文章目录

• 参考视频
• 1.单列集合概述
• • 1.1.整体总述
  • **1.2.单列集合选型**
• 2.单列集合遍历方法
• • 适用List和Set：使用Iterator迭代器迭代、forEach循环
  • 仅适用List：普通for循环
• 3.List接口的常用实现类
• • **3.1.ArrayList（线程不安全，类比StringBuilder） - 1.5倍扩容**
  • 3.2.Vector（线程安全，类比StringBuffer） - 2倍扩容
  • 3.3.LinkedList(双向链表)
• 4.Set接口的常用实现类
• • **4.1.HashSet(无序，底层为HashMap)**
  • 4.2.LinkedHashSet(存取同序，底层是LinkedHashMap)
  • 4.3.TreeSet(默认自然排序，底层是TreeMap)

参考视频

【韩顺平讲Java】Java集合专题

1.单列集合概述

1.1.整体总述

• List接口：元素有序，支持下标，可重复。
• Set接口：不一定有序(HashSet无序)，有序的支持下标，不允许重复。

集合可动态保存任意个对象(Collection.addAll(Collection))，且类型可以不同（前提是定义泛型时，类型必须是高级别类型，常见为Object）

集合提供了一系列操作集合的方法，且集合可以随意拓展(底层代码有扩容机制)，增删相比数组而言更加友好。

1.2.单列集合选型

1. 允许重复：

   – 增删多：选链表，即LinkedList，链表增删方便，不用维护索引；

   – 查改多：选数组，删除数据时后续索引都将改变，通常用以下两种：

   ------ ArrayList，线程不安全，但效率高，开发首选；

   ------ Vector，线程安全，但效率低，通过synchronized保证线程同步。

2. 不允许重复：

   – 无序：HashSet，底层是HashMap；

   – 存取同序：LinkedHashSet，底层是LinkedHashMap；

   – 自然排序：TreeSet，底层是TreeMap。

2.单列集合遍历方法

适用List和Set：使用Iterator迭代器迭代、forEach循环

forEach的底层实际上就是使用迭代器迭代。因此这里重点讲述如何使用迭代器进行迭代。

Collection接口继承自Iterable接口，因此拥有继承的抽象方法Collection.iterator( )，任何Collection实现类对象都可以调用该方法来获取本集合的迭代器Iterator。

迭代器包含了集合中的所有元素，拥有指针，默认指向顶部的空值。

核心方法有两个：

• Iterator.hasNext( )：判断是否有下一个元素
• Iterator.next( )：将指针移动到下一位，并返回移动后指针所指数据，若没有下一位会抛出异常(NoSuchElementException)

据此，使用迭代器遍历集合的方法如下：

// 集合Collection<Integer> collection = new ArrayList<>();// 获取迭代器Iterator<Integer> iterator = colletcion.iterator();// 遍历while(iterator.hasNext()){    // 指针下移并获取移动后的数据    Integer data = iterator.next();    System.out.println(data);}

注意：若希望重置迭代器，重新调用iterator( )即可。

仅适用List：普通for循环

只有List集合才允许通过索引获取数据(Vector、ArrayList、LinkedList等)，这些集合就可以通过普通for循环来获取数据。

3.List接口的常用实现类

3.1.ArrayList（线程不安全，类比StringBuilder） - 1.5倍扩容

• 可存储null，允许重复
• 与Vector最大的区别：没有使用synchronized修饰方法，导致线程不安全。
• 底层本质上是一个数组elementData[ ]，会在指定条件下扩容

如何扩容：

1. 创建新的数组对象，容量为原来的1.5倍；
2. 遍历旧数组，逐个加入到新的数组中；
3. 将新数组重新赋值给elementData，此时旧数组将被回收。

扩容条件

1. 无参构造创建ArrayList对象时，初始长度为0；首次添加扩为10；此后每当容量不足，就将容量变为原来的1.5倍。
2. 有参构造创建ArrayList对象时，初始长度就为设定值；此后每当容量不足，就将容量变为原来的1.5倍。

3.2.Vector（线程安全，类比StringBuffer） - 2倍扩容

与ArrayList底层原理一致。所有方法都用synchronized修饰，保证线程安全，但效率低下，因此不常用。

扩容机制与ArrayList略有不同，无参构造默认容量为10，每次均为2倍扩容。

3.3.LinkedList(双向链表)

线程不安全，没有实现同步

双向链表意味着链表有first、last，对应的有addFirst(Object)和addLast(Object)

所有的结点(LinkedList$Node)都是双向的，有prev、item和next

4.Set接口的常用实现类

• 所有的Set接口实现类都没有索引，无法通过索引取值，只能通过迭代器遍历；
• 所有的Set底层都是由Map支撑的，对Set的操作本质上是对Map的操作。

详细了解Map，请移步13.Map双列集合 - Map接口；

详细了解HashMap，请移步14.HashMap新增结点机制、扩容机制、树化机制。

4.1.HashSet(无序，底层为HashMap)

• 底层是HashMap：数组 + 链表（+ 红黑树 ）；
• 可存储null，但Set不允许重复，因此只能有一个null；

// HashSet构造方法public HashSet(){    map = new HashMap<>();}

底层本质是HashMap，意味着所有对HashSet的操作，本质上都是对HashMap的操作。举个例子：HashSet.add( )本质上是在执行HashMap.put( )

这里提一下HashMap.put( )的执行流程：

简单地说，就是先对key调用Object.hashCode( )获取hash，根据公示与hash值计算下标，然后从对应的链表或红黑树中，对value调用Object.equals(Object)来判断是否有相同数据。

正因如此，自定义类在创建时，需要重写hashCode( )和equals(Object)。

4.2.LinkedHashSet(存取同序，底层是LinkedHashMap)

• 底层是LinkedHashMap：数组 + 双向链表；
• 存取同序：通过双向链表保证次序；
• 继承自HashSet（自然实现了Set接口）；

// 定义在HashSet中的构造方法// LinkedHashSet创建对象时借助super关键字调用HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) { map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor);    }

LinkedHashSet与HashSet的区别在于：底层是LinkedHashMap，结构为 数组 + 双向链表，依靠双向链表来保证存取同序，不会转换成红黑树。

LinkedHashSet（LinkedHashMap）中结点类型为LinkedHashMap Entry∗∗，它继承自∗∗HashMap Entry**，它继承自**HashMapEntry∗∗</font>，它继承自<fontcolor="green">∗∗HashMapNode，每个结点都有一个after指针和before指针，废弃了next指针。

4.3.TreeSet(默认自然排序，底层是TreeMap)

• 底层是TreeMap：数组 + 红黑树；
• 默认自然排序（即字典序）。
• 根据TreeNode的特性，存储时键与值都不可为null。

TreeSet(NavigableMap<E,Object> m) {    this.m = m;}public TreeSet() {    this(new TreeMap<E,Object>());}

TreeMap在存取数据时会以字典序进行排序。