黑马程序员—— Collections, Arrays

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Collections

一、概述

        Collections是对集合框架的一个工具类。它里边的方法都是静态的，不需要创建对象。并未封装特有数据。

        在Collections工具类中大部分方法是用于对List集合进行操作的，如比较，二分查找，随机排序等。

 

二、常见操作

1、查找

        Tmax(Collection<? extends T> coll);//根据集合的自然顺序，获取coll集合中的最大元素

        Tmax(Collection<? extends T> coll,Comparator<? super T> comp);//根据指定比较器comp的顺序，获取coll集合中的最大元素

        intbinarySearch(Lsit<? extends Comparable<? super T>> list,Tkey);//二分法搜索list集合中的指定对象

2、替换

        voidfill(List<? super T> list, T obj);//将list集合中的全部元素替换成指定对象obj

        booleanreplaceAll(List<T> lsit,T oldVal,T newVal);//用newVal替换集合中的oldVal值

        void swap(Listlist,int i,int j);/在指定列表的指定位置处交换元素

3排序：

        void shuffle(List<?> list);//使用默认随机源对list集合中的元素进行随机排序

        void sort(Lsit<T> list);//根据自然顺序对list集合中的元素进行排序

        voidsort(List<T> lsit,Comparator<? super T> c);//根据指定比较器c的排序方式对list集合进行排序

4、反转

        reverse(List<?> list);//反转list集合中元素的顺序

        Comparator reverseOrder();//返回一个比较器，强行逆转了实现Comparable接口的对象的自然顺序

        ComparatorreverseOrder(Comparator<T> cmp);//返回一个比较器，强行逆转了指定比较器的顺序

5、同步的集合

        List<T>synchronizedList(List<T> list);//返回支持的同步（线程安全的）List集合

        Map<K,V>synchronizedList(Map<K,V> m);//返回支持的同步（线程安全的）Map集合

三、Collections和Collection的区别

        Collection是集合框架中的一个顶层接口，它里面定义了单列集合的共性方法。

        它有两个常用的子接口：

                List：对元素都有定义索引。有序的。可以重复元素。        

                Set：不可以重复元素。无序

        Collections是集合框架中的一个工具类。该类中的方法都是静态的。提供的方法中有可以对list集合进行排序，二分查找等方法

       通常常用的集合都是线程不安全的。因为要提高效率。如果多线程操作这些集合时，可以通过该工具类中的同步方法，将线程不安全的集合，转换成安全的。

四、Collection接口
Collection是最基本的集合接口，一个Collection代表一组Object，即Collection的元素（Elements）。一些Collection允许相同的元素而另一些不行。一些能排序而另一些不行。Java SDK不提供直接继承自Collection的类，Java SDK提供的类都是继承自Collection的“子接口”如List和Set。
所有实现Collection接口的类都必须提供两个标准的构造函数：无参数的构造函数用于创建一个空的Collection，有一个Collection参数的构造函数用于创建一个新的Collection，这个新的Collection与传入的Collection有相同的元素。后一个构造函数允许用户复制一个Collection。
如何遍历Collection中的每一个元素？不论Collection的实际类型如何，它都支持一个iterator（）的方法，该方法返回一个迭代子，使用该迭代子即可逐一访问Collection中每一个元素。典型的用法如下：
Iteratorit=collection.iterator();//获得一个迭代子
while(it.hasNext()){
Objectobj=it.next();//得到下一个元素
}
由Collection接口派生的两个接口是List和Set。
List接口
List是有序的Collection，使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置。用户能够使用索引（元素在List中的位置，类似于数组下标）来访问List中的元素，这类似于Java的数组。
和下面要提到的Set不同，List允许有相同的元素。
除了具有Collection接口必备的iterator（）方法外，List还提供一个listIterator（）方法，返回一个ListIterator接口，和标准的Iterator接口相比，ListIterator多了一些add（）之类的方法，允许添加，删除，设定元素，还能向前或向后遍历。
实现List接口的常用类有LinkedList，ArrayList，Vector和Stack。
LinkedList类
LinkedList实现了List接口，允许null元素。此外LinkedList提供额外的get，remove，insert方法在LinkedList的首部或尾部。这些操作使LinkedList可被用作堆栈（stack），队列（queue）或双向队列（deque）。
注意LinkedList没有同步方法。如果多个线程同时访问一个List，则必须自己实现访问同步。一种解决方法是在创建List时构造一个同步的List：
List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));
ArrayList类
ArrayList实现了可变大小的数组。它允许所有元素，包括null。ArrayList没有同步。
size，isEmpty，get，set方法运行时间为常数。但是add方法开销为分摊的常数，添加n个元素需要O(n)的时间。其他的方法运行时间为线性。
每个ArrayList实例都有一个容量（Capacity），即用于存储元素的数组的大小。这个容量可随着不断添加新元素而自动增加，但是增长算法并没有定义。当需要插入大量元素时，在插入前可以调用ensureCapacity方法来增加ArrayList的容量以提高插入效率。
和LinkedList一样，ArrayList也是非同步的（unsynchronized）。
Vector类
Vector非常类似ArrayList，但是Vector是同步的。由Vector创建的Iterator，虽然和ArrayList创建的Iterator是同一接口，但是，因为Vector是同步的，当一个Iterator被创建而且正在被使用，另一个线程改变了Vector的状态（例如，添加或删除了一些元素），这时调用Iterator的方法时将抛出ConcurrentModificationException，因此必须捕获该异常。
Stack 类
Stack继承自Vector，实现一个后进先出的堆栈。Stack提供5个额外的方法使得Vector得以被当作堆栈使用。基本的push和pop方法，还有peek方法得到栈顶的元素，empty方法测试堆栈是否为空，search方法检测一个元素在堆栈中的位置。Stack刚创建后是空栈。
Set接口
Set是一种不包含重复的元素的Collection，即任意的两个元素e1和e2都有e1.equals(e2）=false，Set最多有一个null元素。
很明显，Set的构造函数有一个约束条件，传入的Collection参数不能包含重复的元素。
请注意：必须小心操作可变对象（Mutable Object）。如果一个Set中的可变元素改变了自身状态导致Object.equals(Object)=true将导致一些问题。
Map接口
请注意，Map没有继承Collection接口，Map提供key到value的映射。一个Map中不能包含相同的key，每个key只能映射一个value。Map接口提供3种集合的视图，Map的内容可以被当作一组key集合，一组value集合，或者一组key-value映射。
Hashtable类
Hashtable继承Map接口，实现一个key-value映射的哈希表。任何非空（non-null）的对象都可作为key或者value。
添加数据使用put(key,value），取出数据使用get(key），这两个基本操作的时间开销为常数。
Hashtable通过initial capacity和load factor两个参数调整性能。通常缺省的load factor 0.75较好地实现了时间和空间的均衡。增大load factor可以节省空间但相应的查找时间将增大，这会影响像get和put这样的操作。
使用Hashtable的简单示例如下，将1，2，3放到Hashtable中，他们的key分别是”one”，”two”，”three”：
Hashtablenumbers=newHashtable();
numbers.put（“one”,newInteger（1）);
numbers.put（“two”，newInteger（2）);
numbers.put（“three”，newInteger（3）);
要取出一个数，比如2，用相应的key：
Integern=(Integer)numbers.get（“two”）；
System.out.println（“two=”+n);
由于作为key的对象将通过计算其散列函数来确定与之对应的value的位置，因此任何作为key的对象都必须实现hashCode和equals方法。hashCode和equals方法继承自根类Object，如果你用自定义的类当作key的话，要相当小心，按照散列函数的定义，如果两个对象相同，即obj1.equals(obj2）=true，则它们的hashCode必须相同，但如果两个对象不同，则它们的hashCode不一定不同，如果两个不同对象的hashCode相同，这种现象称为冲突，冲突会导致操作哈希表的时间开销增大，所以尽量定义好的hashCode（）方法，能加快哈希表的操作。
如果相同的对象有不同的hashCode，对哈希表的操作会出现意想不到的结果（期待的get方法返回null），要避免这种问题，只需要牢记一条：要同时复写equals方法和hashCode方法，而不要只写其中一个。
Hashtable是同步的。
HashMap类
HashMap和Hashtable类似，不同之处在于HashMap是非同步的，并且允许null，即null value和null key。，但是将HashMap视为Collection时（values（）方法可返回Collection），其迭代子操作时间开销和HashMap的容量成比例。因此，如果迭代操作的性能相当重要的话，不要将HashMap的初始化容量设得过高，或者load factor过低。

 Arrays

一、概述

        Arrays是用于操作数组的工具类。里边的方法也全是静态的。不需要创建对象。

       把数组变成List集合的好处：可以使用集合的思想和方法来操作数组中的元素。如：contains，get，indexOf，subList等方法。

 

二、常见方法

1、Lsit<T> asList(T... a);//将数组转换为集合

注意：

        a、将数组转换成集合，不可使用集合的增删方法，因为数组的长度是固定的。如果进行增删操作，则会产生UnsupportedOperationException的编译异常。

        b、如果数组中的元素都是对象，则变成集合时，数组中的元素就直接转为集合中的元素。

        c、如果数组中的元素都是基本数据类型，那么会将该数组作为集合中的元素存在。

2、binarySearch()：二分查找方法，fill()：替换方法，sort()：排序方法等

       特点：可对数组元素进行相应操作，可以接受除boolean之外的其他各种基本数据类型及有序的引用类型数组的参数，且还可以对指定元素的范围，并可根据指定比较器进行相应的操作。

       如：sort(T[]a,Comparator<? super T> c)

                fill(int[]a,int from,int to)等

3、String toString();//可以接收各种数组类型参数，并返回指定数组内容的字符串表现形式。

三、集合变数组

        Collection接口中的toArray方法。

        <T> T[]toArray(T[] a);将集合变为指定类型的数组。

1、指定类型的数组到底要定义多长呢？

        当指定类型的数组长度小于了集合的size，那么该方法内部会创建一个新的数组。长度为集合的size。

         当指定类型的数组长度大于了集合的size，就不会新创建了数组。而是使用传递进来的数组。

         所以创建一个刚刚好的数组最优。

2、为什么要将集合变数组？

         为了限定对元素的操作。不需要进行增删了。

四、高级for

1、格式：

        for(数据类型变量名 :被遍历的集合（collection）或者数组) {执行语句}

2、说明

        a、对集合进行遍历。只能获取集合元素。但是不能对集合进行操作。可以看作是迭代器的简写形式。

        b、迭代器除了遍历，还可以进行remove集合中元素的动作。如果使用ListIterator，还可以在遍历过程中对集合进行增删改查的操作。

3、传统for和高级for的区别：

        高级for有一个局限性。必须有被遍历的目标（集合或数组）。

        传统for遍历数组时有索引。

        建议在遍历数组的时候，还是希望使用传统for。因为传统for可以定义角标。

示例：import java.util.*;class For{public static void main(String[] args) {//定义一个ArrayList集合ArrayList al = new ArrayList();al.add("abc1");al.add("abc2");al.add("abc3");for(String s : al){System.out.println(s);//用高级for遍历集合}//传统for与高级for遍历数组int[] arr = {3,5,1};for(int x=0; x<arr.length; x++){System.out.println(arr[x]);}for(int i : arr){System.out.println("i:"+i);}//定义一个HashMap集合HashMap hm = new HashMap();hm.put(1,"a");hm.put(2,"b");hm.put(3,"c");//keySet取出方式的高级for遍历Set keySet = hm.keySet();for(Integer i : keySet){System.out.println(i+"::"+hm.get(i));}//entrySet取出方式的高级for遍历for(Map.Entry me : hm.entrySet()){System.out.println(me.getKey()+"------"+me.getValue());}}}

五、方法的可变参数

        如果一个方法在参数列表中传入多个参数，个数不确定，那么每次都要复写该方法。这时可以用数组作为形式参数。但是在传入时，每次都需要定义一个数组对象，作为实际参数。在JDK1.5版本后，就提供了一个新特性：可变参数。

        可变参数其实就是数组参数的简写形式。不用每一次都手动的建立数组对象。只要将要操作的元素作为参数传递即可。隐式将这些参数封装成了数组。

        在使用时注意：可变参数一定要定义在参数列表的最后面。

示例：class ParamMethodDemo{public static void main(String[] args) {show("haha",2,3,4,5,6);}public static void show(String str,int... arr)//...就表示可变参数{System.out.println(arr.length);}}

六、静态导入

1、写法：

        import staticjava.util.Arrays.*;//导入的是Arrays这个类中的所以静态成员。

        import staticjava.lang.System.*//导入了Ssytem类中所以静态成员。

       没加static导入的是类，加上static导入的全是某一个类中所以的静态成员。这样写在调用该类的静态方法时可以不用再写类名。如：Arrays.sort(数组);就可以直接写sort(数组);

2、注意：

        当导入的两个类中有同名成员时，需要在成员前加上相应的类名。

       当类名重名时，需要指定具体的包名。当方法重名时，指定具体所属的对象或者类。

示例：

import java.util.*;import static java.util.Arrays.*;import static java.lang.System.*;class StaticImport //extends Object{public static void main(String[] args) {out.println("haha");//打印输出时就可以直接省略书写System.int[] arr = {3,1,5};sort(arr);//使用Arrays工具类的方法sort时就可以省略书写Array.int index = binarySearch(arr,1);//半分查找也是一样可以省略out.println("Index="+index);//当没有指定继承时，所以类默认继承了Object， //因为toString方法都具备，所以为了区分，必须写上具体调用者 out.println(Arrays.toString(arr));}}