 1.使用lambda表达式遍历集合
  • 2.使用Iterator循环遍历Collection
  • 3.使用foreach循环遍历Collection
• 三、使用Predicate操作集合
• 四、使用Stream操作集合
• 五、Set集合
• • 1.HashSet
  • 2.LinkedHashSet
  • 3.TreeSet
  • 4.EnumSet
  • 5.Set实现类的选择
• 六、List集合
• • 1.ArrayList（基于数组的线性表）
  • 2.Vector
• 七、Queue
• • 1.PriorityQueue
  • 2.Deque
  • 3.ArrayDeque
  • 4.LinkedList（基于链的线性表）
  • 5.各种线性表的选择
• 八、Map
• • 1.HashMap
  • 2.Hashtable（古早，和Vector一样）
  • 3.LinkedHashMap
  • 4.Properties
  • 5.TreeMap
  • 6.WeakHashMap
  • 7.IdentityHashMap
  • 8.Map实现类的选择
• 九、操作集合的工具类：Collections

首先，要知道Java中的集合不仅仅是指Set系列，而是（包含Set、List、Queue和Map四种体系），是用于存储数量不等的对象。
其中，Set代表无序、不可重复的集合；
List代表有序、重复的集合；
Map则代表具有映射关系的集合；
Queue代表一种队列集合；

Java集合类主要是由两个接口派生而出：Collection和Map

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数组：
长度不可变；
无法保存具有映射关系的数据；
数组元素可以是基本类型（byte,short,int,long,float,double,boolean,char）的值，也可以是对象（实际上保存的是对象的引用变量）
集合类：
可以保存长度不确定的数据；
可以保存具有映射关系的数据；
集合里保存的是对象（实际上保存的是对象的引用变量）

二、遍历集合的方法 1.使用lambda表达式遍历集合

//programming=["Java","Python","C#","C++"]
programming.forEach(obj ->System.out.println("迭代集合元素：" + obj));

2.使用Iterator循环遍历Collection

//programming=["Java","Python","C#","C++"]
var it = programming.iterator(); // 获取programming集合对应的迭代器
while (it.hasNext()){// it.next返回的是数据类型是Object类型，因此需要强制类型转换
	var p = (String) it.next();
	System.out.println(p);
}

3.使用foreach循环遍历Collection

//programming=["Java","Python","C#","C++"]
for (var program : programming){var p = (String) program;
	System.out.println(p);
}		

三、使用Predicate操作集合

public class temp {public static void main(String[] args) {var programming = new HashSet<>();
    programming.add("Java");
    programming.add("Python");
    programming.add("C#");
    programming.add("C++");
    programming.add("JavaScript");
    programming.add("Vue");
    System.out.println(calculate(programming, ele ->((String) ele).length() == 3));
    System.out.println(calculate(programming, ele ->((String) ele).contains("C")));
  }

  public static int calculate(Collection objs, Predicate p) {int total = 0;
    for (var obj : objs) {  // 使用Predicate的test()方法判断该对象是否满足Predicate指定的条件
      if (p.test(obj)) {total++;
      }
    }
    return total;
  }
}

四、使用Stream操作集合

独立使用stream的步骤如下：

1. 使用Stream或XxxStream的builder()类方法创建该Stream对应的Builder；
2. 重复调用Builder的add()方法向流中添加多个元素；
3. 调用Builder的build()方法获取对应的Stream；
4. 调用Stream的聚集方法；
   （对于大部分的聚集方法，每个Stream只能执行一次，所以下面执行了两个聚集方法allMatch和map，在两个方法之间又重新定义了一个变量is1，给第二个聚集方法使用）

public static void main(String[] args) {var is = IntStream.builder().add(3).add(1).add(2).add(9).build();
    System.out.println("is所有元素是否都是偶数：" + is.allMatch(ele ->ele % 2 == 0));

    var is1 = IntStream.builder().add(3).add(1).add(2).add(9).build();
    var newIs = is1.map(ele ->ele * 3 + 5);
    newIs.forEach(System.out::println);
    //    is.forEach(ele ->System.out.println(ele % 2));
  }

Stream提供了大量的方法进行聚集操作，这些方法既可以是“中间的”，也可以是“末端的”。上述的allMatch就是末端操作，map是中间操作。
中间操作：允许流保持打开状态，并允许直接调用后续方法，中间方法的返回值是另外一个流；
末端方法：对流的最终操作。当对某个Stream执行末端方法后，该流将会被“消耗”，切不可再用。
所以上述的is流进行了allMatch末端操作后，被消耗，不可再次使用；

常用的中间操作：filter、mapToXxx、peek、distinct、sorted、limit等
常用的末端方法：forEach、toArray、reduce、min、max、count、anyMatch、allMatch、noneMatch、findFirst、findAny等

五、Set集合 1.HashSet

HashSet按Hash算法来存储集合中的元素，因此具有很好的存取和查找性能。

• 不能保证元素的排列顺序；
• HashSet不是同步的，是线程不安全的；
• 集合元素值可以是null；

2.LinkedHashSet

• LinkedHashSet是HashSet的子类；
• 也是根据元素的hashCode值来决定元素的存储位置，但它同时使用链表维护元素的次序。这样是的元素看起来是以插入的顺序保存的;
• 线程不安全；
• 集合元素值可以是null；

3.TreeSet

• TreeSet是SortedSet接口的实现类，可以确保集合元素处于排序状态；
• 采用红黑树的数据结构来存储集合元素；
• 线程不安全；
• 自然排序自然排序的对象要实现Comparable接口，而且应该是同一个类的多个实例；
• 定制排序在创建TreeSet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逻辑；
  （0：相等；负整数：前者小于后者；正整数：前者大于后者）

4.EnumSet

• EnumSet中的所有元素都必须是指定枚举类型的枚举值
• 元素有序，以枚举值在Enum类内的定义顺序来决定集合元素的顺序
• 在内部以向量的形式存储，紧凑高效，占用内存小，运行效率高
• 不允许加入null元素
• 线程不安全

5.Set实现类的选择

性能：EnumSet >HashSet >TreeSet
需要一个保持排序的Set：TreeSet
遍历：LinkedHashSet >HashSet
即一般情况下选HashSet，需要排序选TreeSort，强调遍历选LinkedHashSet，枚举选EnumSet

六、List集合 1.ArrayList（基于数组的线性表）

• 封装了一个动态的，允许再分配的Object[]数组，initialCapacity参数默认值为10；
• 对于所有内部基于数组的集合实现，使用随机访问的性能要比使用Iterator迭代访问的性能要好；
• 线程不安全
• Arrays.asList：生成Arrays的内部类ArrayList的一个实例，Arrays.ArrayList是一个固定长度的List集合，只能遍历，不能增加删除；

2.Vector

• 与上述ArrayList类似，显著区别是：Vector线程安全，还提供了一个Stack子类，模拟“栈”；
• 虽然Vector也是以数组的形式存储集合元素，但因为它实现了线程同步功能，加之其它原因，性能较差；

七、Queue 1.PriorityQueue

• Queue的实现类
• 保存队列中的元素顺序以队列元素大小排序，而不是加入队列的顺序；
• 不允许插入null元素；
• 自然排序
• 定制排序
• 对元素的要求类似于TreeSet；

2.Deque

• 是Queue的子接口，代表一个双端队列，既可以当队列使用，也可以当栈使用；

3.ArrayDeque

• Deque接口的实现类
• • 封装了一个动态的，允许再分配的Object[]数组，initialCapacity参数默认值为16；

4.LinkedList（基于链的线性表）

• List接口的实现类，有List集合的特点，可以根据索引来随机访问集合中的元素；
• 实现了Deque接口，可以被当成双端队列使用，“栈”、“队列”

5.各种线性表的选择

• 所有内部以数组作为底层实现的集合在随机访问时性能都比较好，eg. ArrayList、ArrayDeque
• 内部以链表形式作为底层实现的集合在执行插入、删除操作时有较好的性能，eg. LinkedList
• 提到排序的：PriorityQueue

八、Map

Set接口下有HashSet、LinkedHashSet、SortedSet、TreeSet、EnumSet等子接口和实现类；
Map接口下有HashMap、LinkedHashMap、SortedMap、TreeMap、EnumMap等子接口和实现类；
Map的类和子接口中Key集的存储形式和对应的Set集合中的元素存储形式完全相同；
从Java源码来看，Java先是实现了Map，然后通过包装一个所有value均为空对象的Map就实现了Set集合；
Map提供了一个Entry内部类来封装key-value对，而计算Entry存储时则只考虑Entry封装的key；

1.HashMap

• 线程不安全
• 可以使用null为key或value，最多只能有一个key-value对的key为null；

2.Hashtable（古早，和Vector一样）

• 线程安全，性能比HashMap差；
• 不允许使用null作为key和value；

3.LinkedHashMap

• HashSet的子类
• 需要维护元素的插入顺序，性能略低于HashMap；
• 以(双向)链表维护内部元素，所以迭代访问（遍历时）有较好性能；

scores.forEach((key,value) ->System.out.println(key + "-->" + value));

4.Properties

• Hashtable的子类
• 处理属性文件(ini、xml)

5.TreeMap

• 自然排序
• 定制排序

6.WeakHashMap

• HashMap的key保存了对实际对象的强引用
• WeakHashMap保存了对实际对象的弱引用

7.IdentityHashMap

• 与HashMap类似
• 不同点：在IdentityHashMap中，当且仅当两个key严格相等（key1 == key2）时，才认为两个key相等；在HashMap中，只要key1和key2通过equals方法比较返回true，且hashCode值相等，才认为两个key相等；

8.Map实现类的选择

性能：EnumMap >HashMap(IdentityHashMap) >LinkedHashMap >Hashtable >TreeMap
强调排序：TreeMap >HashMap

九、操作集合的工具类：Collections

1. 排序
2. 查找替换
3. 同步控制synchronizedXxx
4. 设置不可变集合：emptyXxx、singletonXxx、unmodifiableXxx、（Java9新增的：Set、List、Map的of方法）

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