Java集合

文章目录

- 集合的理解和好处
- - 数组
  - 集合
- 集合的框架体系
- Collection 接口和常用方法
- - Collection 接口实现类的特点
  - Collection 接口遍历元素方式1-使用Iterator
  - Collection 接口遍历对象方式2-for 循环增强
- List 接口和常用方法
- - List 接口基本介绍
  - List 接口的常用方法
  - List 接口课堂练习
  - List 的三种遍历方式[ArrayList, LinkedList,Vector]
  - 实现类的课堂练习2
- ArrayList 底层结构和源码分析
- - ArrayList 的注意事项
  - ArrayList 的底层操作机制源码分析
- Vector 底层结构和源码剖析
- - Vector 的基本介绍
- LinkedList 底层结构
- - LinkedList 的全面说明
  - LinkedList 的底层操作机制
  - LinkedList 的增删改查案例
- ArrayList 和LinkedList 比较
- - ArrayList 和LinkedList 的比较
- Set 接口和常用方法
- - Set 接口基本介绍
  - Set 接口的常用方法
  - Set 接口的遍历方式
  - Set 接口的常用方法举例
- Set 接口实现类-HashSet
- - HashSet 的全面说明
  - HashSet 案例说明
  - HashSet 底层机制说明
  - - 实例测试
- Set 接口实现类-LinkedHashSet
- - LinkedHashSet 的全面说明
  - LinkedHashSet 课后练习题
- Map 接口和常用方法
- - Map 接口实现类的特点[实用]
  - Map 接口常用方法
  - Map 接口遍历方法
  - Map 接口课堂练习
- Map 接口实现类-HashMap
- - HashMap 小结
  - HashMap 底层机制及源码剖析
- Map 接口实现类-Hashtable
- - HashTable 的基本介绍
- Map 接口实现类-Properties
- - 基本介绍
  - 基本使用
- 总结-开发中如何选择集合实现类!
- TreeSet
- TreeMap
- Collections 工具类
- - Collections 工具类介绍
  - 排序操作（均为static 方法)
  - 查找、替换

集合的理解和好处

前面我们保存多个数据使用的是数组，那么数组有不足的地方，我们分析一下

数组

1)长度开始时必须指定，而且一旦指定，不能更改

2)保存的必须为同一类型的元素

3)使用数组进行增加/删除元素比较麻烦

eg: 写出Person数组扩容示意代码。

java">Person[] pers = new Person[1]; //大小是1
per[0] = new Person();  
//增加新的Person对象?
Person[] pers2 = new Person[pers.length+1];//新创建数组
for(){} //拷贝pers数组的元素到per2
pers2[pers2.length-1] = new Person()://添加新的对象

集合

1)可以动态保存任意多个对象，使用比较方便

2)提供了一系列方便的操作对象的方法: add、remove、set、get 等

3)使用集合添加/删除新元素简洁了

集合的框架体系

集合主要是两组(单列集合, 双列集合)
Collection 接口有两个重要的子接口List Set , 他们的实现子类都是单列集合（单列数据）
Map 接口的实现子类是双列集合，存放的K-V （双列数据）

java">
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;public class Collection_ {@SuppressWarnings({"all"})public static void main(String[] args) {//Collection//MapArrayList arrayList = new ArrayList();arrayList.add("jack");arrayList.add("tom");HashMap hashMap = new HashMap();hashMap.put("NO1", "北京");hashMap.put("NO2", "上海");}
}

Collection 接口和常用方法

Collection 接口实现类的特点

java">public interface Collection <E> extends lterable <E>

collection实现子类可以存放多个元素，每个元素可以是Object
有些Collection的实现类,可以存放重复的元素,有些不可以
有些Collection的实现类，有些是有序的(List)，有些不是有序(Set)
Collection接口没有直接的实现子类，是通过它的子接口 Set 和 List 来实现的

java">import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class CollectionMethod {@SuppressWarnings({"all"})public static void main(String[] args) {List list = new ArrayList();
//        add:添加单个元素list.add("jack");list.add(10);//list.add(new Integer(10)) 本质是对象list.add(true);System.out.println("list=" + list);
//        remove:删除指定元素list.remove(0);//删除第一个元素 返回boolenlist.remove(true);//指定删除某个元素 返回该objSystem.out.println("list=" + list);
//        contains:查找元素是否存在System.out.println(list.contains("jack"));//T
//        size:获取元素个数System.out.println(list.size());//2
//        isEmpty:判断是否为空System.out.println(list.isEmpty());//F
//        clear:清空list.clear();System.out.println("list=" + list);
//        addAll:添加多个元素ArrayList list2 = new ArrayList();list2.add("红楼梦");list2.add("三国演义");list.addAll(list2);System.out.println("list=" + list);
//        containsAll:查找多个元素是否都存在System.out.println(list.containsAll(list2));//T
//        removeAll：删除多个元素list.add("聊斋");list2.add("时间是金");list.removeAll(list2);System.out.println("list=" + list);//[聊斋]
//        说明：以ArrayList实现类来演示.}
}

Collection 接口遍历元素方式1-使用Iterator

Iterator对象称为迭代器，主要用于遍历Collection集合中的元素。
所有实现了Collection接口的集合类都有一个iterator()方法，用以返回一个实现了lterator接口的对象,即可以返回一个迭代器。
迭代器的执行原理
```
java">lterator iterator = coll.iterator(); //得到一个集合的迭代器
//hasNext():判断是否还有下一个元素
while(iterator.hasNext()){
//next()作用:1.下移2.将下移以后集合位置上的元素返回
System.out.println(iterator.next());
}
```
lterator接口的方法

在调用iterator.next()方法之前必须要调用iterator.hasNext()进行检测。若不调用，且下一条记录无效，直接调用iterator.next()会抛出NoSuchElementException 异常。

Iterator 仅用于遍历集合，Iterator 本身并不存放对象。

java">
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;public class CollectionIterator {@SuppressWarnings({"all"})public static void main(String[] args) {Collection col = new ArrayList();col.add(new Book("三国演义", "罗贯中", 10.1));col.add(new Book("小李飞刀", "古龙", 5.1));col.add(new Book("红楼梦", "曹雪芹", 34.6));//System.out.println("col=" + col);//现在老师希望能够遍历 col集合//1. 先得到 col 对应的 迭代器Iterator iterator = col.iterator();//2. 使用while循环遍历
//        while (iterator.hasNext()) {//判断是否还有数据
//            //返回下一个元素，类型是Object
//            Object obj = iterator.next();
//            System.out.println("obj=" + obj);
//        }//教大家一个快捷键，快速生成 while => itit//显示所有的快捷键的的快捷键 ctrl + jwhile (iterator.hasNext()) {Object obj = iterator.next();System.out.println("obj=" + obj);}//3. 当退出while循环后 , 这时iterator迭代器，指向最后的元素//   iterator.next();// 此时如果再取则会报错 NoSuchElementException//4. 如果希望再次遍历，需要重置我们的迭代器iterator = col.iterator(); // 重置迭代器System.out.println("===第二次遍历===");while (iterator.hasNext()) {Object obj = iterator.next();System.out.println("obj=" + obj);}}
}class Book {private String name;private String author;private double price;public Book(String name, String author, double price) {this.name = name;this.author = author;this.price = price;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public String getAuthor() {return author;}public void setAuthor(String author) {this.author = author;}public double getPrice() {return price;}public void setPrice(double price) {this.price = price;}@Overridepublic String toString() {return "Book{" +"name='" + name + '\'' +", author='" + author + '\'' +", price=" + price +'}';}
}

Collection 接口遍历对象方式2-for 循环增强

增强for循环，可以代替iterator迭代器，特点：增强for就是简化版的iterator,本质一样。只能用于遍历集合或数组。

基本语法

java">for(元素类型 元素名:集合名或数组名){
}

实例：

java">
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;public class CollectionFor {@SuppressWarnings({"all"})public static void main(String[] args) {Collection col = new ArrayList();col.add(new Book("三国演义", "罗贯中", 10.1));col.add(new Book("小李飞刀", "古龙", 5.1));col.add(new Book("红楼梦", "曹雪芹", 34.6));//1. 使用增强for, 在Collection集合//2. 增强for， 底层仍然是迭代器//3. 增强for可以理解成就是简化版本的 迭代器遍历//4. 快捷键方式 I
//        for (Object book : col) {
//            System.out.println("book=" + book);
//        }for (Object o : col) {System.out.println("book=" + o);}//增强for，也可以直接在数组使用
//        int[] nums = {1, 8, 10, 90};
//        for (int i : nums) {
//            System.out.println("i=" + i);
//        }}
}

List 接口和常用方法

List 接口基本介绍

List 接口是 Collection接口的子接口

List集合类中元素有序(即添加顺序和取出顺序一致)、且可重复
List集合中的每个元素都有其对应的顺序索引，即支持索引。
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 API中List接口的实现类有很多：

List 接口的常用方法

这部分方法是List独有的，set用不了。

void add(int index, Object ele):在index位置插入ele元素
boolean addAll(int index, Collection eles):从index位置开始将eles中的所有元素添加进来
Object get(int index):获取指定index位置的元素
int indexOf(Object obj):返回obj在集合中首次出现的位置
int lastIndexOf(Object obj):返回obj在当前集合中末次出现的位置
Object remove(int index):移除指定index位置的元素，并返回此元素
Object set(int index, Object ele):设置指定index位置的元素为ele , 相当于是替换.
List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从fromIndex到toIndex位置的子集合。（fromIndex <= subList < toIndex）

java">
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class ListMethod {@SuppressWarnings({"all"})public static void main(String[] args) {List list = new ArrayList();list.add("张三丰");list.add("贾宝玉");
//        void add(int index, Object ele):在index位置插入ele元素//在index = 1的位置插入一个对象（index 从0开始）list.add(1, "韩顺平");System.out.println("list=" + list);
//        boolean addAll(int index, Collection eles):从index位置开始将eles中的所有元素添加进来List list2 = new ArrayList();list2.add("jack");list2.add("tom");list.addAll(1, list2);System.out.println("list=" + list);
//        Object get(int index):获取指定index位置的元素//说过
//        int indexOf(Object obj):返回obj在集合中首次出现的位置System.out.println(list.indexOf("tom"));//2
//        int lastIndexOf(Object obj):返回obj在当前集合中末次出现的位置list.add("韩顺平");System.out.println("list=" + list);System.out.println(list.lastIndexOf("韩顺平"));
//        Object remove(int index):移除指定index位置的元素，并返回此元素list.remove(0);System.out.println("list=" + list);
//        Object set(int index, Object ele):设置指定index位置的元素为ele , 相当于是替换.list.set(1, "玛丽");System.out.println("list=" + list);
//        List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从fromIndex到toIndex位置的子集合// 注意返回的子集合 fromIndex <= subList < toIndexList returnlist = list.subList(0, 2);System.out.println("returnlist=" + returnlist);}
}

List 接口课堂练习

添加10个以上的元素(比如String “hello”)，在2号位插入一个元素"韩顺平教育”，获得第5个元素，删除第6个元素，修改第7个元素，在使用迭代器遍历集合，要求:使用List的实现类ArrayList完成。

java">import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;public class ListExercise {@SuppressWarnings({"all"})public static void main(String[] args) {/*添加10个以上的元素(比如String "hello" )，在2号位插入一个元素"韩顺平教育"，获得第5个元素，删除第6个元素，修改第7个元素，在使用迭代器遍历集合，要求:使用List的实现类ArrayList完成。*/List list = new ArrayList();for (int i = 0; i < 12; i++) {list.add("hello" + i);}System.out.println("list=" + list);//在2号位插入一个元素"韩顺平教育"list.add(1, "韩顺平教育");System.out.println("list=" + list);//获得第5个元素System.out.println("第五个元素=" + list.get(4));//删除第6个元素list.remove(5);System.out.println("list=" + list);//修改第7个元素list.set(6, "三国演义");System.out.println("list=" + list);//在使用迭代器遍历集合Iterator iterator = list.iterator();while (iterator.hasNext()) {Object obj =  iterator.next();System.out.println("obj=" + obj);}}
}

List 的三种遍历方式[ArrayList, LinkedList,Vector]

java">
import java.util.*;public class ListFor {@SuppressWarnings({"all"})public static void main(String[] args) {//List 接口的实现子类 Vector LinkedList//List list = new ArrayList();//List list = new Vector();List list = new LinkedList();list.add("jack");list.add("tom");list.add("鱼香肉丝");list.add("北京烤鸭子");//遍历//1. 迭代器Iterator iterator = list.iterator();while (iterator.hasNext()) {Object obj =  iterator.next();System.out.println(obj);}System.out.println("=====增强for=====");//2. 增强forfor (Object o : list) {System.out.println("o=" + o);}System.out.println("=====普通for====");//3. 使用普通forfor (int i = 0; i < list.size(); i++) {System.out.println("对象=" + list.get(i));}}
}

实现类的课堂练习2

java">package com.hspedu.list_;import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.Vector;@SuppressWarnings({"all"})
public class ListExercise02 {public static void main(String[] args) {//List list = new ArrayList();List list = new LinkedList();//List list = new Vector();list.add(new Book("红楼梦", "曹雪芹", 100));list.add(new Book("西游记", "吴承恩", 10));list.add(new Book("水浒传", "施耐庵", 19));list.add(new Book("三国", "罗贯中", 80));//list.add(new Book("西游记", "吴承恩", 10));//如何对集合进行排序//遍历for (Object o : list) {System.out.println(o);}//冒泡排序sort(list);System.out.println("==排序后==");for (Object o : list) {System.out.println(o);}}//静态方法//价格要求是从小到大public static void sort(List list) {int listSize = list.size();for (int i = 0; i < listSize - 1; i++) {for (int j = 0; j < listSize - 1 - i; j++) {//取出对象BookBook book1 = (Book) list.get(j);Book book2 = (Book) list.get(j + 1);if (book1.getPrice() > book2.getPrice()) {//交换list.set(j, book2);list.set(j + 1, book1);}}}}
}

ArrayList 底层结构和源码分析

ArrayList 的注意事项

permits all elements, including null , ArrayList 可以加入null（空值）,并且可以是多个。
ArrayList是由数组来实现数据存储的[源码]
ArrayList基本等同于Vector，除了ArrayList是线程不安全(执行效率高)看源码。在多线程情况下，不建议使用ArrayList。

ArrayList 的底层操作机制源码分析

ArrayList中维护了一个Object类型的数组elementData.

java">transient Object[] elementData; //transient表示瞬间,短暂的,表示该属性不会被序列号

当创建ArrayList对象时，如果使用的是无参构造器，则初始elementData容量为0，第1次添加，则扩容elementData为10，如需要再次扩容，则扩容elementData为1.5倍。
如果使用的是指定大小的构造器，则初始elementData容量为指定大小，如果需要扩容,则直接扩容elementData为1.5倍。

建议:自己去debug一把ArrayList的创建和扩容的流程。

java">
import java.util.ArrayList;@SuppressWarnings({"all"})
public class ArrayListSource {public static void main(String[] args) {//Idea 默认情况下，Debug 显示的数据是简化后的，如果希望看到完整的数据需要做设置。//使用无参构造器创建ArrayList对象//ArrayList list = new ArrayList();ArrayList list = new ArrayList(8);//使用for给list集合添加 1-10数据for (int i = 1; i <= 10; i++) {list.add(i);}//使用for给list集合添加 11-15数据for (int i = 11; i <= 15; i++) {list.add(i);}list.add(100);list.add(200);list.add(null);}
}

Vector 底层结构和源码剖析

Vector 的基本介绍

Vector类的定义说明

java">public class vector<E>extends AbstractList<E>
implements List<E>，RandomAccess，cloneable，Serializable

Vector底层也是一个对象数组, protected Object[] elementData;
Vector是线程同步的，即线程安全, Vector类的操作方法带有

java">synchronizedpublic synchronized E get(int index){
if (index >= elementCount)throw new ArraylndexOutOfBoundsException(index);
return elementData(index);
}

在开发中，需要线程同步安全时，考虑使用Vector

java">
import java.util.Vector;@SuppressWarnings({"all"})
public class Vector_ {public static void main(String[] args) {//无参构造器//有参数的构造Vector vector = new Vector(8);for (int i = 0; i < 10; i++) {vector.add(i);}vector.add(100);System.out.println("vector=" + vector);//1. new Vector() 底层/*public Vector() {this(10);}补充：如果是  Vector vector = new Vector(8);走的方法:public Vector(int initialCapacity) {this(initialCapacity, 0);}2. vector.add(i)2.1  //下面这个方法就添加数据到vector集合public synchronized boolean add(E e) {modCount++;ensureCapacityHelper(elementCount + 1);elementData[elementCount++] = e;return true;}2.2  //确定是否需要扩容 条件 ： minCapacity - elementData.length>0private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {// overflow-conscious codeif (minCapacity - elementData.length > 0)grow(minCapacity);}2.3 //如果 需要的数组大小 不够用，就扩容 , 扩容的算法//newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?//                             capacityIncrement : oldCapacity);//就是扩容两倍.private void grow(int minCapacity) {// overflow-conscious codeint oldCapacity = elementData.length;int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?capacityIncrement : oldCapacity);if (newCapacity - minCapacity < 0)newCapacity = minCapacity;if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);}*/}
}

LinkedList 底层结构

LinkedList 的全面说明

LinkedList底层实现了双向链表和双端队列特点
可以添加任意元素(元素可以重复),包括null
线程不安全，没有实现同步

LinkedList 的底层操作机制

LinkedList底层维护了一个双向链表.
LinkedList中维护了两个属性first和last分别指向首节点和尾节点
每个节点(Node对象)，里面又维护了prev、next、item三个属性，其中通过
prev指向前一个，通过next指向后一个节点。最终实现双向链表.
所以LinkedList的元素的添加和删除，不是通过数组完成的，相对来说效率较高。
模拟一个简单的双向链表

java">
public class LinkedList01 {public static void main(String[] args) {//模拟一个简单的双向链表Node jack = new Node("jack");Node tom = new Node("tom");Node hsp = new Node("老韩");//连接三个结点，形成双向链表//jack -> tom -> hspjack.next = tom;tom.next = hsp;//hsp -> tom -> jackhsp.pre = tom;tom.pre = jack;Node first = jack;//让first引用指向jack,就是双向链表的头结点Node last = hsp; //让last引用指向hsp,就是双向链表的尾结点//演示，从头到尾进行遍历System.out.println("===从头到尾进行遍历===");while (true) {if(first == null) {break;}//输出first 信息System.out.println(first);first = first.next;}//演示，从尾到头的遍历System.out.println("====从尾到头的遍历====");while (true) {if(last == null) {break;}//输出last 信息System.out.println(last);last = last.pre;}//演示链表的添加对象/数据，是多么的方便//要求，是在 tom --------- 插入一个对象 smith//1. 先创建一个 Node 结点，name 就是 smithNode smith = new Node("smith");//下面就把 smith 加入到双向链表了smith.next = hsp;smith.pre = tom;hsp.pre = smith;tom.next = smith;//让first 再次指向jackfirst = jack;//让first引用指向jack,就是双向链表的头结点System.out.println("===从头到尾进行遍历===");while (true) {if(first == null) {break;}//输出first 信息System.out.println(first);first = first.next;}last = hsp; //让last 重新指向最后一个结点//演示，从尾到头的遍历System.out.println("====从尾到头的遍历====");while (true) {if(last == null) {break;}//输出last 信息System.out.println(last);last = last.pre;}}
}//定义一个Node 类，Node 对象 表示双向链表的一个结点
class Node {public Object item; //真正存放数据public Node next; //指向后一个结点public Node pre; //指向前一个结点public Node(Object name) {this.item = name;}public String toString() {return "Node name=" + item;}
}

LinkedList 的增删改查案例

java">
import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedList;@SuppressWarnings({"all"})
public class LinkedListCRUD {public static void main(String[] args) {LinkedList linkedList = new LinkedList();linkedList.add(1);linkedList.add(2);linkedList.add(3);System.out.println("linkedList=" + linkedList);//演示一个删除结点的linkedList.remove(); // 这里默认删除的是第一个结点//linkedList.remove(2);System.out.println("linkedList=" + linkedList);//修改某个结点对象linkedList.set(1, 999);System.out.println("linkedList=" + linkedList);//得到某个结点对象//get(1) 是得到双向链表的第二个对象Object o = linkedList.get(1);System.out.println(o);//999//因为LinkedList 是 实现了List接口, 遍历方式System.out.println("===LinkeList遍历迭代器====");Iterator iterator = linkedList.iterator();while (iterator.hasNext()) {Object next =  iterator.next();System.out.println("next=" + next);}System.out.println("===LinkeList遍历增强for====");for (Object o1 : linkedList) {System.out.println("o1=" + o1);}System.out.println("===LinkeList遍历普通for====");for (int i = 0; i < linkedList.size(); i++) {System.out.println(linkedList.get(i));}//源码阅读./* 1. LinkedList linkedList = new LinkedList();public LinkedList() {}2. 这时 linkeList 的属性 first = null  last = null3. 执行 添加public boolean add(E e) {linkLast(e);return true;}4.将新的结点，加入到双向链表的最后void linkLast(E e) {final Node<E> l = last;final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);last = newNode;if (l == null)first = newNode;elsel.next = newNode;size++;modCount++;}*//*读源码 linkedList.remove(); // 这里默认删除的是第一个结点1. 执行 removeFirstpublic E remove() {return removeFirst();}2. 执行public E removeFirst() {final Node<E> f = first;if (f == null)throw new NoSuchElementException();return unlinkFirst(f);}3. 执行 unlinkFirst, 将 f 指向的双向链表的第一个结点拿掉private E unlinkFirst(Node<E> f) {// assert f == first && f != null;final E element = f.item;final Node<E> next = f.next;f.item = null;f.next = null; // help GCfirst = next;if (next == null)last = null;elsenext.prev = null;size--;modCount++;return element;}*/}
}

ArrayList 和LinkedList 比较

ArrayList 和LinkedList 的比较

如何选择ArrayList和LinkedList:

如果我们改查的操作多，选择ArrayList
如果我们增删的操作多，选择LinkedList
一般来说，在程序中，80%-90%都是查询，因此大部分情况下会选择ArrayList
在一个项目中，根据业务灵活选择，也可能这样，一个模块使用的是ArrayList,另外一个模块是LinkedList,也就是说,要根据业务来进行选择。

Set 接口和常用方法

Set 接口基本介绍

无序（添加和取出的顺序不一致)，没有索引
不允许重复元素,所以最多包含一个null
JDK API中Set接口的实现类有:

Set 接口的常用方法

和List 接口一样, Set 接口也是Collection 的子接口，因此，常用方法和Collection 接口一样.

Set 接口的遍历方式

同Collection的遍历方式一样，因为Set接口是Collection接口的子接口。

可以使用迭代器
增强for
不能使用索引的方式来获取

Set 接口的常用方法举例

java">import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;@SuppressWarnings({"all"})
public class SetMethod {public static void main(String[] args) {//1. 以Set 接口的实现类 HashSet 来讲解Set 接口的方法//2. set 接口的实现类的对象(Set接口对象), 不能存放重复的元素, 可以添加一个null//3. set 接口对象存放数据是无序(即添加的顺序和取出的顺序不一致)//4. 注意：取出的顺序的顺序虽然不是添加的顺序，但是他的固定.Set set = new HashSet();set.add("john");set.add("lucy");set.add("john");//重复set.add("jack");set.add("hsp");set.add("mary");set.add(null);//set.add(null);//再次添加nullfor(int i = 0; i <10;i ++) {System.out.println("set=" + set);}//遍历//方式1： 使用迭代器System.out.println("=====使用迭代器====");Iterator iterator = set.iterator();while (iterator.hasNext()) {Object obj =  iterator.next();System.out.println("obj=" + obj);}set.remove(null);//方式2: 增强forSystem.out.println("=====增强for====");for (Object o : set) {System.out.println("o=" + o);}//set 接口对象，不能通过索引来获取}
}

Set 接口实现类-HashSet

HashSet 的全面说明

HashSet实现了Set接口
HashSet实际上是HashMap,看下源码

java">public Hashset() {map = new HashMap<>();
}

可以存放null值，但是只能有一个null
HashSet不保证元素是有序的,取决于hash后，再确定索引的结果。(即，不保证存放元素的顺序和取出顺序一致)
不能有重复元素/对象，在前面Set 接口使用已经讲过。

java">
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;@SuppressWarnings({"all"})
public class HashSet_ {public static void main(String[] args) {//1. 构造器走的源码/*public HashSet() {map = new HashMap<>();}2. HashSet 可以存放null ,但是只能有一个null,即元素不能重复*/Set hashSet = new HashSet();hashSet.add(null);hashSet.add(null);System.out.println("hashSet=" + hashSet);}
}

HashSet 案例说明

java">package com.hspedu.set_;import java.util.HashSet;@SuppressWarnings({"all"})
public class HashSet01 {public static void main(String[] args) {HashSet set = new HashSet();//说明//1. 在执行add方法后，会返回一个boolean值//2. 如果添加成功，返回 true, 否则返回false//3. 可以通过 remove 指定删除哪个对象System.out.println(set.add("john"));//TSystem.out.println(set.add("lucy"));//TSystem.out.println(set.add("john"));//FSystem.out.println(set.add("jack"));//TSystem.out.println(set.add("Rose"));//Tset.remove("john");System.out.println("set=" + set);//3个//set  = new HashSet();System.out.println("set=" + set);//0//4 Hashset 不能添加相同的元素/数据?set.add("lucy");//添加成功set.add("lucy");//加入不了set.add(new Dog("tom"));//OK 不同的对象set.add(new Dog("tom"));//OkSystem.out.println("set=" + set);//在加深一下. 非常经典的面试题.//看源码，做分析， 先给小伙伴留一个坑，以后讲完源码，你就了然//去看他的源码，即 add 到底发生了什么? => 底层机制.set.add(new String("hsp"));//okset.add(new String("hsp"));//加入不了.System.out.println("set=" + set);}
}
class Dog { //定义了Dog类private String name;public Dog(String name) {this.name = name;}@Overridepublic String toString() {return "Dog{" +"name='" + name + '\'' +'}';}
}

HashSet 底层机制说明

java">package com.hspedu.set_;@SuppressWarnings({"all"})
public class HashSetStructure {public static void main(String[] args) {//模拟一个HashSet的底层 (HashMap 的底层结构)//1. 创建一个数组，数组的类型是 Node[]//2. 有些人，直接把 Node[] 数组称为 表Node[] table = new Node[16];//3. 创建结点Node john = new Node("john", null);table[2] = john;Node jack = new Node("jack", null);john.next = jack;// 将jack 结点挂载到johnNode rose = new Node("Rose", null);jack.next = rose;// 将rose 结点挂载到jackNode lucy = new Node("lucy", null);table[3] = lucy; // 把lucy 放到 table表的索引为3的位置.System.out.println("table=" + table);}
}
class Node { //结点, 存储数据, 可以指向下一个结点，从而形成链表Object item; //存放数据Node next; // 指向下一个结点public Node(Object item, Node next) {this.item = item;this.next = next;}
}

分析底层实现：

HashSet底层是 HashMap
添加一个元素时，先得到hash值-会转成->索引值
找到存储数据表table，看这个索引位置是否已经存放的有元素
如果没有，直接加入
如果有，调用equals比较，如果相同，就放弃添加,如果不相同，则添加到最后
在Java8中,如果一条链表的元素个数到达 TREEIFY_THRESHOLD(默认是8)，并且table的大小>=MIN TREEIFY CAPACITY(默认64),就会进行树化(红黑树)，否则仍然会采用数组扩容机制。

java">package com.hspedu.set_;import java.util.HashSet;@SuppressWarnings({"all"})
public class HashSetSource {public static void main(String[] args) {HashSet hashSet = new HashSet();hashSet.add("java");//到此位置，第1次add分析完毕.hashSet.add("php");//到此位置，第2次add分析完毕hashSet.add("java");System.out.println("set=" + hashSet);/*对HashSet 的源码解读1. 执行 HashSet()public HashSet() {map = new HashMap<>();}2. 执行 add()public boolean add(E e) {//e = "java"return map.put(e, PRESENT)==null;// (static) PRESENT = new Object();}3.执行 put() , 该方法会执行 hash(key) 得到key对应的hash值 算法：h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16) 可见这个hash的值并不是hashcode，而是做了一定的处理 >>> 16.public V put(K key, V value) {//key = "java" value = PRESENT 共享return putVal(hash(key), key, value, false, true);}4.执行 putVal !!!!!!!!!!!!!!!!!final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict) {Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i; //定义了辅助变量//table 就是 HashMap 的一个数组，类型是 Node[] （前面我们也模拟过）//if 语句表示如果当前table 是null, 或者 大小=0//就是第一次扩容，到16个空间.if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)n = (tab = resize()).length;//(1)根据key，得到hash 去计算该key应该存放到table表的哪个索引位置并把这个位置的对象，赋给 p//(2)判断 p 是否为null//(2.1) 如果 p 为null, 表示还没有存放元素, 就创建一个 Node (key="java",value=PRESENT)//(2.2) 就放在该位置 tab[i] = newNode(hash, key, value, null)if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)tab[i] = newNode(hash, key, value, null); // 这个null类似与模拟节点的null，其后面还没有挂载节点else {//一个开发技巧提示： 在需要局部变量(辅助变量)时候，在创建Node<K,V> e; K k; ////如果当前索引位置对应的链表的第一个元素和准备添加的key的hash值一样//并且满足 下面两个条件之一://  (1) 准备加入的key 和 p 指向的Node 结点的 key 是同一个对象//  (2)  p 指向的Node 结点的 key 的equals() 和准备加入的key比较后相同//就不能加入if (p.hash == hash &&((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))e = p;//再判断 p 是不是一颗红黑树,//如果是一颗红黑树，就调用 putTreeVal , 来进行添加else if (p instanceof TreeNode)e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);else {//如果table对应索引位置，已经是一个链表, 就使用for循环比较//(1) 依次和该链表的每一个元素比较后，都不相同, 则加入到该链表的最后//    注意在把元素添加到链表后，立即判断 该链表是否已经达到8个结点//    , 就调用 treeifyBin() 对当前这个链表进行树化(转成红黑树)//    注意，在转成红黑树时，要进行判断, 判断条件//    if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY(64))//            resize();//    如果上面条件成立，先table扩容.//    只有上面条件不成立时，才进行转成红黑树//(2) 依次和该链表的每一个元素比较过程中，如果有相同情况,就直接breakfor (int binCount = 0; ; ++binCount) {if ((e = p.next) == null) {p.next = newNode(hash, key, value, null);if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD(8) - 1) // -1 for 1sttreeifyBin(tab, hash);break;}if (e.hash == hash &&((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))break;p = e;}}if (e != null) { // existing mapping for keyV oldValue = e.value;if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)e.value = value;afterNodeAccess(e);return oldValue;}}++modCount;//size 就是我们每加入一个结点Node(k,v,h,next), size++if (++size > threshold)resize();//扩容afterNodeInsertion(evict);return null;}*/}
}

HashSet底层是HashMap,第一次添加时,table数组扩容到16，临界值(threshold)是16* 加载因子 (loadFactor)是0.75 = 12
如果table数组使用到了临界值12,就会扩容到16* 2=32,新的临界值就是32*0.75 =24.依次类推

实例测试

java">package com.hspedu.set_;import java.util.HashSet;
import java.util.Objects;@SuppressWarnings({"all"})
public class HashSetIncrement {public static void main(String[] args) {/*HashSet底层是HashMap, 第一次添加时，table 数组扩容到 16，临界值(threshold)是 16*加载因子(loadFactor)是0.75 = 12如果table 数组使用到了临界值 12,就会扩容到 16 * 2 = 32,新的临界值就是 32*0.75 = 24, 依次类推*/HashSet hashSet = new HashSet();
//        for(int i = 1; i <= 100; i++) {
//            hashSet.add(i);//1,2,3,4,5...100
//        }/*在Java8中, 如果一条链表的元素个数到达 TREEIFY_THRESHOLD(默认是 8 )，并且table的大小 >= MIN_TREEIFY_CAPACITY(默认64),就会进行树化(红黑树),否则仍然采用数组扩容机制*///        for(int i = 1; i <= 12; i++) {
//            hashSet.add(new A(i));//
//        }/*当我们向hashset增加一个元素，-> Node -> 加入table , 就算是增加了一个size++*/for(int i = 1; i <= 7; i++) {//在table的某一条链表上添加了 7个A对象hashSet.add(new A(i));//}for(int i = 1; i <= 7; i++) {//在table的另外一条链表上添加了 7个B对象hashSet.add(new B(i));//}}
}class B {private int n;public B(int n) {this.n = n;}@Overridepublic int hashCode() {return 200;}
}class A {private int n;public A(int n) {this.n = n;}@Overridepublic int hashCode() {return 100;}
}

Set 接口实现类-LinkedHashSet

LinkedHashSet 的全面说明

LinkedHashSet 是 HashSet的子类
LinkedHashSet 底层是一个 LinkedHashMap，底层维护了一个数组+双向链表
LinkedHashSet根据元素的hashCode值来决定元素的存储位置,同时使
用链表维护元素的次序(图),这使得元素看起来是以插入顺序保存的。
LinkedHashSet不允许添重复元素

java">
import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.Set;@SuppressWarnings({"all"})
public class LinkedHashSetSource {public static void main(String[] args) {//分析一下LinkedHashSet的底层机制Set set = new LinkedHashSet();set.add(new String("AA"));set.add(456);set.add(456);set.add(new Customer("刘", 1001));set.add(123);set.add("HSP");System.out.println("set=" + set);//1. LinkedHashSet 加入顺序和取出元素/数据的顺序一致//2. LinkedHashSet 底层维护的是一个LinkedHashMap(是HashMap的子类)//3. LinkedHashSet 底层结构 (数组table+双向链表)//4. 添加第一次时，直接将 数组table 扩容到 16 ,存放的结点类型是 LinkedHashMap$Entry//5. 数组是 HashMap$Node[] 存放的元素/数据是 LinkedHashMap$Entry类型/*//继承关系是在内部类完成.static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {Entry<K,V> before, after;Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {super(hash, key, value, next);}}*/}
}
class Customer {private String name;private int no;public Customer(String name, int no) {this.name = name;this.no = no;}
}

说明

在LinkedHastSet中维护了一个hash表和双向链表( LinkedHashSet有 head和tail)
每一个节点有before和after属性,这样可以形成双向链表
在添加一个元素时，先求hash值，在求索引,确定该元素在table 的位置,然后将添加的元素加入到双向链表(如果已经存在，不添加[原则和hashset一样])
```
java">tail.next = newElement //示意代码
newElement.pre = tail
tail = newEelment;
```
这样的话，我们遍历LinkedHashSet 也能确保插入顺序和遍历顺序一致

LinkedHashSet 课后练习题

Car类(属性:name,price)，如果name和price一样，则认为是相同元素，就不能添加。

java">
import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.Objects;@SuppressWarnings({"all"})
public class LinkedHashSetExercise {public static void main(String[] args) {LinkedHashSet linkedHashSet = new LinkedHashSet();linkedHashSet.add(new Car("奥拓", 1000));//OKlinkedHashSet.add(new Car("奥迪", 300000));//OKlinkedHashSet.add(new Car("法拉利", 10000000));//OKlinkedHashSet.add(new Car("奥迪", 300000));//加入不了linkedHashSet.add(new Car("保时捷", 70000000));//OKlinkedHashSet.add(new Car("奥迪", 300000));//加入不了System.out.println("linkedHashSet=" + linkedHashSet);}
}/*** Car 类(属性:name,price)，  如果 name 和 price 一样，* 则认为是相同元素，就不能添加。 5min*/class Car {private String name;private double price;public Car(String name, double price) {this.name = name;this.price = price;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public double getPrice() {return price;}public void setPrice(double price) {this.price = price;}@Overridepublic String toString() {return "\nCar{" +"name='" + name + '\'' +", price=" + price +'}';}//重写equals 方法 和 hashCode//当 name 和 price 相同时， 就返回相同的 hashCode 值, equals返回t@Overridepublic boolean equals(Object o) {if (this == o) return true;if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;Car car = (Car) o;return Double.compare(car.price, price) == 0 &&Objects.equals(name, car.name);}@Overridepublic int hashCode() {return Objects.hash(name, price);}
}

Map 接口和常用方法

Map 接口实现类的特点[实用]

注意:这里讲的是JDK8的Map接口特点

Map与Collection并列存在。用于保存具有映射关系的数据:Key-Value
Map 中的key和value可以是任何引用类型的数据，会封装到HashMap$Node对象中。
Map中的key不允许重复，原因和HashSet一样，前面分析过源码.
Map 中的value可以重复。
Map 的key可以为null, value也可以为null，注意key为nul，只能有一个，value为null ,可以多个:.
常用String类作为Map的key
key 和 value之间存在单向一对一关系，即通过指定的 key总能找到对应的value

java">
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;@SuppressWarnings({"all"})
public class Map_ {public static void main(String[] args) {//Map 接口实现类的特点, 使用实现类HashMap//1. Map与Collection并列存在。用于保存具有映射关系的数据:Key-Value(双列元素)//2. Map 中的 key 和  value 可以是任何引用类型的数据，会封装到HashMap$Node 对象中//3. Map 中的 key 不允许重复，原因和HashSet 一样，前面分析过源码.//4. Map 中的 value 可以重复//5. Map 的key 可以为 null, value 也可以为null ，注意 key 为null,//   只能有一个，value 为null ,可以多个//6. 常用String类作为Map的 key//7. key 和 value 之间存在单向一对一关系，即通过指定的 key 总能找到对应的 valueMap map = new HashMap();map.put("no1", "韩顺平");//k-vmap.put("no2", "张无忌");//k-vmap.put("no1", "张三丰");//当有相同的k , 就等价于替换.map.put("no3", "张三丰");//k-vmap.put(null, null); //k-vmap.put(null, "abc"); //等价替换map.put("no4", null); //k-vmap.put("no5", null); //k-vmap.put(1, "赵敏");//k-vmap.put(new Object(), "金毛狮王");//k-v// 通过get 方法，传入 key ,会返回对应的valueSystem.out.println(map.get("no2"));//张无忌System.out.println("map=" + map);}
}

Map存放数据的key-value示意图,一对k-v是放在一个HashMap$Node中的，有因为Node实现了Entry 接口，有些书上也说一对 k-v 就是一个Entry(如图)。但是本质上Entry还是指向HashMap$Node中的元素，并不是复制版存储。

java">package com.hspedu.map_;import java.util.Collection;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;@SuppressWarnings({"all"})
public class MapSource_ {public static void main(String[] args) {Map map = new HashMap();map.put("no1", "韩顺平");//k-vmap.put("no2", "张无忌");//k-vmap.put(new Car(), new Person());//k-v//老韩解读//1. k-v 最后是 HashMap$Node node = newNode(hash, key, value, null)//2. k-v 为了方便程序员的遍历，还会 创建 EntrySet 集合 ，该集合存放的元素的类型 Entry, 而一个Entry//   对象就有k,v EntrySet<Entry<K,V>> 即： transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;//3. entrySet 中， 定义的类型是 Map.Entry ，但是实际上存放的还是 HashMap$Node//   这时因为 static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V>//4. 当把 HashMap$Node 对象 存放到 entrySet 就方便我们的遍历, 因为 Map.Entry 提供了重要方法//   K getKey(); V getValue();Set set = map.entrySet();System.out.println(set.getClass());// HashMap$EntrySetfor (Object obj : set) {//System.out.println(obj.getClass()); //HashMap$Node//为了从 HashMap$Node 取出k-v//1. 先做一个向下转型Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;System.out.println(entry.getKey() + "-" + entry.getValue() );}Set set1 = map.keySet();System.out.println(set1.getClass());Collection values = map.values();System.out.println(values.getClass());}
}class Car {}class Person{}

Map 接口常用方法

java">
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;@SuppressWarnings({"all"})
public class MapMethod {public static void main(String[] args) {//演示map接口常用方法Map map = new HashMap();map.put("fh", new Book("", 100));//OKmap.put("fh", "bnd");//替换-> 一会分析源码map.put("fgd", "mr");//OKmap.put("sgfh", "mr");//OKmap.put("vcbhhd", null);//OKmap.put(null, "dfhdfg");//OKmap.put("lh", "gct");//OKmap.put("hsp", "hspd");System.out.println("map=" + map);//        remove:根据键删除映射关系map.remove(null);System.out.println("map=" + map);
//        get：根据键获取值Object val = map.get("lh");System.out.println("val=" + val);
//        size:获取元素个数System.out.println("k-v=" + map.size());
//        isEmpty:判断个数是否为0System.out.println(map.isEmpty());//F
//        clear:清除k-v//map.clear();System.out.println("map=" + map);
//        containsKey:查找键是否存在System.out.println("结果=" + map.containsKey("hsp"));//T}
}class Book {private String name;private int num;public Book(String name, int num) {this.name = name;this.num = num;}
}

Map 接口遍历方法

Map遍历的示意图(比List，和Set复杂点但是基本原理一样)

containsKey:查找键是否存在
keySet:获取所有的键
entrySet:获取所有关系k-v
values:获取所有的值

java">import java.util.*;@SuppressWarnings({"all"})
public class MapFor {public static void main(String[] args) {Map map = new HashMap();map.put("邓超", "孙俪");map.put("王宝强", "马蓉");map.put("宋喆", "马蓉");map.put("刘令博", null);map.put(null, "刘亦菲");map.put("鹿晗", "关晓彤");//第一组: 先取出 所有的Key , 通过Key 取出对应的ValueSet keyset = map.keySet();//(1) 增强forSystem.out.println("-----第一种方式-------");for (Object key : keyset) {System.out.println(key + "-" + map.get(key));}//(2) 迭代器System.out.println("----第二种方式--------");Iterator iterator = keyset.iterator();while (iterator.hasNext()) {Object key =  iterator.next();System.out.println(key + "-" + map.get(key));}//第二组: 把所有的values取出Collection values = map.values();//这里可以使用所有的Collections使用的遍历方法//(1) 增强forSystem.out.println("---取出所有的value 增强for----");for (Object value : values) {System.out.println(value);}//(2) 迭代器System.out.println("---取出所有的value 迭代器----");Iterator iterator2 = values.iterator();while (iterator2.hasNext()) {Object value =  iterator2.next();System.out.println(value);}//第三组: 通过EntrySet 来获取 k-vSet entrySet = map.entrySet();// EntrySet<Map.Entry<K,V>>//(1) 增强forSystem.out.println("----使用EntrySet 的 for增强(第3种)----");for (Object entry : entrySet) {//将entry 转成 Map.EntryMap.Entry m = (Map.Entry) entry;System.out.println(m.getKey() + "-" + m.getValue());}//(2) 迭代器System.out.println("----使用EntrySet 的 迭代器(第4种)----");Iterator iterator3 = entrySet.iterator();while (iterator3.hasNext()) {Object entry =  iterator3.next();//System.out.println(next.getClass());//HashMap$Node -实现-> Map.Entry (getKey,getValue)//向下转型 Map.EntryMap.Entry m = (Map.Entry) entry;System.out.println(m.getKey() + "-" + m.getValue());}}
}

Map 接口课堂练习

使用HashMap添加3个员工对象，要求

键:员工id

值:员工对象

并遍历显示工资>18000的员工(遍历方式最少两种)

员工类:姓名、工资、员工id

java">
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.Set;@SuppressWarnings({"all"})
public class MapExercise {public static void main(String[] args) {//完成代码Map hashMap = new HashMap();//添加对象hashMap.put(1, new Emp("jack", 300000, 1));hashMap.put(2, new Emp("tom", 21000, 2));hashMap.put(3, new Emp("milan", 12000, 3));//遍历2种方式//并遍历显示工资>18000的员工(遍历方式最少两种)//1. 使用keySet  -> 增强forSet keySet = hashMap.keySet();System.out.println("====第一种遍历方式====");for (Object key : keySet) {//先获取valueEmp emp = (Emp) hashMap.get(key);if(emp.getSal() >18000) {System.out.println(emp);}}//2. 使用EntrySet -> 迭代器Set entrySet = hashMap.entrySet();System.out.println("======迭代器======");Iterator iterator = entrySet.iterator();while (iterator.hasNext()) {// 真正的运行类型是Node，可以getClass看一下Map.Entry entry =  (Map.Entry)iterator.next();//通过entry 取得key 和 valueEmp emp = (Emp) entry.getValue();if(emp.getSal() > 18000) {System.out.println(emp);}}}
}/*** 使用HashMap添加3个员工对象，要求* 键：员工id* 值：员工对象* 并遍历显示工资>18000的员工(遍历方式最少两种)* 员工类：姓名、工资、员工id*/
class Emp {private String name;private double sal;private int id;public Emp(String name, double sal, int id) {this.name = name;this.sal = sal;this.id = id;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public double getSal() {return sal;}public void setSal(double sal) {this.sal = sal;}public int getId() {return id;}public void setId(int id) {this.id = id;}@Overridepublic String toString() {return "Emp{" +"name='" + name + '\'' +", sal=" + sal +", id=" + id +'}';}
}

Map 接口实现类-HashMap

HashMap 小结

Map接口的常用实现类:HashMap、Hashtable和Properties。
HashMap是 Map 接口使用频率最高的实现类。
HashMap 是以key-val对的方式来存储数据(HashMap$Node类型)[案例Entry ]
key不能重复，但是值可以重复,允许使用null键和null值。
如果添加相同的key，则会覆盖原来的key-val ,等同于修改.(key不会替换，val会替换)
与HashSet一样，不保证映射的顺序，因为底层是以hash表的方式来存储的. (jdk8的hashMap底层数组+链表+红黑树)
HashMap没有实现同步，因此是线程不安全的,方法没有做同步互斥的操作,没有synchronized

HashMap 底层机制及源码剖析

HashMap底层维护了Node类型的数组table，默认为null
当创建对象时，将加载因子(Ioadfactor)初始化为0.75.
当添加key-val时，通过key的哈希值得到在table的索引。然后判断该索引处是否有元素,如果没有元素直接添加。如果该索引处有元素，继续判断该元素的key和准备加入的key相是否等,如果相等，则直接替换val;如果不相等需要判断是树结构还是链表结构，做出相应处理。如果添加时发现容量不够，则需要扩容。
第1次添加，则需要扩容table容量为16，临界值(threshold)为12 (16*0.75)
以后再扩容，则需要扩容table容量为原来的2倍(32)，临界值为原来的2倍,即24,依次类推.
在Java8中,如果一条链表的元素个数超过 TREEIFY_THRESHOLD(默认是8)，并且table的大小>= MIN TREEIFY CAPACITY(默认64),就会进行树化(红黑树)

java">
import java.util.HashMap;@SuppressWarnings({"all"})
public class HashMapSource1 {public static void main(String[] args) {HashMap map = new HashMap();map.put("java", 10);//okmap.put("php", 10);//okmap.put("java", 20);//替换valueSystem.out.println("map=" + map);///*解读HashMap的源码+图解1. 执行构造器 new HashMap()初始化加载因子 loadfactor = 0.75HashMap$Node[] table = null2. 执行put 调用 hash方法，计算 key的 hash值 (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16)public V put(K key, V value) {//K = "java" value = 10return putVal(hash(key), key, value, false, true);}3. 执行 putValfinal V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict) {Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;//辅助变量//如果底层的table 数组为null, 或者 length =0 , 就扩容到16if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)n = (tab = resize()).length;//取出hash值对应的table的索引位置的Node, 如果为null, 就直接把加入的k-v//, 创建成一个 Node ,加入该位置即可if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)tab[i] = newNode(hash, key, value, null);else {Node<K,V> e; K k;//辅助变量// 如果table的索引位置的key的hash相同和新的key的hash值相同，// 并 满足(table现有的结点的key和准备添加的key是同一个对象  || equals返回真)// 就认为不能加入新的k-vif (p.hash == hash &&((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))e = p;else if (p instanceof TreeNode)//如果当前的table的已有的Node 是红黑树，就按照红黑树的方式处理e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);else {//如果找到的结点，后面是链表，就循环比较for (int binCount = 0; ; ++binCount) {//死循环if ((e = p.next) == null) {//如果整个链表，没有和他相同,就加到该链表的最后p.next = newNode(hash, key, value, null);//加入后，判断当前链表的个数，是否已经到8个，到8个，后//就调用 treeifyBin 方法进行红黑树的转换if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1sttreeifyBin(tab, hash);break;}if (e.hash == hash && //如果在循环比较过程中，发现有相同,就break,就只是替换value((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))break;p = e;}}if (e != null) { // existing mapping for keyV oldValue = e.value;if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)e.value = value; //替换，key对应valueafterNodeAccess(e);return oldValue;}}++modCount;//每增加一个Node ,就size++if (++size > threshold[12-24-48])//如size > 临界值，就扩容resize();afterNodeInsertion(evict);return null;}5. 关于树化(转成红黑树)//如果table 为null ,或者大小还没有到 64，暂时不树化，而是进行扩容.//否则才会真正的树化 -> 剪枝final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {int n, index; Node<K,V> e;if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)resize();}*/}
}

模拟HashMap触发扩容、树化情况,并Debug 验证.

java">
import java.util.HashMap;
import java.util.Objects;@SuppressWarnings({"all"})
public class HashMapSource2 {public static void main(String[] args) {HashMap hashMap = new HashMap();for(int i = 1; i <= 12; i++) {hashMap.put(i, "hello");}hashMap.put("aaa", "bbb");System.out.println("hashMap=" + hashMap);//12个 k-v//布置一个任务，自己设计代码去验证，table 的扩容//0 -> 16(12) -> 32(24) -> 64(64*0.75=48)-> 128 (96) ->//自己设计程序，验证-》 增强自己阅读源码能力. 看别人代码.}
}class A  {private int num;public A(int num) {this.num = num;}//所有的A对象的hashCode都是100
//    @Override
//    public int hashCode() {
//        return 100;
//    }@Overridepublic String toString() {return "\nA{" +"num=" + num +'}';}
}

Map 接口实现类-Hashtable

HashTable 的基本介绍

存放的元素是键值对:即K-V
hashtable的键和值都不能为null，否则会抛出NullPointerException
hashTable使用方法基本上和HashMap一样
hashTable是线程安全的(synchronized), hashMap是线程不安全的

java">
import java.util.Hashtable;@SuppressWarnings({"all"})
public class HashTableExercise {public static void main(String[] args) {Hashtable table = new Hashtable();//oktable.put("john", 100); //ok//table.put(null, 100); //异常 NullPointerException//table.put("john", null);//异常 NullPointerExceptiontable.put("lucy", 100);//oktable.put("lic", 100);//oktable.put("lic", 88);//替换table.put("hello1", 1);table.put("hello2", 1);table.put("hello3", 1);table.put("hello4", 1);table.put("hello5", 1);table.put("hello6", 1);System.out.println(table);//简单说明一下Hashtable的底层//1. 底层有数组 Hashtable$Entry[] 初始化大小为 11//2. 临界值 threshold 8 = 11 * 0.75//3. 扩容: //4. 执行 方法 addEntry(hash, key, value, index); 添加K-V 封装到Entry//5. 当 if (count >= threshold) 满足时，就进行扩容//5. 按照 int newCapacity = (oldCapacity << 1) + 1; 的大小扩容. 两倍加一}
}

Map 接口实现类-Properties

基本介绍

Properties类继承自 Hashtable 类并且实现了Map接口，也是使用一种键值对的形式来保存数据。
他的使用特点和Hashtable类似。
Properties还可以用于从xxx.properties文件中，加载数据到Properties类对象, 并进行读取和修改。
说明:工作后 xxx.properties文件通常作为配置文件，这个知识点在IO流举例,有兴趣可先看文章。cnblogs.com/xudong-bupt/p/3758136.html

基本使用

java">
import java.util.Properties;@SuppressWarnings({"all"})
public class Properties_ {public static void main(String[] args) {//1. Properties 继承  Hashtable//2. 可以通过 k-v 存放数据，当然key 和 value 不能为 null//增加Properties properties = new Properties();//properties.put(null, "abc");//抛出 空指针异常//properties.put("abc", null); //抛出 空指针异常properties.put("john", 100);//k-vproperties.put("lucy", 100);properties.put("lic", 100);properties.put("lic", 88);//如果有相同的key ， value被替换System.out.println("properties=" + properties);//通过k 获取对应值System.out.println(properties.get("lic"));//88System.out.println(properties.getProperty("lic"));//删除properties.remove("lic");System.out.println("properties=" + properties);//修改properties.put("john", "约翰");System.out.println("properties=" + properties);}
}

总结-开发中如何选择集合实现类!

在开发中，选择什么集合实现类，主要取决于业务操作特点，然后根据集合实现类特性进行选择,分析如下:

先判断存储的类型(一组对象[单列]或一组键值对[双列])
一组对象[单列]:Collection接口
允许重复:List
- 增删多:LinkedList[底层维护了一个双向链表]
- 改查多: ArrayList[底层维护Object类型的可变数组]
不允许重复:Set
- 无序:HashSet[底层是HashMap，维护了一个哈希表即(数组+链表+红黑树)
- 排序:TreeSet
- 插入和取出顺序一致:LinkedHashSet .维护数组+双向链表
一组键值对[双列]:Map
- 键无序;HashMap [底层是;哈希表 jdk7:数组+链表,jdk8:数组+链表+红黑
- 键排序: TreeMap
- 键插入和取出顺序一致:LinkedHashMap
- 读取文件Properties

TreeSet

java">import java.util.Comparator;
import java.util.TreeSet;
@SuppressWarnings({"all"})
public class TreeSet_ {public static void main(String[] args) {//1. 当我们使用无参构造器，创建TreeSet时，仍然是无序的//2. 希望添加的元素，按照字符串大小来排序//3. 使用TreeSet 提供的一个构造器，可以传入一个比较器(匿名内部类)并指定排序规则//4. 简单看看源码/*1. 构造器把传入的比较器对象，赋给了 TreeSet的底层的 TreeMap 的属性 this.comparatorpublic TreeMap(Comparator<? super K> comparator) {this.comparator = comparator;}2. 在 调用 treeSet.add("tom"), 在底层会执行到if (cpr != null) {//cpr 就是我们的匿名内部类(对象)do {parent = t;//动态绑定到我们的匿名内部类(对象)comparecmp = cpr.compare(key, t.key);if (cmp < 0)t = t.left;else if (cmp > 0)t = t.right;else //如果相等，即返回0,这个Key就没有加入return t.setValue(value);} while (t != null);}*///        TreeSet treeSet = new TreeSet();TreeSet treeSet = new TreeSet(new Comparator() {@Overridepublic int compare(Object o1, Object o2) {//下面 调用String的 compareTo方法进行字符串大小比较//return ((String) o2).compareTo((String) o1);//如果要求加入的元素，按照长度大小排序return ((String) o1).length() - ((String) o2).length();}});//添加数据.treeSet.add("jack");treeSet.add("tom");// 3treeSet.add("sp");treeSet.add("a");treeSet.add("abc");// 长度为3，加不进去System.out.println("treeSet=" + treeSet);}
}

TreeMap

java">
import java.util.Comparator;
import java.util.TreeMap;@SuppressWarnings({"all"})
public class TreeMap_ {public static void main(String[] args) {//使用默认的构造器，创建TreeMap, 是无序的(也没有排序)/*要求：按照传入的 k(String) 的大小进行排序*/
//        TreeMap treeMap = new TreeMap();TreeMap treeMap = new TreeMap(new Comparator() {@Overridepublic int compare(Object o1, Object o2) {//按照传入的 k(String) 的大小进行排序//按照K(String) 的长度大小排序//return ((String) o2).compareTo((String) o1);return ((String) o2).length() - ((String) o1).length();}});treeMap.put("jack", "杰克");treeMap.put("tom", "汤姆");treeMap.put("kristina", "克瑞斯提诺");treeMap.put("smith", "斯密斯");treeMap.put("hsp", "韩顺平");//加入不了System.out.println("treemap=" + treeMap);/*解读源码：1. 构造器. 把传入的实现了 Comparator接口的匿名内部类(对象)，传给给TreeMap的comparatorpublic TreeMap(Comparator<? super K> comparator) {this.comparator = comparator;}2. 调用put方法2.1 第一次添加, 把k-v 封装到 Entry对象，放入rootEntry<K,V> t = root;if (t == null) {compare(key, key); // type (and possibly null) checkroot = new Entry<>(key, value, null);size = 1;modCount++;return null;}2.2 以后添加Comparator<? super K> cpr = comparator;if (cpr != null) {do { //遍历所有的key , 给当前key找到适当位置parent = t;cmp = cpr.compare(key, t.key);//动态绑定到我们的匿名内部类的compareif (cmp < 0)t = t.left;else if (cmp > 0)t = t.right;else  //如果遍历过程中，发现准备添加Key 和当前已有的Key 相等，就不添加return t.setValue(value);} while (t != null);}*/}
}

Collections 工具类

Collections 工具类介绍

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、查询和修改等操作。

排序操作（均为static 方法)

reverse(List):反转List中元素的顺序
shuffle(List):对List集合元素进行随机排序
sort(List):根据元素的自然顺序对指定List集合元素按升序排序
sort(List,Comparator):根据指定的Comparator产生的顺序对List 集合元素进行排序
swap(List，int，int):将指定 list集合中的i处元素和j处元素进行交换

查找、替换

Object max(Collection):根据元素的自然顺序,返回给定集合中的最大元素。
Object max(Collection,Comparator):根据Comparator指定的顺序，
返回给定集合中的最大元素。
Object min(Collection)
Object min(Collection,Comparator)
int frequency(Collection,Object):返回指定集合中指定元素的出现次数。
void copy(List dest,List src):将src中的内容复制到dest中。
boolean replaceAll(List list,Object oldVal,Object newVal):使用新值
替换List 对象的所有旧值。

java">
import java.util.*;@SuppressWarnings({"all"})
public class Collections_ {public static void main(String[] args) {//创建ArrayList 集合，用于测试.List list = new ArrayList();list.add("tom");list.add("smith");list.add("king");list.add("milan");list.add("tom");//        reverse(List)：反转 List 中元素的顺序Collections.reverse(list);System.out.println("list=" + list);
//        shuffle(List)：对 List 集合元素进行随机排序
//        for (int i = 0; i < 5; i++) {
//            Collections.shuffle(list);
//            System.out.println("list=" + list);
//        }//        sort(List)：根据元素的自然顺序对指定 List 集合元素按升序排序Collections.sort(list);System.out.println("自然排序后");System.out.println("list=" + list);
//        sort(List，Comparator)：根据指定的 Comparator 产生的顺序对 List 集合元素进行排序//我们希望按照 字符串的长度大小排序Collections.sort(list, new Comparator() {@Overridepublic int compare(Object o1, Object o2) {//可以加入校验代码.return ((String) o2).length() - ((String) o1).length();}});System.out.println("字符串长度大小排序=" + list);
//        swap(List，int， int)：将指定 list 集合中的 i 处元素和 j 处元素进行交换//比如Collections.swap(list, 0, 1);System.out.println("交换后的情况");System.out.println("list=" + list);//Object max(Collection)：根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最大元素System.out.println("自然顺序最大元素=" + Collections.max(list));//Object max(Collection，Comparator)：根据 Comparator 指定的顺序，返回给定集合中的最大元素//比如，我们要返回长度最大的元素Object maxObject = Collections.max(list, new Comparator() {@Overridepublic int compare(Object o1, Object o2) {return ((String)o1).length() - ((String)o2).length();}});System.out.println("长度最大的元素=" + maxObject);//Object min(Collection)//Object min(Collection，Comparator)//上面的两个方法，参考max即可//int frequency(Collection，Object)：返回指定集合中指定元素的出现次数System.out.println("tom出现的次数=" + Collections.frequency(list, "tom"));//void copy(List dest,List src)：将src中的内容复制到dest中ArrayList dest = new ArrayList();//为了完成一个完整拷贝，我们需要先给dest 赋值，大小和list.size()一样for(int i = 0; i < list.size(); i++) {dest.add("");}//拷贝Collections.copy(dest, list);System.out.println("dest=" + dest);//boolean replaceAll(List list，Object oldVal，Object newVal)：使用新值替换 List 对象的所有旧值//如果list中，有tom 就替换成 汤姆Collections.replaceAll(list, "tom", "汤姆");System.out.println("list替换后=" + list);}
}