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Java学习

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Java学习

一、集合框架

1.1 目录

1. 为什么使用集合？

2. 集合架构有哪些?

3. List集合

4. ArrayList集合

5. LinkedList集合。

6. Set集合

7. HashSet集合

8. TreeSet集合。

9. Map

10.HashMap集合。

11.TreeMap集合。

1.2 为什么使用集合？

1. 数组.

思考: 数组有缺陷?--定容【定数组定义好，他们的长度就无法改变.】如果需要改变数组的长度，代码就变得很复杂。

2.我们是否可以定义一个长度可改变的容器。---当然可以。

3.手写可变长度的容器。

//自定义可变长度的容器类。

public class MyArray {

private Object [] arr; //声明一个Object类型的数组

private int size;//表示数组的下标因为他们是类成员变量在创建对象时都有默认值。

public MyArray(){ //无参构造函数

this(3); //本类中其他的构造函数 this本类的对象。如果在构造方法中this()表示调用本类的其他构造函数

}

public MyArray(int initSize){ //有参构造函数--表示数组的长度

if(initSize<0){ //长度不合法

throw new RuntimeException("sorry 数组的长度有误。");

}

arr=new Object[initSize];

}

//把元素o放入数组arr

public void addData(Object o){

//判断你的数组是否已满

if(size>=arr.length){

//扩容--(1)容器的长度变长 (2)把原来容器中的元素复制到新的容器中

Object[] newArr = pyOf(arr, size * 2);

arr=newArr;

}

arr[size]=o;

size++;

}

//根据下标获取数组中的元素。

public Object getData(int index){

if(index>=size){

throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("下标越界");

}

Object o = arr[index];

return o;

}

}

我们自己可以手写一个可变的容器，那么别人也可以手写可变的容器。

java官网基于数组根据不同的数据结构创建了多个类而这些类统称为集合框架。

以后我们在说集合框架时就表示多个类。

1.3 集合的架构

1.4 List集合-ArrayList

1.4.0 创建集合对象

List list = new ArrayList(); //创建一个集合对象如果没有指定集合容器的长度默认为10

List list1 = new ArrayList(15);

1.4.1 添加的操作

//添加 (1)可以添加任意类型

list.add("java01");

list.add("java02");

list.add(15.5);

list.add(18);

list.add(true);

list.add(new Date());

System.out.println(list);

list.add(2,"hello"); //下标为2的位置添加元素并把后面的元素进行唯一

System.out.println(list); //打印一个对象时默认调用的为toString()

List list2=new ArrayList();

list2.add("a");

list2.add("b");

list.addAll(list2);//添加多个元素把list2中的每个元素一一添加到list中

System.out.println(list);

1.4.2 删除的操作

//删除操作

ve(2);//移除下标为2的元素

System.out.println(list);

list.clear();//清空集合中的元素.

System.out.println(list);

1.4.3 修改的操作

//修改操作

list.set(1,"刘德华");

System.out.println(list);

1.4.4 查询操作

List list = new ArrayList();

list.add("java01");

list.add("java02");

list.add("java03");

list.add("java02");

//查询的方法

Object o = (1);//根据下标获取元素

System.out.println(o);

int size = list.size();//获取集合中元素的个数。

System.out.println(size);

boolean f = ains("java05");//判断元素是否在集合中

System.out.println(f);

int index = list.indexOf("java05");//查询元素在集合中第一次出现的位置

System.out.println(index);

//遍历集合中的元素 for循环

for(int i=0;i<list.size();i++){

Object o1 = (i);

System.out.println(o1);

}

1.4.5 ArrayList底层源码

java

从构造方法来入手。new ArrayList(22) 底层声明了一个Object类型的数组名字elementData

Object[] elementData

public ArrayList(int initialCapacity) {

if (initialCapacity > 0) { //大于0

this.elementData = new Object[initialCapacity];

} else if (initialCapacity == 0) { //等于初始化为一个空数组

this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;

} else { //抛出一个异常

throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+

initialCapacity);

}

}

==========add("java01")======E理解为Object类型================

public boolean add(E e) {

ensureCapacityInternal(size + 1); // 扩容

elementData[size++] = e; //把元素赋值给数组的相应位置

return true;

}

==========indexOf("java02") 判断元素在集合中第一次的位置=============

public int indexOf(Object o) {

if (o == null) {

for (int i = 0; i < size; i++)

if (elementData[i]==null)

return i;

} else {

for (int i = 0; i < size; i++)

if (o.equals(elementData[i])) //和数组中的每个元素内容进行比对

return i; //返回元素在集合中位置

}

return -1;

}

===========size() 请求数组的长度======================

public int size() {

return size;

}

============contain("java05")判断元素是否在集合中==============

public boolean contains(Object o) {

return indexOf(o) >= 0;

}

===============get(1) 获取指定位置的元素========

public E get(int index) {

rangeCheck(index); //判断指定的位置是否合法

return elementData(index);

}

E elementData(int index) {

return (E) elementData[index];

}

============toString() 为什么不打印对象的引用地址

[java01, java02, java03, java02]因为重写了Object里面的toString方法。



public String toString() {

Iterator<E> it = iterator();

if (! it.hasNext())

return "[]";

StringBuilder sb = new StringBuilder();

sb.append('[');

for (;;) {

E e = it.next();

sb.append(e == this ? "(this Collection)" : e);

if (! it.hasNext())

return sb.append(']').toString();

sb.append(',').append(' ');

}

}

通过对ArrayList方法的底层代码分析：底层就是对数组的操作。

ArrayList的底层就是基于数组实现的。

1.5 LinkedList

它是一个链表结构。

1.5.1 添加

//添加

linkedList.add("java01"); //追加尾部

linkedList.addFirst("java02"); //添加到头部

linkedList.addLast("java03");//追加到尾部

linkedList.addFirst("java04"); //追加到头部

linkedList.addLast("java05");//追加到尾部

System.out.println(linkedList);

1.5.2 删除操作

//删除操作

veFirst();//移除头部元素

System.out.println(linkedList);

ve(2);//移除指定位置的元素

System.out.println(linkedList);

veLast();//移除尾部的元素

System.out.println(linkedList);

1.5.3 修改操作

//修改操作

linkedList.set(1,"java11");

System.out.println(linkedList);

1.5.4 查询操作

//查询操作

int size = linkedList.size();//求长度

boolean empty = linkedList.isEmpty();//是否为空

boolean b = ains("java01");//判断元素是否在集合中

Object o = (1);//根据下标获取指定位置的元素

Object first = First();//获取第一个元素

System.out.println(first);

Object last = Last();

System.out.println(last);

1.回顾

1. 集合: 理解为容器--它的长度可以变大的,而且它存储的都是对象类型。
2. List:----->它是一个接口，该集合中的元素可以重复，而且是有序的(有下标)。
     ArrayList--->它的底层是数组结构，它的查询效率高，但是它的添加和删除效率低--因为它要牵涉到数据的迁移。
     常见方法: add();size();indexOf(); contains(); get();remove();isEmpty();

     LinkedList--->底层双向链表结构，它增加和删除效率高，但是它的查询效率低。
      常见的方法: 它的方法和ArrayList中的方法比较相似，它也有自己特有的方法:
      addFirst() addLast() getFirst() getLast()

2. 正文

1. LinkedList的底层源码。
2. Set集合 
3. HashSet
4. TreeSet
5. Map集合
6. HashMap
6. TreeMap

3.LinkedList的底层源码。

1.凡是查询源码，我们都是从类的构造方法入手:
     /**
     * Constructs an empty list.
     */
    public LinkedList() {
    }
该类的构造方法内是空的，没有任何的代码。但是该类中有三个属性。
    transient int size = 0; //索引

    transient Node<E> first; //第一个元素对象

    transient Node<E> last; //表示最后一个元素对象。

================ add的源码=====E:理解为Object类型==========================。
   public boolean add(E e) {
        linkLast(e);
        return true;
    }

   void linkLast(E e) {
        final Node<E> l = last;
        //上一个节点   数据下一个节点
        final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
        last = newNode;
        if (l == null)
            first = newNode;
        else
            l.next = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

==================Node的源码内部类=======================================
   private static class Node<E> { //<E>泛型--object
        E item; //数据
        Node<E> next; //下一个节点
        Node<E> prev; //上一个节点

        Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
            this.item = element;
            = next;
            this.prev = prev;
        }
    }

1、==================== get(1)-----获取元素========================
   public E get(int index) {
        checkElementIndex(index); //检查index下标是否正确。
        return node(index).item; //李四Node对象
    }
========================node(index)=============================
Node<E> node(int index) {
        //>> 位运算二进制运算 ----- size >> 1 一半的意思size/2
        if (index < (size >> 1)) { //前半部分
            Node<E> x = first;
            for (int i = 0; i < index; i++)
                x = x.next;
            return x;
        } else { //后半部分
            Node<E> x = last;
            for (int i = size - 1; i > index; i--)
                x = x.prev;
            return x;
        }
    }

分析: LinkedList查询效率低。因为它要一个节点一个节点的往后找。

4.Set集合

4.1 HashSet集合

4.1.1 创建HashSet对象。

public class Test02 {public static void main(String[] args) {HashSet  hashSet= new HashSet();
HashSet  hashSet1 = new HashSet(16);//初始容器的大小
//loadFactor:--->0.7f 表示负载因子 当空间使用70%时 要求扩容HashSet hashSet2 = new HashSet(16,0.7f);}
}

4.1.2 添加元素

     //添加操作hashSet.add("java01");hashSet.add("java02");hashSet.add("java04");hashSet.add("java03");hashSet.add("java02");
HashSet set2=new HashSet();set2.add("刘德华");set2.add("张学友");set2.add("黎明");hashSet.addAll(set2); //把set2中的每个元素添加到hashset中System.out.println(hashSet); //元素不能重复 而且无序

4.1.3 删除

        //删除ve("黎明");
//        hashSet.clear();//清空容器集合System.out.println(hashSet);

4.1.4 修改

        //修改操作boolean empty = hashSet.isEmpty(); //判断是否为空System.out.println(empty);
boolean b = ains("刘德华");//判断元素是否在容器中System.out.println(b);

4.1.5 hashSet的遍历

（1）通过foreach遍历

 //遍历--- foreachfor(Object o: hashSet){System.out.println(o);}

（2）通过迭代器来遍历

 //迭代器遍历Iterator iterator = hashSet.iterator();//获取迭代器对象 有序：有下标while (iterator.hasNext()){//判断是否指定能够移动Object next = ();//指定移动并获取当前的元素System.out.println(next);}

4.1.6 hashSet的源码

从构造函数说起:/*** Constructs a new, empty set; the backing <tt>HashMap</tt> instance has* default initial capacity (16) and load factor (0.75).*/public HashSet() {map = new HashMap<>();}在创建一个HashSet的对象时，底层创建的是HashMap。我们说hashset的底层原理时，我们就在后HashMap的原理就行。 讲HashMap时给大家说原理。

4.2 TreeSet集合。

TreeSet中的方法和HashSet中的方法一模一样 只是他们的实现不一样。
TreeSet 基于TreeMap 实现。TreeSet可以实现有序集合，但是有序性需要通过比较器实现。

例子: 存储String类型。

TreeSet treeSet=new TreeSet();treeSet.add("java05");treeSet.add("java03");treeSet.add("java04");treeSet.add("java01");treeSet.add("java02");treeSet.add("java04");
System.out.println(treeSet);

存储一个对象类型:

public class Test04 {public static void main(String[] args) {TreeSet treeSet=new TreeSet();treeSet.add(new Student("王俊凯",17));treeSet.add(new Student("赵晓普",16));treeSet.add(new Student("赵俊涛",16));treeSet.add(new Student("闫克起",15));
System.out.println(treeSet);}
}

通过运行我们发现出现如下的错误:

发现: TreeSet中的元素必须实现Comparable接口方可放入TreeSet

解决办法有两个:

第一个: 让你的类实现Comparable接口

package com.ykq;

import java.util.TreeSet;
public class Test04 {public static void main(String[] args) {TreeSet treeSet=new TreeSet(); //TreeSet不允许重复元素treeSet.add(new Student("王俊凯",17));treeSet.add(new Student("赵晓普",16));treeSet.add(new Student("赵俊涛",16));treeSet.add(new Student("闫克起",15));
System.out.println(treeSet);}
}
class Student implements Comparable{private String name;private Integer age;
@Overridepublic String toString() {return "Student{" +"name='" + name + ''' +", age=" + age +'}';}
public Student(String name, Integer age) {this.name = name;this.age = age;}
public Student() {}
public String getName() {return name;}
public void setName(String name) {this.name = name;}
public Integer getAge() {return age;}
public void setAge(Integer age) {this.age = age;}//排序：---返回如果大于0 表示当前元素比o大  如果返回-1 当前添加的元素比o小  返回0表示相同元素。@Overridepublic int compareTo(Object o) {Student student= (Student) o;System.out.println(this+"===================>"+o);
if(this.age>student.age){return 1;}if(this.age<student.age){return -1;}
return 0;}
}

第二种: 在创建TreeSet时指定排序的对象。

我们之前 创建过TreeSet对象。TreeSet treeSet=new TreeSet(); 但是在创建对象时 并没有为其指定排序得规则，那么就要求该集合得元素有排序规则。 如果元素得类已经创建完成，不能修改该类得源码，这时我们又想把该类得对象放入得TreeSet容器中。 这时就需要你在创建TreeSet时指定排序得规则。
public class MyComparator implements Comparator {
//需要比对得两个对象@Overridepublic int compare(Object o1, Object o2) {Student s1= (Student) o1;Student s2= (Student) o2;Age()&Age()){return 1;}else Age()&Age()){return -1;}else {return 0;}}
}public class Demo01 {public static void main(String[] args) {//Comparator<? super E> comparator//为TreeSet容器指定了排序规则TreeSet treeSet=new TreeSet(new MyComparator()); treeSet.add(new Student(18,"王亚波"));treeSet.add(new Student(17,"潘世浩"));treeSet.add(new Student(19,"刘晓东"));treeSet.add(new Student(19,"娄明阳"));System.out.println(treeSet);}
}

1. 回顾

1. 上节课-----集合
2. list--->LinkedList: 底层基于双向链表,增加和删除效率比较高（只需要改变链表得指向），它得查询效率慢（每次查询数据 从头查询或者从尾查询）。3. Set----> 无序，不可重复。HashSet---->底层依据于HashMap。TreeSet---->基于二叉树，它是一个有序得集合，要求里面得元素必须实现Comparable接口。 按照该接口得方法进行排序以及去重。

2. 正文

1. Map 属于key---value键值对元素。HashMap
2. 泛型

3. IOFile对象。

3. Map 属于键值对模式

map中得每个元素属于键值对模式。 如果往map中添加元素时 需要添加key 和 value. 它也属于一个接口，该接口常见得实现类有: HashMap.

3.1 如何创建Map对象

        //默认初始化大小为16 负载因子为0.75Map map=new HashMap();//初始化大小Map map2=new HashMap(16);//初始化大小  负载因子Map map3=new HashMap(16,0.78f);

3.2 添加操作

 //默认初始化大小为16 负载因子为0.75Map map=new HashMap();//添加操作 key: name     value: 高景霞map.put("name","高景霞"); //注意: 要求map得key必须唯一。map.put("age",18);map.put("name","李赛"); //因为key不能重复，所以后者会把前者覆盖
Map m1=new HashMap();m1.put("k1","v1");m1.put("k2","v2");map.putAll(m1); //把m1中得每个元素 添加到map中
map.putIfAbsent("age",28) ;//如果指定得key存在，则不放入map中，如果不存在则放入map中
System.out.println(map);

3.3 删除操作

        //删除操作ve("age2");//根据指定得key移除元素System.out.println(map);map.clear(); //清空map容器System.out.println(map);

3.4 修改操作

     //修改操作place("name","刘德华");//替换元素System.out.println(map);

3.5 查询

public static void main(String[] args) {Map map=new HashMap();map.put("k1","v1");map.put("k4","v4");map.put("k2","v2");map.put("k3","v3");//查询操作boolean f = ainsKey("k5");//判断map是否存在指定得key
Object v = ("k5"); //根据指定的key获取对应得value值System.out.println(v);
Set keys = map.keySet();//返回该map中所有得keySystem.out.println(keys);//遍历map.for(Object k:keys){Object value= (k);//System.out.println(k+"================>"+value);}
}

3.6 HashMap得底层原理

JDK1.7 和 JDK1.8他们是有区别得。JDK1.7使用得数据结构: 数组+链表  而且链表插入模式为头部插入（造成死循环）。jdk1.8使用得数据结构: 数组+链表+红黑树 而且链表得插入模式为尾部插入。从构造函数入口:/*** Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the default initial capacity* (16) and the default load factor (0.75).*/public HashMap() {this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted}

总结:

JDK1.8 HashMap原理
Hashmap得原理，存储元素使用得put(key,value)，根据key得hash计算出相应得哈希值，根据相应得算法求出该元素在数组中得位置， 如果求出得哈希值相同，则称为哈希冲突，会根据equals来判断元素是否一致，如果equals不同，则存入单向链表上， 如果哈希碰撞得个数超过8个，则把链表转换为红黑二叉树。


JDK1.7和JDK1.8 HashMap得区别。JDK1.7使用得数据结构: 数组+链表  而且链表插入模式为头部插入（造成死循环）。jdk1.8使用得数据结构: 数组+链表+红黑树 而且链表得插入模式为尾部插入。

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
            Node<K,V> e; K k;
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                 //如果key得hash值相同，判断key得equals是否相同，替换原来得元素
                e = p;
            else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        // 判断链表得长度是否超过8个
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            // 把链表转换为红黑树结构
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;
                }
            }
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

本文发布于:2024-02-02 01:55:29，感谢您对本站的认可！

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标签：Java

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