第 12 天 Java 集合（collection，set，map）

集合[collection，set，map]

• 一、集合框架概述
• • 1. 概述
  • 2. 集合使用场景
  • 3. 集合的分类
• 二、collection
• 1. 概述
• • 2. api 方法
  • 3. Iterator迭代器接口
  • • 1) 迭代器概述
    • 2）迭代器方法
• 三、List接口
• • 1. 概述
  • 2. API 方法
  • 3. List实现类
  • • 3.1 ArrayList
    • 3.2 LinkedList
    • 3.3 Vector
    • 3.4 ArrayList/LinkedList/Vector的异同？ArrayList底层是什么？扩容机制？Vector和ArrayList的最大区别?
• 四、set
• • 1. 概述
  • 2. 实现类HashSet
  • • 2.1 向HashSet中添加元素的过程：
    • 2.2 重写 hashCode() 方法的基本原则
    • 2.3 重写 equals() 方法的基本原则
    • 2.4 Eclipse/IDEA工具里hashCode()的重写
  • 3. Set实现类之二：LinkedHashSet
  • 4. Set实现类之三：TreeSet
  • • 4.1 排 序—自然排序
    • 4.2 排 序—定制排序
• 五、Map
• • 1. Map接口概述
  • 2. API 方法
  • 3. 实现类
  • • 3.1 Map实现类之一：HashMap
    • • 3.1.1 HashMap的存储结构
      • • 3.1.1.1 jdk7HashMap的存储结构
        • 3.1.1.2 jdk1.8 HashMap 存储结构
        • 3.1.1.3 总结
      • 3.1.2 HashMap源码中的重要常量
    • 3.2 Map实现类之二：LinkedHashMap
    • 3.3 Map实现类之三：TreeMap
    • 3.4 Map实现类之四：Hashtable
    • 3.5 Map实现类之五：Properties
  • 六、 Collections工具类
• 七、总结

一、集合框架概述

1. 概述

1. 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

2. 集合使用场景

3. 集合的分类

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

Collection接口继承树

Map接口继承树

总体：

二、collection

1. 概述

1. 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。

2. 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。

3. 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

2. api 方法

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

3. Iterator迭代器接口

1) 迭代器概述

使用 Iterator 接口遍历集合元素

1. 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。

2. 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”。

3. 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。

4. 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。

5. 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。

2）迭代器方法

Iterator接口remove()方法

Iterator iter = coll.iterator();//回到起点
while(iter.hasNext()){
	Object obj = iter.next();
	if(obj.equals("Tom")){
		iter.remove();
	}
 }
           

注意：

1. 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。

2. 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。

 foreach还可以用来遍历数组。

三、List接口

1. 概述

List接口概述

• 鉴于Java中数组用来存储数据的局限性，我们通常使用List替代数组
• List集合类中元素有序、且可重复，集合中的每个元素都有其对应的顺序索引。
• List容器中的元素都对应一个整数型的序号记载其在容器中的位置，可以根据序号存取容器中的元素。
• JDK API中List接口的实现类常用的有：ArrayList、LinkedList和Vector。

2. API 方法

1. void add(int index, Object ele):在index位置插入ele元素
2. boolean addAll(int index, Collection eles):从index位置开始将eles中的所有元素添加进来
3. Object get(int index):获取指定index位置的元素
4. int indexOf(Object obj):返回obj在集合中首次出现的位置
5. int lastIndexOf(Object obj):返回obj在当前集合中末次出现的位置
6. Object remove(int index):移除指定index位置的元素，并返回此元素
7. Object set(int index, Object ele):设置指定index位置的元素为ele
8. List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从fromIndex到toIndex位置的子集合

3. List实现类

ArrayList、LinkedList和Vector。

3.1 ArrayList

• ArrayList 是 List 接口的典型实现类、主要实现类
• 本质上，ArrayList是对象引用的一个”变长”数组
• ArrayList的JDK1.8之前与之后的实现区别？
• JDK1.7：ArrayList像饿汉式，直接创建一个初始容量为10的数组
• JDK1.8：ArrayList像懒汉式，一开始创建一个长度为0的数组，当添加第一个元素时再创建一个始容量为10的数组
• 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

  

@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);
}
           

3.2 LinkedList

LinkedList：双向链表，内部没有声明数组，而是定义了Node类型的first和last，

用于记录首末元素。同时，定义内部类Node，作为LinkedList中保存数据的基

本结构。Node除了保存数据，还定义了两个变量：

 prev变量记录前一个元素的位置

 next变量记录下一个元素的位置

private static class Node<E> {
	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;
} }
           

对于频繁的插入或删除元素的操作，建议使用LinkedList类，效率较高

新增方法：

• void addFirst(Object obj)
• void addLast(Object obj)
• Object getFirst()
• Object getLast()
• Object removeFirst()
• Object removeLast()

3.3 Vector

Vector 是一个古老的集合，JDK1.0就有了。大多数操作与ArrayList相同，区别之处在于Vector是线程安全的。

在各种list中，最好把ArrayList作为缺省选择。当插入、删除频繁时，使用LinkedList；Vector总是比ArrayList慢，所以尽量避免使用。

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()

3.4 ArrayList/LinkedList/Vector的异同？ArrayList底层是什么？扩容机制？Vector和ArrayList的最大区别?

• 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觉得优于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。

四、set

1. 概述

Set 接口概述

• Set接口是Collection的子接口，set接口没有提供额外的方法
• Set 集合不允许包含相同的元素，如果试把两个相同的元素加入同一个Set 集合中，则添加操作失败。
• Set 判断两个对象是否相同不是使用 == 运算符，而是根据 equals() 方法

2. 实现类HashSet

1. HashSet 是 Set 接口的典型实现，大多数时候使用 Set 集合时都使用这个实现类。

2. 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。

3. HashSet 具有以下特点：

   不能保证元素的排列顺序

   HashSet 不是线程安全的

   集合元素可以是 null

4. 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。

5. 对于存放在Set容器中的对象，对应的类一定要重写equals()和hashCode(Object

   obj)方法，以实现对象相等规则。即：“相等的对象必须具有相等的散列码”。

2.1 向HashSet中添加元素的过程：

1. 当向 HashSet 集合中存入一个元素时，HashSet 会调用该对象的 hashCode() 方法

   来得到该对象的 hashCode 值，然后根据 hashCode 值，通过某种散列函数决定该对象

   在 HashSet 底层数组中的存储位置。（这个散列函数会与底层数组的长度相计算得到在

   数组中的下标，并且这种散列函数计算还尽可能保证能均匀存储元素，越是散列分布，

   该散列函数设计的越好）

2. 如果两个元素的hashCode()值相等，会再继续调用equals方法，如果equals方法结果

   为true，添加失败；如果为false，那么会保存该元素，但是该数组的位置已经有元素了，

   那么会通过链表的方式继续链接。

3. 如果两个元素的 equals() 方法返回 true，但它们的 hashCode() 返回值不相等，hashSet 将会把它们存储在不同的位置，但依然可以添加成功。

   4.

   

2.2 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。

2.3 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()？

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（改写后），两个截然不同的实例有可能在逻辑上是相等的，但是，根据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”。

 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。

2.4 Eclipse/IDEA工具里hashCode()的重写

以Eclipse/IDEA为例，在自定义类中可以调用工具自动重写equals和hashCode。

问题：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)

3. Set实现类之二：LinkedHashSet

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。

  

4. Set实现类之三：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)

  1）Comparator comparator()

  2）Object first()

  3）Object last()

  4）Object lower(Object e)

  5）Object higher(Object e)

  6）SortedSet subSet(fromElement, toElement)

  7）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。

• 

4.1 排 序—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：

1. 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
2. Character：按字符的 unicode值来进行比较
3. Boolean：true 对应的包装类实例大于 false 对应的包装类实例
4. String：按字符串中字符的 unicode 值进行比较
5. Date、Time：后边的时间、日期比前面的时间、日期大

• 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。
• 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。否则，让人难以理解。

4.2 排 序—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。

HashSet set = new HashSet();
Person p1 = new Person(1001,"AA");
Person p2 = new Person(1002,"BB");
set.add(p1);
set.add(p2);
p1.name = "cc";
set.remove(p1);
System.out.println(set);
/为什么还会输出Person [name=cc, num=1001]？
/因为当他去删除p1时，所找的是Name=cc当前这个值的hashcode删除的是这个所指地址。而不是Person p1 = new Person(1001,"AA")他的地址。
set.add(new Person(1001,"CC"));
System.out.println(set);
set.add(new Person(1001,"AA"));
System.out.println(set);
           

输出结果：
[Person [name=cc, num=1001], Person [name=BB, num=1002]]
[Person [name=cc, num=1001], Person [name=CC, num=1001], Person [name=BB, num=1002]]
[Person [name=cc, num=1001], Person [name=CC, num=1001], Person [name=AA, num=1001], Person [name=BB, num=1002]]


           

五、Map

1. Map接口概述

• Map与Collection并列存在。用于保存具有映射关系的数据:key-value
• Map 中的 key 和 value 都可以是任何引用类型的数据
• Map 中的 key 用Set来存放，不允许重复，即同一个 Map 对象所对应的类，须重写hashCode()和equals()方法
• 常用String类作为Map的“键”
• 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接口的常用实现类：HashMap、TreeMap、LinkedHashMap和Properties。其中，HashMap是 Map 接口使用频率最高的实现类

2. API 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

Map map = new HashMap();
//map.put(..,..)省略
System.out.println("map的所有key:");
Set keys = map.keySet();// HashSet
for (Object key : keys) {
	System.out.println(key + "->" + map.get(key));
}
System.out.println("map的所有的value：");
Collection values = map.values();
Iterator iter = values.iterator();
while (iter.hasNext()) {
	System.out.println(iter.next());
}
System.out.println("map所有的映射关系：");
// 映射关系的类型是Map.Entry类型，它是Map接口的内部接口
Set mappings = map.entrySet();
for (Object mapping : mappings) {
	Map.Entry entry = (Map.Entry) mapping;
	System.out.println("key是：" + entry.getKey() + "，value是：" + entry.getValue());
}
           

3. 实现类

3.1 Map实现类之一：HashMap

• HashMap是 Map 接口使用频率最高的实现类。

• 允许使用null键和null值，与HashSet一样，不保证映射的顺序。

  -所有的key构成的集合是Set:无序的、不可重复的。所以，key所在的类要重写：

• equals()和hashCode()

  所有的value构成的集合是Collection:无序的、可以重复的。所以，value所在的类

  要重写：equals()

  一个key-value构成一个entry

  所有的entry构成的集合是Set:无序的、不可重复的

  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。

3.1.1 HashMap的存储结构

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。

3.1.1.1 jdk7HashMap的存储结构

• HashMap的内部存储结构其实是数组和链表的结合。当实例化一个HashMap时，

  系统会创建一个长度为Capacity的Entry数组，这个长度在哈希表中被称为容量

  (Capacity)，在这个数组中可以存放元素的位置我们称之为“桶”(bucket)，每个

  bucket都有自己的索引，系统可以根据索引快速的查找bucket中的元素。

• 每个bucket中存储一个元素，即一个Entry对象，但每一个Entry对象可以带一个引

  用变量，用于指向下一个元素，因此，在一个桶中，就有可能生成一个Entry链。而且新添加的元素作为链表的head。

• 添加元素的过程：

  向HashMap中添加entry1(key，value)，需要首先计算entry1中key的哈希值(根据

  key所在类的hashCode()计算得到)，此哈希值经过处理以后，得到在底层Entry[]数

  组中要存储的位置i。如果位置i上没有元素，则entry1直接添加成功。如果位置i上

  已经存在entry2(或还有链表存在的entry3，entry4)，则需要通过循环的方法，依次

  比较entry1中key和其他的entry。如果彼此hash值不同，则直接添加成功。如果

  hash值不同，继续比较二者是否equals。如果返回值为true，则使用entry1的value

  去替换equals为true的entry的value。如果遍历一遍以后，发现所有的equals返回都

  为false,则entry1仍可添加成功。entry1指向原有的entry元素。

• HashMap的扩容

  当HashMap中的元素越来越多的时候，hash冲突的几率也就越来越高，因为数组的

  长度是固定的。所以为了提高查询的效率，就要对HashMap的数组进行扩容，而在

  HashMap数组扩容之后，最消耗性能的点就出现了：原数组中的数据必须重新计算

  其在新数组中的位置，并放进去，这就是resize。

• 那么HashMap什么时候进行扩容呢？

• 当HashMap中的元素个数超过数组大小(数组总大小length,不是数组中个数size)loadFactor 时 ， 就 会 进 行 数 组 扩 容 ， loadFactor 的默认 值 (DEFAULT_LOAD_FACTOR)为0.75，这是一个折中的取值。也就是说，默认情况

  下，数组大小(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)为16，那么当HashMap中元素个数

  超过160.75=12（这个值就是代码中的threshold值，也叫做临界值）的时候，就把

  数组的大小扩展为 2*16=32，即扩大一倍，然后重新计算每个元素在数组中的位置，

  而这是一个非常消耗性能的操作，所以如果我们已经预知HashMap中元素的个数，

  那么预设元素的个数能够有效的提高HashMap的性能。

  

3.1.1.2 jdk1.8 HashMap 存储结构

• HashMap的内部存储结构其实是数组+链表+树的结合。当实例化一个

  HashMap时，会初始化initialCapacity和loadFactor，在put第一对映射关系

  时，系统会创建一个长度为initialCapacity的Node数组，这个长度在哈希表

  中被称为容量(Capacity)，在这个数组中可以存放元素的位置我们称之为

  “桶”(bucket)，每个bucket都有自己的索引，系统可以根据索引快速的查

  找bucket中的元素。

• 每个bucket中存储一个元素，即一个Node对象，但每一个Node对象可以带

  一个引用变量next，用于指向下一个元素，因此，在一个桶中，就有可能

  生成一个Node链。也可能是一个一个TreeNode对象，每一个TreeNode对象

  可以有两个叶子结点left和right，因此，在一个桶中，就有可能生成一个

  TreeNode树。而新添加的元素作为链表的last，或树的叶子结点。

• 那么HashMap什么时候进行扩容和树形化呢？

1. 当HashMap中的元素个数超过数组大小(数组总大小length,不是数组中个数

   size)loadFactor 时 ，就会进行数组扩容 ， loadFactor 的默认值 (DEFAULT_LOAD_FACTOR)为0.75，这是一个折中的取值。也就是说，默认

   情况下，数组大小(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)为16，那么当HashMap中

   元素个数超过160.75=12（这个值就是代码中的threshold值，也叫做临界值）

   的时候，就把数组的大小扩展为 2*16=32，即扩大一倍，然后重新计算每个元

   素在数组中的位置，而这是一个非常消耗性能的操作，所以如果我们已经预知

   HashMap中元素的个数，那么预设元素的个数能够有效的提高HashMap的性能。

2. 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。

   

3.1.1.3 总结

关于映射关系的key是否可以修改？ answer：不要修改

映射关系存储到HashMap中会存储key的hash值，这样就不用在每次查找时重新计算

每一个Entry或Node（TreeNode）的hash值了，因此如果已经put到Map中的映射关

系，再修改key的属性，而这个属性又参与hashcode值的计算，那么会导致匹配不上。

总结：JDK1.8相较于之前的变化：

1.HashMap map = new HashMap();//默认情况下，先不创建长度为16的数组

2.当首次调用map.put()时，再创建长度为16的数组

3.数组为Node类型，在jdk7中称为Entry类型

4.形成链表结构时，新添加的key-value对在链表的尾部（七上八下）

5.当数组指定索引位置的链表长度>8时，且map中的数组的长度> 64时，此索引位置上的所有key-value对使用红黑树进行存储。

负载因子值的大小，对HashMap有什么影响

1. 负载因子的大小决定了HashMap的数据密度。
2. 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。
3. 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。
4. 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。

3.1.2 HashMap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

TREEIFY_THRESHOLD：Bucket中链表长度大于该默认值，转化为红黑树

UNTREEIFY_THRESHOLD：Bucket中红黑树存储的Node小于该默认值，转化为链表

MIN_TREEIFY_CAPACITY：桶中的Node被树化时最小的hash表容量。（当桶中Node的数量大到需要变红黑树时，若hash表容量小于MIN_TREEIFY_CAPACITY时，此时应执行resize扩容操作这个MIN_TREEIFY_CAPACITY的值至少是TREEIFY_THRESHOLD的4倍。）

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。

threshold：扩容的临界值，=容量*填充因子

loadFactor：填充因子

3.2 Map实现类之二：LinkedHashMap

LinkedHashMap 是 HashMap 的子类

• 在HashMap存储结构的基础上，使用了一对双向链表来记录添加元素的顺序
• 与LinkedHashSet类似，LinkedHashMap 可以维护 Map 的迭代顺序：迭代顺序与 Key-Value 对的插入顺序一致

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);
} }
           

3.3 Map实现类之三：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。

• TreeSet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。

3.4 Map实现类之四：Hashtable

 Hashtable是个古老的 Map 实现类，JDK1.0就提供了。不同于HashMap，Hashtable是线程安全的。

 Hashtable实现原理和HashMap相同，功能相同。底层都使用哈希表结构，查询速度快，很多情况下可以互用。

 与HashMap不同，Hashtable 不允许使用 null 作为 key 和 value

 与HashMap一样，Hashtable 也不能保证其中 Key-Value 对的顺序

 Hashtable判断两个key相等、两个value相等的标准，与HashMap一致。

3.5 Map实现类之五：Properties

Properties 类是 Hashtable 的子类，该对象用于处理属性文件

由于属性文件里的 key、value 都是字符串类型，所以 Properties 里的 key 和 value 都是字符串类型

存取数据时，建议使用setProperty(String key,String value)方法和getProperty(String key)方法

Properties pros = new Properties();
pros.load(new FileInputStream("jdbc.properties"));
String user = pros.getProperty("user");
System.out.println(user);
           

六、 Collections工具类

• Collections 是一个操作 Set、List 和 Map 等集合的工具类
• 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）

1. reverse(List)：反转 List 中元素的顺序
2. shuffle(List)：对 List 集合元素进行随机排序
3. sort(List)：根据元素的自然顺序对指定 List 集合元素按升序排序
4. sort(List，Comparator)：根据指定的 Comparator 产生的顺序对 List 集合元素进行排序
5. 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

1. Object max(Collection)：根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最大元素
2. Object max(Collection，Comparator)：根据 Comparator 指定的顺序，返回给定集合中的最大元素
3. Object min(Collection)
4. Object min(Collection，Comparator)
5. int frequency(Collection，Object)：返回指定集合中指定元素的出现次数
6. void copy(List dest,List src)：将src中的内容复制到dest中
7. 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

  

七、总结

Collection 和 Collections的区别

答：Collection是集合类的上级接口，继承于他的接口主要有Set 和List.

Collections是针对集合类的一个帮助类，他提供一系列静态方法实现对各种集合的搜索、排序、线程安全化等操作

Set里的元素是不能重复的，那么用什么方法来区分重复与否呢? 是用 “ == ” 还是equals()? 它们有何区别

答：Set里的元素是不能重复的，用equals()方法判读两个Set是否相等

equals()和 “ == ”方法决定引用值是否指向同一对象equals()在类中被覆盖，为的是当两个分离的对象的内容和类型相配的话，返回真值

List, Set, Map是否继承自Collection接口

答： List，Set是，Map不是

两个对象值相同(x.equals(y) == true)，但却可有不同的hash code，这句话对不对

答：不对，有相同的hash code

说出ArrayList,Vector, LinkedList的存储性能和特性

答：ArrayList和Vector都是使用数组方式存储数据，此数组元素数大于实际存储的数据以便增加和插入元素，它们都允许直接按序号索引元素，但是插入元素要涉及数组元素移动等内存操作，所以索引数据快而插入数据慢，Vector由于使用了synchronized方法（线程安全），通常性能上较ArrayList差，而LinkedList使用双向链表实现存储，按序号索引数据需要进行前向或后向遍历，但是插入数据时只需要记录本项的前后项即可，所以插入速度较快。

HashMap和Hashtable的区别

答：

1.HashMap与Hashtable都实现了Map接口。由于HashMap的非线程安全性，效率上可能高于Hashtable。Hashtable的方法是Synchronize的，而HashMap不是，在多个线程访问Hashtable时，不需要自己为它的方法实现同步，而HashMap 就必须为之提供外同步。

2. HashMap允许将null作为一个entry的key或者value，而Hashtable不允许。

3.HashMap把Hashtable的contains方法去掉了，改成containsvalue和containsKey。因为contains方法容易让人引起误解。

4.Hashtable继承自Dictionary类，而HashMap是Java1.2引进的Map interface的一个实现。

5.Hashtable和HashMap采用的hash/rehash算法都大概一样，所以性能不会有很大的差异。

ArrayList和Vector的区别

答：就ArrayList与Vector主要从二方面来说.

一.同步性:Vector是线程安全的，也就是说是同步的，而ArrayList是线程序不安全的，不是同步的

二.数据增长:当需要增长时,Vector默认增长为原来一培，而ArrayList却是原来的一半

你所知道的集合类都有哪些？主要方法？

答：最常用的集合类是 List 和 Map。 List 的具体实现包括 ArrayList 和 Vector，它们是可变大小的列表，比较适合构建、存储和操作任何类型对象的元素列表。 List 适用于按数值索引访问元素的情形。

Map 提供了一个更通用的元素存储方法。 Map 集合类用于存储元素对（称作"键"和"值"），其中每个键映射到一个值。