Java SE(7)-集合框架
Collection
内存层面需要针对多个数据进行存储，可以考虑的容器有：数组、集合类。
数组初始化后的长度不可变，存储数据为单一类型，可包含重复元素，不适用于不可重复的场景；可用的属性和方法都极少；不便删除和插入元素。
Java中的集合框架（Java Collections Framework，简称JCF）是一个 统一的架构，用于表示和操作一组对象。
Java集合框架体系：
java.util.Collection:存储一个一个的数据- 子接口：List，存储有序的、可重复的数据（动态数组）
ArrayList,LinkedList,Vector
- 子接口：Set，存储无序的、不可重复的数据（类似集合）
HashSet,LinkedHashSet,TreeSet
- 子接口：List，存储有序的、可重复的数据（动态数组）
java.util.Map:存储一对一对的数据HashMap,LinkedHashMap,TreeMap,Hashtable,Properties
ArrayList
创建模板：Collection coll = new ArrayList();
使用xxx.add(Object e)添加对象（向Collection中添加元素的时候要重写equals）。
| 特性 | ArrayList | 普通数组 (Array[]) |
|---|---|---|
| 长度 | 动态变化，可自动扩容 | 固定长度，创建后不可更改 |
| 添加元素 | 使用 add() 方法添加 |
需指定索引或使用循环添加 |
| 删除元素 | 使用 remove() 方法删除 |
不支持直接删除，需要移动元素 |
| 查找元素 | 使用 get(index) 获取元素 |
使用 array[index] 访问 |
| 是否支持泛型 | 支持，例如 ArrayList<Integer> |
不支持泛型 |
| 是否支持基本类型 | 不支持，只能存对象（可装箱） | 支持基本类型和对象类型 |
| 是否线程安全 | 默认不是线程安全的 | 不是线程安全 |
| 使用场景 | 元素数量不确定、操作灵活 | 元素数量固定、结构简单 |
迭代器
Iterator,获取迭代器的对象：Iterator itr = 集合.iterator();
遍历集合的所有元素：itr.hasNext()+itr.next()
增强for循环
作用：遍历数组，集合
集合：底层使用迭代器
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List及其实现类的特点
List存储有序的可重复的数据，动态数组，每增加一个对象容量就自动加一。
- ArrayList:List的主要实现类，底层使用Object[]数组存储，插入和删除数据时效率低
- LinkedList:底层使用双向链表的方式存储，添加和查找数据时效率较低。适用于对集合中的数据进行频繁的删除和插入操作.
- Vector:古老，不用
Collection、List、ArrayList的对比：
| 特性 | Collection | List | ArrayList |
|---|---|---|---|
| 类型 | 接口 | 接口（继承自 Collection） | 类（实现了 List 接口） |
| 是否可实例化 | ❌ 不能直接实例化 | ❌ 不能直接实例化 | ✅ 可以直接实例化 |
| 顺序性 | ❌ 不保证顺序（由子接口决定） | ✅ 保证元素顺序 | ✅ 保证元素顺序 |
| 是否允许重复 | ❓ 由具体实现决定 | ✅ 允许重复元素 | ✅ 允许重复元素 |
| 随机访问效率 | ❌ 无此功能 | ✅ 有 get(int) 方法 |
✅ 快速随机访问（基于数组） |
| 常见实现类 | List、Set、Queue 等 | ArrayList、LinkedList 等 | 自身是实现类 |
| 典型使用场景 | 操作所有集合的通用方法 | 操作有序集合（如列表） | 频繁查询、随机访问 |
| 方法示例 | add(), remove(), size() |
加上 get(), set(),
indexOf()等 |
同 List，同时还有优化的内部实现 |
Set
存储无序的不可重复的数据。
HashSet:主要实现类，底层使用HashMap，即数组+单向链表+红黑树LinkedHashSet:HashSet的子类；在现有的结构的基础上又添加了一组双向链表，用于记录添加元素的先后顺序，便于频繁的查询操作。
TreeSet:底层使用红黑树存储。可以按照添加元素的指定的属性大小顺序进行遍历。
常用方法即Collection中常用的方法，无新增方法。
- 使用频率：相较于List和Map来说Set使用的频率较小。
- 用来过滤重复数据。
无序性：添加的元素的存储顺序并非依次紧密排列，使用哈希算法。如果想保留添加元素的顺序，就用LinkedHashSet；如果希望自动排序，就用TreeSet。
添加到HashSet/LinkedHashSet中的元素的要求：元素所在的类要重写两个方法：equal()和hashCode()。比较的标准：哈希值和equals得到的布尔型变量的值。
HashSet用于去重
TreeSet
底层：红黑树。可以按照指定的大小顺序自动排序。
- 要求TreeSet中的元素必须是同一个类型，否则类型转换错误。
- 处理对象比较方法，排序的标准就是自然排序或定制排序对应方法的返回值。如果是零则认为是相等，不添加新元素。
- 不需要重写
hashCode()和equals()方法。
Map
Map及其实现类对比
java.util.Map:存储一对一对的键值对.
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| 特性 | HashMap | LinkedHashMap | TreeMap | Hashtable | Properties |
|---|---|---|---|---|---|
| 所属接口 | Map | Map | Map, SortedMap, NavigableMap | Map | Hashtable |
| 是否线程安全 | 否 | 否 | 否 | 是 | 是 |
| 是否允许 null 键 | 是（最多一个） | 是（最多一个） | 否（键不能为 null） | 否 | 否 |
| 是否有序 | 否 | 有插入顺序 | 有自然顺序或指定 Comparator | 否 | 否 |
| 底层结构 | 哈希表 | 哈希表 + 双向链表 | 红黑树 | 哈希表 | 哈希表 |
| 性能 | 查询快，一般推荐 | 查询快，顺序操作性能略低 | 查询较慢，适合排序需求 | 查询快，但并发性能不佳 | 主要用于配置文件加载 |
| 用途 | 通用 Map 容器 | 保留插入顺序的 Map | 需要排序的 Map | 早期线程安全 Map，已过时 | 存储配置信息（key/value 字符串） |
HashMap
HashSet就是基于HashMap实现的。两者的对比如下：
| 特性 | HashSet |
HashMap |
|---|---|---|
| 存储结构 | 只存储元素（作为键） | 存储键值对（key-value） |
| 是否允许重复 | ❌ 不允许重复元素 | ✅ 键不允许重复，值可以重复 |
| 内部实现 | 基于 HashMap 实现 |
使用数组+链表（或红黑树）实现 |
| 查找效率 | O(1) | O(1) |
| 底层结构 | 实际是 HashMap<E, Object> |
实际是 HashMap<K, V> |
HashSet中只存储元素（值），而不是键值对。
为了实现这一点，它把元素作为HashMap的键，用一个统一的对象（比如PRESENT）作为值。
所以其实每次你往HashSet添加一个元素时，它是在底层的HashMap中添加了一条键值对：
map.put(element, PRESENT);
- HashMap中的key用Set来存放，无序而且不允许重复，所以同一个Map对象所对应的类需要重写hashCode和equals。
- HashMap中的Value可重复、无序。不强制重写任何方法。
hashCode()：如果两个键的哈希值不同，那么肯定不是相同的键。如果相同，不一定相等，还要靠equals()再判断一次。
equals():二次判断
- 每一个键值对构成一个entry，所有的entry构成了一个Set集合
基本操作：
- 增：put(Object key,Object value) putAll(Map m)
- 删：Object remove(Object key)
- 改：put(Object key,Object value)返回值为旧数据，覆盖。putAll
- 查：Object get(Object key)
- 长度：size()
- 遍历：Set keySet(),Collection values(),Set entrySet()
TreeMap
- 底层使用红黑树，按照key指定的大小顺序排序。
- 需要考虑使用对象排序
- 必须是同一个类型的对象
Properties
- Hashtable的子类
- 键和值都是String类型，用来处理属性文件
Collections工具类
Collection是集合框架中的存储一个一个元素的接口，又分为List和Set等子接口。
Collections是一个操作Set,List,Map等集合的工具类。