java集合包括哪些



        所有的集合类和集合接口都在java.util包下。

        在内存中申请一块空间用来存储数据，在Java中集合就是替换掉定长的数组的一种引用数据类型。

长度区别

        数组长度固定，定义长了造成内存空间的浪费，定义短了不够用。

        集合大小可以变，用多少空间拿多少空间。

内容区别

        数组可以存储基本数据类型和引用数据类型

        集合中能存储引用数据类型（存储的为对象的内存地址）

       list.add(100);//为自动装箱，100为Integer包装的

元素区别

        数组中只能存储同一种类型成员

        集合中可以存储不同类型数据（一般情况下也只存储同一种类型的数据）

集合结构

        在java中每一个不同的集合，底层会对应不同的数据结构。往不同的集合中
    存储元素，等于将数据放到了不同的数据结构当中。什么是数据结构？数据存储的
    结构就是数据结构。不同的数据结构，数据存储方式不同。

• 单列集合 Collection
  • List可以重复：ArrayList/LinkedList
  • Set不可重复：HashSet/TreeSet
  • 

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    （大量文字插入会导致图片不清，所以在此进行更详细的描述）

  • List特点：此处顺序并不是大小顺序，而是存入数据的先后顺序。有序因为List集合都有下标，下标从0开始，以递增。
  • Set特点：取出顺序不一定为存入顺序，另外Set集合没有下标。
  • ArrayList是非线程安全的。
  • HashSet集合在new的时候，底层实际上new了一个HashMap集合。向HashSet集合中存储元素，实际上是存储到了HashMap的key中了。HashMap集合是一个Hash表数据结构。
  • SortedSet集合存储元素的特点：由于继承了Set集合，所以他的特点也是无序不可重复，但是放在SortedSet集合中的元素可以自动排序。放到该集合中的元素是自动按照大小顺序排序的。
  • TreeSet集合底层实际上是TreeMap。TreeSet集合在new的时候，底层实际上new了一个TreeMap集合。向TreeSet集合中存储元素，实际上是存储到了TreeMap的key中了。TreeMap集合是一个二叉树数据结构。
• 双列集合Map:HashMap/TreeMap

粗体是接口 斜体是实现类

单列集合的顶层接口，既然是接口就不能直接使用，需要通过实现类！~

        以下迭代方式，是所有Collection通用的一种方式。在Map集合中不能使用，在所有的Collection以及子类中使用。

• ArrayList是一个List接口的实现类，底层使用的是一个可以调整大小的数组实现的。
• :是一种特殊的数据类型（引用数据类型） -- 泛型
  • ArrayList<String> 或者 ArrayList<Integer> 或者 ArrayList<Student>

底层代码：

        属性：

DEFAULT_CAPACITY = 10 默认长度，初始化容量为10 Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {} //有参构造所创建 Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {} //无参构造所创建的 Object[] elementData;底层为Object类型的数组，存储的元素都在此。 int size 实际存放的个数 

         构造方法 ：

        add方法源码：（jdk1.8与之不同，此处为jdk16）

ArrayList集合底层是数组，怎么优化？         尽可能少的扩容。因为数组扩容效率比较低，建议在使用ArrayList集合 的时候预估计元素的个数，给定一个初始化容量。 数组优点： 检索效率比较高。（每个元素占用空间大小相同，内存地址是连续的，知道首元素内存地址， 然后知道下标，通过数学表达式计算出元素的内存地址，所以检索效率最高。） 数组缺点： 随机增删元素效率比较低。 另外数组无法存储大数据量。（很难找到一块非常巨大的连续的内存空间。） 向数组末尾添加元素，效率很高，不受影响。

底层代码

        属性：

        add方法源码：（jdk1.8与之不同，此处为jdk16）

        LinkedList和ArrayList方法一样，只是底层实现不一样。ArrayList底层为数组存储，LinkedList是以双向链表存储。LinkedList集合没有初始化容量。最初这个链表中没有任何元素。first和last引用都是null。

链表的优点： 由于链表上的元素在空间存储上内存地址不连续。 所以随机增删元素的时候不会有大量元素位移，因此随机增删效率较高。 在以后的开发中，如果遇到随机增删集合中元素的业务比较多时，建议 使用LinkedList。 链表的缺点： 不能通过数学表达式计算被查找元素的内存地址，每一次查找都是从头 节点开始遍历，直到找到为止。所以LinkedList集合检索/查找的效率 较低。 ArrayList：把检索发挥到极致。（末尾添加元素效率还是很高的。） LinkedList：把随机增删发挥到极致。 加元素都是往末尾添加，所以ArrayList用的比LinkedList多。

1、底层也是一个数组。 2、初始化容量：10 3、怎么扩容的？ 扩容之后是原容量的2倍。 10--> 20 --> 40 --> 80 4、Vector中所有的方法都是线程同步的，都带有synchronized关键字， 是线程安全的。效率比较低，使用较少了。 5、怎么将一个线程不安全的ArrayList集合转换成线程安全的呢？ 使用集合工具类： java.util.Collections; java.util.Collection 是集合接口。 java.util.Collections 是集合工具类。 Collections.synchronizedList();//将及格转换为线程安全的。

• Set集合也是一个接口，继承自Collection，与List类似，都需要通过实现类来进行操作。
• 特点
  • 不允许包含重复的值
  • 没有索引（就不能使用普通的for循环进行遍历）

         例：双色球

        Set集合的去重原理使用的是哈希值。

哈希值就是JDK根据对象地址 或者 字符串 或者数值 通过自己内部的计算出来的一个整数类型数据

- 用来获取哈希值，来自于Object顶层类

• 对象的哈希值特点
  • 同一个对象多次调用方法，得到的结果是相同的。
  • 默认情况下，不同的对象的哈希值也是不同的（特殊情况除外）

• HashSet集合的特点
  • 底层结构是“哈希表”
  • 集合对于读写顺序不做保证
  • 没有索引
  • Set集合中的内容不能重复

• 特点
  • LinkedHashSet是哈希表和链表实现的Set接口，具有可预测的读写顺序。
  • 有链表来保证元素有序
  • 有哈希表来保证元素的唯一性

1、TreeSet集合底层实际上是一个TreeMap

2、TreeMap集合底层是一个二叉树。

3、放到TreeSet集合中的元素，等同于放到TreeMap集合key部分了。

4、TreeSet集合中的元素：无序不可重复，但是可以按照元素的大小顺序自动排序。

5.5.1 -自定义排序规则  

对于自定义的类无法排序，因为类中对象之间没有比较规则，不知道谁大谁小。

          匿名内部类方式

Comparable和Comparator怎么选择呢？ 当比较规则不会发生改变的时候，或者说当比较规则只有1个的时候，建议实现Comparable接口。 如果比较规则有多个，并且需要多个比较规则之间频繁切换，建议使用Comparator接口。

双列集合：用来存储键值对的集合。

• : K(key)键 ，V(value)值
• 将键映射到值的对象，不能出现重复的键，每个键最多可以映射到一个值

1、Map和Collection没有继承关系。 2、Map集合以key和value的方式存储数据：键值对 key和value都是引用数据类型。 key和value都是存储对象的内存地址。 key起到主导的地位，value是key的一个附属品。 

例子：

通过 数组 + 链表 实现的一种数据结构

哈希表的构造方法的参数是一个长度为16个元素的数组，通过哈希值 % 16 的值，作为头节点在数组中选择对应的位置，就形成了哈希表。

         注：图转自动力节点。

        6.5.1 -底层源码

        6.5.2 -特点

1、无序，不可重复。 为什么无序？ 因为不一定挂到哪个单向链表上。 不可重复是怎么保证的？ equals方法来保证HashMap集合的key不可重复。 如果key重复了，value会覆盖。 2、放在HashMap集合key部分的元素其实就是放到HashSet集合中了。     所以HashSet集合中的元素也需要同时重写hashCode()+equals()方法。

3、HashMap集合的默认初始化容量是16，默认加载因子是0.75 这个默认加载因子是当HashMap集合底层数组的容量达到75%的时候，数组以二叉树开始扩容。 重点，记住：HashMap集合初始化容量必须是2的倍数，这也是官方推荐的， 这是因为达到散列均匀，为了提高HashMap集合的存取效率，所必须的。 

6.5.3 -注意 

1.向Map集合中存，以及从Map集合中取，都是先调用key的hashCode方法，然后再调用equals方法！

        equals方法有可能调用，也有可能不调用。

        拿put(k,v)举例，什么时候equals不会调用？ k.hashCode()方法返回哈希值， 哈希值经过哈希算法转换成数组下标。 数组下标位置上如果是null，equals不需要执行。 拿get(k)举例，什么时候equals不会调用？ k.hashCode()方法返回哈希值， 哈希值经过哈希算法转换成数组下标。 数组下标位置上如果是null，equals不需要执行。

4.假设将所有的hashCode()方法返回值固定为某个值，那么会导致底层哈希表变成了 纯单向链表。

这种情况我们成为：散列分布不均匀。

什么是散列分布均匀？

假设有100个元素，10个单向链表，那么每个单向链表上有10个节点，这是最好的， 是散列分布均匀的。假设将所有的hashCode()方法返回值都设定为不一样的值，可以吗，有什么问题？ 不行，因为这样的话导致底层哈希表就成为一维数组了，没有链表的概念了。 也是散列分布不均匀。散列分布均匀需要你重写hashCode()方法时有一定的技巧。

Properties是一个Map集合，继承Hashtable，Properties的key和value都是String类型。 Properties被称为属性类对象。 Properties是线程安全的。

        本篇文章介绍了集合的常用方法以及个别集合的底层是如何实现的。介绍了集合的继承与实现结构。各个集合的扩容方式及扩容大小以及各个集合的优点和用途。希望大家可以根据本篇文章可以更加深刻的理解java中的集合。

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