Java集合详细讲解

电玩女神 2022-05-09 09:46 378阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  一、集合概述
 *  二、Set 集合
 *   *  2.1 HashSet
     *  2.2 LinkHashSet
     *  2.3 TreeSet
     *  2.4 EnumSet
     *  2.5 Set实现类性能分析
 *  三、List 集合
 *   *  3.1 List 解析
     *  3.2 ArrayList 和 Vector 实现类
     *  3.3 固定长度的 List
     *  3.4 ArrayList 扩容
     *  3.5 各线性表的性能分析
 *  四、Queue 集合
 *   *  4.1 Queue 解析
     *  4.2 PriotityQueue
     *  4.3 Deque 和 ArrayDeque
     *  4.4 LInkedList
 *  五、Map 集合
 *   *  5.1 Map 解析
     *  5.2 HashMap 和 HashTable
     *  5.3 LinkedHashMap 实现类
     *  5.4 Properties
     *  5.5 SortedMap 和 TreeMap
     *  5.6 WeakHashMap
     *  5.7 IndentityHashMap
     *  5.8 EnumMap
     *  5.9 各 Map 实性能分析
     *  5.10 HashSet、HashMap 扩容
 *  六、集合类工具类 Collections

# 一、集合概述 #

`Java`集合为了保存数量不确定的数据，以及保存具有映射关系的数据。集合类主要负责保存、盛装其他数据，因此集合类也被称为容器类，集合类位于`java.util`包下。下面是集合类的两大框架：  
![Collection集合框架][Collection]  
![Map集合框架][Map]  
`Collection`接口里定义了如下操作集合元素的方法：

*  `boolean add(Object o)`：用于向集合里添加一个元素
 *  `boolean addAll(Collection c)`：该方法把集合`c`里面的所有的元素添加到指定集合里
 *  `void clear()`：清除集合里的所有元素，将集合长度变为0
 *  `boolean contains(Object o)`：返回集合里是否包含指定元素
 *  `boolean containsAll(Collection c)`：返回集合是否包含集合`c`里的所有元素
 *  `boolean isEmpty()`：返回集合是否为空
 *  `Interator iterator()`：返回一个`Interator`对象，用于遍历集合里的元素
 *  `boolean remove(Object o)`：删除集合中指定元素
 *  `boolean removeAll(Collection c)`：从集合中删除集合`c`里的包含的所有元素
 *  `boolean retainAll(Collections c)`：从集合中删除集合`c`里不包含的元素(取并集)
 *  `int size()`：该方法返回集合里元素的个数
 *  `Object[] toArray()`：该方法把集合转换成一个数组，所有的集合元素变成对应的数组元素
 *  `Collection`接口已重写`toString()`方法

# 二、Set 集合 #

## 2.1 HashSet ##

当向`HashSet`集合中存入一个元素时，`HashSet`会调用该对象的`HashCode()`方法来得到该对象的`hashCode`值，然后根据该`hashCode`值决定该对象在`HashSet`中的存储位置。如果有两个元素通过`equals()`返回比较返回`true`，但它们的`hashCode()`方法返回值不相等，`HashSet`将会把它们存储在不同的位置，依然可以添加成功。

`hash`算法的功能：它能快速查找被检查的对象，`hash`算法的价值在于速度。当需要查询集合中某个元素时，`hash`算法可以直接根据该元素的`hashCode`值计算出该元素的存储位置。

`HashSet`中每个能存储元素的“槽位”通常称为"桶"（`bucket`），如果有多个元素的`hashCode`值相同，但它们通过`equals()`方法比较返回`false`，就需要在一个“桶”里放多个元素，这样会导致性能下降。

**HashSet的存储过程**

当我们向`HashSet`中添加一个数据时。会先调用该数据的`hashCode`方法来决定该数据在数组中所存储的位置。

如果该位置上没有其他的元素，则将该数据直接存放即可。如果该位置已经有了其他的元素，调用该元素所在类的`equals`方法进行比较。如果返回值是个`true`则认为两个数据相同则不能存放。如果返回值是个`false`则以链表的形式将该数存在该位置上。

## 2.2 LinkHashSet ##

`LinkHashSet`是HashSet的子类，`LinkHashSet`集合也是根据元素的`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。`LinkHashSet`按元素的添加顺序来访问集合里的元素。

`LinkHashSet`需要维护元素的插入顺序，因此性能略低于`HashSet`性能，但在迭代访问`Set`里的全部元素时将有很好的性能，因为它以链表来维护内部顺序。

## 2.3 TreeSet ##

`TreeSet`还提供了额外的方法`Comparator compatator`：如果`TreeSet`采用了定制排序，则该方法返回定制排序所使用的`Comparator`；如果`TreeSet`采用了自然排序，则返回null。

与`HashSet`集合采用`hash`算法来决定元素的存储位置不同，`TreeSet`采用红黑树的数据结构来存储集合元素。

`TreeSet`用到如下两种排序算法：

**① 自然排序**

实现`Comparable`接口，重写`compareTo(Object obj)`

@Override
    	//当该类有多个属性需要比较时，多层嵌套if-else比较属性
    	public int compareTo(Object o) { 
    		if(o instanceof Person){ 
    			Person p = (Person) o;
    			int tem  = this.age.compareTo(p.age);
    			if(tem ==0){ 
    				return this.name.compareTo(p.name);
    			}else { 
    				return tem;
    			}
    		}
    		return 0;
    	}

**② 定制排序**

实现`Comparator`接口匿名实现类

Comparator com = new Comparator() { 
    		@Override
    		//当该类有多个属性需要比较时，多层嵌套if-else比较属性
    		public int compare(Object o1, Object o2) { 
    			Person p1 =(Person) o1;
    			Person p2 =(Person) o2;
    			int i =- (p1.getAge().compareTo(p2.getAge()));
    			if(i==0){ 
    				return - (p1.getName().compareTo(p2.getName()));
    			}else{ 
    				return i;
    			}	
    		}
    	};
    	Map map = new TreeSet(com);

## 2.4 EnumSet ##

`EnumSet`类是一个专门为枚举类设计的集合类，`EnumSet`中的所有元素都必须是指定枚举类型的枚举值，该枚举类型在创建`EnumSet`时，显示或隐式的指定。`EnumSet`的集合元素也是有序，`EnumSet`以枚举值在`Enum`类内的定义顺序来决定集合元素的顺序。`EnumSet`集合中不允许插入`null`。

`Enum`在内部以位向量的形式进行存储，这种存储形式非常紧凑、高效，因此`EnumSet`对象占用内存很小，而且运行效率很好。尤其是进行批量操作（如调用`containsAll()`、`retainAll()`）时，如果其其参数也是`EnumSet`集合，则该批量操作的执行效率也非常快。

`EnumSet`类没有暴露任何构造器来创建该类的实例，程序应该通过它提供的类方法来创建`EnumSet`对象。

enum Season{ 
    	SPRING,SUMMER,FALL,WINTER;
    }
    
    public class EnumSetTest { 
    	@Test	
    	public void test(){ 
    		//创建EnumSet集合的方法，集合元素就是枚举类的所有元素
    		EnumSet es1 = EnumSet.allOf(Season.class);
    		System.out.println(es1);//[SPRING, SUMMER, FALL, WINTER]
    		//创建一个EnumSet空集合，指定其集合元素是该类的枚举值
    		EnumSet es2 = EnumSet.noneOf(Season.class);
    		System.out.println(es2);//[]
    		//手动添加两个元素(只能添加上枚举类的值)
    		es2.add(Season.SPRING);
    		es2.add(Season.SUMMER);
    		System.out.println(es2);//[SPRING, SUMMER]
    		//已指定枚举创建EnumSet集合
    		EnumSet es3 = EnumSet.of(Season.SPRING,Season.FALL);
    		System.out.println(es3);//[SPRING, FALL]
    		//创建一个包含从from到to枚举值范围内所有枚举值的EnumSet集合。
    		EnumSet es4 = EnumSet.range(Season.SPRING,Season.FALL);
    		System.out.println(es4);//[SPRING, SUMMER, FALL]
    		//es5中的枚举值=全部枚举值-es4
    		EnumSet es5 = EnumSet.complementOf(es4);
    		System.out.println(es5);//[WINTER]
    		//copy
    		EnumSet es6 = EnumSet.copyOf(es5);
    		System.out.println(es6);//[WINTER]
    	}
    }

## 2.5 Set实现类性能分析 ##

`HashSet`和`TreeSet`是`Set`的两个典型。`HashSet`的性能总是比`TreeSet`好（特别是常用的添加、查询元素等操作），因为`TreeSet`需要额外的红黑树算法来维护集合元素的次数。只有需要一个保持次序的`Set`时，才应该使用`TreeSet`，否则都应该使用`HashSet`。

`HashSet`还有一个子类：`LinkHashSet`，对于普通的插入、删除操作，`LinkHashSet`比`HashSet`要略慢一点，这是由维护链表所带来的额外开销造成的，但由于有了链表，遍历`LinkHashSet`会更块。

`EnumSet`是所有`Set`实现类中性能最好的，但它只能保存同一个枚举类的枚举值作为集合元素。

必须指出的是，`Set`的三个实现类`HashSet`、`TreeSet`和`EnumSet`都是线程不安全的。如果有多个线程同时访问一个`Set`集合，并且有一个线程修改了该`Set`集合，则必须手动该`Set`集合的同步性。通常可以通过`Collections`工具类的`synchronizedSortedSet`方法来“包装”该集合。此操作最好再创建时进行，以防止对`Set`集合的意外非同步访问

# 三、List 集合 #

## 3.1 List 解析 ##

`List`作为`Collection`接口的子接口，当然可以使用`Collection`接口里的全部方法。而且由于`List`是有序集合，因此`List`集合里增加了一些根据索引来操作集合元素的方法：

*  `void add(int index,Object element)`：将元素`element`插入到`List`集合的`index`处
 *  `boolean addAll(int index,Collection c)`：将集合`c`所包含的所有的元素都插入到`List`集合的`Index`处
 *  `Object get(int index)`：返回集合`index`索引出的元素
 *  `int indexOf(Object o)`：返回对象`o`在`List`集合中第一次出现的位置索引
 *  `int lastIndexOf(Object o)`：返回对象`o`在`List`集合中最后一次出现的位置索引
 *  `Object remove(int index)`：删除并返回`index`索引处的元素
 *  `Object set(int index,Object element)`：将`index`索引处的元素替换成`element`对象，返回被替代的旧元素
 *  `List subList(int fromIndex,int toIndex)`：返回从索引`fromIndex`（包含）到索引`toIndex`（不包含）处所有集合元素组成的子集合
 *  `void replaceAll(UnaryOperator operatao)`：根据`operator`指定的计算规则重新设置`List`集合的所有元素
 *  `void sort(Comparator c)`：根据`Compatator`参数对`List`集合的元素排序

与`Set`只提供了一个`interator()`方法不同，`List`还额外提供了一个`listIterator()`方法，该方法返回一个`ListIterator`对象，`ListIterator`接口继承了`Iterator`接口，提供了专门操作`List`的方法。`ListIterator`接口在`Iterator`接口的基础上增加了如下方法：

*  `boolean hasPrevious()`：返回迭代器关联集合是否还有上一个元素
 *  `Object previous()`：返回该迭代器的上一个元素
 *  `void add(Object o)`：在指定位置插入一个元素

`ListIterator`增加了向前迭代的功能

while（listIterator.hasPrevious()){ 
    		System.out.println(listIterator.previous());
    	}

## 3.2 ArrayList 和 Vector 实现类 ##

`ArrayList`和`Vector`类都是基于数组实现的`List`类，所以`ArrayList`和`Vector`类封装了一个动态的、允许在分配的`Object[]`数组。`ArrayList`或`Vector`对象使用`initialCapacity`参数来设置该数组的长度。当向`ArrayList`或`Vector`中添加元素超过了该数组的长度时，他们的`initialCapacity`会自动增加。

若已知该数组的大小可以手动设置`initialCapacity`的值。`ArrayList`和`Vector`提供了如下两个方法啦重新分配`Object[]`数组。

*  `void ensureCapacity(int minCapacity)`：将`ArrayList`和`Vector`集合中的`Object[]`数组长度增加大于或等于`minCapacity`值
 *  `void trimToSize()`：调整`ArrayList`和`Vector`集合的`Object[]`数组长度为当前元素的个数。调用该方法可以减少集合对象占用的存储空间

`ArrayList`是线程不安全的，`Vector`是线程安全的，但是`ArrayList`的性能比`Vector`要好的多，所以`ArrayList`被大部分使用。

`Vector`提供一个`Stack`子类，它用于模拟“栈”这种数据接口，“栈”通常是指“后进先出(`LIFO`)”的容器。最先`push`进栈的元素，将最先被`pop`出栈。`Stack`提供了一下几个方法：

*  `Object peak()`：返回“栈”的第一个元素，但并将该元素`pop`出栈
 *  `Object pop()`：返回“栈”的第一个元素，并将该元素`pop`出栈
 *  `void push(Object item)`：将一个元素`push`进栈，最后一个进“栈”的元素总是位于"栈"顶

需要指出的是，由于`Stack`继承了`Vector`，因此他也是一个非常古老的`Java`集合类，它同时是线程安全、性能较差的，因此要尽量少用`Stack`类。如果程序需要使用“栈”这种数据结构，则可以考虑后面介绍的`ArrayDeque`。`ArrayDeque`也是`List`的实现类，`ArrayDeque`即实现了`List`接口，也实现了`Deque`接口。

## 3.3 固定长度的 List ##

`Arrays`工具类里提供了`asLIst(Object…a)`方法，该方法可以把一个数组或指定个数的对象转换成一个`List`集合，这个`List`集合既不是`ArrayList`实现类的实例，也不是`Vector`实现类的实例，而是`Arrays`的内部类`ArrayList`的实例。

`Arrays.ArrayList`是一个固定的长度的`List`集合，程序只能遍历访问该集合里的元素，不可增加、删除该集合里的元素。

@Test
    	public void test(){ 
    		List fixedList = Arrays.asList("AA","BB",123);
    		//获取fixedList的实现类，将输出Arrays$ArrayList
    		System.out.println("fixedList.getClass()");
    		//使用方法遍历集合元素
    		fixedList.forEach(System.out::println);
    		//试图增加、删除元素都会引发异常，该ArrayList不可被操作
    	}

## 3.4 ArrayList 扩容 ##

通过`ArrayList`空参的构造器创建对象。底层会创建一个长度为10的数组。当我们向数组中添加第11个元素时底层会进行扩容，扩容为原来的1.5倍（创建一个新的数组长度为原来的1.5倍并将原数组中的内容添加到新的数组中）

## 3.5 各线性表的性能分析 ##

`Java`提供的`List`就是一个线性表接口，而`ArrayList`、`LinkedList`又是线性表的两种典型表现；基于数组的线性表和基于链的线性表。`Queue`代表了队列，`Deque`代表了双端队列。

关于使用`List`集合有如下的建议：

1.  如果需要遍历`List`集合元素，对于`ArrayList`、`Vector`集合，应该使用随机访问方法(`get`)来遍历集合元素，这样性能更好；对于`LinkedList`集合，则应该采用迭代器来遍历集合元素
2.  如果需要经常执行插入、删除操作来改变包含大量数据的`List`集合的大小，可考虑使用`LinkedList`集合，使用`ArrayList`、`Vector`集合可能需要经常重新分配内部数组大小，效果肯能较差
3.  如果有多个线程要同时访问`List`集合中的元素，开发者可考虑使用`Collections`将集合包装成线程安全的集合

# 四、Queue 集合 #

## 4.1 Queue 解析 ##

`Queue`用于模拟队列这种数据结构，队列通常是指先进先出（`FIFO`）的容器。队列的头部保存在队列中存放时间最长的元素，队列的尾部保存在队列中存放时间最短的元素。新元素插入（`offer`）到队列的尾部，访问元素（`poll`）操作会返回队列头部的元素。通常，队列不允许随机访问队列中的元素。

`Queue`接口定义了如下几个方法：

*  `void add(Object e)`：将指定元素加入此队列的尾部
 *  `Object element()`：获取队列头部的元素，但是不删除该元素
 *  `boolean offer(Object e)`：将指定元素加入此队列的尾部。当使用有容量限制的队列时，此方法通常比`add(Object e)`方法更好
 *  `Object peak()`：获取队列头部的元素，但是不删除该元素。若队列为空，则返回`null`
 *  `Object pull()`：获取队列头部的元素，并删除该元素。若队列为空，则返回`null`
 *  `Object remove()`：获取队列头部的元素，并删除该元素

## 4.2 PriotityQueue ##

`PriotityQueue`保存队列元素的顺序并不是按加入队列的顺序，而是按队列元素的大小进行排序。因此当调用`peek()`或者`poll()`方法取出队列中的元素时，并不是取出最先进入队列的元素，而是取出队列中最小的元素。其违反了队列的最基本的规则：先进先出(`FIFO`)。

@Test
    	public void test(){ 
    		PriorityQueue pq = new PriotityQueue();
    		pq.offer(6);
    		pq.offer(-3);
    		pq.offer(20);
    		pq.offer(18);
    		//输出pq队列，并不是按元素的加入顺序排列
    		System.out.println(pq); //输出[-3,6,20,18]
    		//访问队列的第一个元素，其实就是队列中最小的元素：-3
    		System.out.println(pq.poll);
    	}

运行上面程序直接输出`PriotityQueue`集合时，可能看到该队列中的元素并没有很好地按大小进行排序，但这只是受到`PriotityQueue`的`toString()`方法的返回值的影响。实际上，程序多次调用`poll`方法，即可看到元素按小到大的顺序移除队列。

同时`PriotityQueue`也有两种排序：自然排序和定制排序。

## 4.3 Deque 和 ArrayDeque ##

`Deque`接口是`Queue`接口的子接口，它表示一个双端队列，`Deque`接口里定义了 一些双端队列的方法，这些方法允许从两端来操作队列的元素（操作`last`方法省略，将`first`改为`last`即可）

*  `void addFirst(Object e)`：将指定元素插入到该双端队列的开头
 *  `void addLast(Object e)`：将指定元素插入该双端队列的末尾
 *  `Iterator descendingIterator()`：返回该双端队列对应的迭代器，该迭代器将以逆向顺序来迭代队列中的元素
 *  `Object getFirst(Object e)`：获取但不删除双端队列的第一个元素
 *  `boolean offerFirst(Object e)`：将指定元素插入到该双端队列的开头
 *  `Object peakFirst()`：获取双端队列头部的元素，但是不删除该元素。若队列为空，则返回`null`
 *  `Object pullFirst()`：获取双端队列头部的元素，并删除该元素。若队列为空，则返回`null`
 *  `Object pop()`（栈方法）：`pop`出该双端队列所表示的栈顶元素。相当于`removeFirst()`方法
 *  `Object push()`（栈方法）：将一个元素`push`进该双端队列所表示的栈的栈顶。相当于`addFirst()`方法
 *  `Object removeFirst()`：获取并删除该双端队列的第一个元素
 *  `Object removeFirstOccurrence(Object o)`：删除该双端队列的第一个出现的元素

**ArrayDeque**

`Deque`接口提供了一个典型的实现类：`ArrayDeque`。它是一个基于数组实现的双端队列。创建`Deque`时可以指定`numElements`参数，若不指定，`Deque`底层数组的长度为16。

`ArrayDeque`即可以实现栈，也可以实现队列两种数据结构：

*  `ArrayDeque`：栈（`LIFO`）–使用`push()`入栈，使用`pop()`出栈
 *  `ArrayDeque`：队列（`FIFO`）—使用`offer()`入队，使用`poll()`出队
 *

## 4.4 LInkedList ##

`LinkedList`类是`List`接口的实现类，同时实现了`Deque`接口，可以被当做双端队列来实现，因此既可以被可以被当成“栈”来使用，还可以被当成队列使用。

`LinkedList`与`ArrayList`、`ArrayDeque`的实现机制完全不同，`ArrayList`、`ArrayDeque`内部以数组的形式来保存集合中的元素，因此随机访问集合元素时有较好的性能；而`LinkedList`内部以链表的形式来保存集合中的元素，因此随机访问集合时性能较差，但是在插入、删除元素时性能比较出色。

# 五、Map 集合 #

## 5.1 Map 解析 ##

`Map`用于保存具有映射关系的数据，因此`Map`集合里保存这两组值，一组值用于保存`Map`里的`Key`，一组值用于保存`Map`里的`Value`。`Map`里的`Key`不允许重复，`Key`与`Value`之间存在单向一对一关系。`Map`包含一个`keySet()`方法，用于返回`Map`里所有`Key`组成的`Set`集合。`Map`提供了一个`Entry`内部类来封装`KV`对，而计算`Entry`存储时则只考虑`Entry`封装的`Key`。从`Java`源码来看，`Java`是先实现了`Map`，然后通过包装一个所有`Value`为`null`的`Map`就实现了`Set`集合。

`Map`接口中定义了常用的接口：

*  `void clear()`：删除该`Map`对象中的所有`KV`对
 *  `boolean containsKey(Object key)`：查询`Map`中是否包含指定的`Key`
 *  `boolean containsValue(Object value)`：查询`Map`中是否包含一个或多个`Value`
 *  `Set entrySet()`：返回`Map`中包含的`KV`对所组成的`Set`集合，每个集合元素都是`Map.Entry`对象
 *  `Set keySet()`：返回该`Map`中所有`Key`组成的`Set`集合
 *  `Collection values()`：返回该`Map`里所有`Value`组成的`Collection`
 *  `Object put(Object key,Object value)`：添加一个`KV`，若添加的`Key`已存在，那么会覆盖之前的`KV`
 *  `Object get(Object key)`：返回指定`Key`所对应的`Value`
 *  `boolean isEmpty()`：查询该`Map`是否为空
 *  `void putAll(Map m)`：将指定`Map`中的所有`KV`对赋值到该Map中
 *  `Object remove(Object key)`：删除指定`Key`所对应的`KV`队，返回被删除所`Key`所对应的`Value`
 *  `int size()`：返回`Map`里的`KV`对的个数
 *  `Map`中包含一个内部类`Entry`，该类封装了一个`KV`对。`Entry`包含3个方法：
    
     *  `Object getKey()`：返回该`Entry`里包含的`Key`值
     *  `Object getValue()`：返回该`Entry`里包含的`Value`值
     *  `Object setValue(value)`：设置该`Entry`里包含的`Value`值，并返回新设置的`Value`值

**遍历Map**

//遍历keySet
        for(Object key:map.keySet()){ 
    			//map.get(key)方法获取指定key对应的value
    			System.out.println(key+"-->"+map.get(key));
    		}
    	//遍历entrySet
    	for(Object o :map.entrySet()){ 
    			Map.Entry entry = (Map.Entry)o;
    			System.out.println(entry.getKey()+"-->"+entry.getValue());
    		}

## 5.2 HashMap 和 HashTable ##

`HashMap`和`HashTable`的关系就像`ArrayList`和`Vector`，后者差不多被淘汰了，很少被使用。后者线性安全不能插入`null`作为元素，通`Vector`一样。

`HashMap`的`Key`为`Set`，`Set`集合中的对象必须实现`equals()`和`hashCode()`方法。为了成功在`HashMap`中存储、获取对象，用做`key`的对象必须实现`equals()`和`hashCode()`方法。

## 5.3 LinkedHashMap 实现类 ##

`LinkedHashMap`是`HashMap`的子类；`LinkedHashMap`也使用双向链表来维护`KV`对的次序，该链表负责维护`Map`的迭代顺序，迭代顺序与`KV`对的插入顺序保持一致。

`LinkedHashMap`可以避免对`HashMap`、`Hashable`里的`KV`对进行排序（只要插入`KV`对时保持顺序即可），同时又避免使用`TreeMap`所增加的成本

`LinkedHashMap`需要维护元素的插入顺序，因此性能略低于`HashMap`的性能。但因为它以链表来维护内部顺序，所以在迭代访问`Map`里的全部元素时将有较好的性能。

## 5.4 Properties ##

`Properties`类是`Hashtable`类的子类，正如它的名字所暗示，该对象在处理属性文件时特别方法(`Windows`操作平台上的`ini`文件就是一种属性文件)。`Properties`类可以把`Map`对象和属性文件关联起来，从而可以把`Map`对象中的`KV`对写入属性文件中，也可以把属性文件中“属性名=属性值”加载到`Map`对象。由于属性文件里的属性名、属性值只能是字符串类型，所以`Properties`里的`key`、`value`都是字符串类型。该类提供了如下三个方法来修改`Properties`里的`key`、`value`。

`Properties`相当于一个`key`、`value`都是`String`类型的`Map`

*  `String getProperty(String key)`：获取`Properties`中指定属性名，类似于`Map`的`get(Object key)`方法
 *  `String getProperty(String key,String defaultValue)`：该方法与前一个方法基本类似。该方法多一个功能，如果`Properties`中不存在指定的`key`时，则该方法指定默认值
 *  `Object setProperty(String key,String value)`：设置属性值，类似于`Hashtable`的`put()`方法。除此之外它还提供了两个读写属性文件的方法
 *  `void load(InputStream inStream)`：从属性文件（以输入流表示）中加载`KV`对，把加载到的`KV`对追加到`Properties`里（`Properties`是`Hashtable`的子类，它不保证`KV`对之间的次序）
 *  `void store(OutputStream out,String comments)`：将`Properties`中的`KV`对输出到指定的属性文件中(以输出流表示)中

@Test
    public void test(){ 
    	Properties props = new Properties();
    	//向Properties中添加属性
    	props.setProperty("username","yeeku");
    	props.SetProperty("password","123456");
    	//将Properties中的key-value对保存到a.ini文件中
    	pops.store(new FileOutputStream("a.ini"),"comment line");//-----------1
    	//新建一个Properties对象
    	Properties props2 =new Properties();
    	//向Properties中添加属性
    	props.setProperty("gender","male");
    	///将a.ini文件中的key-value对追加到props2中
    	props2.load(new FileInputStream("a.ini"));//-----------2
    	System.out.println(props2);
    }

上面程序示范了`Properties`类的用法 ，其中1代码处将`Properties`对象中的`key-value`对写入`a.ini`文件中。2代码处则从`a.ini`文件中读取key-value对，并添加到`props2`对象中。编译、运行上面程序，输出结果为：`[password=123456,gender=male,username=yeeku]`

上面程序还在当前路径下生成了一个`a.ini`文件，该文件的内容如下：

#comment line
    #Thu Apr 17 00:40:22 CST 2014
    password=123456
    username=yeeku

## 5.5 SortedMap 和 TreeMap ##

TreeMap是SortedMap的一个实现类  
    TreeMap就是一个红黑树数据结构，每个key-value对即作为红黑树的一个节点。TreeMap存储key-value对（节点）时，需要根据key对节点进行排序。TreeMap可以保证所有key-value对处于有序状态。TreeMap也有两种排序方式：自然排序和定制排序。  
    Set和Map的关系非常密切，Java源码也就是先实现了HashMap、TreeMap等集合，然后通过包装一个所有value都为null的Map集合实现了Set集合类。

TreeMap中也提供了一系列根据key顺序访问key-value对的方法。（first->last）  
        Map.Entry firstEntry():返回该Map中最小的key所对应的key-value对  
        Object firstKey():返回该Map中的最小key值  
        Map.Entry higherEntry(Object key):返回该Map中位于key后一位的key-value  
        Object higherKey(Object key):返回该Map中位于key后一位的key  
        NavigableMap subMap(Object formKey,boolean fromInclusive,Object toKey,boolean toInclusive):返回该Map的子Map（从fromKey到toKey，是否包含取决第2个和第4个参数是否为true）  
        SortedMap tailMap(Object fromKey):返回该Map的子Map，其key的范围为>=fromKey  
        SortedMap headMap(Object toKey):返回该Map的子Map，其key的范围是<toKey

## 5.6 WeakHashMap ##

`WeakHashMap`与`HashMap`的用法基本相似。与`HashMap`的区别是在于，`HashMap`的`key`保留了队实际对象的强引用，这意味着只要该`HashMap`对象不被销毁，该`HashMap`的所有`key`所引用的对象就不会被垃圾回收，`HashMap`也不会自动删除这些`key`所对应的`KV`对；但`WeakHashMap`的`key`只保留了对实际对象的弱引用，这意味着如果`WeakHashMap`对象的`key`所引用的对象没有被其他强引用变量所引用，则这些`key`所引用的对象可能被垃圾回收，`WeakHashMap`也可能自动删除这些`key`所对应的`KV`。

WeakHashMap whm = new WeakHashMap();
    	whm.put(new String("AAA"),new String("123"));
    	//通知系统立即进行垃圾回收
    	System.gc();
    	System.runFinalization();
    	//-------此时whm中已没有key-value

## 5.7 IndentityHashMap ##

`IndentityHashMap`在判断`key`是否相等时和`HashMap`不同，`HashMap`需要重写的`equals()`和`hashCode()`都相等才判定是相等，而`IndentityHashMap`只需要判断`key1==key2`，如果相等就是相同的。

## 5.8 EnumMap ##

`EnumMap`中所有的`key`都必须是单个枚举类的枚举值，`EnumMap`有如下特点：

*  `EnumMap`内部以数组形式保存，所以这种实现形式非常紧凑、高效
 *  `EnumMap`根据`key`的自然顺序（即枚举值在枚举类中的定义顺序）来维护`KV`对的顺序
 *  `EnumMap`不允许`null`作`key`，但允许`null`作`value`

//创建Enum类
    	EnumMap enumMap = new EnumMap(Season.class);

## 5.9 各 Map 实性能分析 ##

对于`Map`的常用类而言，虽然`HashMap`和`Hashtable`的实现机制几乎一样，但由于`Hashtable`是一个古老的、线程安全的集合，因此`HashMap`通常比`Hashtable`更快。

`TreeMap`通常比`HashMap`要慢（尤其在插入、删除`KV`对时更慢），因为`TreeMap`底层采用红黑树来管理`KV`对。使用`TreeMap`有一个好处：`TreeMap`中的`KV`对总是处于有序状态，无须专门进行排序操作，当`TreeMap`被填充之后，就可以调用`keySet()`，取得由`key`组成的`Set`，然后使用`toArray()`方法生成`key`的数组，接下来使用`Arrays`的`binarySearch()`方法在已排序中快速查询对象。

对于一般的应用场景，程序应该多考虑使用`HashMap`，因为`HashMap`正是为快速查询设计的。但如果需要一个总是排序好的`Map`，则可以考虑使用`TreeMap`。

## 5.10 HashSet、HashMap 扩容 ##

对于`HashSet`来说，他们通过采用`Hash`算法来决定集合中元素的存储位置，并通过`Hash`算法来控制集合的大小；对于`HashMap`来说，它采用`Hash`算法来决定`Map`中`key`的存储，并通过`Hash`算法来增加`key`集合的大小。

`Hash`表里可以存储元素的位置被称为“桶”（`busket`），在通常情况下，单个“桶”存储一个元素，此时有最好的性能；`Hash`算法可以根据`hashCode`值计算出“桶”的存储位置。  
`HashSet`、`HashMap`的`Hash`表包含如下属性：

*  容量（`capacity`）：`Hash`表中桶的数量
 *  初始化容量（`initial capacity`）:创建`Hash`表的桶的数量
 *  尺寸（`size`）：当前`Hash`表记录的元素
 *  负载因子（`load factor`）：负载因子等于`capacit/size`、负载因子为0，表示空的`Hash`表，0.5表示半满的`Hash`表。轻负载的`Hash`表具有冲突，适宜插入与查询的特点（但是迭代时较慢）。`HashSet`、`HashMap`默认的负载极限为0.75，当`Hash`表中75%被填满时，`Hash`表会发生`rehashing`。

# 六、集合类工具类 Collections #

**① 排序操作**

*  `void shuffle(List list)`：对`List`集合元素进行随机排序（类似于洗牌）
 *  `void sort(List list)`：根据元素的自然顺序按升序进行排序
 *  `void sort(List list，Compatator c)`：对`List`进行升序排序
 *  `void swap(List list,int i,int j)`：交换元素
 *  `void rotate(List list,int distance)`：`distance`>0时，将`list`后面的`distance`个元素放到前面；`distance`<0时，将`list`前面的`distance`个元素放到后面

**② 查询、替换操作**

*  `int binarySearch(List list,Object key)`：使用二分搜索法搜索指定的`List`集合，以获得指定对象在`List`集合的索引
 *  `Object max(Collection coll)`：根据自然顺序，返回集合中最大元素
 *  `Object max(Collection coll,Comparator comp)`：根据定制顺序，返回集合中最大元素
 *  `void fill(List list,Object obj)`：使用指定元素`obj`替换`List`集合中的所有元素
 *  `int frequency(Collection c,Object o)`：返回集合中指定元素出现的次数
 *  `int indexOfSubList(List source,List target)`：返回子`List`对象在父`List`对象中第一次出现的位置索引
 *  `int lastIndexOfSubList(List source,List target)`：返回子`List`对象在父`List`对象中最后一次出现的位置索引
 *  `boolean replaceAll(List list,Object oldVal,Object newVal)`：使用一个新值`newVal`替换`List`对象的所有旧值`oldVal`

**③ 同步控制**

`Collections`类提供了多个`synchronizedXxx()`方法，经方法可以将指定集合包装成线程同步的集合，从而可以解决多线程并发访问集合时的线程安全问题

**④ 设置不可变集合**

*  `emptyXxx()`：返回一个空的、不可变的集合对象
 *  `singletonXxx()`：返回一个只包含指定对象的、不可变的集合对象
 *  `unmodifiableXxx()`：返回指定集合对象的不可变视图

[Collection]: /images/20220509/97f8413c5a704fd6995ee30cfdf39d7b.png
[Map]: /images/20220509/d7dd9cbc835a458c926b2b7834ef3f71.png