JAVA容器集合全面解析(Collection和Map)

目录

• 前言
• 一.Collection集合
• 1.1List集合
• 1.1.1ArrayList集合
• 1.1.2LinkedList集合
• 1.2Set集合
• 1.2.1HashSet集合
• HashSet集合保证元素唯一性源码分析：
• 1.2.2TreeSet集合
• 比较器排序Comparator的使用:
• 二.Map集合
• 2.1Map集合的概述与特点
• 2.2Map集合的获取功能
• 2.3Map集合的遍历方式（方式一）
• 2.4Map集合的遍历方式（方式二）
• 2.5HashMap集合

前言

本次我将分享的是java中常用的容器集合，大体分为了两类（Collection单列集合和Map双列集合），什么是双列，单列集合呢？看完这篇博客，或许你将有些许收获。Collection集合下主要讲解List集合和Set集合，而双列集合，我主要讲解HashMap集合。

一.Collection集合

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

常用方法：

1.1List集合

List集合概述：

有序集合(也称为序列)，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集合特点：

有索引

可以存储重复元素

元素存取有序

List集合特有的方法：

遍历方式：

//学生类
public class Student {
    private String name;
    private int age;
 
    public Student() {
    }
 
    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
 
    public String getName() {
        return name;
    }
 
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
 
    public int getAge() {
        return age;
    }
 
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}
 
//--------------------------------------------------------
//测试类
public class ListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建List集合对象
        List<Student> list = new ArrayList<Student>();
 
        //创建学生对象
        Student s1 = new Student("林青霞", 30);
        Student s2 = new Student("张曼玉", 35);
        Student s3 = new Student("王祖贤", 33);
 
        //把学生添加到集合
        list.add(s1);
        list.add(s2);
        list.add(s3);
 
        //迭代器：集合特有的遍历方式
        Iterator<Student> it = list.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            Student s = it.next();
            System.out.println(s.getName()+","+s.getAge());
        }
        System.out.println("--------");
 
        //普通for：带有索引的遍历方式
        for(int i=0; i<list.size(); i++) {
            Student s = list.get(i);
            System.out.println(s.getName()+","+s.getAge());
        }
        System.out.println("--------");
 
        //增强for：最方便的遍历方式
        for(Student s : list) {
            System.out.println(s.getName()+","+s.getAge());
        }
    }
}

接下来讲的是List集合的实现类：

1.1.1ArrayList集合

ArrayList集合的底层是数组结构实现，查询快、增删慢，它的一些常用方法可以参考List集合的

常用方法。

1.1.2LinkedList集合

LinkedList集合底层是链表结构实现，查询慢、增删快，它有一些特有的常用方法

1.2Set集合

Set集合的特点

元素存取无序

没有索引、只能通过迭代器或增强for循环遍历

不能存储重复元素

在我讲解HashSet之前我们必须先了解哈希值的概念，方便我们理解接下来的一些集合

哈希值简介

是JDK根据对象的地址或者字符串或者数字算出来的int类型的数值

如何获取哈希值

Object类中的public int hashCode()：返回对象的哈希码值

哈希值的特点

同一个对象多次调用hashCode()方法返回的哈希值是相同的

默认情况下，不同对象的哈希值是不同的。而重写hashCode()方法，可以实现让不同对象的哈希值相同

1.2.1HashSet集合

HashSet集合的特点

底层数据结构是哈希表

对集合的迭代顺序不作任何保证，也就是说不保证存储和取出的元素顺序一致

没有带索引的方法，所以不能使用普通for循环遍历

由于是Set集合，所以是不包含重复元素的集合

HashSet的基本使用：

public class HashSetDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合对象
        HashSet<String> hs = new HashSet<String>();
 
        //添加元素
        hs.add("hello");
        hs.add("world");
        hs.add("java");
 
        hs.add("world");
 
        //遍历
        for(String s : hs) {
            System.out.println(s);
        }
    }
}

HashSet集合保证元素唯一性源码分析：

1.根据对象的哈希值计算存储位置

如果当前位置没有元素则直接存入

如果当前位置有元素存在，则进入第二步

2.当前元素的元素和已经存在的元素比较哈希值

如果哈希值不同，则将当前元素进行存储

如果哈希值相同，则进入第三步

3.通过equals()方法比较两个元素的内容

如果内容不相同，则将当前元素进行存储

如果内容相同，则不存储当前元素

图解：

拓展：LinkedHashSet

LinkedHashSet集合特点

哈希表和链表实现的Set接口，具有可预测的迭代次序

由链表保证元素有序，也就是说元素的存储和取出顺序是一致的

由哈希表保证元素唯一，也就是说没有重复的元素

1.2.2TreeSet集合

TreeSet集合概述

元素有序，可以按照一定的规则进行排序，具体排序方式取决于构造方法

TreeSet()：根据其元素的自然排序进行排序

TreeSet(Comparator comparator) ：根据指定的比较器进行排序

没有带索引的方法，所以不能使用普通for循环遍历

由于是Set集合，所以不包含重复元素的集合

要理解好TreeSet必须先了解自然排序Comparable：

案例需求

存储学生对象并遍历，创建TreeSet集合使用无参构造方法

要求：按照年龄从小到大排序，年龄相同时，按照姓名的字母顺序排序

实现步骤

用TreeSet集合存储自定义对象，无参构造方法使用的是自然排序对元素进行排序的

自然排序，就是让元素所属的类实现Comparable接口，重写compareTo(T o)方法

重写方法时，一定要注意排序规则必须按照要求的主要条件和次要条件来写

public class Student implements Comparable<Student> {
    private String name;
    private int age;
 
    public Student() {
    }
 
    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
 
    public String getName() {
        return name;
    }
 
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
 
    public int getAge() {
        return age;
    }
 
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
 
    @Override
    public int compareTo(Student s) {
//        return 0;
//        return 1;
//        return -1;
        //按照年龄从小到大排序
       int num = this.age - s.age;
//        int num = s.age - this.age;
        //年龄相同时，按照姓名的字母顺序排序
       int num2 = num==0?this.name.compareTo(s.name):num;
        return num2;
    }
}
//------------------------------------------------
public class TreeSetDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合对象
        TreeSet<Student> ts = new TreeSet<Student>();
 
        //创建学生对象
        Student s1 = new Student("xishi", 29);
        Student s2 = new Student("wangzhaojun", 28);
        Student s3 = new Student("diaochan", 30);
        Student s4 = new Student("yangyuhuan", 33);
 
        Student s5 = new Student("linqingxia",33);
        Student s6 = new Student("linqingxia",33);
 
        //把学生添加到集合
        ts.add(s1);
        ts.add(s2);
        ts.add(s3);
        ts.add(s4);
        ts.add(s5);
        ts.add(s6);
 
        //遍历集合
        for (Student s : ts) {
            System.out.println(s.getName() + "," + s.getAge());
        }
    }
}

比较器排序Comparator的使用:

案例需求

存储学生对象并遍历，创建TreeSet集合使用带参构造方法

要求：按照年龄从小到大排序，年龄相同时，按照姓名的字母顺序排序

实现步骤

用TreeSet集合存储自定义对象，带参构造方法使用的是比较器排序对元素进行排序的

比较器排序，就是让集合构造方法接收Comparator的实现类对象，重写compare(T o1,T o2)方法

重写方法时，一定要注意排序规则必须按照要求的主要条件和次要条件来写

public class Student {
    private String name;
    private int age;
 
    public Student() {
    }
 
    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
 
    public String getName() {
        return name;
    }
 
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
 
    public int getAge() {
        return age;
    }
 
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}
//===================================================================
public class TreeSetDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合对象
        TreeSet<Student> ts = new TreeSet<Student>(new Comparator<Student>() {
            @Override
            public int compare(Student s1, Student s2) {
                //this.age - s.age
                //s1,s2
                int num = s1.getAge() - s2.getAge();
                int num2 = num == 0 ? s1.getName().compareTo(s2.getName()) : num;
                return num2;
            }
        });
 
        //创建学生对象
        Student s1 = new Student("xishi", 29);
        Student s2 = new Student("wangzhaojun", 28);
        Student s3 = new Student("diaochan", 30);
        Student s4 = new Student("yangyuhuan", 33);
 
        Student s5 = new Student("linqingxia",33);
        Student s6 = new Student("linqingxia",33);
 
        //把学生添加到集合
        ts.add(s1);
        ts.add(s2);
        ts.add(s3);
        ts.add(s4);
        ts.add(s5);
        ts.add(s6);
 
        //遍历集合
        for (Student s : ts) {
            System.out.println(s.getName() + "," + s.getAge());
        }
    }
}

二.Map集合

2.1Map集合的概述与特点

Map集合概述

interface Map<K,V>  K：键的类型；V：值的类型

Map集合的特点

键值对映射关系

一个键对应一个值

键不能重复，值可以重复

元素存取无序

Map集合的基本使用：

Map集合的一些常用方法：

public class MapDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合对象
        Map<String,String> map = new HashMap<String,String>();
 
        //V put(K key,V value)：添加元素
        map.put("张无忌","赵敏");
        map.put("郭靖","黄蓉");
        map.put("杨过","小龙女");
 
        //V remove(Object key)：根据键删除键值对元素
//        System.out.println(map.remove("郭靖"));
//        System.out.println(map.remove("郭襄"));
 
        //void clear()：移除所有的键值对元素
//        map.clear();
 
        //boolean containsKey(Object key)：判断集合是否包含指定的键
//        System.out.println(map.containsKey("郭靖"));
//        System.out.println(map.containsKey("郭襄"));
 
        //boolean isEmpty()：判断集合是否为空
//        System.out.println(map.isEmpty());
 
        //int size()：集合的长度，也就是集合中键值对的个数
        System.out.println(map.size());
 
 
        //输出集合对象
        System.out.println(map);
    }
}

2.2Map集合的获取功能

方法介绍：

public class MapDemo03 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合对象
        Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
 
        //添加元素
        map.put("张无忌", "赵敏");
        map.put("郭靖", "黄蓉");
        map.put("杨过", "小龙女");
 
        //V get(Object key):根据键获取值
//        System.out.println(map.get("张无忌"));
//        System.out.println(map.get("张三丰"));
 
        //Set<K> keySet():获取所有键的集合
//        Set<String> keySet = map.keySet();
//        for(String key : keySet) {
//            System.out.println(key);
//        }
 
        //Collection<V> values():获取所有值的集合
        Collection<String> values = map.values();
        for(String value : values) {
            System.out.println(value);
        }
    }
}

2.3Map集合的遍历方式（方式一）

遍历思路

我们刚才存储的元素都是成对出现的，所以我们把Map看成是一个夫妻对的集合

把所有的丈夫给集中起来

遍历丈夫的集合，获取到每一个丈夫

根据丈夫去找对应的妻子

步骤分析

获取所有键的集合。用keySet()方法实现

遍历键的集合，获取到每一个键。用增强for实现

根据键去找值。用get(Object key)方法实现

public class MapDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合对象
        Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
 
        //添加元素
        map.put("张无忌", "赵敏");
        map.put("郭靖", "黄蓉");
        map.put("杨过", "小龙女");
 
        //获取所有键的集合。用keySet()方法实现
        Set<String> keySet = map.keySet();
        //遍历键的集合，获取到每一个键。用增强for实现
        for (String key : keySet) {
            //根据键去找值。用get(Object key)方法实现
            String value = map.get(key);
            System.out.println(key + "," + value);
        }
    }
}

2.4Map集合的遍历方式（方式二）

遍历思路

我们刚才存储的元素都是成对出现的，所以我们把Map看成是一个夫妻对的集合

获取所有结婚证的集合

遍历结婚证的集合，得到每一个结婚证

根据结婚证获取丈夫和妻子

步骤分析

获取所有键值对对象的集合

Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()：获取所有键值对对象的集合

遍历键值对对象的集合，得到每一个键值对对象

用增强for实现，得到每一个Map.Entry

根据键值对对象获取键和值

用getKey()得到键

用getValue()得到值

代码实现

public class MapDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合对象
        Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
 
        //添加元素
        map.put("张无忌", "赵敏");
        map.put("郭靖", "黄蓉");
        map.put("杨过", "小龙女");
 
        //获取所有键值对对象的集合
        Set<Map.Entry<String, String>> entrySet = map.entrySet();
        //遍历键值对对象的集合，得到每一个键值对对象
        for (Map.Entry<String, String> me : entrySet) {
            //根据键值对对象获取键和值
            String key = me.getKey();
            String value = me.getValue();
            System.out.println(key + "," + value);
        }
    }
}

2.5HashMap集合

HashMap是Map的实现类，HashMap可实现快速存储和检索，但缺点是包含的元素是无序的，适用于在Map中插入、删除和定位元素。常用方法参考Map集合。