Java語法進階12-集合
集合
集合：是一種容器，用來裝物件的容器，不能裝基本資料型別。
陣列也是容器，可以用來裝基本資料型別，也可以用來裝物件。
本質上，集合需要用對應的資料結構實現，是多個類實現介面Collection系列和Map介面的統稱
Collection
Collection 表示一組物件，這些物件也稱為 collection 的元素。一些 collection 允許有重複的元素，而另一些則不允許。一些 collection 是有序的，而另一些則是無序的。
Collection<E>是所有單列集合的父介面，因此在Collection中定義了單列集合(List和Set)通用的一些方法，這些方法可用於操作所有的單列集合。
Collection方法：
| 序號 | 歸類 | 方法簽名 | 方法描述 |
|---|---|---|---|
| 1 | 新增 | add(E e) | 新增一個元素物件到當前集合中 |
| 2 | 新增 | addAll(Collection<? extends E> other) | 新增多個元素，把other集合的所有元素都新增到當前集合中，this = this ∪ other； |
| 3 | 刪除 | clear() | 清空集合 |
| 4 | 刪除 | remove(Object obj) | 刪除一個元素，根據元素的equals()來判斷是否是要被刪除的元素，如果元素的型別沒有重寫equals方法，那麼等價於==，如果重寫了equals，那麼就按照equals的規則來比較，一般比較內容。 |
| 5 | 刪除 | removeAll(Collection<?> coll) | 刪除多個元素，把當前集合中和c共同的元素刪除，即this = this - this ∩ coll;子集 |
| 6 | 刪除 | retainAll(Collection<?> coll) | 刪除多個元素，在當前集合中保留和c的共同的元素，即this = this ∩ coll；交集 |
| 7 | 查 | int size() | 獲取元素的個數 |
| 8 | 查 | boolean contains(Object obj) | 是否包含某個元素。根據元素的equals()來判斷是否是要被刪除的元素，如果元素的型別沒有重寫equals方法，那麼等價於==，如果重寫了equals，那麼就按照equals的規則來比較，一般比較內容。 |
| 9 | 查 | boolean containsAll(Collection<?> coll) | 是否包含多個元素。判斷當前集合中是否包含coll集合的所有元素，即coll是否是this的子集。 |
| 10 | 查 | boolean isEmpty() | 集合是否為空 |
| 11 | 遍歷 | Object[] toArray() | 將集合中的元素用陣列返回 |
| 12 | 遍歷 | Iterator iterator() | 返回一個迭代器物件，專門用於遍歷集合 |
Iterator迭代器
即Collection集合元素的通用獲取方式。每一種實現了Iterable介面的集合內部，都會有一個內部類實現了Iterator介面
-
public boolean hasNext()【如果仍有元素可以迭代，則返回 true。】 public E next()【返回迭代的下一個元素。】
- void remove() 【使用Iterator迭代器刪除元素】
在呼叫Iterator的next方法之前，迭代器的索引位於第一個元素之前，指向第一個元素，當第一次呼叫迭代器的next方法時，返回第一個元素，然後迭代器的索引會向後移動一位，指向第二個元素，依此類推，直到hasNext方法返回false，表示到達了集合的末尾，終止對元素的遍歷。
在進行集合元素取出時，如果集合中已經沒有元素了，還繼續使用迭代器的next方法，將會發生java.util.NoSuchElementException沒有集合元素的錯誤
注意：不要在使用Iterator迭代器進行迭代時，呼叫Collection的remove(xx)方法，否則會報異常java.util.ConcurrentModificationException，或出現不確定行為。
增強for
增強for迴圈(也稱for each迴圈)是JDK1.5以後出來的一個高階for迴圈，專門用來遍歷陣列和集合的，或者說實現了Iterable介面的其他容器名。
for(元素的資料型別 變數 : Collection集合or陣列){
//寫操作程式碼
}
Iterable介面
java.lang.Iterable介面，實現這個介面允許物件成為 "foreach" 語句的目標。
java.lang.Iterable介面的抽象方法：
-
public Iterator iterator(): 【獲取對應的迭代器】
foreach本質上就是使用Iterator迭代器進行遍歷的。
所以也不要在foreach遍歷的過程使用Collection的remove()方法。
modCount
如果在Iterator、ListIterator迭代器建立後的任意時間從結構上修改了集合（通過迭代器自身的 remove 或 add 方法之外的任何其他方式），則迭代器將丟擲 ConcurrentModificationException。這就是Iterator迭代器的快速失敗（fail-fast）機制。
結構性修改是指：改變list的size大小，或者，以其他方式改變他導致正在進行迭代時出現錯誤的結果。
那麼如何實現快速失敗（fail-fast）機制的呢？
-
在ArrayList等集合類中都有一個modCount變數。它用來記錄集合的結構被修改的次數。
-
當我們給集合新增和刪除操作時，會導致modCount++。
-
然後當我們用Iterator迭代器遍歷集合時，建立集合迭代器的物件時，用一個變數記錄當前集合的modCount。例如：
int expectedModCount = modCount;，並且在迭代器每次next()迭代元素時，都要檢查expectedModCount != modCount
注意，迭代器的快速失敗行為不能得到保證，因此，編寫依賴於此異常的程式的方式是錯誤的，正確做法是：迭代器的快速失敗行為應該僅用於檢測 bug。
自定義類時如果一個實現類不希望提供fail-fast迭代器，則可以忽略這個欄位。
List
List介面特點：
-
它是一個元素存取有序的集合。即元素的存入順序和取出順序有保證。
-
它是一個帶有索引的集合，通過索引就可以精確的操作集合中的元素（與陣列的索引是一個道理）。
-
集合中可以有重複的元素，通過元素的equals方法，來比較是否為重複的元素。
List集合關心元素是否有序，而不關心是否重複
List介面的實現類有很多，常見的有：
ArrayList：動態陣列 Vector：動態陣列 LinkedList：雙向連結串列 Stack：棧
List除了從Collection集合繼承的方法外，List 集合裡添加了一些根據索引來操作集合元素的方法。
1、新增元素
-
void add(int index, E ele) 【在[index]位置新增一個元素】
-
boolean addAll(int index, Collection<? extends E> eles) 【在[index]位置新增多個元素】
2、獲取元素
-
E get(int index) 【返回[index]位置的元素】
-
List subList(int fromIndex, int toIndex) 【擷取[fromIndex,toIndex)部分的元素】
3、獲取元素索引
-
int indexOf(Object obj) 【返回obj在當前集合中第一次出現的下標】
-
int lastIndexOf(Object obj) 【返回obj在當前集合中最後一次出現的下標】
4、刪除和替換元素
-
E remove(int index) 【刪除[index]位置的元素，返回被刪除的元素】
-
E set(int index, E ele) 【替換[index]位置的元素，返回被替換的元素】
5、遍歷
在原來Iterator和foreach遍歷的基礎上增加了：
ListIterator listIterator() 【預設遊標在[0]開始】
ListIterator listIterator(int index) 【預設遊標在[index]位置】
ListIterator
List 集合額外提供了一個 listIterator() 方法，該方法返回一個 ListIterator 物件， ListIterator 介面繼承了 Iterator 介面，提供了專門操作 List 的方法：
-
void add()： 【通過迭代器新增元素到對應集合】
-
void set(E e)： 【用指定元素替換 next 或 previous 返回的最後一個元素】
-
void remove()： 【從列表中移除由 next 或 previous 返回的最後一個元素】
-
boolean hasPrevious()： 【如果以逆向遍歷列表，往前是否還有元素。則返回 true】
-
E previous()： 【返回列表中的前一個元素。】
-
int previousIndex()： 【返回列表中的前一個元素的索引】
-
boolean hasNext() 【以正向遍歷列表時，如果列表迭代器有多個元素，則返回 true】
-
E next() 【返回列表中的下一個元素。】
-
int nextIndex() 【返回對 next 的後續呼叫所返回元素的索引。】
Set
set介面沒有提供額外的方法。但是比Collection介面更加嚴格了。
Set 集合不允許包含相同的元素，如果試把兩個相同的元素加入同一個 Set 集合中，則新增操作失敗。
Set集合支援的遍歷方式和Collection集合一樣：foreach和Iterator。
Set集合的實現類：TreeSet：按大小順序，LinkedHashSet：按照新增的順序，HashSet：無序
HashSet
HashSet 是 Set 介面的典型實現，大多數時候使用 Set 集合時都使用這個實現類。
java.util.HashSet底層的實現其實是一個java.util.HashMap支援，然後HashMap的底層物理實現是一個Hash表。
HashSet 集合判斷兩個元素相等的標準：兩個物件通過 hashCode() 方法比較相等，並且兩個物件的 equals() 方法返回值也相等。因此，儲存到HashSet的元素要重寫hashCode和equals方法。
LinkedHashSet
LinkedHashSet是HashSet的子類，它在HashSet的基礎上，在結點中增加兩個屬性before和after維護了結點的前後新增順序。java.util.LinkedHashSet，它是連結串列和雜湊表組合的一個數據儲存結構。LinkedHashSet插入效能略低於 HashSet，但在迭代訪問 Set 裡的全部元素時有很好的效能。
HashSet/LinkedHashSet：如何區別元素的不可重複。依賴於元素的hashCode和equals方法
TreeSet
底層結構：裡面維護了一個TreeMap，都是基於紅黑樹實現的！
特點： 1、不允許重複 2、實現排序， 自然排序或定製排序
如果使用的是自然排序（Comparable），則通過呼叫實現的compareTo方法
自然排序：它判斷兩個物件是否相等的唯一標準是：兩個物件通過 compareTo(T o) 方法比較返回值為0。
如果使用的是定製排序（Comparator），則通過呼叫比較器的compare方法
定製排序：使用定製排序判斷兩個元素相等的標準是：通過compare(T o1,T o2)比較兩個元素返回了0。
如果希望保持一致性，在重寫compareTo時，一般也會重寫equals方法。不是語法要求，而且邏輯意義問題。
Collection系列的集合框架圖
Map
Collection中的集合稱為單列集合，Map中的集合稱為雙列集合。java.util.Map<K,V>
1、儲存鍵值對(key,value)，也稱為對映關係，鍵值對是Map.Entry介面的實現類物件。
2、所有儲存到Map中的key不能重複， 每個鍵只能對應一個值（這個值可以是單個值，也可以是個陣列或集合值）。
3、所有儲存到Map中的value可以重複
Map介面的API
1、新增
V put(K key, V value)： 【將一對鍵值對新增到當前map中，同一個key如果put兩次，第二次會覆蓋上次的value】
void putAll(Map m)： 【將另一個map中的所有鍵值對新增到當前map中】
2、刪除
void clear()： 【清空所有對映關係】
V remove(Object key)： 【根據key刪除一整對鍵值對(key,value)】
3、查詢
int size()： 【返回鍵值對的數量】
boolean containsKey(Object key)： 【是否包含某個key】
boolean containsValue(Object value)： 【是否包含某個value】
V get(Object key)： 【根據key獲取value值，如果此對映不包含該鍵的對映關係，則返回 null。】
boolean isEmpty() 【如果此對映未包含鍵-值對映關係，則返回 true。】
4、遍歷
Set<Entry<K,V>> entrySet() 【遍歷所有的鍵值對，對映關係的 Set 檢視 】
Set<K> keySet() 【遍歷所有的key，鍵的 Set 檢視】
Collection<V> values() 【遍歷所有的value，值的 Collection 檢視】
使用put方法時，若指定的鍵(key)在集合中沒有，則沒有這個鍵對應的值，返回null，並把指定的鍵值新增到集合中；
若指定的鍵(key)在集合中存在，則返回值為集合中鍵對應的值（該值為替換前的值），並把指定鍵所對應的值，替換成指定的新值。
Map集合的遍歷
Map的遍歷，不能支援foreach
（1）分開遍歷：
-
單獨遍歷所有key
-
單獨遍歷所有value
（2）成對遍歷：
-
遍歷的是對映關係Map.Entry型別的物件，Map.Entry是Map介面的內部介面。每一種Map內部有自己的Map.Entry的實現類。在Map中儲存資料，實際上是將Key---->value的資料儲存在Map.Entry介面的例項中，再在Map集合中插入Map.Entry的例項化物件
Map介面的常用實現類：HashMap、TreeMap、LinkedHashMap和Properties。其中HashMap是 Map 介面使用頻率最高的實現類。
HashMap和Hashtable的區別與聯絡
-
HashMap和Hashtable都是雜湊表。
-
HashMap和Hashtable判斷兩個 key 相等的標準是：兩個 key 的hashCode 值相等，並且 equals() 方法也返回 true。因此，為了成功地在雜湊表中儲存和獲取物件，用作鍵的物件必須實現 hashCode 方法和 equals 方法。
-
Hashtable是執行緒安全的，任何非 null 物件都可以用作鍵或值。不允許null鍵
-
HashMap是執行緒不安全的，並允許使用 null 值和 null 鍵。
LinkedHashMap
LinkedHashMap 是 HashMap 的子類。LinkedHashMap實現與 HashMap 的不同之處在於，LinkedHashMap維護著一個運行於所有條目的雙重連結列表。此連結列表定義了迭代順序，該迭代順序通常就是將鍵插入到對映中的順序（插入順序）。
TreeMap
基於紅黑樹（Red-Black tree）的 NavigableMap 實現。該對映根據其鍵的自然順序進行排序，或者根據建立對映時提供的 Comparator 進行排序，具體取決於使用的構造方法。
Properties
Properties 類是 Hashtable 的子類，Properties 可儲存在流中或從流中載入。屬性列表中每個鍵及其對應值都是一個字串。
存取資料時，建議使用setProperty(String key,String value)方法和getProperty(String key)方法。
更多方法請見API文件
Set集合與Map集合的關係
Set的內部實現其實是一個Map。即HashSet的內部實現是一個HashMap，TreeSet的內部實現是一個TreeMap，LinkedHashSet的內部實現是一個LinkedHashMap。
咱們存到Set中只有一個元素，又是怎麼變成(key,value)的呢？
原來是，把新增到Set中的元素作為內部實現map的key，然後用一個常量物件PRESENT物件，作為value。