Java框架类集结构-底层分析

2021-11-15 10:04:16 浏览数 (1)

前言:

Java的类集框架比较多,也十分重要,在这里给出图解,可以理解为相应的继承关系,也可以当作重要知识点回顾;

Collection集合接口

继承自:Iterable

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public interface Collection<E> extends Iterable<E>

java.util.Collection是单值集合操作的最大父接口,其中有几个核心操作方法以及常用操作方法;

Modifier and Type

Method(public)

Description

boolean

add(E e)

确保此集合包含指定的元素(可选操作)。

boolean

addAll(Collection<? extends E> c)

将指定集合中的所有元素添加到此集合(可选操作)。

void

clear()

从集合中删除所有元素(可选操作)。

boolean

contains(Object o)

如果该集合包含指定的元素,则返回true。

boolean

remove(Object o)

如果存在,则从此集合中删除指定元素的单个实例(可选操作)。

int

size()

返回此集合中的元素数。

Object[]

toArray()

返回一个包含此集合中所有元素的数组。

Iterator<E>

iterator()

返回对此集合中的元素进行迭代的迭代器。

上面方法中有两个特殊的方法就是cotainsremove;都需要equals方法的支持才能删除与查询数据;否则找不到元素。

后面都是衍生出的子类方法。

List集合

最大特点:允许保存重复的元素,并在其父接口上扩充了其他的方法;

继承关系:

代码语言:javascript复制
public interface List<E> extends Collection<E>

Modifier and Type

Method(public)

Description

void

add(int index, E element)

Inserts the specified element at the specified position in this list (optional operation).

boolean

add(E e)

Appends the specified element to the end of this list (optional operation).

ListIterator<E>

listIterator()

Returns a list iterator over the elements in this list (in proper sequence).

static <E> List<E>

of()

Returns an unmodifiable list containing zero elements.

default void

forEach(Consumer<? super T> action)

Performs the given action for each element of the Iterable until all elements have been processed or the action throws an exception.

实例:

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package Java从入门到项目实战.Java类集框架.List集合;
import java.util.List;
public class 多数据保存 {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> all = List.of("xbhg","Hello","World","welcome");
        Object[] result = all.toArray();
        for (Object t: result) {
            System.out.println(t);
        }
        System.out.println("----------分割线----------");
        all.forEach(System.out::println); //方法引用部分的引用构造方法
    }
}

ArrayList子类

继承结构如下:

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public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, Serializable

实例化:重复元素允许保存并且按照添加时的顺序保存;

代码语言:javascript复制
package Java从入门到项目实战.Java类集框架.List集合;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class ArrayList实例化List {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> all = new ArrayList<String>();
        all.add("Hello");
        all.add("你好");
        all.add("你好");
        all.add("xbhog");
        System.out.println(all);
        all.forEach(System.out::print);
        //lambda表达式
        all.forEach((str)->{
            System.out.print(str "、");
        });
    }
}

集合操作方法:

代码语言:javascript复制
package Java从入门到项目实战.Java类集框架.List集合;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class ArrayLIst集合相关操作 {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> all = new ArrayList<String>();
        System.out.println("集合是否为空?" all.isEmpty() "、集合元素个数" all.size());
        all.add("1");
        all.add("2");
        all.add("3");
        System.out.println("集合是否为空?" all.isEmpty() "、集合元素个数" all.size());
        System.out.println(all.get(1));
        System.out.println(all.remove("3"));
        System.out.println("集合是否为空?" all.isEmpty() "、集合元素个数" all.size());
    }
}

ArrayList原理分析:重点

首先需要明确ArrayList是通过数组实现的;这样就出现了ArrayList通过什么样的方式进行的扩容操作,以及在什么情况下才会扩容?

ArrayList类中的数组是在构造方法中进行的空间开辟的;其对应的有无参和有参构造方法:

无参构造方法:使用空数组(长度为0)初始化,在第一次使用时会为其开辟空间为(初始化程度为10);

代码语言:javascript复制
public ArrayList() {
    this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
代码语言:javascript复制
//默认的开辟空间大小
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
/**
     * Shared empty array instance used for empty instances.
     */
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
     * Shared empty array instance used for default sized empty instances. We
     * distinguish this from EMPTY_ELEMENTDATA to know how much to inflate when
     * first element is added.
     */
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

有参构造方法:长度大于0则以指定长度开辟数组空间;如果长度为0,则按照无参构造方法进行;如果负数则抛出ILLegaLArgumentException异常;

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public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
    elementData = c.toArray();
    if ((size = elementData.length) != 0) {
        // defend against c.toArray (incorrectly) not returning Object[]
        // (see e.g. https://bugs.openjdk.java.net/browse/JDK-6260652)
        if (elementData.getClass() != Object[].class)
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
    } else {
        // replace with empty array.
        this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
    }
}

当数组扩充后利用数组复制的形式,将旧数组中的数据复制到开辟的新数组中;

其最大程度为:

代码语言:javascript复制
/**
     * The maximum size of array to allocate (unless necessary).
     * Some VMs reserve some header words in an array.
     * Attempts to allocate larger arrays may result in
     * OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit
     */
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;

ArrayList保存自定义类对象:

该操作必然包含了相关的增删改查;由于contains与remove方法的实现都需要通过对象比较俩完成;所以我们需要覆写equals方法

代码语言:javascript复制
package Java从入门到项目实战.Java类集框架.List集合;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

class Person{
    private String name;
    private int age;
    public Person(String name,int age){
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
    public boolean equals(Object obj){
        if(this== obj) return true;
        if(obj == null) return false;
        if(!(obj instanceof Person)) return false;
        Person pe = (Person) obj;
        return this.name.equals(pe.name) && this.age == pe.age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "姓名:" this.name  "、年龄:" this.age;
    }
}
public class ArrayList保存自定义类对象 {
    public static void main(String[] args) {
        List<Person> std = new ArrayList<Person>();
        std.add(new Person("xbhog",1));
        std.add(new Person("小明",2));
        std.add(new Person("小白",3));
        System.out.println("-------删除前的数据内容----------");
        std.forEach((person)->{
            System.out.println("姓名:" person.getName() "、年龄:" person.getAge());
        });
        System.out.println("-------删除后的数据内容----------");
        std.remove(new Person("小白",3));
        std.forEach((person)->{
            System.out.println("姓名:" person.getName() "、年龄:" person.getAge());
        });
        System.out.println("-------查看数据是否存在----------");
        System.out.println(std.contains(new Person("小明",2)));
    }
}

LinkedList子类:

继承结构如下:基于链表形式的实现

代码语言:javascript复制
public class LinkedList<E> extends AbstractSequentialList<E> implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, Serializable

实现LinkedList的集合操作:

代码语言:javascript复制
package Java从入门到项目实战.Java类集框架.List集合;

import java.util.LinkedList;
import java.util.List;

public class LinkList链表操作 {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> all = new LinkedList<String>();
        all.add("java");
        all.add("python");
        all.add("Linux");
        System.out.println(all);
        System.out.println(all.get(2));
        System.out.println(all.get(1));
    }
}

Vector子类:

继承结构如下:

代码语言:javascript复制
public class Vector<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, Serializable

从继承结构上可以看出,Vector子类的使用方式与ArrayList的使用方式相同;

代码语言:javascript复制
package Java从入门到项目实战.Java类集框架.List集合;
import java.util.List;
import java.util.Vector;
public class Vector子类实现List接口 {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> all = new Vector<String>();
        all.add("asda");
        all.add("你好");
        all.add("buhao");
        System.out.println(all);
    }
}

不同点:

以下是vector操作方法,采用的方式是synchronized 同步处理;属于线程安全,但是效率没有ArrayList高;

在考虑线程并发访问的情况下才能去使用vector子类。

代码语言:javascript复制
public synchronized void copyInto(Object[] anArray)

Set集合

主要特点是:内部不允许保存重复元素

继承结构如下:

代码语言:javascript复制
public interface Set<E> extends Collection<E>

实例化:

代码语言:javascript复制
package Java从入门到项目实战.Java类集框架.Set集合;
import java.util.Set;
public class set的基本使用 {
    public static void main(String[] args) {
        //不能有重复值,如果有的话会报错
        //Exception in thread "main" java.lang.IllegalArgumentException: duplicate element: 世界
//        Set<String> all = Set.of("你好","xbhog","世界","世界");
        Set<String> all = Set.of("你好","xbhog","世界");
        System.out.println(all);
    }
}

HashSet子类:

特点:散列存放且不允许保存重复元素 即:无序存放

继承结构如下:

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public class HashSet<E> extends AbstractSet<E> implements Set<E>, Cloneable, Serializable

HashSet保存数据:

代码语言:javascript复制
package Java从入门到项目实战.Java类集框架.Set集合;
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;
public class HashSet保存数据 { //数据采用无序的保存方式,且不允许保存重复的数据
    public static void main(String[] args) {
        //保存的类型是String
        Set<String> all = new HashSet<String>();
        all.add("小李");
        all.add("小红");
        all.add("小1");
        all.add("小2");
        all.add("小花");
        all.add("小花");
        System.out.println(all);
        Iterator<String> iter = all.iterator();
        while(iter.hasNext()){
            String str  = iter.next();
            System.out.print(str "、");
        }
    }
}

LinkedHashSet子类:JDK1.4加入—解决HashSet无法顺序保存的数据

实现是基于链表保存的数据:增加的顺序就是集合的保存顺序,且不会保存重复的数据。

代码语言:javascript复制
package Java从入门到项目实战.Java类集框架.Set集合;
import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Set;
public class 链表实现LinkHashSet {  //基于链表的操作,且保存的数据为顺序保存
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> all = new LinkedHashSet<String>();
        all.add("小李老师");
        all.add("小bai");
        all.add("小明");
        all.add("小黄");
        System.out.println(all);
        Iterator<String> iter = all.iterator();
        while (iter.hasNext()) {
            String str = iter.next();
            System.out.println(str   "、");
        }
    }
}

TreeSet子类:

特点:使得集合中保存的数据进行有序排列

其继承结构如下:

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public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E> implements NavigableSet<E>, Cloneable, Serializable

TreeSet子类继承AbstractSet抽象类并实现了NavigableSet接口(该接口为排序标准接口,是Set的子类)

TreeSet保存数据:

代码语言:javascript复制
package Java从入门到项目实战.Java类集框架.Set集合;
import java.util.*;
public class TreeSet子类的有序排列 {
    //所有保存的数据按照从大到小的顺序(字符按照字母大小顺序依次比较)
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> all = new TreeSet<String>();
        all.add("11");
        all.add("hello");
        all.add("hello");
        all.add("world");
        all.add("add");
        all.add("部署");
        all.add("啊哈");
        System.out.println(all);
    }
}

优先级:数字排序>字母排序>汉字排序

TreeSet子类排序分析:

该类子在进行有序数据存储时依据的是Comparable接口实现排序;需要注意的是在覆写compareTo()方法时需要进行类中全部属性的比较;否则出现部分属性相同时被误判为同一个对象;导致重复元素判断失败;

代码语言:javascript复制
package Java从入门到项目实战.Java类集框架.Set集合;
import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;
class Member implements Comparable<Member>{
    private  String name;
    private  int age;
    public Member(String name,int age){
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    public String toString(){
        return "姓名:" this.name  "、年龄:" this.age;
    }
    @Override
    public int compareTo(Member per){
        if(this.age < per.age) return -1;
        else if(this.age > per.age) return 1;  //年龄相同时比较名字
        else {
            return this.name.compareTo(per.name);
        }
    }
}

public class TreeSet子类排序分析 {
    public static void main(String[] args) {
        Set<Member> all = new TreeSet<Member>();
        all.add(new Member("张三",12));
        all.add(new Member("李四",12));
        all.add(new Member("王五",20));
        all.add(new Member("王五",20));
        all.forEach(System.out::println);
    }
}

关于compareTo的相关描述,可以到源码下的注释中翻译了解。

重复元素消除:(非排序的集合中的重复元素)

依靠两种方法:

  1. Hash码:public int Hashcode();
  2. 对象比较:public boolean equals(Object obj);

在进行对象比较的过程中,首先会使用hashCode()方法与集合中已经保存的代码进行匹配比较;如果代码相同则再使用equals()方法进行属性的依次比较;如果全部相同;则为相同元素;

代码语言:javascript复制
package Java从入门到项目实战.Java类集框架.Set集合;
import java.util.*;
class Person{
    private String name;
    private int age;
    public Person(String name,int age){
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (!(o instanceof Person)) return false;

        Person person = (Person) o;

        if (age != person.age) return false;
        if (name != null ? !name.equals(person.name) : person.name != null) return false;

        return true;
    }
    @Override
    public int hashCode() {
        int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
        result = 31 * result   age;
        return result;
    }
}
public class 重复元素消除 {
    public static void main(String[] args) {
        Set<Person> all = new HashSet<Person>();
        all.add(new Person("张三",19));
        all.add(new Person("李四",19));
        all.add(new Person("王五",20));
        all.add(new Person("王五",20));
        all.add(new Person("魏六",66));
        all.add(new Person("xbhog",10));
        System.out.println("------------第一种输入方式-----------");
        all.forEach((person -> {
            System.out.println(person.getName() "----" person.getAge());
        }));
        System.out.println("------------第二种输入方式-----------");
        Iterator<Person> iter = all.iterator();
        while(iter.hasNext()){
            Person per = iter.next();
            System.out.println(per.getName()   " " per.getAge());
        }
    }
}

通过hashSet 保存了重复元素,再两个方法的作用实现去重操作。

集合输出

在类框架中的对于集合的标准输出为:IteratorListIteratorEnumerationforeach;

Iterator迭代输出:

迭代输出:依次判断每个元素,判断其是否有内容,如果有内容就输出。

Iterator接口依靠Iterable接口中的iterate()方法实例化的;

Iterator常用方法:

boolean

hasNext()

Returns true if the iteration has more elements.

E

next()

返回迭代中的下一个元素。

default void

remove()

从基础集合中移除该迭代器返回的最后一个元素(可选操作)。

boolean

hasNext()

如果迭代有更多元素则返回true。

实例:

代码语言:javascript复制
package Java从入门到项目实战.Java类集框架.集合输出;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;
public class Iterator输出Set集合 {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> all = Set.of("Hello","World","xbhog");
        Iterator<String> iter = all.iterator();
        while(iter.hasNext()){
            String str = iter.next();
            System.out.print(str "、");
        }       
    }
}

关于数据删除的问题:

在Collection中与Iterator都有remove方法;那么应该选择什么呢:

Collection不管三七二十一,就给你删除了,这样会造成Java.util.ConcurrentModificationException错误;

而Iterator在迭代的时候;都会需要依据存储的数据内容进行判断;

所以只有Iterator接口中的remove才是实现删除数据的正确方法。

如:

代码语言:javascript复制
package cn.mldn.demo;
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;
public class JavaCollectDemo {
	public static void main(String[] args) {
		// 如果使用Set.of()或List.of()创建的集合不支持删除操作
		Set<String> all = new HashSet<String>();
		all.add("小白");					// 保存数据
		all.add("Java");					// 保存数据
		all.add("Java"); 					// 保存重复数据
		all.add("xbhog");				// 保存数据
		Iterator<String> iter = all.iterator(); 
		while (iter.hasNext()) {				// 集合是否有数据
			String str = iter.next();			// 获取数据
			if ("Java".equals(str)) {
				iter.remove() ; 				// 删除当前数据
			} else {
				System.out.print(str   "、");
			}
		}
	}
}

ListIterator双向迭代:

首先区别Iterator的作用:

Iterator完成的是从前向后单向输出

ListIterator完成的是从后向前输出

但是只有实现Iterator从前向后的输出后才能实现ListIterator从后向前的输出(注意先后顺序);

因为只有实现从前向后输出结束后,指针才执行最后;

如果顺序相反则会输出为空。

其下的扩充方法

Modifier and Type

Method

Description

boolean

hasPrevious()

如果该列表迭代器在反向遍历列表时拥有更多元素,则返回true。

E

previous()

返回列表中的前一个元素,并向后移动光标位置。

实例:执行双向迭代

代码语言:javascript复制
package Java从入门到项目实战.Java类集框架.集合输出;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.ListIterator;
public class 双向迭代输出ListIterator {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> all = new ArrayList<String>();
        all.add("小李");
        all.add("小宋");
        all.add("xbhog");
        ListIterator<String> iter = all.listIterator();
        System.out.println("执行从后往前的操作的话必须需要先执行从前往后的操作,这样才能是指针指向后面");
        //如果不按照相关操作进行,则从后往前的操作输出为空;
        System.out.println("从前往后输出:-----------");
        while(iter.hasNext()){
            System.out.println(iter.next());
        }
        System.out.println("从后往前输出:------------");
        while(iter.hasPrevious()){  //判断是否有前一个元素
            System.out.println(iter.previous());  //有的输出前一个元素
        }
    }
}

ListIterator接口实现了List集合的双向迭代操作。

Enumeration枚举输出:

该类型的输出是建立在Vector集合上的;相当于依附产品;

其接口常用方法:

Modifier and Type

Method

Description

boolean

hasMoreElements()

测试此枚举是否包含更多元素。

E

nextElement()

如果该枚举对象至少还有一个要提供的元素,则返回该枚举的下一个元素。

实例:输出vector集合数据

代码语言:javascript复制
package cn.mldn.demo;
import java.util.Enumeration;
import java.util.Vector;
public class JavaCollectDemo {
	public static void main(String[] args) {
		Vector<String> all = new Vector<String>(); 		// 实例化Vector
		all.add("小黄");								// 保存数据
		all.add("Java");								// 保存数据
		all.add("xbhog");							// 保存数据
		Enumeration<String> enu = all.elements() ;			// 获取Enumeration实例
		while (enu.hasMoreElements()) {
			String str = enu.nextElement() ;
			System.out.print(str   "、");
		}
	}
}

注意Enumeration只有输出操作没有删除操作。

foreach输出:

没啥好说的,既可以实现数组输出外,也支持集合的输出;

代码语言:javascript复制
package cn.mldn.demo;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
public class JavaCollectDemo {
	public static void main(String[] args) {
		Set<String> all = new HashSet<String>(); 			// 实例化Set
		all.add("小黄");								// 保存数据
		all.add("Java");								// 保存数据
		all.add("xbhog");							// 保存数据
		for (String str : all) {
			System.out.print(str   "、"); 
		}
	}
}

实现自定义foreach输出:

首先需要知道实现foreach需要Iterator接口的支持;所以在Set与List集合才可以通过foreach实现输出;

如果我们自己要实现自定义类的输出,那么我们就需要实例化Iterable接口完成iterator的功能;

代码语言:javascript复制
package cn.mldn.demo;
import java.util.Iterator;
class Message implements Iterable<String> {// 支持foreach输出
	private String[] content = { "Java", "Python", "Ubuntu" }; 	// 信息内容
	private int foot; 					// 操作脚标
	@Override
	public Iterator<String> iterator() {	// 获取Iterator实例
		return new MessageIterator();
	}
	private class MessageIterator implements Iterator<String> {
		@Override
		public boolean hasNext() {		// 判断是否存在内容
			return Message.this.foot < 
				Message.this.content.length;
		}
		@Override
		public String next() {			// 获取数据
			return Message.this.content[Message.this.foot  ];
		}
	}
}
public class JavaCollectDemo {
	public static void main(String[] args) {
		Message message = new Message();	// Iterable接口实例
		for (String msg : message) {		// foreach输出
			System.out.print(msg   "、");
		}
	}
}

Map集合

map的集合形式是键值对的方式;

其常用方法:

Modifier and Type

Method

Description

V

get(Object key)

Returns the value to which the specified key is mapped, or null if this map contains no mapping for the key.

V

put(K key, V value)

Associates the specified value with the specified key in this map (optional operation).

static <K,V> Map<K,V>

of()

Returns an unmodifiable map containing zero mappings.

其中Map.of()可以将每一组数据转为map进行保存;

使用Map保存Key-Value数据:

代码语言:javascript复制
package Java从入门到项目实战.Java类集框架.Map集合;
import java.util.Collection;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
public class 保存Key_Value数据 {
    public static void main(String[] args) {
//        如果Key重复  则会报错:java.lang.IllegalArgumentException
//        如果Value与Key设置为null,则会报错:java.lang.NullPointerException
        Map<String,Integer> map = Map.of("one",1,"two",null);
        System.out.println(map);
//        System.out.println(map.get("one"));
//        Put只能在map子类中使用
    }
}

注意点:

  1. 如果Key重复 则会报错:java.lang.IllegalArgumentException
  2. 如果Value与Key设置为null,则会报错:java.lang.NullPointerException

HashMap子类:

特点:采用散列方式保存数据,即无序排列

继承结构:

代码语言:javascript复制
public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable

HashMap进行map集合的操作:

代码语言:javascript复制
package Java从入门到项目实战.Java类集框架.Map集合;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class HahMap子类 {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String,Integer> map =  new HashMap<String,Integer>();
//        进行Map的集合操作
//        map.put("One",1);
//        map.put("Two",2);
//        map.put("Three",3);
//        System.out.println(map);

//        Map数据的保存方法:
        System.out.println(map.put("One",1)); //保存数据,但是保存的数据的key不存在,返回null
        System.out.println(map.put("One",101));  // 返回1,也就是返回的是覆盖掉的值

        map.put("Three",3);
        map.put("demo1",4);
        map.put("demo2",null);
        map.put("Te",6);
        map.put(null,7);
        /*结果
        * null、7
        * */
        System.out.println(map.get("demo2"));
        System.out.println(map.get(null));
    }
}

注意两个输出的注释:

代码语言:javascript复制
//Map数据的保存方法:
System.out.println(map.put("One",1)); //保存数据,但是保存的数据的key不存在,返回null
System.out.println(map.put("One",101));  // 返回1,也就是返回的是覆盖掉的值

在使用Map保存数据的时候Key与Value都不能使用null,但是使用HashMap进行保存数据可以将Key或Value设置为null,当然也可以Key=Value=null,但是这样的实现保存毫无意义。

put方法在发生覆盖钱都可以返回原始内容,这样就可以依据返回结果来判断所设置的key是否存在;

HashMap数据扩充操作原理分析:

1) 首先观察构造方法:

设置数据扩充阈值;

代码语言:javascript复制
public HashMap() {
    // all other fields defaulted
    this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; 
}

然后跳转DEFAULT_LOAD_FACTOR查看:

作用:容量的扩充阈值

代码语言:javascript复制
/**
     * The load factor used when none specified in constructor.
     */
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

通过源码可以发现,每个Hashmap在对象实例化的时候都已经考虑到了数据存储的扩充问题;

2) 观察HashMap中的put方法

代码语言:javascript复制
public V put(K key,V value){
    return putVal(hash(key),key,value,false,true);
}

在使用put方法进行数据保存的时候会调用putVal方法,同时会将key进行哈希处理(生成hash码)

而putVal()方法为了方便数据保存会将数据封装为一个Node节点类对象,而在使用putVal()方法的操作过程会调用reasize()方法进行扩容;

3)容量扩充

当保存的数据超过既定的存储容量则会进行扩容,原则如下:

常量地址:DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;作为初始化的容量配置,而后1向左移4为-》16;

常量的默认大小为16个元素,也就是说默认可以保存的最大的内容是16;

代码语言:javascript复制
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16

当保存的数据内容超过了设置的阈值DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f

相当于容量x阈值 = 16*0.75 = 12;即保存到12个元素的时候就会进行容量扩充;

扩充的模式是2倍扩充:即每一次扩充2倍的容量。

4)大数据下的数据存储方式:

在JDK1.8之后来到大数据时代,这就触发了HashMap在大数据量中的访问效率问题;

其中提供了一个重要的常量:TREEIFY_THRESHOLD

代码语言:javascript复制
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;

在使用HashMap进行保存的时候,如果保存的数据个数没有超过阈值8,那么会按照链表的形式进行数据的存储;而超过了这个阈值,则会将链表转为红黑树以实现树的平衡;并且利用左旋与右旋保证数据的查询性能。

LinkedHashMap子类:

特点:基于链表形式实现偶对的存储,可以保证存储顺序与数据增加的顺序相同;

继承结构:

代码语言:javascript复制
public class LinkedHashMap<K,V> extends HashMap<K,V> implements Map<K,V>

使用LinkedHashMao子类存储数据:

代码语言:javascript复制
package Java从入门到项目实战.Java类集框架.Map集合;
import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map;
public class LinkedHashMap子类存储数据 {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String,Integer> map = new LinkedHashMap<String,Integer>();
        map.put("张三",1);
        map.put("李四",2);
        map.put("王五",3);
        map.put(null,3);
        map.put("赵六",null);
        System.out.println(map);
    }
}

运行可以发现集合的保存的顺序与数据增加顺序相同;同时LinkedHashMap子类允许保存的Key或value内容为null;

Hashtable子类:

其继承结构如下:

代码语言:javascript复制
public class Hashtable<K,V> extends Dictionary<K,V> implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable

使用Hashtable子类保存数据:

代码语言:javascript复制
package Java从入门到项目实战.Java类集框架.Map集合;
import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map;
public class LinkedHashMap子类存储数据 {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String,Integer> map = new Hashtable<String,Integer>();
        map.put("张三",1);
        map.put("李四",2);
        System.out.println(map);
    }
}

HashMap与Hashtable的区别:

HashMap中的 方法都是异步操作(非线程安全),HashMap中允许保存null数据

Hashtable中的方法都是同步操作(线程安全),但是效率慢,Hashtable不允许保存Null数据;否则会出现NUllpointException;

TreeMap子类:

特点:TreeMap属于有序的Map集合类型;它可以按照key进行排序;所以需要Comaprable接口配合;

继承结构如下:

代码语言:javascript复制
public class TreeMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements NavigableMap<K,V>, Cloneable, Serializable

TreeMap子类进行数据Key的排序:

代码语言:javascript复制
package Java从入门到项目实战.Java类集框架.Map集合;
import java.util.Map;
import java.util.TreeMap;
public class TreeMap子类进行数据Key的排序 {
    public static void main(String[] args) {
//        因为该程序保存的Key属于String类型,由于String中实现了Comparable接口,所以
//        可以根据保存的字符的编码进行由低到高的进行排序
        /*
        * public final class String
            implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence
        *
        *
        * */
        Map<String,Integer> map = new TreeMap<String,Integer>();
        map.put("C",3);
        map.put("B",2);
        map.put("A",1);
        System.out.println(map);

    }
}

Map.Entry内部接口:

在JDK1.9开始可以利用Map接口中创建Map.entry内部接口实例;

代码语言:javascript复制
package Java从入门到项目实战.Java类集框架.Map集合;
import java.util.Map;
public class Map_Entry内部接口 {
    public static void main(String[] args) {
        Map.Entry<String,Integer> entry = Map.entry("One",1);
        System.out.println(entry.getKey());
        System.out.println(entry.getValue());
        //观察使用的子类
        System.out.println(entry.getClass().getName());
    }
}

在程序继续宁Map.Entry对象构建的时,只传入Key和Value就会自动利用KeyValueHolder子类实例化Map.Entry接口对象。

Iterator输出Map集合:

集合数据输出的标准形式是基于Iterator接口完成的;Collection接口直接提供iterator方法可以获得iterator接口实例;但由于Map接口中保存的数据是多个Map.Entry接口封装的二元偶对象,所以就必须采用Map集合的迭代输出;

  1. 使得Map接口中的entrySet(),将Map集合变为Set集合;
  2. 取得Set接口实例后就可以利用iterator方法取得iterator的实例化对象;
  3. 使用iterator迭代找到每一个Map.Entry对象,并进行Key与Value的分。

Iterator和foreach输出Map集合:

代码语言:javascript复制
package Java从入门到项目实战.Java类集框架.Map集合;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
public class Map集合的输出问题 {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String,Integer> map = new HashMap<String,Integer>();
        map.put("One",1);
        map.put("two",2);
//        输出的map中的Key与Value的值
        Set<Map.Entry<String, Integer>> set = map.entrySet();//将Map集合转变为Set集合
        Iterator<Map.Entry<String,Integer>> iter = set.iterator();  //获取Iterator接口
        while(iter.hasNext()){
//          Set中存的都是Map.Entry()对象
            Map.Entry<String, Integer> me = iter.next();
            System.out.print(me.getKey() " " me.getValue());
        }
//        System.out.println("n");
        //foreach循环输出Map集合:
        for(Map.Entry<String,Integer> entry:set){
            System.out.print(entry.getKey() " " entry.getValue());
        }
    }
}

自定义Key类型:

采用自定义类的形式实现,但是作为Key类型的类由于存在数据查找的需求,所以必须在类中覆写hashcode()与equals()方法。

代码语言:javascript复制
package Java从入门到项目实战.Java类集框架.Map集合;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
class Member{
    private String name;
    private int age;

    public Member(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 boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (!(o instanceof Member)) return false;

        Member member = (Member) o;

        if (age != member.age) return false;
        if (name != null ? !name.equals(member.name) : member.name != null) return false;

        return true;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
        result = 31 * result   age;
        return result;
    }
}
/*
* Key进行自定义;作为Key类型的类由于存在数据查找的需求,所以应该在类中覆写HashCode() 和equals();
* */
public class 自定义Key的值 {
    public static void main(String[] args) {
        Map<Member,String> map = new HashMap<Member,String>();
        map.put(new Member("张三",22),"xbhog");
        map.put(new Member("李四",23),"博客");
        map.put(new Member("王五",26),"welcome");
        System.out.println(map.get(new Member("张三",22)));

    }
}

在存储大量的数据中,key还是可能出现重复的问题,这个问题叫Hash冲突;

解决的方式:

链地址法(拉链法)、开放寻址、再哈希、建立公共溢出区;

完结:

该博客字数6651,是迄今为止个人整理博客篇幅最长,字数最多的;希望读者能有所收获! 如果有错误,欢迎指出!

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