容器
是一个Java所编写的程序,从前必须自行编写程序以管理对象关系,现在容器都会自动帮你做好。
常用的容器:WebSphere,WebLogic,Resin,Tomcat
容器类
容器类 其实就是一种用来存储数据的数据结构,在 JAVA 中容器可分为即 “集合”(Set)、“列表”(List)、“映射”(Map)。至于,为什么需要容器,总的来说,主要是在以数组作为数据的存储结构中,其长度难以扩充,同时数组中元素类型必须相同。而容器可以弥补数组的这两个缺陷。
Java 容器类包含 List、ArrayList、Vector 及 map、HashTable、HashMap
ArrayList 和 HashMap 是异步的,Vector 和 HashTable 是同步的,所以 Vector 和 HashTable 是线程安全的,而 ArrayList 和 HashMap 并不是线程安全的。因为同步需要花费机器时间,所以 Vector 和 HashTable 的执行效率要低于 ArrayList 和 HashMap。
集合框架概述
面向对象语言对事物的体现都是以对象的形式,为了方便对多个对象的操作,就要对对象进行存储。另一方面,使用Array存储对象方面具有一些弊端,而Java 集合就像一种容器,可以动态地把多个对象的引用放入容器中。
数组在内存存储方面的特点
- 数组初始化后长度就确定了
- 数组声明的类型,就决定了进行元素初始化时的类型
数组在存储数据方面的弊端
- 数组在初始化后,长度确定,不利于扩展
- 数组中提供的属性和方法很少,不利于CRUD等操作,而且效率不高。
- 数组存储的数据是有序的、可重复的——存储数据单一
Java集合类可以用于存储数量不等的多个对象,还可以用于保存具有映射关系的关联数组
Java集合可分为Cillecton和Map两种体系
Collection接口: 单列数据,定义了存取一组对象的方法的集合
- List:元素有序可重复的集合
- Set:元素无序不可重复的集合
Map接口: 双列数据,保存具有映射关系“Key—Value”的集合
Collection接口继承树
Map接口继承树
Collection接口
- Collection 接口是 List、Set 和 Queue 接口的父接口,该接口里定义的方法 既可用于操作 Set 集合,也可用于操作 List 和 Queue 集合。
- JDK不提供此接口的任何直接实现,而是提供更具体的子接口(如:Set和List)实现。
- 在 Java5 之前,Java 集合会丢失容器中所有对象的数据类型,把所有对象都 当成 Object 类型处理;从 JDK 5.0 增加了泛型以后,Java 集合可以记住容 器中对象的数据类型。
Collection接口方法
1、添加
add(Object obj)
addAll(Collection coll)
2、获取有效元素的个数
int size()
3、清空集合
void clear()
4、是否是空集合
boolean isEmpty()
5、是否包含某个元素
boolean contains(Object obj):是通过元素的equals方法来判断是否是同一个对象
boolean containsAll(Collection c):也是调用元素的equals方法来比 较的。拿两个集合的元素挨个比较。
6、删除
boolean remove(Object obj) :通过元素的equals方法判断是否是要删除的那个元素。只会删除找到的第一个元素
boolean removeAll(Collection coll):取当前集合的差集
7、取两个集合的交集
boolean retainAll(Collection c):把交集的结果存在当前集合中,不 影响
8、集合是否相等
boolean equals(Object obj)
9、转成对象数组
Object[] toArray()
10、获取集合对象的哈希值
hashCode()
11、遍历
iterator():返回迭代器对象,用于集合遍历
Collection子接口:List接口
List除了从Collection集合继承的方法外,List 集合里添加了一些根据索引来
操作集合元素的方法。
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
List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从fromIndex到、toIndex位置的子集合
List实现类(一):ArrayList
ArrayList是List接口的典型实现类、主要实现类
ArrayList的JDK1.8前后实现区别
- JDK1.7:像饿汉式,直接创建一个初始容量为10的数组
- JDK1.8:像懒汉式,首先创建一个长度为0的数组,当向数组中添加第一个元素时再创建一个初始容量为10的数组
List实现类(二):LinkedList
对于频繁的插入或删除元素的操作,建议使用LinkedList效率比较高。
LinkedList:双向链表,内部没有声明数组,而是定义了Node类型的first和last,用于记录首末元素。同时,定义内部类Node,作为LinkedList中保存数据的基本结构。Node除了保存数据,还定义了两个变量:
prev变量记录前一个元素的位置
next变量记录下一个元素的位置
List实现类(三)——Vector
Vector 是一个古老的集合,JDK1.0就有了。大多数操作与ArrayList相同,区别之处在于Vector是线程安全的。
Collection子接口:Set接口
Set 集合不允许包含相同的元素,如果试把两个相同的元素加入同一个Set 集合中,则添加操作失败。
Set 判断两个对象是否相同不是使用 == 运算符,而是根据 equals() 方法。
Set实现类(一):HashSet
HashSet 是 Set 接口的典型实现,大多数时候使用 Set 集合时都使用这个实现类。
HashSet 按 Hash 算法来存储集合中的元素,因此具有很好的存取、查找、删除性能。
特点:
- 不能保证元素的排列顺序
- HashSet 不是线程安全的
- 集合元素可以是 null
HashSet集合判断两个元素相等的标准: 两个对象通过hashCode()方法比较相等,并且两个对象的equals()方法返回值也相等。
对于存放在Set容器中的对象,对应的类一定要重写equals()和hashCode(Object obj)方法,以实现对象相等规则。即:“相等的对象必须具有相等的散列码”。
**向HashSet中添加元素的过程:
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 hashCode 值,通过某种散列函数决定该对象在 HashSet 底层数组中的存储位置。(这个散列函数会与底层数组的长度相计算得到在数组中的下标,并且这种散列函数计算还尽可能保证能均匀存储元素,越是散列分布,该散列函数设计的越好)
如果两个元素的hashCode()值相等,会再继续调用equals方法,如果equals方法结果为true,添加失败;如果为false,那么会保存该元素,但是该数组的位置已经有元素了,那么会通过链表的方式继续链接。
如果两个元素的 equals() 方法返回 true,但它们的 hashCode() 返回值不相等,hashSet 将会把它们存储在不同的位置,但依然可以添加成功。**
Set实现类(二):LinkedHashSet
- LinkedHashSet 是 HashSet 的子类
- LinkedHashSet 根据元素的 hashCode 值来决定元素的存储位置,但它同时使用双向链表维护元素的次序,这使得元素看起来是以插入顺序保存的。
- LinkedHashSet插入性能略低于 HashSet,但在迭代访问 Set 里的全部元素时有很好的性能。
- LinkedHashSet 不允许集合元素重复。
Set实现类(三):TreeSet
TreeSet 是 SortedSet 接口的实现类,TreeSet 可以确保集合元素处于排序状态。
TreeSet底层使用红黑树结构存储数据。
自然排序:
TreeSet 会调用集合元素的 compareTo(Object obj) 方法来比较元素之间的大小关系,然后将集合元素按升序(默认情况)排列
如果试图把一个对象添加到 TreeSet 时,则该对象的类必须实现 Comparable 接口。
实现 Comparable 的类必须实现 compareTo(Object obj) 方法,两个对象即通过compareTo(Object obj) 方法的返回值来比较大小。
定制排序:
TreeSet的自然排序要求元素所属的类实现Comparable接口,如果元素所属的类没有实现Comparable接口,或不希望按照升序(默认情况)的方式排列元素或希望按照其它属性大小进行排序,则考虑使用定制排序。定制排序,通过Comparator接口来实现。需要重写compare(T o1,T o2)方法。
利用int compare(T o1,T o2)方法,比较o1和o2的大小:如果方法返回正整数,则表示o1大于o2;如果返回0,表示相等;返回负整数,表示o1小于o2。 要实现定制排序,需要将实现Comparator接口的实例作为形参传递给TreeSet的构造器。
此时,仍然只能向TreeSet中添加类型相同的对象。否则发生ClassCastException异常。
使用定制排序判断两个元素相等的标准是:通过Comparator比较两个元素返回了0。
Map接口
- 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 都可以是任何引用类型的数据
- Map 中的 key 用Set来存放,不允许重复,即同一个 Map 对象所对应的类,须重写hashCode()和equals()方法
- 常用String类作为Map的“键”
- key 和 value 之间存在单向一对一关系,即通过指定的 key 总能找到唯一的、确定的 value
- Map接口的常用实现类:HashMap、TreeMap、LinkedHashMap和Properties。其中,HashMap是 Map 接口使用频率最高的实现类
Map实现类(一):HashMap
- 允许使用null键和null值,与HashSet一样,不保证映射的顺序。
- 所有的key构成的集合是Set:无序的、不可重复的。所以,key所在的类要重写:equals()和hashCode()
- 所有的value构成的集合是Collection:无序的、可以重复的。所以,value所在的类要重写:equals()
- 一个key-value构成一个entry
- 所有的entry构成的集合是Set:无序的、不可重复的
- HashMap 判断两个 key 相等的标准是:两个 key 通过equals() 方法返回 true,hashCode 值也相等。
- HashMap 判断两个 value相等的标准是:两个 value 通过 equals() 方法返回 true。
HashMap的存储结构
JDK7及以前版本:HashMap是数组+链表结构
JDK8以后:HashMap是数组+链表+红黑树
Map实现类(二):LinkedHashMap
- LinkedHashMap 是 HashMap 的子类
- 在HashMap存储结构的基础上,使用了一对双向链表来记录添加 元素的顺序
- 与LinkedHashSet类似,LinkedHashMap 可以维护 Map 的迭代 顺序:迭代顺序与 Key-Value 对的插入顺序一致
Map实现类(三):TreeMap
- TreeMap存储 Key-Value 对时,需要根据 key-value 对进行排序
- TreeMap 可以保证所有的 Key-Value 对处于有序状态
- TreeSet底层使用红黑树结构存储数据
- TreeMap 的 Key 的排序:
自然排序: TreeMap 的所有的 Key 必须实现 Comparable 接口,而且所有的 Key 应该是同一个类的对象,否则将会抛出 ClasssCastException
定制排序: 创建 TreeMap 时,传入一个 Comparator 对象,该对象负责对
TreeMap 中的所有 key 进行排序。此时不需要 Map 的 Key 实现Comparable 接口
Map实现类(四):Hashtable
- Hashtable是个古老的 Map 实现类,JDK1.0就提供了。不同于HashMap,Hashtable是线程安全的。
- Hashtable实现原理和HashMap相同,功能相同。底层都使用哈希表结构,查询速度快,很多情况下可以互用。
- 与HashMap不同,Hashtable 不允许使用 null 作为 key 和 value
- 与HashMap一样,Hashtable 也不能保证其中 Key-Value 对的顺序
- Hashtable判断两个key相等、两个value相等的标准,与HashMap一致。
Map实现类(五):Properties
- Properties 类是 Hashtable 的子类,该对象用于处理属性文件
- 由于属性文件里的 key、value 都是字符串类型,所以Properties 里的 key 和 value 都是字符串类型
- 存取数据时,建议使用setProperty(String key,String value)方法和getProperty(String key)方法