Java集合整理

0，基础概念

　　Collection：统计大小、插入或删除数据、清空、是否包含某条数据，等等。而Collection就是对这些常用操作进行提取，只是其很全面、很通用。size(),isEmpty(),contains(),add(),remove,clear(),hashCode()

　　AbstractCollection:在Collection得基础上，在泛型上实现了一些方法，add抛出一个异常，addAll获得一个迭代器遍历添加，clear获得一个迭代器遍历删除，contains获得一个迭代器遍历查找，tostring集合内容

　　list：和collection相比，比较针对线性表来设计add，addAll，sort，get，set，indexOf，lastIndexOf，listIterator（）返回一个先前遍历得迭代器


　　AbstractList<e>：iterator方法返回了一个内部类Itr对象，合理的处理hasNext，next，remove方法，还有个ListItr实现了ListIterator接口，equals和hashcode的实现，所以在定义数据元素时，也应该复写这两个方法，以保证程序的正确运行

　　queue：继承自，collection，有offer（add），poll（remove），peek（element）操作，返回null不抛出异常

　　AbstractQueue：在泛型上实现了add，remove，element

　　Deque<e>:双向队列，添加了一些对应的，offerFist，addFirst，removeLast,pollLast,getLast,peekLast，定义了栈，push，和pop

　　map接口：put，get，size，remove，clear，希望我们完成hashcode和equal

　　AbstractMap：在泛型上帮我们实现上面方法

　　String的方法:

　　　　hashcode：hash = 31 * hash+ a[i]

　　　　equals：对比是不是同一个引用，对比是不是长度相同，再一个个字母对比

　　　　compareTo：实现了Comparable<t>的int compareTo(T t)方法，先对比长度，小的作为循环数，比较到a和b某个字母不相同，返回他们两个相减

　　数组

• 创建一个数组，必须声明其长度，以在内存中寻找合适的一段连续存储单元。这也意味着数组的大小是固定的，我们无法动态调整其大小。
• 想要获取数组中第i个元素，其时间复杂度是 O(1)，因为可以根据其地址直接找到它。同理修改也是。
• 因为地址连续，想要在数组中插入一个元素是复杂的，因为从插入位置起，后边的所有元素都需要向后移动一位。同理删除也是，只是移动方向为向前。并且，当数组存满时，就无法继续插入了。

　　链表

• 链表的每个元素都分为数据域和指针域，前者是实际存储的数据，后者则指向下一个元素的地址。和数组相比，每个元素需要占用的内存更大了。
• 增加与删除一个元素更方便了，因为没有对内存地址的限制，我们只需要在对应节点合理处理下指针域的值，就可以把一个元素插入链表或者从链表删除。
• 链表对查询表现也一般，需要遍历，时间复杂度为O(n)。

　　红黑树：红黑树和AVL树的思想是类似的，都是在插入过程中对二叉排序树进行调整，从而提升性能，它的增删改查均可以在O(lg n)内完成。红黑树的插入与删除和AVL树类似，也是每插入一个结点，都检查是否破坏了树的结构，然后进行调整。红黑树每个结点插入时默认都为红色，这样做可以降低黑高，也可以减少调整的次数。

　　队列

• 调整操作：

        initialCapacity |= (initialCapacity >>>  );
        initialCapacity |= (initialCapacity >>>  );
        initialCapacity |= (initialCapacity >>>  );
        initialCapacity |= (initialCapacity >>>  );
        initialCapacity |= (initialCapacity >>> );
        initialCapacity++;        

　　　一个数的二进制位00001101，那他最接近的二次幂就是00010000，具体操作就是通过上面的跳跃填充1的或操作，把后面的0补上1，即00001111加上1后变00010000

　　ps：二级制：0 -》1-》127-》-128-》-127-》-1-》-0即-128

　　　　　　　　00000000 -》00000001 -》 0111111111 -》 10000000 -》 10000001 -》11111111 -》10000000

　　循环队列操作：　　elements[head = (head - 1) & (elements.length - 1)] = e;参考上面二进制，正数就是取模，到了负数的时候，比如-1，此时他是用补码表示，无视符号位和前面高位的数，用地位数做取模，效果从最大的数开始

　　队列为满：head==tail。这时候就不得不扩容了，因为head==tail是判断是否为空的条件。直接扩容两倍

1，Iterator

　　Iterable<E>：collection继承的接口，代表要实现Iterator<T> iterator()接口，有了获得一个迭代器的能力，获得一个迭代器

　　Iterator<E>：Iterator是foreach遍历的主体，有核心next，remove，hasNext

　　ArrayList和linkedList：ListItr增加了hasPrevious,previous,nextIndex,add,set

2,ArrayList

• 默认是10，添加第一个的时候创建，添加元素时使用 ensureCapacityInternal() 方法来保证容量足够，如果不够时，需要使用 grow() 方法进行扩容，新容量的大小为 oldCapacity + (oldCapacity >> 1)，也就是旧容量的 1.5 倍。
• 扩容操作需要调用 Arrays.copyOf() 把原数组整个复制到新数组中，这个操作代价很高，因此最好在创建 ArrayList 对象时就指定大概的容量大小，减少扩容操作的次数。
• 需要调用 System.arraycopy() 将 index+1 后面的元素都复制到 index 位置上，该操作的时间复杂度为 O(N)，可以看出 ArrayList 删除元素的代价是非常高的。

• ArrayList 基于数组实现，并且具有动态扩容特性，因此保存元素的数组不一定都会被使用，那么就没必要全部进行序列化。ArrayList 实现了 writeObject() 和 readObject() 来控制只序列化数组中有元素填充那部分内容。

• Fail-Fast，modCount 用来记录 ArrayList 结构发生变化的次数。结构发生变化是指添加或者删除至少一个元素的所有操作，或者是调整内部数组的大小，仅仅只是设置元素的值不算结构发生变化。

  在进行序列化或者迭代等操作时，需要比较操作前后 modCount 是否改变，如果改变了需要抛出 ConcurrentModificationException。

3，linked list

• LinkedList既继承了List，又继承了Deque，那它必然有一堆add、remove、addFirst、addLast等方法。
• Node<e>作为她的内部类，有e数据域，和上下节点的指针
• 因为链表没有长度方面的问题，所以也不会涉及到扩容等问题，其构造函数也十分简洁了。
• 果要遍历，也最好使用foreach，也就是Iterator提供的方式。
• 非常适合大量数据的插入与删除，但其对处于中间位置的元素，无论是增删还是改查都需要折半遍历，这在数据量大时会十分影响性能。

4，treemap

• TreeMap是根据key进行排序的，它的排序和定位需要依赖比较器或覆写Comparable接口，也因此不需要key覆写hashCode方法和equals方法，就可以排除掉重复的key，而HashMap的key则需要通过覆写hashCode方法和equals方法来确保没有重复的key。
• TreeMap的查询、插入、删除效率均没有HashMap高，一般只有要对key排序时才使用TreeMap。
• TreeMap的key不能为null，而HashMap的key可以为null。
• TreeMap不是同步的。如果多个线程同时访问一个映射，并且其中至少一个线程从结构上修改了该映射，则其必须 外部同步。

5，hashmap

• 初始化没有设定值的时候，初始值1《《4=16，最大为1《《30，负载因为0.75的时候扩容，也是2次幂
• 链表长度为8的时候变成红黑树，小于6的时候变回链表
• 设计的key对象一定要实现hashCode方法
• 如果可以预先估计数量级，可以指定initial capacity，以减少rehash的过程。
• JDK 1.8 使用了 CAS 操作来支持更高的并发度，在 CAS 操作失败时使用内置锁 synchronized。

　　

6，Collections.sort(list，comparator<User>)，默认升序

 Collections.sort(userList, new Comparator<User>() {
            public int compare(User u1, User u2) {
                return new Double(u1.getSalary()).compareTo(new Double(u2.getSalary())); //升序
                // return new Double(u2.getSalary()).compareTo(new Double(u2.getSalary())); //降序
            }
        });

int[] intArray = new int[] { , , , - };
        Arrays.sort(intArray);

7，集合和数组转化，list转数组

List<String> list = new ArrayList<String> ();
        list.add("str1");
        list.add("str2");
        int size = list.size();
        String[] arr = (String[]) list.toArray(new String[size]);

数组转集合

List<String> list = new ArrayList<>(arr.length);
        Collections.addAll(list, arr);

8，数组和list复制，数组复制

System.arraycopy(a1, , a2, , );
        System.out.println(Arrays.toString(a1)); // [1, 2, 3, 4, 5]
        System.out.println(Arrays.toString(a2)); // [0, 0, 0, 2, 3, 4, 0, 0, 0, 0]

list复制

浅拷贝

1、遍历循环复制

List<Person> destList=new ArrayList<Person>(srcList.size());
for(Person p : srcList){
    destList.add(p);
}  

2、使用List实现类的构造方法

List<Person> destList=new ArrayList<Person>(srcList);  

3、使用list.addAll()方法

List<Person> destList=new ArrayList<Person>();
destList.addAll(srcList);

4、使用System.arraycopy()方法

Person[] srcPersons=srcList.toArray(new Person[]);
Person[] destPersons=new Person[srcPersons.length];
System.arraycopy(srcPersons, , destPersons, , srcPersons.length);