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Java集合详解（超详细）
集合、数组都是对多个数据进行存储操作的结构，简称Java容器。 说明：此时的存储，主要指的是内存层面的存储，不涉及到持久化的存储（.txt,.jpg,.avi，数据库中)
一旦初始化以后，其长度就确定了。 数组一旦定义好，其元素的类型也就确定了。我们也就只能操作指定类型的数据了。
1.一旦初始化以后，其长度就不可修改。 2.数组中提供的方法非常限，对于添加、删除、插入数据等操作，非常不便，同时效率不高。 3.获取数组中实际元素的个数的需求，数组没有现成的属性或方法可用 4.数组存储数据的特点：有序、可重复。对于无序、不可重复的需求，不能满足。
Java集合可分为Collection和Map两种体系
其中：
代码实例：
注意：
注意：
代码实例：
鉴于Java中数组用来存储数据的局限性，我们通常使用List替代数组 List集合类中元素有序、且可重复，集合中的每个元素都有其对应的顺序索引。 List容器中的元素都对应一个整数型的序号记载其在容器中的位置，可以根据序号存取容器中的元素。 JDK AP中List接口的实现类常用的有：ArrayList、LinkedList和 Vector.
ArrayList的三个构造方法：
（1）ArrayList()构造一个初始容量为 10 的空列表。
（2）ArrayList(int initialCapacity)构造一个具有指定初始容量的空列表。
（3）ArrayList(Collection<? extends E> c)构造一个包含指定 collection 的元素的列表，这些元素是按照该 collection 的迭代器返回它们的顺序排列的。
Set接口是Collection的子接口，set接口没有提供额外的方法 Set集合不允许包含相同的元素，如果试把两个相同的元素加入同一个Set集合中，则添加操作失败。（多用于过滤操作，去掉重复数据） Set判断两个对象是否相同不是使用==运算符，而是根据equals()方法
HashSet使用哈希表实现的，元素是无序的。添加、删除操作时间复杂度都是O(1)。 TreeSet内部结构是一个树结构(红黑树)，元素是有序的，添加、删除操作时间复杂度为O(log(n))，并且提供了first(), last(), headSet(), tailSet()等方法来处理有序集合。 LinkedHashSet是介于HashSet 和 TreeSet之间，内部是一个双向链表结构，所以它的插入是有序的，时间复杂度是O(1)。
以HashSet为例说明：
概述：
元素添加过程：(难点)
我们向HashSet中添加元素a,首先调用元素a所在类的hashCode()方法，计算元素a的哈希值，此哈希值接着通过某种算法计算出在HashSet底层数组中的存放位置（即为：索引位置），判断数组此位置上是否已经有元素：
对于添加成功的情况2和情况3而言：元素a 与已经存在指定索引位置上数据以链表的方式存储。 JDK 7.0 和JDK 8.0 元素添加的区别：
与HashSet集合相比，TreeSet还提供了几个额外方法：
Comparator comparator():如果TreeSet采用了定制顺序，则该方法返回定制排序所使用的Comparator，如果TreeSet采用自然排序，则返回null； Object first():返回集合中的第一个元素； Object last():返回集合中的最后一个元素； Object lower(Object e)：返回指定元素之前的元素。 Object higher(Object e)：返回指定元素之后的元素。 SortedSet subSet（Object fromElement，Object toElement）：返回此Set的子集合，含头不含尾； SortedSet headSet(Object toElement)：返回此Set的子集，由小于toElement的元素组成； SortedSet tailSet(Object fromElement)：返回此Set的子集，由大于fromElement的元素组成;
说明：
执行结果：会抛出一个异常：java.lang.ClassCastException: java.lang.Integer cannot be cast to java.lang.String 原因：向TreeSet中添加的数据，要求是相同类的对象
执行结果：java.lang.ClassCastException，出现了类型转换异常 原因：在于我们需要告诉TreeSet如何来进行比较元素，如果不指定，就会抛出这个异常
解决：
指定比较的规则，在自定义类(Person)中实现Comparable接口，并重写接口中的compareTo方法
说明：
注意：
代码实例：
说明：
代码实例：
添加、删除、修改、查询方法：
元视图操作的方法：（Map的遍历）
元素添加过程简要说明：
HashMap的底层实现原理？以jdk7为例说明： 1.HashMap map = new HashMap(): 2.在实例化以后，底层创建了长度是16的一维数组Entry[] table。
3.map.put(key1,value1):（可能已经执行过多次put） 4.首先，调用key1所在类的hashCode()计算key1哈希值，此哈希值经过某种算法计算以后，得到在Entry数组中的存放位置。 1)如果此位置上的数据为空，此时的key1-value1添加成功。 —-情况1 2)如果此位置上的数据不为空，(意味着此位置上存在一个或多个数据(以链表形式存在)),比较key1和已经存在的一个或多个数据的哈希值： ①如果key1的哈希值与已经存在的数据的哈希值都不相同，此时key1-value1添加成功。—-情况2 ②如果key1的哈希值和已经存在的某一个数据(key2-value2)的哈希值相同，继续比较：调用key1所在类的equals(key2)方法，比较： 如果equals()返回false:此时key1-value1添加成功。—-情况3 如果equals()返回true:使用value1替换value2。 补充：关于情况2和情况3：此时key1-value1和原来的数据以链表的方式存储。 HashMap的扩容:（jdk7） 在不断的添加过程中，会涉及到扩容问题，当超出临界值(且要存放的位置非空)时，扩容。默认的扩容方式：扩容为原来容量的2倍，并将原有的数据复制过来。 当HashMap中的元素越来越多的时候，hash冲突的几率也就越来越高，因为数组的长度是固定的。所以为了提高查询的效率，就要对 HashMap的数组进行扩容，而在HashMap数组扩容之后，原数组中的数据必须重新计算其在新数组中的位置，并放进去，这就是 resize。 HashMap扩容时机:（jdk7） 当HashMap中的元素个数超过数组大小（数组总大小 length，不是数组中个数）* loadFactor时，就会进行数组扩容，loadFactor的默认值(DEFAULT_LOAD_ FACTOR)为0.75，这是一个折中的取值。也就是说，默认情况下，数组大小(DEFAULT INITIAL CAPACITY)为16，那么当 HashMap中元素个数超过16 * 0.75=12（这个值就是代码中的 threshold值，也叫做临界值）的时候，就把数组的大小扩展为2 * 16=32，即扩大一倍，然后重新计算每个元素在数组中的位置，而这是一个非常消耗性能的操作，所以如果我们已经预知 HashMap中元素的个数，那么预设元素的个数能够有效的提高HashMap的性能。
HashMap在JDK 8.0底层实现原理：
HashMap添加元素的过程：（jdk8） 当实例化一个HashMap时，会初始化 initialCapacity和loadFactor，在put第一对映射关系时，系统会创建一个长度为 initialCapacity的Node数组，这个长度在哈希表中被称为容量（Capacity），在这个数组中可以存放元素的位置我们称之为“桶”（ bucket），每个bucket都有自己的索引，系统可以根据索引快速的查找bucket中的元素。 每个 bucket中存储一个元素，即一个Node对象，但每一个Noe对象可以带个引用变量next，用于指向下一个元素，因此，在一个桶中，就有可能生成一个Node链。也可能是一个一个 TreeNode对象，每一个Tree node对象可以有两个叶子结点left和right，因此，在一个桶中，就有可能生成一个TreeNode树。而新添加的元素作为链表的last，或树的叶子结点。 HashMap的扩容机制:（jdk8） 当HashMapl中的其中一个链的对象个数没有达到8个和JDK 7.0以前的扩容方式一样。 当HashMapl中的其中一个链的对象个数如果达到了8个，此时如果 capacity没有达到64，那么HashMap会先扩容解决，如果已经达到了64，那么这个链会变成树，结点类型由Node变成 Tree Node类型。当然，如果当映射关系被移除后，下次resize方法时判断树的结点个数低于6个，也会把树再转为链表。 jdk8 相较于jdk7在底层实现方面的不同： 1.new HashMap():底层没有创建一个长度为16的数组 2. jdk 8底层的数组是：Node[],而非Entry[] 3. 首次调用put()方法时，底层创建长度为16的数组 4. jdk7底层结构只有：数组+链表。jdk8中底层结构：数组+链表+红黑树。 1)形成链表时，七上八下（jdk7:新的元素指向旧的元素。jdk8：旧的元素指向新的元素） 2)当数组的某一个索引位置上的元素以链表形式存在的数据个数 > 8 且当前数组的长度 64时，此时此索引位置上的所数据改为使用红黑树存储。（方便查找）
HashMap底层典型属性的说明： DEFAULT_INITIAL_CAPACITY : HashMap的默认容量，16 DEFAULT_LOAD_FACTOR：HashMap的默认加载因子：0.75 threshold：扩容的临界值，= 容量*填充因子：16 * 0.75 => 12 TREEIFY_THRESHOLD：Bucket中链表长度大于该默认值，转化为红黑树:JDK 8.0引入 MIN_TREEIFY_CAPACITY：桶中的Node被树化时最小的hash表容量:64
LinkedHashMap底层使用的结构与HashMap相同，因为LinkedHashMap继承于HashMap. 区别就在于：LinkedHashMap内部提供了Entry，替换HashMap中的Node. 与LinkedhashSet类似，LinkedHashMap可以维护Map的迭代顺序：迭代顺序与Key-value对的插入顺序一致
1.TreeMap存储Key-Value对时，需要根据key-value对进行排序。TreeMap可以保证所有的 Key-Value对处于有序状态。 2.TreeSet底层使用红黑树结构存储数据 3.TreeMap的Key的排序:
代码示例：
Hashtable的介绍：
Hashtable是个古老的Map实现类，JDK1.0就提供了。不同于 HashMap，Hashtable是线程安全的. Hashtable实现原理和HashMap相同，功能相同。底层都使用哈希表结构，查询速度快，很多情况下可以互用 与HashMap.不同，Hashtable不允许使用null作为key和value. 与HashMap一样，Hashtable也不能保证其中Key-value对的顺序. Hashtable判断两个key相等、两个value相等的标准，与HashMap-致.
Properties类是Hashtable的子类，该对象用于处理属性文件
由于属性文件里的key、value都是字符串类型，所以Properties里的key和value都是字符串类型 存取数据时，建议使用setProperty(String key,String value)方法和getProperty(String key)方法
代码实例：
出现中文乱码的解决办法：
使用Classloader加载src目录下的配置文件
1. 作用：
Collections是一个操作Set、List和Map等集合的工具类 Collections中提供了一系列静态的方法对集合元素进行排序、査询和修改等操作，还提供了对集合对象设置不可变、对集合对象实现同步控制等方法
代码实例：
ArrayList和 Linkedlist的异同： 二者都线程不安全，相比线程安全的 Vector，ArrayList执行效率高。 此外，ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，Linkedlist基于链表的数据结构。对于随机访问get和set，ArrayList觉得优于Linkedlist，因为Linkedlist要移动指针。对于新增和删除操作add（特指插入）和 remove，Linkedlist比较占优势，因为 ArrayList要移动数据。 ArrayList和 Vector的区别： Vector和ArrayList几乎是完全相同的，唯一的区别在于Vector是同步类(synchronized)，属于强同步类。因此开销就比 ArrayList要大，访问要慢。正常情况下，大多数的Java程序员使用ArrayList而不是Vector，因为同步完全可以由程序员自己来控制。Vector每次扩容请求其大小的2倍空间，而ArrayList是1.5倍。Vector还有一个子类Stack.
负载因子的大小决定了HashMap的数据密度。 负载因子越大密度越大，发生碰撞的几率越高，数组中的链表越容易长，造成査询或插入时的比较次数增多，性能会下降 负载因子越小，就越容易触发扩容，数据密度也越小，意味着发生碰撞的几率越小，数组中的链表也就越短，查询和插入时比较的次数也越小，性能会更高。但是会浪费一定的内容空间。而且经常扩容也会影响性能，建议初始化预设大一点的空间 按照其他语言的参考及研究经验，会考虑将负载因子设置为0.7~0.75，此时平均检索长度接近于常数。
好的博客： Java集合类(四)—TreeSet
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