集合框架概述

一方面，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：
  - 数组初始化以后，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：
  - 数组初始化以后，长度就不可变了，不便于扩展
  - 数组中提供的属性和方法少，不便于进行添加、删除、插入等操作，且效率不高。同时无法直接获取存储元素的个数
  - 数组存储的数据是有序的、可以重复的。—->存储数据的特点单一
Java 集合类可以用于存储数量不等的多个对象，还可用于保存具有映射关系的关联数组。

Java 集合可分为 Collection 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对”的集合

JDK提供的集合API位于java.util包内

Collection接口继承树：

Map接口继承树：

Collection接口方法

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。

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c

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

方法测试：

package com.nanzx.collection;

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collection;
import java.util.List;

/**
 * Collection接口中声明的方法的测试
 * 结论：
 * 向Collection接口的实现类的对象中添加数据obj时，要求obj所在类要重写equals().
 */
public class CollectionTest {
    @Test
    public void test1(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        //1.contains(Object obj):判断当前集合中是否包含obj
        //我们在判断时会调用obj对象所在类的equals()！！！
        boolean contains = coll.contains(123);
        System.out.println(contains);//true
        System.out.println(coll.contains(new String("Tom")));//true,String类有重写equals()
        System.out.println(coll.contains(new Person("Jerry",20)));//重写前false -->重写后true

        //2.containsAll(Collection coll1):判断形参coll1中的所有元素是否都存在于当前集合中。
        Collection coll1 = Arrays.asList(123,4567);
        System.out.println(coll.containsAll(coll1));//false
    }

    @Test
    public void test2(){
        //3.remove(Object obj):从当前集合中移除obj元素。
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        coll.remove(1234);
        System.out.println(coll);//[123, 456, Person{name='Jerry', age=20}, Tom, false]

        coll.remove(new Person("Jerry",20));
        System.out.println(coll);//[123, 456, Tom, false]

        //4. removeAll(Collection coll1):差集：从当前集合中移除coll1中所有的元素。
        Collection coll1 = Arrays.asList(123,456);
        coll.removeAll(coll1);
        System.out.println(coll);//[Tom, false]
    }

    @Test
    public void test3(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        //5.retainAll(Collection coll1):交集：获取当前集合和coll1集合的交集，并返回给当前集合
        Collection coll1 = Arrays.asList(123,456,789);
        coll.retainAll(coll1);
        System.out.println(coll);//[123, 456]

        //6.equals(Object obj):要想返回true，需要当前集合和形参集合的元素都相同。
        Collection coll2 = new ArrayList();
        coll2.add(456);
        coll2.add(123);
        coll2.add(new Person("Jerry",20));
        coll2.add(new String("Tom"));
        coll2.add(false);

        System.out.println(coll.equals(coll2));//false，因为元素相同但顺序不同,与ArrayList有关
    }

    @Test
    public void test4(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        //7.hashCode():返回当前对象的哈希值
        System.out.println(coll.hashCode());//-1200490100

        //8.集合 --->数组：toArray()
        Object[] arr = coll.toArray();
        for(int i = 0;i < arr.length;i++){
            System.out.println(arr[i]);
        }

        //拓展：数组 --->集合:调用Arrays类的静态方法asList()
        List<String> list = Arrays.asList(new String[]{"AA", "BB", "CC"});
        System.out.println(list);//[AA, BB, CC]

        List arr1 = Arrays.asList(new int[]{123, 456});
        System.out.println(arr1.size());//1  [[I@32a1bec0]

        List arr2 = Arrays.asList(new Integer[]{123, 456});
        System.out.println(arr2.size());//2  [123, 456]
    }
}

Iterator迭代器接口

使用 Iterator 接口遍历集合元素

Iterator对象称为迭代器(设计模式的一种)，主要用于遍历 Collection 集合中的元素。
GOF给迭代器模式的定义为：提供一种方法访问一个容器(container)对象中各个元素，而又不需暴露该对象的内部细节。迭代器模式，就是为容器而生。类似于“公交车上的售票员”、“火车上的乘务员”、“空姐”。
Collection接口继承了java.lang.Iterable接口，该接口有一个iterator()方法，那么所有实现了Collection接口的集合类都有一个iterator()方法，用以返回一个实现了Iterator接口的对象。
Iterator 仅用于遍历集合，Iterator 本身并不提供承装对象的能力。如果需要创建Iterator 对象，则必须有一个被迭代的集合。
集合对象每次调用iterator()方法都得到一个全新的迭代器对象，默认游标都在集合的第一个元素之前。

package com.nanzx.collection;

import org.junit.Test;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;

/**
 * 集合元素的遍历操作，使用迭代器Iterator接口
 * 1.内部的方法：hasNext() 和 next()
 * 2.集合对象每次调用iterator()方法都得到一个全新的迭代器对象，
 * 默认游标都在集合的第一个元素之前。
 * 3.内部定义了remove(),可以在遍历的时候，删除集合中的元素。此方法不同于集合直接调用remove()
 */
public class IteratorTest {

    @Test
    public void test1(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        Iterator iterator = coll.iterator();
        //方式一：
//        System.out.println(iterator.next());
//        System.out.println(iterator.next());
//        System.out.println(iterator.next());
//        System.out.println(iterator.next());
//        System.out.println(iterator.next());
//        //报异常：NoSuchElementException
//        System.out.println(iterator.next());

        //方式二：不推荐
//        for(int i = 0;i < coll.size();i++){
//            System.out.println(iterator.next());
//        }

        //方式三：推荐
        ////hasNext():判断是否还有下一个元素
        while(iterator.hasNext()){
            //next():①指针下移 ②将下移以后集合位置上的元素返回
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }

    @Test
    public void test2(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        //错误方式一：
        Iterator iterator = coll.iterator();
        while((iterator.next()) != null){
            System.out.println(iterator.next());//跳着输出，最后报NoSuchElementException异常
        }

        //错误方式二：
        //集合对象每次调用iterator()方法都得到一个全新的迭代器对象，默认游标都在集合的第一个元素之前。
//        while (coll.iterator().hasNext()){
//            System.out.println(coll.iterator().next());//循环打出123
//        }
    }

    //测试Iterator中的remove()
    //如果还未调用next()或在上一次调用 next 方法之后已经调用了 remove 方法，
    // 再调用remove都会报IllegalStateException。
    @Test
    public void test3(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        //删除集合中"Tom"
        Iterator iterator = coll.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
//            iterator.remove();
            Object obj = iterator.next();
            if("Tom".equals(obj)){
                iterator.remove();
//                iterator.remove();
            }

        }
        //遍历集合
        iterator = coll.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
}

注意：
- Iterator可以删除集合的元素，但是是遍历过程中通过迭代器对象的remove方法，不是集合对象的remove方法。
- 如果还未调用next()或在上一次调用 next 方法之后已经调用了 remove 方法，再调用remove都会报IllegalStateException。

使用 foreach 循环遍历集合元素

Java 5.0 提供了 foreach 循环迭代访问 Collection 和数组。
遍历操作不需获取Collection或数组的长度，无需使用索引访问元素。
遍历集合的底层调用Iterator完成操作。

package com.nanzx.collection;

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;

public class ForTest {
    @Test
    public void test1() {
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry", 20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        //for(集合元素的类型 局部变量 : 集合对象)
        //内部仍然调用了迭代器。
        for (Object obj : coll) {
            System.out.println(obj);
        }
    }

    @Test
    public void test2() {
        int[] arr = new int[]{1, 2, 3, 4, 5, 6};
        //for(数组元素的类型 局部变量 : 数组对象)
        for (int i : arr) {
            System.out.println(i);
        }
    }

    //练习题
    @Test
    public void test3() {
        String[] arr = new String[]{"MM", "MM", "MM"};

//        //方式一：普通for赋值
//        for(int i = 0;i < arr.length;i++){
//            arr[i] = "GG";//原数组值改变
//        }

        //方式二：增强for循环
        for (String s : arr) {
            s = "GG";//没有改变原数组
        }

        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.println(arr[i]);
        }
    }
}

List接口

概述

List接口框架

Collection接口：单列集合，用来存储一个一个的对象
- List接口：存储有序的、可重复的数据。 –> 动态数组,替换原有的数组，实现类要重写equals()
  - ArrayList：List接口的主要实现类；线程不安全，效率高；底层使用Object[] elementData存储
  - LinkedList：对于频繁的插入、删除操作，使用此类效率比ArrayList高；底层使用双向链表存储
  - Vector：List接口的古老实现类；线程安全，效率低；底层使用Object[] elementData存储

源码分析

ArrayList的源码分析：

① jdk 7情况下

ArrayList list = new ArrayList(); //底层创建了长度是10的Object[]数组elementData
list.add(123);//elementData[0] = new Integer(123);
list.add(11);//如果此次的添加导致底层elementData数组容量不够，则扩容。

 默认情况下，扩容为原来的容量的1.5倍，同时需要将原有数组中的数据复制到新的数组中。

结论：建议开发中使用带参的构造器：ArrayList list = new ArrayList(int capacity)

② jdk 8中ArrayList的变化：

 ArrayList list = new ArrayList();//底层Object[] elementData初始化为{}.并没有创建长度为10的数组

list.add(123);//第一次调用add()时，底层才创建了长度10的数组，并将数据123添加到elementData[0]
后续的添加和扩容操作与jdk 7 无异。

小结：jdk7中的ArrayList的对象的创建类似于单例的饿汉式，而jdk8中的ArrayList的对象的创建类似于单例的懒汉式，延迟了数组的创建，节省内存。

注意：Arrays.asList(…) 方法返回的 List 集合，既不是 ArrayList 实例，也不是Vector 实例。 Arrays.asList(…) 返回值是一个固定长度的 List 集合。

LinkedList的源码分析：

LinkedList list = new LinkedList(); 内部声明了Node类型的first和last属性，默认值为null，没有声明数组
list.add(123); //将123封装到Node中，创建了Node对象。
其中，Node定义为：

private static class Node<E> { // 体现了LinkedList的双向链表的说法
    E item;
    Node<E> next;
    Node<E> prev;

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

新增方法：
- void addFirst(Object obj)
- void addLast(Object obj)
- Object getFirst()
- Object getLast()
- Object removeFirst()
- Object removeLast()

Vector的源码分析：

jdk7和jdk8中通过Vector()构造器创建对象时，底层都创建了长度为10的数组。
在扩容方面，默认扩容为原来的数组长度的2倍。
新增方法：

void addElement(Object obj)
void insertElementAt(Object obj,int index)
void setElementAt(Object obj,int index)
void removeElement(Object obj)
void removeAllElements()

接口方法

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位置的左闭右开区间子集合

总结：常用方法

增：add(Object obj)
删：remove(int index) / remove(Object obj)
改：set(int index, Object ele)
查：get(int index)
插：add(int index, Object ele)
长度：size()
遍历：① Iterator迭代器方式 ② 增强for循环 ③ 普通的循环

经典面试题

@Test
public void testListRemove() {
    List list = new ArrayList();
    list.add(1);
    list.add(2);
    list.add(3);
    updateList(list);
    System.out.println(list);
}
private static void updateList(List list) {
	list.remove(2);
}

这里考察的是updateList调用的remove方法是Collection接口的方法还是List接口的方法

List:remove(int index) / Collection:remove(Object obj)

这里显然调用的是List的remove方法，删除索引为2的元素，如果想删除元素值为2的元素，则是：

list.remove(new Integer(2))

ArrayList和LinkedList的异同：

二者都线程不安全，相对线程安全的Vector，执行效率高。

此外，ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，LinkedList基于链表的数据结构。对于随机访问get和set，ArrayList绝对优于LinkedList，因为LinkedList要移动指针。对于新增和删除操作add(特指插入)和remove，LinkedList比较占优势，因为ArrayList要移动数据。

ArrayList和Vector的区别：

Vector和ArrayList几乎是完全相同的,唯一的区别在于Vector是同步类(synchronized)，属于强同步类。因此开销就比ArrayList要大，访问要慢。正常情况下，大多数的Java程序员使用ArrayList而不是Vector，因为同步完全可以由程序员自己来控制。Vector每次扩容请求其大小的2倍空间，而ArrayList是1.5倍。Vector还有一个子类Stack。

Set接口

概述

Collection接口：单列集合，用来存储一个一个的对象
- Set接口：存储无序的、不可重复的数据 –>高中讲的“集合”
  - HashSet：作为Set接口的主要实现类；线程不安全的；可以存储null值.
    - LinkedHashSet：作为HashSet的子类；遍历其内部数据时，可以按照添加的顺序遍历，效率高于HashSet
  - TreeSet：可以按照添加对象的指定属性，进行排序。

Set接口中没有额外定义新的方法，使用的都是Collection中声明过的方法。

要求：向Set(主要指：HashSet、LinkedHashSet)中添加的数据，其所在的类一定要重写hashCode()和equals()，重写的hashCode()和equals()尽可能保持一致性：相等的对象必须具有相等的散列码。

hashCode() 和 equals()

重写 hashCode() 方法的基本原则：

在程序运行时，同一个对象多次调用 hashCode() 方法应该返回相同的值。
当两个对象的 equals() 方法比较返回 true 时，这两个对象的 hashCode() 方法的返回值也应相等。
对象中用作 equals() 方法比较的 Field，都应该用来计算 hashCode 值。

重写 equals() 方法的基本原则：

以自定义的Customer类为例，何时需要重写equals()？

默认情况下，也就是从超类Object继承而来的equals方法与‘==’是完全等价的，比较的都是对象的内存地址，但我们可以重写equals方法，使其按照我们的需求的方式进行比较，如String类重写了equals方法，使其比较的是字符的序列，而不再是内存地址。
当一个类有自己特有的“逻辑相等”概念，**当改写equals()的时候，总是要改写hashCode()**。根据一个类的equals方法（只改写了equals()方法），两个截然不同的实例有可能在逻辑上是相等的，但是，根据继承的Object.hashCode()方法，它们仅仅是两个对象。因此，违反了“相等的对象必须具有相等的散列码”，需要重写hashCode方法。

结论：复写equals方法的时候一般都需要同时复写hashCode方法。通常参与计算hashCode的对象的属性也应该参与到equals()中进行计算。

Eclipse/IDEA工具里hashCode() 和 equals() 的重写

@Override
  public boolean equals(Object o) {
      if (this == o) return true;
      if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;

      Person person = (Person) o;

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

  @Override
  public int hashCode() {
      int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
      result = 31 * result + age;
      return result;
  }

为什么用Eclipse/IDEA复写hashCode方法，有31这个数字？

选择系数的时候要选择尽量大的系数。因为如果计算出来的hash地址越大，所谓的“冲突”就越少，查找起来效率也会提高。（减少冲突）
并且31只占用5bits,相乘造成数据溢出的概率较小。
31可以由i*31== (i<<5)-1来表示,现在很多虚拟机里面都有做相关优化。（提高算法效率）
31是一个素数，素数作用就是如果我用一个数字来乘以这个素数，那么最终出来的结果只能被素数本身和被乘数还有1来整除！(减少冲突)

HashSet

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。
HashSet 具有以下特点：
1. 不能保证元素的排列顺序
2. HashSet 不是线程安全的
3. 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。

添加元素的过程：

我们向HashSet中添加元素a,首先调用元素a所在类的hashCode()方法，计算元素a的哈希值，此哈希值接着通过某种散列函数计算出在HashSet底层数组中的存放位置（即为：索引位置）
判断数组此位置上是否已经有元素：
- 如果此位置上没有其他元素，则元素a添加成功。 —>情况1
- 如果此位置上有其他元素b(或以链表形式存在的多个元素），则比较元素a与元素b的hash值：
  - 如果hash值不相同，则元素a添加成功。—>情况2
  - 如果hash值相同，进而需要调用元素a所在类的equals()方法：
    equals()返回true,元素a添加失败
    equals()返回false,则元素a添加成功。—>情况3

对于添加成功的情况2和情况3而言：元素a与已经存在指定索引位置上数据以链表的方式存储。

jdk 7 :元素a放到数组中，指向数组中原来的元素。
jdk 8 :原来的元素在数组中，指向元素a。

HashSet底层：数组+链表的结构

底层数组，初始容量为16，当如果使用率超过0.75，（16*0.75=12）就会扩大容量为原来的2倍。（16扩容为32，依次为64,128....等）

LinkedSet

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。

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
新增的方法如下： (了解)
- Comparator comparator()
- Object first()
- Object last()
- Object lower(Object e)
- Object higher(Object e)
- SortedSet subSet(fromElement, toElement)
- SortedSet headSet(toElement)
- SortedSet tailSet(fromElement)
TreeSet 两种排序方法：自然排序和定制排序。默认情况下，TreeSet 采用自然排序。

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。

Comparable 的典型实现：

BigDecimal、BigInteger 以及所有的数值型对应的包装类：按它们对应的数值大小进行比较
Character：按字符的 unicode 值来进行比较
Boolean：true 对应的包装类实例大于 false 对应的包装类实例
String：按字符串中字符的 unicode 值进行比较
Date、Time：后边的时间、日期比前面的时间、日期大

注意事项：

向 TreeSet 中添加元素时，只有第一个元素无须比较compareTo()方法，后面添加的所有元素都会调用compareTo()方法进行比较。

因为只有相同类的两个实例才会比较大小，所以向 TreeSet 中添加的应该是同一个类的对象。

对于 TreeSet 集合而言，它判断两个对象是否相等的唯一标准是：两个对象通过 compareTo(Object obj) 方法比较返回值，如果相等则返回0。

当需要把一个对象放入 TreeSet 中，重写该对象对应的 equals() 方法时，应保证该方法与 compareTo(Object obj) 方法有一致的结果：如果两个对象通过equals() 方法比较返回 true，则通过 compareTo(Object obj) 方法比较应返回 0。

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。

package com.nanzx.collection;

public class Person implements Comparable {

    private String name;
    private int age;

    //按照姓名从大到小排列,年龄从小到大排列
    @Override
    public int compareTo(Object o) {
        if (o instanceof Person) {
            Person person = (Person) o;
            int compare = -this.name.compareTo(person.name);
            if (compare != 0) {
                return compare;
            } else {
                return Integer.compare(this.age, person.age);
            }
        } else {
            throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
        }
    }
}

package com.nanzx.collection;

import org.junit.Test;
import java.util.Comparator;
import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;


public class TreeSetTest {

    @Test
    public void test1() {//测试自然排序
        TreeSet set = new TreeSet();

        //失败：不能添加不同类的对象
//        set.add(123);
//        set.add(456);
//        set.add("AA");
//        set.add(new Person("Tom",12));

        //举例一：
//        set.add(34);
//        set.add(-34);
//        set.add(43);
//        set.add(11);
//        set.add(8);

        //举例二：
        set.add(new Person("Tom", 12));
        set.add(new Person("Jerry", 32));
        set.add(new Person("Jim", 2));
        set.add(new Person("Mike", 65));
        set.add(new Person("Jack", 33));
        set.add(new Person("Jack", 56));


        Iterator iterator = set.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }

    @Test
    public void test2() {//测试定制排序
        Comparator com = new Comparator() {
            //按照年龄从小到大排列
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                if (o1 instanceof Person && o2 instanceof Person) {
                    Person u1 = (Person) o1;
                    Person u2 = (Person) o2;
                    return Integer.compare(u1.getAge(), u2.getAge());
                } else {
                    throw new RuntimeException("输入的数据类型不匹配");
                }
            }
        };

        TreeSet set = new TreeSet(com);
        set.add(new Person("Tom", 12));
        set.add(new Person("Jerry", 32));
        set.add(new Person("Jim", 2));
        set.add(new Person("Mike", 65));
        set.add(new Person("Mary", 33));
        set.add(new Person("Jack", 33));//不会出现
        set.add(new Person("Jack", 56));


        Iterator iterator = set.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
}

经典面试题

在List内去除重复数字值，要求尽量简单：

public static List duplicateList(List list) {
	HashSet set = new HashSet();
	set.addAll(list);
	return new ArrayList(set);
}
public static void main(String[] args) {
	List list = new ArrayList();
	list.add(new Integer(1));
	list.add(new Integer(2));
	list.add(new Integer(2));
	list.add(new Integer(4));
	list.add(new Integer(4));
	List list2 = duplicateList(list);
	for (Object integer : list2) {
		System.out.println(integer);
	} 
}

注意：如果list的元素是自定义的类，还需重写hashcode()和equals()

package com.nanzx.collection;

import java.util.HashSet;

public class LastTest {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet set = new HashSet();
        Person p1 = new Person("AA", 1001);
        Person p2 = new Person("BB", 1002);
        set.add(p1);
        set.add(p2);
        p1.name = "CC";
        set.remove(p1);
        System.out.println(set);
        set.add(new Person("CC", 1001));
        System.out.println(set);
        set.add(new Person("AA", 1001));
        System.out.println(set);
    }
}

运行结果：
[Person{name=’CC’, age=1001}, Person{name=’BB’, age=1002}]
[Person{name=’CC’, age=1001}, Person{name=’CC’, age=1001}, Person{name=’BB’, age=1002}]
[Person{name=’CC’, age=1001}, Person{name=’CC’, age=1001}, Person{name=’AA’, age=1001}, Person{name=’BB’, age=1002}]

思路请看HashSet添加元素的过程。

Map接口

概述

Map:双列数据，存储key-value对的数据 —类似于高中的函数：y = f(x)
- HashMap:作为Map的主要实现类；线程不安全的，效率高；可以存储null的key和value。
  - LinkedHashMap:保证在遍历map元素时，可以按照添加的顺序实现遍历。对于频繁的遍历操作，此类执行效率高于HashMap。
- TreeMap:保证按照添加的key-value对进行排序，实现排序遍历。此时考虑key的自然排序或定制排序，底层使用红黑树
- Hashtable:作为古老的实现类；线程安全的，效率低；不能存储null的key和value
  - Properties:常用来处理配置文件。key和value都是String类型。

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中的key:无序的、不可重复的，使用Set存储所有的key —> key所在的类要重写equals()和hashCode() （以HashMap为例）。

Map中的value:无序的、可重复的，使用Collection存储所有的value —>value所在的类要重写equals()

一个键值对：key-value构成了一个Entry对象。

Map中的entry:无序的、不可重复的，使用Set存储所有的entry。

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。

源码分析

存储结构：

JDK 7及以前版本：HashMap是数组+链表结构(即为链地址法)

JDK 8版本发布以后：HashMap是数组+链表+红黑树实现。

HashMap的底层实现原理

以jdk7为例说明：

 HashMap map = new HashMap()；//在实例化以后，底层创建了长度是16的一维数组Entry[] table。

```
 map.put(key1,value1)；
```

首先，调用key1所在类的hashCode()计算key1哈希值，此哈希值经过某种算法计算以后，得到在Entry数组中的存放位置。

如果此位置上的数据为空，此时的key1-value1添加成功。 —-情况1

如果此位置上的数据不为空，(意味着此位置上存在一个或多个数据(以链表形式存在)),比较key1和已经存在的一个或多个数据的哈希值：

如果key1的哈希值与已经存在的数据的哈希值都不相同，此时key1-value1添加成功。—-情况2

如果key1的哈希值和已经存在的某一个数据(key2-value2)的哈希值相同，继续比较：调用key1所在类的equals(key2)方法比较：

①如果equals()返回false：此时key1-value1添加成功。—-情况3

②如果equals()返回true：使用value1替换value2。

 补充：关于情况2和情况3：此时key1-value1和原来的数据以链表的方式存储。

 在不断的添加过程中，会涉及到扩容问题，当**超出临界值(且要存放的位置非空)**时扩容。默认的扩容方式：扩容为**原来容量的2倍**，并将原有的数据复制过来。

jdk8相较于jdk7在底层实现方面的不同：

new HashMap()；底层没有创建一个长度为16的数组
jdk 8底层的数组是：Node[]，而非Entry[]
首次调用put()方法时，底层创建长度为16的数组
jdk7底层结构只有：数组+链表。jdk8中底层结构：数组+链表+红黑树。

形成链表时，七上八下
- jdk7：新的元素指向旧的元素，新添加的元素作为链表的head。
- jdk8：旧的元素指向新的元素，新添加的元素作为链表的last，或树的叶子结点。
当数组的某一个索引位置上的元素以链表形式存在的数据个数 > 8 且当前数组的长度 > 64时，此时此索引位置上的所数据改为使用红黑树存储。
- 当HashMap中的其中一个链的对象个数如果达到了8个，此时如果capacity没有达到64，那么HashMap会先扩容解决，如果已经达到了64，那么这个链会变成树，结点类型由Node变成TreeNode类型。当然，如果当映射关系被移除后，下次resize方法时判断树的结点个数低于6个，也会把树再转为链表。

LinkedHashMap的底层实现原理

HashMap中的内部类：Node

static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {

	final int hash;

	final K key;

	V value;

	Node<K,V> next; 

}

LinkedHashMap中的内部类：Entry

static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {

	Entry<K,V> before, after;

	Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {

		super(hash, key, value, next);

	} 
}

源码中的重要常量

DEFAULT_INITIAL_CAPACITY : HashMap的默认容量，16
MAXIMUM_CAPACITY：HashMap的最大支持容量，2^30
DEFAULT_LOAD_FACTOR：HashMap的默认加载因子：0.75
threshold：扩容的临界值=容量*填充因子：16 * 0.75 => 12
TREEIFY_THRESHOLD：Bucket（桶）中链表长度大于该默认值，转化为红黑树：8
MIN_TREEIFY_CAPACITY：桶中的Node被树化时最小的hash表容量：64
table：存储元素的数组，总是2的n次幂
entrySet：存储具体元素的集
size：HashMap中存储的键值对的数量
modCount：HashMap扩容和结构改变的次数

面试题

负载因子值的大小，对HashMap有什么影响

负载因子的大小决定了HashMap的数据密度。

负载因子越大密度越大，发生碰撞的几率越高，数组中的链表越容易长，造成查询或插入时的比较次数增多，性能会下降。
负载因子越小，就越容易触发扩容，数据密度也越小，意味着发生碰撞的几率越小，数组中的链表也就越短，查询和插入时比较的次数也越小，性能会更高。但是会浪费一定的内容空间。而且经常扩容也会影响性能，建议初始化预设大一点的空间。
按照其他语言的参考及研究经验，会考虑将负载因子设置为0.7~0.75，此时平均检索长度接近于常数。

接口方法

添加、删除、修改操作：

Object put(Object key,Object value)：将指定key-value添加到(或修改)当前map对象中
void putAll(Map m):将m中的所有key-value对存放到当前map中
Object remove(Object key)：移除指定key的key-value对，并返回value
void clear()：清空当前map中的所有数据

元素查询的操作：

Object get(Object key)：获取指定key对应的value
boolean containsKey(Object key)：是否包含指定的key
boolean containsValue(Object value)：是否包含指定的value
int size()：返回map中key-value对的个数
boolean isEmpty()：判断当前map是否为空
boolean equals(Object obj)：判断当前map和参数对象obj是否相等

元视图操作的方法：

Set keySet()：返回所有key构成的Set集合
Collection values()：返回所有value构成的Collection集合
Set entrySet()：返回所有key-value对构成的Set集合

package com.nanzx.map;

import org.junit.Test;

import java.util.*;

public class MapTest {
    @Test
    public void test() {
        Map map = new HashMap();
        map.put("AA", 123);
        map.put(45, 1234);
        map.put("BB", 56);

        //遍历所有的key集：keySet()
        Set set = map.keySet();
        Iterator iterator = set.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next());
        }
        System.out.println();

        //遍历所有的value集：values()
        Collection values = map.values();
        for (Object obj : values) {
            System.out.println(obj);
        }
        System.out.println();

        //遍历所有的key-value
        //方式一：entrySet()
        Set entrySet = map.entrySet();
        Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
        while (iterator1.hasNext()) {
            Object obj = iterator1.next();
            //entrySet集合中的元素都是entry
            Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
            System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());
        }
        System.out.println();
        
        //方式二：
        Set keySet = map.keySet();
        Iterator iterator2 = keySet.iterator();
        while (iterator2.hasNext()) {
            Object key = iterator2.next();
            Object value = map.get(key);
            System.out.println(key + "=====" + value);
        }
    }
}

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。
TreeMap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
TreeMap判断两个key相等的标准：两个key通过compareTo()方法或者compare()方法返回0。

Properties

package com.nanzx.map;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.util.Properties;

public class PropertiesTest {

    //Properties:常用来处理配置文件。key和value都是String类型
    public static void main(String[] args) {
        FileInputStream fis = null;
        try {
            Properties pros = new Properties();

            fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
            pros.load(fis);//加载流对应的文件

            String name = pros.getProperty("name");
            String password = pros.getProperty("password");

            System.out.println("name = " + name + ", password = " + password);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (fis != null) {
                try {
                    fis.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

1 2	name=阿楠 password=123456

Collections工具类

Collections 是一个操作 Set、List 和 Map等集合的工具类（操作数组的工具类：Arrays）
Collections 中提供了一系列静态的方法对集合元素进行排序、查询和修改等操作，还提供了对集合对象设置不可变、对集合对象实现同步控制等方法
排序操作：（均为static方法）
- reverse(List)：反转 List 中元素的顺序
- shuffle(List)：对 List 集合元素进行随机排序
- sort(List)：根据元素的自然顺序对指定 List 集合元素按升序排序
- sort(List，Comparator)：根据指定的 Comparator 产生的顺序对 List 集合元素进行排序
- swap(List，int， int)：将指定 list 集合中的 i 处元素和 j 处元素进行交换
查找、替换
- Object max(Collection)：根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最大元素
- Object max(Collection，Comparator)：根据 Comparator 指定的顺序，返回给定集合中的最大元素
- Object min(Collection)
- Object min(Collection，Comparator)
- int frequency(Collection，Object)：返回指定集合中指定元素的出现次数
- void copy(List dest,List src)：将src中的内容复制到dest中
- boolean replaceAll(List list，Object oldVal，Object newVal)：使用新值替换List 对象的所有旧值
Collections 类中提供了多个 synchronizedXxx() 方法，该方法可使将指定集合包装成线程同步的集合，从而可以解决多线程并发访问集合时的线程安全问题

package com.nanzx.collection;

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class CollectionsTest {

    @Test
    public void test() {
        List list = new ArrayList();
        list.add(123);
        list.add(43);
        list.add(765);
        list.add(-97);
        list.add(0);

        //报异常：IndexOutOfBoundsException("Source does not fit in dest")
//        List dest = new ArrayList();
//        Collections.copy(dest,list);
        //正确的：
        List dest = Arrays.asList(new Object[list.size()]);//需指定dest.size = list.size
        System.out.println(dest.size());//list.size();5
        Collections.copy(dest, list);

        System.out.println(dest);

        //返回的list1即为线程安全的List
        List list1 = Collections.synchronizedList(list);
    }
}