Java集合

发布时间：2024年01月15日

1.1数组和集合的区别【理解】

相同点
都是容器,可以存储多个数据
不同点
- 数组的长度是不可变的,集合的长度是可变的
- 数组可以存基本数据类型和引用数据类型
  集合只能存引用数据类型,如果要存基本数据类型,需要存对应的包装类

1.2集合类体系结构【理解】

1.3Collection 集合概述和使用【应用】

Collection集合概述
- 是单例集合的顶层接口,它表示一组对象,这些对象也称为Collection的元素
- JDK 不提供此接口的任何直接实现.它提供更具体的子接口(如Set和List)实现
创建Collection集合的对象
- 多态的方式
- 具体的实现类ArrayList
Collection集合常用方法
| 方法名 | 说明 |
| — | — |
| boolean add(E e) | 添加元素 |
| boolean remove(Object o) | 从集合中移除指定的元素 |
| boolean removeIf(Object o) | 根据条件进行移除 |
| void clear() | 清空集合中的元素 |
| boolean contains(Object o) | 判断集合中是否存在指定的元素 |
| boolean isEmpty() | 判断集合是否为空 |
| int size() | 集合的长度，也就是集合中元素的个数 |

1.4Collection集合的遍历

1.4.1 迭代器遍历

迭代器介绍
- 迭代器,集合的专用遍历方式
- Iterator iterator(): 返回此集合中元素的迭代器,通过集合对象的iterator()方法得到
Iterator中的常用方法
boolean hasNext(): 判断当前位置是否有元素可以被取出
E next(): 获取当前位置的元素,将迭代器对象移向下一个索引位置
Collection集合的遍历

public class IteratorDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合对象
        Collection<String> c = new ArrayList<>();

        //添加元素
        c.add("hello");
        c.add("world");
        c.add("java");
        c.add("javaee");

        //Iterator<E> iterator()：返回此集合中元素的迭代器，通过集合的iterator()方法得到
        Iterator<String> it = c.iterator();

        //用while循环改进元素的判断和获取
        while (it.hasNext()) {
            String s = it.next();
            System.out.println(s);
        }
    }
}

迭代器中删除的方法
void remove(): 删除迭代器对象当前指向的元素

public class IteratorDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("a");
        list.add("b");
        list.add("b");
        list.add("c");
        list.add("d");

        Iterator<String> it = list.iterator();
        while(it.hasNext()){
            String s = it.next();
            if("b".equals(s)){
                //指向谁,那么此时就删除谁.
                it.remove();
            }
        }
        System.out.println(list);
    }
}

1.4.2 增强for

介绍
- 它是JDK5之后出现的,其内部原理是一个Iterator迭代器
- 实现Iterable接口的类才可以使用迭代器和增强for
- 简化数组和Collection集合的遍历
格式
for(集合/数组中元素的数据类型变量名 : 集合/数组名) {
// 已经将当前遍历到的元素封装到变量中了,直接使用变量即可
}
代码

public class MyCollectonDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list =  new ArrayList<>();
        list.add("a");
        list.add("b");
        list.add("c");
        list.add("d");
        list.add("e");
        list.add("f");

        //1,数据类型一定是集合或者数组中元素的类型
        //2,str仅仅是一个变量名而已,在循环的过程中,依次表示集合或者数组中的每一个元素
        //3,list就是要遍历的集合或者数组
        for(String str : list){
            System.out.println(str);
        }
    }
}

细节点注意：

1.报错NoSuchElementException

2.迭代器遍历完毕，指针不会复位

3.循环中只能用一次next方法

4.迭代器遍历时，不能用集合的方法进行增加或者删除

public class A04_CollectionDemo4 {
    public static void main(String[] args) {
      /*
        迭代器的细节注意点：
            1.报错NoSuchElementException
            2.迭代器遍历完毕，指针不会复位
            3.循环中只能用一次next方法
            4.迭代器遍历时，不能用集合的方法进行增加或者删除
            	暂时当做一个结论先行记忆，在今天我们会讲解源码详细的再来分析。
                如果我实在要删除：那么可以用迭代器提供的remove方法进行删除。
                如果我要添加，暂时没有办法。(只是暂时)
       */

        //1.创建集合并添加元素
        Collection<String> coll = new ArrayList<>();
        coll.add("aaa");
        coll.add("bbb");
        coll.add("ccc");
        coll.add("ddd");

        //2.获取迭代器对象
        //迭代器就好比是一个箭头，默认指向集合的0索引处
        Iterator<String> it = coll.iterator();
        //3.利用循环不断的去获取集合中的每一个元素
        while(it.hasNext()){
            //4.next方法的两件事情：获取元素并移动指针
            String str = it.next();
            System.out.println(str);
        }

        //当上面循环结束之后，迭代器的指针已经指向了最后没有元素的位置
        //System.out.println(it.next());//NoSuchElementException

        //迭代器遍历完毕，指针不会复位
        System.out.println(it.hasNext());

        //如果我们要继续第二次遍历集合，只能再次获取一个新的迭代器对象
        Iterator<String> it2 = coll.iterator();
        while(it2.hasNext()){
            String str = it2.next();
            System.out.println(str);
        }
    }
}

1.4.3 lambda表达式

利用forEach方法，再结合lambda表达式的方式进行遍历

public class A07_CollectionDemo7 {
    public static void main(String[] args) {
       /* 
        lambda表达式遍历：
                default void forEach(Consumer<? super T> action):
        */

        //1.创建集合并添加元素
        Collection<String> coll = new ArrayList<>();
        coll.add("zhangsan");
        coll.add("lisi");
        coll.add("wangwu");
        //2.利用匿名内部类的形式
        //底层原理：
        //其实也会自己遍历集合，依次得到每一个元素
        //把得到的每一个元素，传递给下面的accept方法
        //s依次表示集合中的每一个数据
       /* coll.forEach(new Consumer<String>() {
            @Override
            public void accept(String s) {
                System.out.println(s);
            }
        });*/

        //lambda表达式
        coll.forEach(s -> System.out.println(s));
    }
}

2.List集合

2.1List集合的概述和特点【记忆】

List集合的概述
- 有序集合,这里的有序指的是存取顺序
- 用户可以精确控制列表中每个元素的插入位置,用户可以通过整数索引访问元素,并搜索列表中的元素
- 与Set集合不同,列表通常允许重复的元素
List集合的特点
- 存取有序
- 可以重复
- 有索引

2.2List集合的特有方法【应用】

方法介绍
| 方法名 | 描述 |
| — | — |
| void add(int index,E element) | 在此集合中的指定位置插入指定的元素 |
| E remove(int index) | 删除指定索引处的元素，返回被删除的元素 |
| E set(int index,E element) | 修改指定索引处的元素，返回被修改的元素 |
| E get(int index) | 返回指定索引处的元素 |
示例代码

public class MyListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("aaa");
        list.add("bbb");
        list.add("ccc");
        //method1(list);
        //method2(list);
        //method3(list);
        //method4(list);
    }

    private static void method4(List<String> list) {
        //        E get(int index)		返回指定索引处的元素
        String s = list.get(0);
        System.out.println(s);
    }

    private static void method3(List<String> list) {
        //        E set(int index,E element)	修改指定索引处的元素，返回被修改的元素
        //被替换的那个元素,在集合中就不存在了.
        String result = list.set(0, "qqq");
        System.out.println(result);
        System.out.println(list);
    }

    private static void method2(List<String> list) {
        //        E remove(int index)		删除指定索引处的元素，返回被删除的元素
        //在List集合中有两个删除的方法
        //第一个 删除指定的元素,返回值表示当前元素是否删除成功
        //第二个 删除指定索引的元素,返回值表示实际删除的元素
        String s = list.remove(0);
        System.out.println(s);
        System.out.println(list);
    }

    private static void method1(List<String> list) {
        //        void add(int index,E element)	在此集合中的指定位置插入指定的元素
        //原来位置上的元素往后挪一个索引.
        list.add(0,"qqq");
        System.out.println(list);
    }
}

2.3List集合的五种遍历方式【应用】

迭代器
列表迭代器
增强for
Lambda表达式
普通for循环

代码示例：

//创建集合并添加元素
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("aaa");
list.add("bbb");
list.add("ccc");

//1.迭代器
/*Iterator<String> it = list.iterator();
     while(it.hasNext()){
        String str = it.next();
        System.out.println(str);
}*/


//2.增强for
//下面的变量s，其实就是一个第三方的变量而已。
//在循环的过程中，依次表示集合中的每一个元素
/* for (String s : list) {
       System.out.println(s);
   }*/

//3.Lambda表达式
//forEach方法的底层其实就是一个循环遍历，依次得到集合中的每一个元素
//并把每一个元素传递给下面的accept方法
//accept方法的形参s，依次表示集合中的每一个元素
//list.forEach(s->System.out.println(s) );


//4.普通for循环
//size方法跟get方法还有循环结合的方式，利用索引获取到集合中的每一个元素
/*for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            //i:依次表示集合中的每一个索引
            String s = list.get(i);
            System.out.println(s);
        }*/

// 5.列表迭代器
//获取一个列表迭代器的对象，里面的指针默认也是指向0索引的

//额外添加了一个方法：在遍历的过程中，可以添加元素
ListIterator<String> it = list.listIterator();
while(it.hasNext()){
    String str = it.next();
    if("bbb".equals(str)){
        //qqq
        it.add("qqq");
    }
}
System.out.println(list);

2.4 细节点注意：

List系列集合中的两个删除的方法

1.直接删除元素
2.通过索引进行删除

代码示例:

//List系列集合中的两个删除的方法
//1.直接删除元素
//2.通过索引进行删除

//1.创建集合并添加元素
List<Integer> list = new ArrayList<>();

list.add(1);
list.add(2);
list.add(3);


//2.删除元素
//请问：此时删除的是1这个元素，还是1索引上的元素？
//为什么？
//因为在调用方法的时候，如果方法出现了重载现象
//优先调用，实参跟形参类型一致的那个方法。

//list.remove(1);


//手动装箱，手动把基本数据类型的1，变成Integer类型
Integer i = Integer.valueOf(1);

list.remove(i);

System.out.println(list);

3.数据结构

3.1数据结构之栈和队列【记忆】

栈结构
先进后出
队列结构
先进先出

3.2数据结构之数组和链表【记忆】

数组结构
查询快、增删慢
队列结构
查询慢、增删快

4.List集合的实现类

4.1List集合子类的特点【记忆】

ArrayList集合
底层是数组结构实现，查询快、增删慢
LinkedList集合
底层是链表结构实现，查询慢、增删快

4.2LinkedList集合的特有功能【应用】

特有方法
| 方法名 | 说明 |
| — | — |
| public void addFirst(E e) | 在该列表开头插入指定的元素 |
| public void addLast(E e) | 将指定的元素追加到此列表的末尾 |
| public E getFirst() | 返回此列表中的第一个元素 |
| public E getLast() | 返回此列表中的最后一个元素 |
| public E removeFirst() | 从此列表中删除并返回第一个元素 |
| public E removeLast() | 从此列表中删除并返回最后一个元素 |
示例代码

public class MyLinkedListDemo4 {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
        list.add("aaa");
        list.add("bbb");
        list.add("ccc");
//        public void addFirst(E e)	在该列表开头插入指定的元素
        //method1(list);

//        public void addLast(E e)	将指定的元素追加到此列表的末尾
        //method2(list);

//        public E getFirst()		返回此列表中的第一个元素
//        public E getLast()		返回此列表中的最后一个元素
        //method3(list);

//        public E removeFirst()		从此列表中删除并返回第一个元素
//        public E removeLast()		从此列表中删除并返回最后一个元素
        //method4(list);
      
    }

    private static void method4(LinkedList<String> list) {
        String first = list.removeFirst();
        System.out.println(first);

        String last = list.removeLast();
        System.out.println(last);

        System.out.println(list);
    }

    private static void method3(LinkedList<String> list) {
        String first = list.getFirst();
        String last = list.getLast();
        System.out.println(first);
        System.out.println(last);
    }

    private static void method2(LinkedList<String> list) {
        list.addLast("www");
        System.out.println(list);
    }

    private static void method1(LinkedList<String> list) {
        list.addFirst("qqq");
        System.out.println(list);
    }
}

5. 源码分析

5.1 ArrayList源码分析：

核心步骤：

创建ArrayList对象的时候，他在底层先创建了一个长度为0的数组。
数组名字：elementDate，定义变量size。
size这个变量有两层含义：
①：元素的个数，也就是集合的长度
②：下一个元素的存入位置
添加元素，添加完毕后，size++

扩容时机一：

当存满时候，会创建一个新的数组，新数组的长度，是原来的1.5倍，也就是长度为15.再把所有的元素，全拷贝到新数组中。如果继续添加数据，这个长度为15的数组也满了，那么下次还会继续扩容，还是1.5倍。

扩容时机二：

一次性添加多个数据，扩容1.5倍不够，怎么办呀？
如果一次添加多个元素，1.5倍放不下，那么新创建数组的长度以实际为准。

举个例子：
在一开始，如果默认的长度为10的数组已经装满了，在装满的情况下，我一次性要添加100个数据很显然，10扩容1.5倍，变成15，还是不够，

怎么办？

此时新数组的长度，就以实际情况为准，就是110

具体分析过程可以参见视频讲解。

添加一个元素时的扩容：

添加多个元素时的扩容：

5.2 LinkedList源码分析：

底层是双向链表结构

核心步骤如下：

刚开始创建的时候，底层创建了两个变量：一个记录头结点first，一个记录尾结点last，默认为null
添加第一个元素时，底层创建一个结点对象，first和last都记录这个结点的地址值
添加第二个元素时，底层创建一个结点对象，第一个结点会记录第二个结点的地址值，last会记录新结点的地址值

具体分析过程可以参见视频讲解。

5.3 迭代器源码分析：

迭代器遍历相关的三个方法：

Iterator iterator() ：获取一个迭代器对象
boolean hasNext() ：判断当前指向的位置是否有元素
E next() ：获取当前指向的元素并移动指针

文章来源:https://blog.csdn.net/ngczx/article/details/135598089
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