Java集合类（笔记）

Java集合类（笔记）
笔记

一、简介
1. Java标准库自带的java.util包提供了集合类：Collection。它是除Map外所有其他集合类的根接口。
2. Java主要包括以下三种集合：
  - List：一种有序列表的集合。
  - Set：一种保证没有重复元素的集合。
  - Map：一种通过键值（key-value）查找的映射表集合。
3. 存在一些历史遗留类，尽量不要去使用：
  - Hashtable：一种线程安全的Map实现；
  - Vector：一种线程安全的List实现；
  - Stack：基于Vector实现的LIFO的栈。
  - Enumeration<E>：已被Iterator取代。
二、List
1. List类就像数组一样，提供两个实现：
  - ArrayList（数组实现）
  - LinkedList（链表实现）
2. 具体区别：
3. LinkedList 即实现了 List 接口，又实现了 Queue 接口。
4. of()方法：jdk9之后才开始存在。
```
List.of(1, 2, "1", true);
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```
5. 我们应当坚持使用迭代器==iterator或者forEach==循环遍历 List，因为它俩总能根据不同的类型提供最快的遍历速度。
6. Iterator对象有两个方法：
  - boolean hasNext()判断是否有下一个元素
  - E next()返回下一个元素
7. 数组与 List 之间的相互转换：
  - 数组转 List （两种方法）：
```
Integer[] num={1,2,3};

// 1. asList()
List<Integer> list = Arrays.asList(num);
// 2. of()
List<Integer> list = List.of(num);
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```
  - List 转数组：
```
List<Integer> list = List.of(1,2,3);
// toArray()的参数标识：类型 + 大小
Integer[]     array = list.toArray(new Integer[list.size()]);
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```
三、Map
1. Map 跟 List一样，只是一个接口，最常用的实现类是 HashMap。
2. HashMap不保证数据存储的顺序，TreeMap保证。
3. 如果 key 不存在，将返回 null。
4. 简单遍历 Map
  - ==keySet()==遍历：
```
Map<Integer,String > maps=new HashMap<>();
maps.put(1,"a");maps.put(2,"b");maps.put(3,"c");

for (Integer key:maps.keySet()){
    String value = maps.get(key);
    System.out.println(value);
}
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```
  - ==entrySet()==遍历
```
Map<Integer,String > maps=new HashMap<>();
maps.put(1,"a");maps.put(2,"b");maps.put(3,"c");

for (Map.Entry<Integer, String > map : maps.entrySet()){
    System.out.println(map.getKey()+map.getValue());
}
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```
5. HashMap原理
  - 内部使用数组，数组长度总是 2ⁿ（初始大小为16。创建时可以手动指定，以免频繁扩容，但是当指定为1000时，容量并不是真正的1000，而是2¹⁰ = 1024 ），通过计算 key 的 hashCode( ) 直接定位 value 所在的索引。
  - 空间换时间
  - 如果key的值为"a"，计算得到的索引总是1，因此返回value为Person(“Xiao Ming”)，这样就不必遍历整个数组，即可直接读取key对应的value。（内部的一套指定算法）
6. EnumMap：一种基于枚举类的 Map。
7. TreeMap
  - 基于接口SortedMap，不使用equals()和hashCode()（因为有序无需此）。
  - 有序，会在内部对Key进行排序。（放入的Key必须实现 Comparable 接口，如果作为Key的class没有实现Comparable接口，那么必须在创建TreeMap时同时指定一个自定义排序算法）
```
Map<Person, Integer> map = new TreeMap<>(new Comparator<Person>() {
            public int compare(Person p1, Person p2) {
                return p1.name.compareTo(p2.name);
            }
});
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```
8. Properties
  - 一种特殊的 Map ，主要用来读写配置文件。
  - 内部本质上是一个Hashtable，它的设计实际上存在问题，但是为了保持兼容性，现在已经无法更改。
```
last_open_file     =    /data/hello.txt
auto_save_interval =    60
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```
  - 读取步骤
    创建实例；
    调用load()读取文件；
    调用getProperty()获取配置。
```
String f = "setting.properties";
Properties props = new Properties();
// load()默认总是以ASCII编码读取字节流，所以会导致读到乱码
props.load(new FileReader("settings.properties", StandardCharsets.UTF_8));

String filepath = props.getProperty("last_open_file");
String interval = props.getProperty("auto_save_interval", "120");
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```
  - 写入步骤
```
Properties props = new Properties();

props.setProperty("url", "http://www.liaoxuefeng.com");
props.setProperty("language", "Java");

props.store(new FileOutputStream("./setting.properties"), "这是写入的注释");
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四、Set
1. Set只是接口，具体实现有hashSet、TreeSet（前者不保证顺序）。
2. Set用于存储不重复的元素集合，实际上相当于只存储key、不存储value的Map
3. HashSet仅仅是对HashMap的一个简单封装。
五、Queue
1. Queue只是一个接口，具体的实现有PriorityQueue、Deque、Stack。
2. Queue接口定义了几个方法，分别为：
  - int size()：获取队列长度
  - add() 或 offer()：添加元素到队列：
  - remove() / poll()：获取队首元素并删除
  - element() / peek() ：获取队首元素但不删除
  （注意到三次存在两种方法，不同之处在于）
  
  throw Exception 返回false或null
  添加元素到队尾 add(E e) boolean offer(E e)
  取队首元素并删除 E remove() E poll()
  取队首元素但不删除 E element() E peek()
  使用 remove()之类的操作需要编写 try语句，而 poll()则需要编写if语句。
3. PriorityQueue
  - 对PriorityQueue类每次调用remove()或者poll()方法总是返回优先级最高的元素。
  - 放入PriorityQueue的元素，必须实现Comparable接口。例如我们存放String类型的元素，不管当初我是怎么放进去的，到最后弹出的时候只按照Comparable中定义的规则（这里是字母表的顺序）输出。(这点需要十分的重要)
  - 如果不实现Comparable接口，则要编写Comparator（比较器）。
```
PriorityQueue<String> queue = new PriorityQueue<>();
queue.offer("C");
queue.offer("B");
queue.offer("A");
System.out.print(queue.poll() + queue.poll() + queue.poll());

// 输出：ABC
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4. Deque
  - Deque也是一个接口，并不能直接使用。
  - 相应的实现类有==ArrayDeque和LinkedList==。
  - Deque是双端队列，允许两头都进，两头都出（Queue只允许单头进出）。
  - 没有优先队列的优先级概念。
  - 实际上扩展自Queu，但是使用Deque最好不要调用offer()，而是调用offerLast()。
5. LinkedList全能选手，既可以作链表List，也可以作Queue、Deque、Stack。
6. Stack
  - 栈只有入栈和出栈两种操作。
    压栈：push(E)；
    出栈 + 删除：pop()；
    出栈 + 不删除：peek()。
  - 栈有容量限制，超出将触发StackOverflowError（栈溢出）异常。
  - 栈可以用来进行进制之间的转换。
  - 计算机在执行表达式的时候，并不是直接计算中缀表达式（例如 1 + 2 +3），而是把中缀表达式转为后缀表达式之后才开始计算（例如：123++），用到了栈。
六、Iterator
1. Java的集合类都可以使用for each循环。
2. List、Set和Queue会迭代每个元素，Map会迭代每个key。
3. forEach循环和iterator是同源的：
  - 编译前
```
List<String> list = List.of("Apple", "Orange", "Pear");
for (String s : list) {
    System.out.println(s);
}
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  - 编译后
```
List<String> list = List.of("Apple", "Orange", "Pear");
for (Iterator<String> it = list.iterator(); it.hasNext(); ) {
     String s = it.next();
     System.out.println(s);
}
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4. 自定义iterator迭代器
```
// 总是倒序输出
class ReverseIterator implements Iterator<T> {
        int index;

        ReverseIterator(int index) {
            this.index = index;
        }

        @Override
        public boolean hasNext() {
            return index > 0;
        }

        @Override
        public T next() {
            index--;
            return ReverseList.this.list.get(index);
        }
    }
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七、Collections
1. 注意是Collections，而不是Collection。
2. JDK提供的工具类
3. 常用方法
  - 排序：Collections.sort(list);
  - 洗牌：Collections.shuffle(list);
  - 封装成不可变集合：Collections.unmodifiableList/Map/Set(mutable);
    
    但是，继续对原始的可变List进行增删是可以的，并且，会直接影响到封装后的“不可变”List。所以在转换过后，我们最好立刻扔掉原始的List引用（赋值为 null ）。
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原文地址：https://blog.csdn.net/qq_35760825/article/details/125477440

	throw Exception	返回false或null
添加元素到队尾	add(E e)	boolean offer(E e)
取队首元素并删除	E remove()	E poll()
取队首元素但不删除	E element()	E peek()

一、简介

二、List

三、Map

四、Set

五、Queue

六、Iterator

七、Collections