Collection接口与其子接口实现类-----总复习

数组与集合

1. 集合与数组存储数据概述：
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)

2. 数组存储的特点：
> 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。
* 比如：String[] arr;int[] arr1;Object[] arr2;
3. 数组存储的弊端：
* > 一旦初始化以后，其长度就不可修改。
* > 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。
* > 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
* > 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。

4. 集合存储的优点：
解决数组存储数据方面的弊端。

Collection接口

1.单列集合框架结构
|----Collection接口：单列集合，用来存储一个一个的对象
* |----List接口：存储序的、可重复的数据。 -->“动态”数组
* |----ArrayList、LinkedList、Vector
*
* |----Set接口：存储无序的、不可重复的数据 -->高中讲的“集合”
* |----HashSet、LinkedHashSet、TreeSet

对应图示：

2.Collection接口常用方法：
add(Object obj),addAll(Collection coll),size(),isEmpty(),clear();
contains(Object obj),containsAll(Collection coll),remove(Object obj),removeAll(Collection coll),retainsAll(Collection coll),equals(Object obj);
hasCode(),toArray(),iterator();

3.Collection集合与数组间的转换
//集合 --->数组：toArray()
Object[] arr = coll.toArray();
for(int i = 0;i < arr.length;i++){
System.out.println(arr[i]);
}

//拓展：数组 --->集合:调用Arrays类的静态方法asList(T ... t)
List<String> list = Arrays.asList(new String[]{"AA", "BB", "CC"});
System.out.println(list);

List arr1 = Arrays.asList(new int[]{123, 456});
System.out.println(arr1.size());//1

List arr2 = Arrays.asList(new Integer[]{123, 456});
System.out.println(arr2.size());//2

4.使用Collection集合存储对象，要求对象所属的类满足：
向Collection接口的实现类的对象中添加数据obj时，要求obj所在类要重写equals().

5.本章节对大家的要求：
层次一：选择合适的集合类去实现数据的保存，调用其内部的相关方法。

层次二：不同的集合类底层的数据结构为何？如何实现数据的操作的：增删改查等。

Iterator接口与foreach循环 

1.遍历Collection的两种方式：
① 使用迭代器Iterator ② foreach循环（或增强for循环）
2.java.utils包下定义的迭代器接口：Iterator
2.1说明：
Iterator对象称为迭代器(设计模式的一种)，主要用于遍历 Collection 集合中的元素。
GOF给迭代器模式的定义为：提供一种方法访问一个容器(container)对象中各个元素，而又不需暴露该对象的内部细节。迭代器模式，就是为容器而生。
2.2作用：遍历集合Collectiton元素
2.3如何获取实例：coll.iterator()返回一个迭代器实例
2.4遍历的代码实现：
Iterator iterator = coll.iterator();
//hasNext():判断是否还下一个元素
while(iterator.hasNext()){
//next():①指针下移 ②将下移以后集合位置上的元素返回
System.out.println(iterator.next());
}

2.5图示说明：

2.6 remove()的使用：
//测试Iterator中的remove()
//如果还未调用next()或在上一次调用 next 方法之后已经调用了 remove 方法，再调用remove都会报IllegalStateException。
//内部定义了remove(),可以在遍历的时候，删除集合中的元素。此方法不同于集合直接调用remove()
@Test
public void test3(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new Person("Jerry",20));
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);

//删除集合中"Tom"
Iterator iterator = coll.iterator();
while (iterator.hasNext()){
// iterator.remove();
Object obj = iterator.next();
if("Tom".equals(obj)){
iterator.remove();
// iterator.remove();
}

}
//遍历集合
iterator = coll.iterator();
while (iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
}

3.jdk5.0新特性--增强for循环：(foreach循环)

1.遍历集合举例：

@Test
public void test1(){
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(123);
coll.add(456);
coll.add(new Person("Jerry",20));
coll.add(new String("Tom"));
coll.add(false);

//for(集合元素的类型 局部变量 : 集合对象)

for(Object obj : coll){
System.out.println(obj);
}
}
说明：
内部仍然调用了迭代器。

2.遍历数组举例：

@Test
public void test2(){
int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5,6};
//for(数组元素的类型 局部变量 : 数组对象)
for(int i : arr){
System.out.println(i);
}
}

Collection子接口：List接口

1. 存储的数据特点：存储序的、可重复的数据。

2. 常用方法：(记住)
增：add(Object obj)
删：remove(int index) / remove(Object obj)
改：set(int index, Object ele)
查：get(int index)
插：add(int index, Object ele)
长度：size()
遍历：① Iterator迭代器方式
② 增强for循环
③ 普通的循环

3. 常用实现类：
|----Collection接口：单列集合，用来存储一个一个的对象
* |----List接口：存储序的、可重复的数据。 -->“动态”数组,替换原的数组
* |----ArrayList：作为List接口的主要实现类；线程不安全的，效率高；底层使用Object[] elementData存储
* |----LinkedList：对于频繁的插入、删除操作，使用此类效率比ArrayList高；底层使用双向链表存储
* |----Vector：作为List接口的古老实现类；线程安全的，效率低；底层使用Object[] elementData存储

4. 源码分析(难点)
4.1 ArrayList的源码分析：
* 2.1 jdk 7情况下
* ArrayList list = new ArrayList();//底层创建了长度是10的Object[]数组elementData
* list.add(123);//elementData[0] = new Integer(123);
* ...
* list.add(11);//如果此次的添加导致底层elementData数组容量不够，则扩容。
* 默认情况下，扩容为原来的容量的1.5倍，同时需要将原有数组中的数据复制到新的数组中。
*
* 结论：建议开发中使用带参的构造器：ArrayList list = new ArrayList(int capacity)
*
* 2.2 jdk 8中ArrayList的变化：
* ArrayList list = new ArrayList();//底层Object[] elementData初始化为{}.并没创建长度为10的数组
*
* list.add(123);//第一次调用add()时，底层才创建了长度10的数组，并将数据123添加到elementData[0]
* ...
* 后续的添加和扩容操作与jdk 7 无异。
* 2.3 小结：jdk7中的ArrayList的对象的创建类似于单例的饿汉式，而jdk8中的ArrayList的对象
* 的创建类似于单例的懒汉式，延迟了数组的创建，节省内存。
*

4.2 LinkedList的源码分析：
* LinkedList list = new LinkedList(); 内部声明了Node类型的first和last属性，默认值为null
* list.add(123);//将123封装到Node中，创建了Node对象。
*
* 其中，Node定义为：体现了LinkedList的双向链表的说法
* private static class Node<E> {
E item;
Node<E> next;
Node<E> prev;

Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}
4.3 Vector的源码分析：
jdk7和jdk8中通过Vector()构造器创建对象时，底层都创建了长度为10的数组。
在扩容方面，默认扩容为原来的数组长度的2倍。

5. 存储的元素的要求：
添加的对象，所在的类要重写equals()方法
[面试题]
* 面试题：ArrayList、LinkedList、Vector者的异同？
* 同：三个类都是实现了List接口，存储数据的特点相同：存储序的、可重复的数据
* 不同：见上（第3部分+第4部分）

Collection子接口：Set接口

1. 存储的数据特点：无序的、不可重复的元素
具体的：
以HashSet为例说明：
1. 无序性：不等于随机性。存储的数据在底层数组中并非照数组索引的顺序添加，而是根据数据的哈希值决定的。
2. 不可重复性：保证添加的元素照equals()判断时，不能返回true.即：相同的元素只能添加一个。

2. 元素添加过程：(以HashSet为例)
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元素：
如果此位置上没其他元素，则元素a添加成功。 --->情况1
如果此位置上其他元素b(或以链表形式存在的多个元素，则比较元素a与元素b的hash值：
如果hash值不相同，则元素a添加成功。--->情况2
如果hash值相同，进而需要调用元素a所在类的equals()方法：
equals()返回true,元素a添加失败
equals()返回false,则元素a添加成功。--->情况2

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 :元素a放到数组中，指向原来的元素。
jdk 8 :原来的元素在数组中，指向元素a
总结：七上八下

HashSet底层：数组+链表的结构。（前提：jdk7)

3. 常用方法
Set接口中没额外定义新的方法，使用的都是Collection中声明过的方法。

4. 常用实现类：
|----Collection接口：单列集合，用来存储一个一个的对象
* |----Set接口：存储无序的、不可重复的数据 -->高中讲的“集合”
* |----HashSet：作为Set接口的主要实现类；线程不安全的；可以存储null值
* |----LinkedHashSet：作为HashSet的子类；遍历其内部数据时，可以按照添加的顺序遍历
* 在添加数据的同时，每个数据还维护了两个引用，记录此数据前一个数据和后一个数据。 对于频繁的遍历操作，LinkedHashSet效率高于HashSet.
* |----TreeSet：可以照添加对象的指定属性，进行排序。

5. 存储对象所在类的要求：
HashSet/LinkedHashSet:

要求：向Set(主要指：HashSet、LinkedHashSet)中添加的数据，其所在的类一定要重写hashCode()和equals()
要求：重写的hashCode()和equals()尽可能保持一致性：相等的对象必须具有相等的散列码
* 重写两个方法的小技巧：对象中用作 equals() 方法比较的 Field，都应该用来计算 hashCode 值。
*

TreeSet:
1.自然排序中，比较两个对象是否相同的标准为：compareTo()返回0.不再是equals().
2.定制排序中，比较两个对象是否相同的标准为：compare()返回0.不再是equals().

6. TreeSet的使用
6.1 使用说明:
1.向TreeSet中添加的数据，要求是相同类的对象。
2.两种排序方式：自然排序（实现Comparable接口 和 定制排序（Comparator）

6.2 常用的排序方式:
//方式一：自然排序

@Test
    public void test1(){
        TreeSet set = new TreeSet();

        //失败：不能添加不同类的对象
//        set.add(123);
//        set.add(456);
//        set.add("AA");
//        set.add(new User("Tom",12));

            //举例一：
//        set.add(34);
//        set.add(-34);
//        set.add(43);
//        set.add(11);
//        set.add(8);

        //举例二：
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(new User("Jerry",32));
        set.add(new User("Jim",2));
        set.add(new User("Mike",65));
        set.add(new User("Jack",33));
        set.add(new User("Jack",56));

        Iterator iterator = set.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }

    }

//方式二：定制排序

    @Test
    public void test2(){
        Comparator com = new Comparator() {
            //照年龄从小到大排列
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                if(o1 instanceof User && o2 instanceof User){
                    User u1 = (User)o1;
                    User u2 = (User)o2;
                    return Integer.compare(u1.getAge(),u2.getAge());
                }else{
                    throw new RuntimeException("输入的数据类型不匹配");
                }
            }
        };

        TreeSet set = new TreeSet(com);
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(new User("Jerry",32));
        set.add(new User("Jim",2));
        set.add(new User("Mike",65));
        set.add(new User("Mary",33));
        set.add(new User("Jack",33));
        set.add(new User("Jack",56));

        Iterator iterator = set.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }