java基础(19):List、Set

1. List接口

 

咱们掌握了Collection接口的使用后，再来看看Collection接口中的子类，他们都具有那些特性呢？

 

接下来，咱们一块儿学习Collection中的经常使用几个子类（List集合、Set集合）。

 

1.1 List接口介绍

 

查阅API，看List的介绍。有序的 collection（也称为序列）。此接口的用户能够对列表中每一个元素的插入位置进行精确地控制。用户能够根据元素的整数索引（在列表中的位置）访问元素，并搜索列表中的元素。与 set 不一样，列表一般容许重复的元素。

 

看完API，咱们总结一下：

 

List接口：

 

它是一个元素存取有序的集合。例如，存元素的顺序是十一、2二、33。那么集合中，元素的存储就是按照十一、2二、33的顺序完成的）。

 

它是一个带有索引的集合，经过索引就能够精确的操做集合中的元素（与数组的索引是一个道理）。

 

集合中能够有重复的元素，经过元素的equals方法，来比较是否为重复的元素。

 

List接口的经常使用子类有：

 

　　ArrayList集合

 

　　LinkedList集合

1.2 List接口中经常使用的方法

 

 

 

增长元素方法

add(Object e)：向集合末尾处，添加指定的元素

add(int index, Object e)：向集合指定索引处，添加指定的元素，原有元素依次后移

删除元素删除

remove(Object e)：将指定元素对象，从集合中删除，返回值为被删除的元素

remove(int index)：将指定索引处的元素，从集合中删除，返回值为被删除的元素

替换元素方法

set(int index, Object e)：将指定索引处的元素，替换成指定的元素，返回值为替换前的元素

查询元素方法

get(int index)：获取指定索引处的元素，并返回该元素

 

方法演示：

List<String> list = new ArrayList<String>(); //1,添加元素。
list.add("小红"); list.add("小梅"); list.add("小强"); //2,插入元素。插入元素前的集合["小红","小梅","小强"]
list.add(1, "老王"); //插入元素后的集合["小红","老王","小梅","小强"] //3,删除元素。
list.remove(2);// 删除元素后的集合["小红","老王","小强"] //4,修改元素。
list.set(1, "隔壁老王");// 修改元素后的集合["小红","隔壁老王","小强"]
 Iterator<String> it = list.iterator(); while (it.hasNext()) { String str = it.next(); System.out.println(str); }

因为List集合拥有索引，所以List集合迭代方式除了使用迭代器以外，还可使用索引进行迭代。

 

for (int i = 0; i < list.size(); i++) { String str = list.get(i); System.out.println(str); }

 

1.2.1 Iterator的并发修改异常

在list集合迭代元素中，对元素进行判断，一旦条件知足就添加一个新元素。代码以下

public class IteratorDemo { //在list集合迭代元素中，对元素进行判断，一旦条件知足就添加一个新元素
    public static void main(String[] args) { //建立List集合
        List<String> list = new ArrayList<String>(); //给集合中添加元素
        list.add("abc1"); list.add("abc2"); list.add("abc3"); list.add("abc4"); //迭代集合，当有元素为"abc2"时，集合加入新元素"itcast"
        Iterator<String> it = list.iterator(); while(it.hasNext()){ String str = it.next(); //判断取出的元素是不是"abc2"，是就添加一个新元素
            if("abc2".equals(str)){ list.add("itcast");// 该操做会致使程序出错
 } } //打印容器中的元素
 System.out.println(list); } }

运行上述代码发生了错误 java.util.ConcurrentModificationException这是什么缘由呢？

在迭代过程当中，使用了集合的方法对元素进行操做。致使迭代器并不知道集合中的变化，容易引起数据的不肯定性。

并发修改异常解决办法：在迭代时，不要使用集合的方法操做元素。

那么想要在迭代时对元素操做咋办？经过ListIterator迭代器操做元素是能够的，ListIterator的出现，解决了使用Iterator迭代过程当中可能会发生的错误状况。

1.3 List集合存储数据的结构

List接口下有不少个集合，它们存储元素所采用的结构方式是不一样的，这样就致使了这些集合有它们各自的特色，供给咱们在不一样的环境下进行使用。数据存储的经常使用结构有：堆栈、队列、数组、链表。咱们分别来了解一下：

堆栈，采用该结构的集合，对元素的存取有以下的特色：

先进后出（即，存进去的元素，要在后它后面的元素依次取出后，才能取出该元素）。例如，子弹压进弹夹，先压进去的子弹在下面，后压进去的子弹在上面，当开枪时，先弹出上面的子弹，而后才能弹出下面的子弹。

栈的入口、出口的都是栈的顶端位置

压栈：就是存元素。即，把元素存储到栈的顶端位置，栈中已有元素依次向栈底方向移动一个位置。

弹栈：就是取元素。即，把栈的顶端位置元素取出，栈中已有元素依次向栈顶方向移动一个位置。

队列，采用该结构的集合，对元素的存取有以下的特色：

先进先出（即，存进去的元素，要在后它前面的元素依次取出后，才能取出该元素）。例如，安检。排成一列，每一个人依次检查，只有前面的人所有检查完毕后，才能排到当前的人进行检查。

队列的入口、出口各占一侧。例如，下图中的左侧为入口，右侧为出口。

数组，采用该结构的集合，对元素的存取有以下的特色：

查找元素快：经过索引，能够快速访问指定位置的元素

增删元素慢：

　　指定索引位置增长元素：须要建立一个新数组，将指定新元素存储在指定索引位置，再把原数组元素根据索引，复制到新数组对应索引的位置。以下图

　　指定索引位置删除元素：须要建立一个新数组，把原数组元素根据索引，复制到新数组对应索引的位置，原数组中指定索引位置元素不复制到新数组中。以下图

 

 

 链表，采用该结构的集合，对元素的存取有以下的特色：

多个节点之间，经过地址进行链接。例如，多我的手拉手，每一个人使用本身的右手拉住下我的的左手，依次类推，这样多我的就连在一块儿了。

查找元素慢：想查找某个元素，须要经过链接的节点，依次向后查找指定元素

增删元素快：

　　增长元素：操做如左图，只须要修改链接下个元素的地址便可。

　　删除元素：操做如右图，只须要修改链接下个元素的地址便可。

1.4 ArrayList集合

ArrayList集合数据存储的结构是数组结构。元素增删慢，查找快，因为平常开发中使用最多的功能为查询数据、遍历数据，因此ArrayList是最经常使用的集合。

许多程序员开发时很是随意地使用ArrayList完成任何需求，并不严谨，这种用法是不提倡的。

1.5 LinkedList集合

 

LinkedList集合数据存储的结构是链表结构。方便元素添加、删除的集合。实际开发中对一个集合元素的添加与删除常常涉及到首尾操做，而LinkedList提供了大量首尾操做的方法。以下图

 

 

 

LinkedList是List的子类，List中的方法LinkedList都是可使用，这里就不作详细介绍，咱们只须要了解LinkedList的特有方法便可。在开发时，LinkedList集合也能够做为堆栈，队列的结构使用。

方法演示：

 

 

LinkedList<String> link = new LinkedList<String>(); //添加元素
link.addFirst("abc1"); link.addFirst("abc2"); link.addFirst("abc3"); //获取元素
System.out.println(link.getFirst()); System.out.println(link.getLast()); //删除元素
System.out.println(link.removeFirst()); System.out.println(link.removeLast()); while(!link.isEmpty()){ //判断集合是否为空
    System.out.println(link.pop()); //弹出集合中的栈顶元素
}

1.6 Vector集合

Vector集合数据存储的结构是数组结构，为JDK中最先提供的集合。Vector中提供了一个独特的取出方式，就是枚举Enumeration，它其实就是早期的迭代器。此接口Enumeration的功能与 Iterator 接口的功能是相似的。Vector集合已被ArrayList替代。枚举Enumeration已被迭代器Iterator替代。

Vector常见的方法：

 

 

Enumeration枚举常见的方法：

Vector集合对ArrayList集合使用的对比

 

 

2. Set接口

学习Collection接口时，记得Collection中能够存放重复元素，也能够不存放重复元素，那么咱们知道List中是能够存放重复元素的。那么不重复元素给哪里存放呢？那就是Set接口，它里面的集合，所存储的元素就是不重复的。

2.1 Set接口介绍

查阅Set集合的API介绍，经过元素的equals方法，来判断是否为重复元素。

2.2 HashSet集合介绍

 

查阅HashSet集合的API介绍：此类实现Set接口，由哈希表支持（其实是一个 HashMap集合）。HashSet集合不能保证的迭代顺序与元素存储顺序相同。

HashSet集合，采用哈希表结构存储数据，保证元素惟一性的方式依赖于：hashCode()与equals()方法。

2.3 HashSet集合存储数据的结构（哈希表）

什么是哈希表呢？

哈希表底层使用的也是数组机制，数组中也存放对象，而这些对象往数组中存放时的位置比较特殊，当须要把这些对象给数组中存放时，那么会根据这些对象的特有数据结合相应的算法，计算出这个对象在数组中的位置，而后把这个对象存放在数组中。而这样的数组就称为哈希数组，即就是哈希表。

当向哈希表中存放元素时，须要根据元素的特有数据结合相应的算法，这个算法其实就是Object类中的hashCode方法。因为任何对象都是Object类的子类，因此任何对象有拥有这个方法。即就是在给哈希表中存放对象时，会调用对象的hashCode方法，算出对象在表中的存放位置，这里须要注意，若是两个对象hashCode方法算出结果同样，这样现象称为哈希冲突，这时会调用对象的equals方法，比较这两个对象是否是同一个对象，若是equals方法返回的是true，那么就不会把第二个对象存放在哈希表中，若是返回的是false，就会把这个值存放在哈希表中。

总结：保证HashSet集合元素的惟一，其实就是根据对象的hashCode和equals方法来决定的。若是咱们往集合中存放自定义的对象，那么保证其惟一，就必须复写hashCode和equals方法创建属于当前对象的比较方式。

2.4 HashSet存储JavaAPI中的类型元素

 

给HashSet中存储JavaAPI中提供的类型元素时，不须要重写元素的hashCode和equals方法，由于这两个方法，在JavaAPI的每一个类中已经重写完毕，如String类、Integer类等。

 

建立HashSet集合，存储String对象。

 

public class HashSetDemo { public static void main(String[] args) { //建立HashSet对象
        HashSet<String> hs = new HashSet<String>(); //给集合中添加自定义对象
        hs.add("zhangsan"); hs.add("lisi"); hs.add("wangwu"); hs.add("zhangsan"); //取出集合中的每一个元素
        Iterator<String> it = hs.iterator(); while(it.hasNext()){ String s = it.next(); System.out.println(s); } } }

输出结果以下，说明集合中不能存储重复元素：

wangwu

lisi

zhangsan

2.5 HashSet存储自定义类型元素

给HashSet中存放自定义类型元素时，须要重写对象中的hashCode和equals方法，创建本身的比较方式，才能保证HashSet集合中的对象惟一

建立自定义对象Student

public class Student { private String name; private int age; public Student(String name, int age) { super(); this.name = name; this.age = age; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public int getAge() { return age; } public void setAge(int age) { this.age = age; } @Override public String toString() { return "Student [name=" + name + ", age=" + age + "]"; } @Override public int hashCode() { final int prime = 31; int result = 1; result = prime * result + age; result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode()); return result; } @Override public boolean equals(Object obj) { if (this == obj) return true; if(!(obj instanceof Student)){ System.out.println("类型错误"); return false; } Student other = (Student) obj; return this.age ==  other.age && this.name.equals(other.name); } }

建立HashSet集合，存储Student对象。

public class HashSetDemo { public static void main(String[] args) { //建立HashSet对象
        HashSet hs = new HashSet(); //给集合中添加自定义对象
        hs.add(new Student("zhangsan",21)); hs.add(new Student("lisi",22)); hs.add(new Student("wangwu",23)); hs.add(new Student("zhangsan",21)); //取出集合中的每一个元素
        Iterator it = hs.iterator(); while(it.hasNext()){ Student s = (Student)it.next(); System.out.println(s); } } }

输出结果以下，说明集合中不能存储重复元素：

Student [name=lisi, age=22]

Student [name=zhangsan, age=21]

Student [name=wangwu, age=23]

2.6 LinkedHashSet介绍

咱们知道HashSet保证元素惟一，但是元素存放进去是没有顺序的，那么咱们要保证有序，怎么办呢？

在HashSet下面有一个子类LinkedHashSet，它是链表和哈希表组合的一个数据存储结构。

演示代码以下：

public class LinkedHashSetDemo { public static void main(String[] args) { Set<String> set = new LinkedHashSet<String>(); set.add("bbb"); set.add("aaa"); set.add("abc"); set.add("bbc"); Iterator it = set.iterator(); while (it.hasNext()) { System.out.println(it.next()); } } }

输出结果以下，LinkedHashSet集合保证元素的存入和取出的顺序：

bbb

aaa

abc

bbc

3. 判断集合元素惟一的原理

3.1 ArrayList的contains方法判断元素是否重复原理

ArrayList的contains方法会使用调用方法时，传入的元素的equals方法依次与集合中的旧元素所比较，从而根据返回的布尔值判断是否有重复元素。此时，当ArrayList存放自定义类型时，因为自定义类型在未重写equals方法前，判断是否重复的依据是地址值，因此若是想根据内容判断是否为重复元素，须要重写元素的equals方法。

3.2 HashSet的add/contains等方法判断元素是否重复原理

 

 

Set集合不能存放重复元素，其添加方法在添加时会判断是否有重复元素，有重复不添加，没重复则添加。

HashSet集合因为是无序的，其判断惟一的依据是元素类型的hashCode与equals方法的返回结果。规则以下：

先判断新元素与集合内已经有的旧元素的HashCode值

若是不一样，说明是不一样元素，添加到集合。

若是相同，再判断equals比较结果。返回true则相同元素；返回false则不一样元素，添加到集合。

因此，使用HashSet存储自定义类型，若是没有重写该类的hashCode与equals方法，则判断重复时，使用的是地址值，若是想经过内容比较元素是否相同，须要重写该元素类的hashcode与equals方法。