Java工程師知識樹 / Java基礎(chǔ)

1.為什么要用集合類

Java編程思想中指出：

通常窘疮，程序總是根據(jù)運(yùn)行時(shí)才知道的某些條件去創(chuàng)建新對象。
在此之前，不會(huì)知道所需對象的數(shù)量烙常，甚至不知道確切的類型旅择。
為解決這個(gè)普遍的編程問題，需要在任意時(shí)刻和任意位置創(chuàng)建任意數(shù)量的對象戏阅。
所以橙凳，就不能依靠創(chuàng)建命名的引用來持有每一個(gè)對象：
MyType aReference;
因?yàn)槟悴恢缹?shí)際上會(huì)需要多少這樣的引用。
大多數(shù)語言都提供某種方法來解決這個(gè)基本問題彭羹。Java有多種方式保存對象（應(yīng)該說是對象的引用）黄伊。例如前面曾經(jīng)學(xué)習(xí)過的數(shù)組，它是編譯器支持的類型派殷。數(shù)組是保存一組對象的最有效的方式还最，如果你想保存一組基本類型數(shù)據(jù)，也推薦使用這種方式毡惜。但是數(shù)組具有固定的尺寸拓轻， 而在更一般的情況中，你在寫程序時(shí)并不知道將需要多少個(gè)對象经伙，或者是否需要更復(fù)雜的方式來存儲(chǔ)對象扶叉，因此數(shù)組尺寸固定這一限制顯得過于受限了。
Java實(shí)用類庫還提供了一套相當(dāng)完整的容器類來解決這個(gè)問題帕膜。
其中基本的類型是List辜梳、Set、Queue和Map泳叠。這些對象類型也稱為集合類作瞄，但由于Java的類庫中使用了Collection這個(gè)名字來指代該類庫的一個(gè)特殊子集，所以我使用了范圍更廣的術(shù)語“容器”稱呼它們危纫。

解讀：

1. Java保存對象的方式有：

   • 數(shù)組【可以保存基本類型數(shù)據(jù)宗挥；數(shù)組尺寸固定；只能存儲(chǔ)同一種類型的對象】

   • 集合類【不可以保存基本類型數(shù)據(jù)种蝶；在根本上都是數(shù)組契耿，只是可以動(dòng)態(tài)改變數(shù)組的大小螃征；結(jié)合泛型可以存儲(chǔ)多種類型的對象】

2. Java中的容器指Collection搪桂、Map的統(tǒng)稱

3. 容器中存儲(chǔ)的是對象的引用不是對象的值；數(shù)組在存儲(chǔ)基本數(shù)據(jù)類型時(shí)是存儲(chǔ)的對象的值

4. 為什么使用集合? 可以封裝一組對象的操作盯滚，降低編程難度踢械，增加代碼復(fù)用性，提高程序運(yùn)行速度與質(zhì)量魄藕。

2.集合中的概念

Java容器類類庫的用途是“保存對象”内列，并將其劃分為兩個(gè)不同的概念：

• 1. Collection。一個(gè)獨(dú)立元素的序列背率，這些元素都服從一條或多條規(guī)則话瞧。List必須按照插入的順序保存元素嫩与，而Set不能有重復(fù)元素。Queue按照排隊(duì)規(guī)則來確定對象產(chǎn)生的順序(通常與它們被插入的順序相同)交排。
• 2. Map划滋。一組成對的“鍵值對”對象，允許你使用鍵來査找值埃篓。ArrayList允許你使用數(shù)字 來査找值处坪，因此在某種意義上講，它將數(shù)字與對象關(guān)聯(lián)在了一起都许。映射表允許我們使用另一個(gè) 對象來査找某個(gè)對象稻薇，它也被稱為“關(guān)聯(lián)數(shù)組”嫂冻，因?yàn)樗鼘⒛承ο笈c另外一些對象關(guān)聯(lián)在了一 起胶征，或者被稱為“字典”，因?yàn)槟憧梢允褂面I對象來査找值對象桨仿，就像在字典中使用單詞來定義 一樣睛低。Map是強(qiáng)大的編程工具。

什么是集合框架服傍？

集合框架是一個(gè)代表钱雷、操作集合的統(tǒng)一架構(gòu)。所有的集合框架都包含以下幾點(diǎn)：

• 接口：表示集合的抽象數(shù)據(jù)類型吹零。接口允許我們操作集合時(shí)不必關(guān)注具體實(shí)現(xiàn)罩抗，從而達(dá)到“多態(tài)”。在面向?qū)ο缶幊陶Z言中灿椅，接口通常用來形成規(guī)范套蒂。

• 實(shí)現(xiàn)類：集合接口的具體實(shí)現(xiàn)，是重用性很高的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)茫蛹。

• 算法：用來根據(jù)需要對實(shí)體類中的對象進(jìn)行計(jì)算操刀，比如查找，排序婴洼。 同一種算法可以對不同的集合實(shí)現(xiàn)類進(jìn)行計(jì)算骨坑，這是利用了“多態(tài)”。重用性很高柬采。

3.集合的分類

整體體系圖

Collection接口及其常用實(shí)現(xiàn)

Collection接口及其常用實(shí)現(xiàn)

Map接口及其常用實(shí)現(xiàn)

Map接口及其常用實(shí)現(xiàn)

附帶Java集合最全結(jié)構(gòu)展示圖

4.常用集合類與對應(yīng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

集合類是Java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)欢唾。所以，從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)層面對比下集合類粉捻。

5.容器操作使用

Collection增刪改查與遍歷

作為集合的一個(gè)根接口，定義了一組對象和它的子類可以實(shí)現(xiàn)的方法：

Collection.png

對集合的基礎(chǔ)操作路幸，比如 :

int size() 獲取元素個(gè)數(shù)

boolean isEmpty() 是否個(gè)數(shù)為 0

boolean contains(Object element) 是否包含指定元素

boolean add(E element) 添加元素荐开，成功時(shí)返回 true

boolean remove(Object element) 刪除元素，成功時(shí)返回 true

Iterator<E> iterator() 獲取迭代器

還有一些操作整個(gè)集合的方法简肴，比如 :

boolean containsAll(Collection<?> c) 是否包含指定集合 c 的全部元素

boolean addAll(Collection<? extends E> c) 添加集合 c 中所有的元素到本集合中晃听，如果集合有改變就返回 true

boolean removeAll(Collection<?> c) 刪除本集合中和 c 集合中一致的元素，如果集合有改變就返回 true

boolean retainAll(Collection<?> c) 保留本集合中 c 集合中兩者共有的砰识，如果集合有改變就返回 true

void clear() 刪除所有元素

還有對數(shù)組操作的方法：

Object[] toArray() 返回一個(gè)包含集合中所有元素的數(shù)組

<T> T[] toArray(T[] a) 返回一個(gè)包含集合中所有元素的數(shù)組能扒，運(yùn)行時(shí)根據(jù)集合元素的類型指定數(shù)組的類型

在 JDK 8 以后，Collection 接口還提供了從集合獲取連續(xù)的或者并行流：

Stream<E> stream()

Stream<E> parallelStream()

List接口與Set接口實(shí)現(xiàn)Collection接口常用的方法有:

List接口
        List接口下的集合元素存儲(chǔ)有序辫狼，可以重復(fù)初斑。
        List的特有功能
          A:添加功能
              void add(int index, Object obj):在指定位置添加元素
          B:刪除功能
              Object remove(int index):根據(jù)指定索引刪除元素，并把刪除的元素返回膨处。
          C:修改功能
              Object set(int index, Object obj):把指定索引位置的元素修改為指定的值见秤，返回修改前的值砂竖。
          D:獲取功能
              int indexOf(Object o):返回指定元素在集合中第一次出現(xiàn)的索引
              Object get(int index):獲取指定位置的元素
              ListIterator listIterator()：列表迭代器
          E:截取功能
              List subList(int fromIndex, int toIndex)：截取集合。

  Set 接口
          Set接口下的元素?zé)o序鹃答，不可以重復(fù)乎澄。其下面常用有HashSet和TreeSet。
          HashSet
           底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是哈希表测摔，線程不安全置济，效率高。
           保證唯一性依賴兩個(gè)方法：hashCode()和equals()锋八。
           順序：
                   判斷hashCode()值是否相同浙于。
                   相同：繼續(xù)走equals(),看返回值
                               如果true：就不添加到集合。
                               如果false：就添加到集合挟纱。
                   不同：就添加到集合羞酗。
          TreeSet
            底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是二叉樹，線程不安全樊销，效率高整慎。
            保證元素唯一性的方法時(shí)根據(jù)返回值是否是0脏款。
            保證排序的兩種方式：
                    自然排序（元素具備比較性）：實(shí)現(xiàn)Comparable接口
                    比較器排序（集合具備比較性）：實(shí)現(xiàn)Comparator接口

遍歷 Collection 的幾種方式：

for-each語法

Collection<Person> persons = new ArrayList<Person>();
for (Person person : persons) { 
    System.out.println(person.name);  
}  

使用 Iterator 迭代器

Collection<Person> persons = new ArrayList<Person>();
Iterator iterator = persons.iterator();
while (iterator.hasNext) { 
    System.out.println(iterator.next);  
}  

使用 aggregate operations 聚合操作

Collection<Person> persons = new ArrayList<Person>();
persons
    .stream()
    .forEach(new Consumer<Person>() {  
        @Override  
        public void accept(Person person) {  
            System.out.println(person.name);  
        }  
}); 

Map增刪改查與遍歷

map是一個(gè)鍵值對形式的集合围苫。它的元素都是有鍵和值組成。Map的鍵(key)是唯一的,值(value)可以重復(fù)撤师。

Map的功能：

A:添加功能
V put(K key ,V value) :當(dāng)key在集合中不存在是,添加元素;當(dāng)key存在時(shí)替換元素

B:判斷功能
boolean containsKey (Object key) :判斷指定的鍵是否在集合中存在
Boolean containsValue(Object value):判斷指定的值是否在集合中存在
Boolean isEmpty() :判斷集合是否為空

C:刪除功能
Void clear():清除所有鍵值對數(shù)據(jù)

D:獲取功能
Object get (Object key) :根據(jù)鍵獲取值
Set<K> keyset(): 所有鍵的集合
Collection<V>values() :所有值的集合

E:長度功能
Int size()

Map常用的有HashMap剂府、HashTable和TreeMap,遍歷常用有3種方法：

Map<String, Object>map = new HashMap<String, Object>();
map.put(“test1”, object1);
……
map.put(“testn” , objectn);

(1).Map的values()方法可以獲取Map值的集合：

Iterator it = map.values().iterator(); 
while(it.hasNext()){ 
  Object obj = it.next(); 
} 

(2).Map的keySet方法可以獲取Map鍵的Set集合：

Set<String> keys = map.keySet(); 
for(Iterator it = key.iterator(); it.hasNext(); ){ 
  String key = it.next(); 
  Object obj = map.get(key); 
} 

(3).通過Map.entrySet使用iterator遍歷key和value

Iterator<Map.Entry<Integer, String>> it = map.entrySet().iterator();
while (it.hasNext()) {
     Map.Entry<Integer, String> entry = it.next();
     System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue());
}

(4).通過Map.entrySet遍歷key和value，推薦剃盾，尤其是容量大時(shí)

for (Map.Entry<Integer, String> entry : map.entrySet()) {
    //entry.getKey() ;entry.getValue(); 
    System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue());
}