Java集合类（Collection、Map）概述

痛定思痛。 2024-03-30 12:27 155阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  一、Collection和数组的区别
 *  二、遍历集合的方法
 *   *  1.使用lambda表达式遍历集合
     *  2.使用Iterator循环遍历Collection
     *  3.使用foreach循环遍历Collection
 *  三、使用Predicate操作集合
 *  四、使用Stream操作集合
 *  五、Set集合
 *   *  1.HashSet
     *  2.LinkedHashSet
     *  3.TreeSet
     *  4.EnumSet
     *  5.Set实现类的选择
 *  六、List集合
 *   *  1.ArrayList（基于数组的线性表）
     *  2.Vector
 *  七、Queue
 *   *  1.PriorityQueue
     *  2.Deque
     *  3.ArrayDeque
     *  4.LinkedList（基于链的线性表）
     *  5.各种线性表的选择
 *  八、Map
 *   *  1.HashMap
     *  2.Hashtable（古早，和Vector一样）
     *  3.LinkedHashMap
     *  4.Properties
     *  5.TreeMap
     *  6.WeakHashMap
     *  7.IdentityHashMap
     *  8.Map实现类的选择
 *  九、操作集合的工具类：Collections

首先，要知道Java中的集合不仅仅是指Set系列，而是（包含Set、List、Queue和Map四种体系），是用于存储数量不等的对象。  
其中， `Set`代表无序、不可重复的集合；  
`List`代表有序、重复的集合；  
`Map`则代表具有映射关系的集合；  
`Queue`代表一种队列集合；

Java集合类主要是由两个接口派生而出：`Collection`和`Map`  
![在这里插入图片描述][4133baf3811043e684c9a70107918914.png]

## 一、Collection和数组的区别 ##

**数组**：  
长度不可变；  
无法保存具有映射关系的数据；  
数组元素可以是基本类型（byte,short,int,long,float,double,boolean,char）的值，也可以是对象（实际上保存的是对象的引用变量）  
**集合类**：  
可以保存长度不确定的数据；  
可以保存具有映射关系的数据；  
集合里保存的是对象（实际上保存的是对象的引用变量）

## 二、遍历集合的方法 ##

### 1.使用lambda表达式遍历集合 ###

//programming=["Java","Python","C#","C++"]
    programming.forEach(obj -> System.out.println("迭代集合元素：" + obj));

### 2.使用Iterator循环遍历Collection ###

//programming=["Java","Python","C#","C++"]
    var it = programming.iterator(); // 获取programming集合对应的迭代器
    while (it.hasNext()){
        
    	// it.next返回的是数据类型是Object类型，因此需要强制类型转换
    	var p = (String) it.next();
    	System.out.println(p);
    }

### 3.使用foreach循环遍历Collection ###

//programming=["Java","Python","C#","C++"]
    for (var program : programming){
        
    	var p = (String) program;
    	System.out.println(p);
    }

## 三、使用Predicate操作集合 ##

public class temp {
        
    
      public static void main(String[] args) {
        
        var programming = new HashSet<>();
        programming.add("Java");
        programming.add("Python");
        programming.add("C#");
        programming.add("C++");
        programming.add("JavaScript");
        programming.add("Vue");
        System.out.println(calculate(programming, ele -> ((String) ele).length() == 3));
        System.out.println(calculate(programming, ele -> ((String) ele).contains("C")));
      }
    
      public static int calculate(Collection objs, Predicate p) {
        
        int total = 0;
        for (var obj : objs) {
        
          // 使用Predicate的test()方法判断该对象是否满足Predicate指定的条件
          if (p.test(obj)) {
        
            total++;
          }
        }
        return total;
      }
    }

## 四、使用Stream操作集合 ##

独立使用stream的步骤如下：

1.  使用Stream或XxxStream的builder()类方法创建该Stream对应的Builder；
2.  重复调用Builder的add()方法向流中添加多个元素；
3.  调用Builder的build()方法获取对应的Stream；
4.  调用Stream的聚集方法；  
    （对于大部分的聚集方法，每个Stream只能执行一次，所以下面执行了两个聚集方法allMatch和map，在两个方法之间又重新定义了一个变量is1，给第二个聚集方法使用）

public static void main(String[] args) {
        
        var is = IntStream.builder().add(3).add(1).add(2).add(9).build();
        System.out.println("is所有元素是否都是偶数：" + is.allMatch(ele -> ele % 2 == 0));
    
        var is1 = IntStream.builder().add(3).add(1).add(2).add(9).build();
        var newIs = is1.map(ele -> ele * 3 + 5);
        newIs.forEach(System.out::println);
        //    is.forEach(ele -> System.out.println(ele % 2));
      }

Stream提供了大量的方法进行聚集操作，这些方法既可以是“中间的”，也可以是“末端的”。上述的allMatch就是末端操作，map是中间操作。  
中间操作：允许流保持打开状态，并允许直接调用后续方法，中间方法的返回值是另外一个流；  
末端方法：对流的最终操作。当对某个Stream执行末端方法后，该流将会被“消耗”，切不可再用。  
所以上述的is流进行了allMatch末端操作后，被消耗，不可再次使用；

常用的中间操作：`filter`、`mapToXxx`、`peek`、`distinct`、`sorted`、`limit`等  
常用的末端方法：`forEach`、`toArray`、`reduce`、`min`、`max`、`count`、`anyMatch`、`allMatch`、`noneMatch`、`findFirst`、`findAny`等

## 五、Set集合 ##

### 1.HashSet ###

HashSet按Hash算法来存储集合中的元素，因此具有很好的存取和查找性能。

*  不能保证元素的排列顺序；
 *  HashSet不是同步的，是线程不安全的；
 *  集合元素值可以是null；

### 2.LinkedHashSet ###

*  LinkedHashSet是HashSet的子类；
 *  也是根据元素的hashCode值来决定元素的存储位置，但它同时使用**链表**维护元素的次序。这样是的元素看起来是**以插入的顺序保存**的;
 *  线程不安全；
 *  集合元素值可以是null；

### 3.TreeSet ###

*  TreeSet是SortedSet接口的实现类，可以确保集合元素处于排序状态；
 *  采用红黑树的数据结构来存储集合元素；
 *  线程不安全；
 *  `自然排序` 自然排序的对象要实现Comparable接口，而且应该是同一个类的多个实例；
 *  `定制排序` 在创建TreeSet对象时，提供一个Comparator对象与该TreeSet集合关联，由Comparator对象负责集合元素的排序逻辑；  
    （0：相等；负整数：前者小于后者；正整数：前者大于后者）

### 4.EnumSet ###

*  EnumSet中的所有元素都必须是指定枚举类型的枚举值
 *  元素有序，以枚举值在Enum类内的定义顺序来决定集合元素的顺序
 *  在内部以向量的形式存储，紧凑高效，占用内存小，运行效率高
 *  不允许加入null元素
 *  线程不安全

### 5.Set实现类的选择 ###

性能：EnumSet > HashSet > TreeSet  
需要一个保持排序的Set：TreeSet  
遍历：LinkedHashSet > HashSet  
即一般情况下选`HashSet`，需要`排序`选`TreeSort`，强调`遍历`选`LinkedHashSet`，`枚举`选`EnumSet`

## 六、List集合 ##

### 1.ArrayList（基于数组的线性表） ###

*  封装了一个动态的，允许再分配的Object\[\]数组，initialCapacity参数默认值为**10**；
 *  对于所有内部基于数组的集合实现，使用随机访问的性能要比使用Iterator迭代访问的性能要好；
 *  线程不安全
 *  Arrays.asList：生成Arrays的内部类ArrayList的一个实例，Arrays.ArrayList是一个固定长度的List集合，只能遍历，不能增加删除；

### 2.Vector ###

*  与上述ArrayList类似，显著区别是：Vector线程安全，还提供了一个Stack子类，模拟“栈”；
 *  虽然Vector也是以数组的形式存储集合元素，但因为它实现了线程同步功能，加之其它原因，性能较差；

## 七、Queue ##

### 1.PriorityQueue ###

*  Queue的实现类
 *  保存队列中的元素顺序以队列元素大小排序，而不是加入队列的顺序；
 *  不允许插入null元素；
 *  `自然排序`
 *  `定制排序`
 *  对元素的要求类似于TreeSet；

### 2.Deque ###

*  是Queue的子接口，代表一个双端队列，既可以当队列使用，也可以当栈使用；

### 3.ArrayDeque ###

*  Deque接口的实现类
 *   *  封装了一个动态的，允许再分配的Object\[\]数组，initialCapacity参数默认值为**16**；

### 4.LinkedList（基于链的线性表） ###

*  List接口的实现类，有List集合的特点，可以根据索引来随机访问集合中的元素；
 *  实现了Deque接口，可以被当成双端队列使用，“栈”、“队列”

### 5.各种线性表的选择 ###

*  所有内部以数组作为底层实现的集合在随机访问时性能都比较好，eg. ArrayList、ArrayDeque
 *  内部以链表形式作为底层实现的集合在执行插入、删除操作时有较好的性能，eg. LinkedList
 *  提到排序的：PriorityQueue

## 八、Map ##

Set接口下有`HashSet`、`LinkedHashSet`、`SortedSet`、`TreeSet`、`EnumSet`等子接口和实现类；  
Map接口下有`HashMap`、`LinkedHashMap`、`SortedMap`、`TreeMap`、`EnumMap`等子接口和实现类；  
Map的类和子接口中Key集的存储形式和对应的Set集合中的元素存储形式完全相同；  
从Java源码来看，Java先是实现了Map，然后通过包装一个所有value均为空对象的Map就实现了Set集合；  
Map提供了一个Entry内部类来封装key-value对，而计算Entry存储时则只考虑Entry封装的key；

### 1.HashMap ###

*  线程不安全
 *  可以使用null为key或value，最多只能有一个key-value对的key为null；

### 2.Hashtable（古早，和Vector一样） ###

*  线程安全，性能比HashMap差；
 *  不允许使用null作为key和value；

### 3.LinkedHashMap ###

*  HashSet的子类
 *  需要维护元素的插入顺序，性能略低于HashMap；
 *  以(双向)链表维护内部元素，所以迭代访问（遍历时）有较好性能；

scores.forEach((key,value) -> System.out.println(key + "-->" + value));

### 4.Properties ###

*  Hashtable的子类
 *  处理属性文件(ini、xml)

### 5.TreeMap ###

*  自然排序
 *  定制排序

### 6.WeakHashMap ###