java集合（详细）-CFANZ编程社区

1、概述：

在java中，集合类和集合接口都是在java.util包下。它们提供了一种更灵活、动态底管理数据的方式，相对于定长的数组，集合可以根据动态扩展和缩减大小。这样可以更有效地利用内存空间，避免了固定长度数据的限制。

集合框架中的各种实现类和接口可以根据需求选择，从而更好地满足不同场景下的数据存储和操作。

2、集合、数组的区别：

1、动态性：集合具有动态性，可以根据需要动态增加和减少元素个数，而数组的长度是固定的，一旦创建就无法修改。

2、类型：数组可以是基本数据类型的数组，也可以是对象数组，但是将建的时必须指定数组的类型和长度。而集合可以存储任意类型的对象，且长度可以变化。

3、内存管理：数组时一个来纳许的内存快，一旦创建，长度是固定的，可能会导致内存的浪费和不足，而集合可以根据需要动态调整。

4.、数组可以包含任何类型的元素，但在编译时无法检测元素的类型，容易导致类型转换错误，而集合框架支持泛型，在编译时强制检测元素的类型，减少类型错误的可能性。

3、Collection集合（单例集合的顶层接口，不直接使用）

3.1、 Collection集合的的常用方法

方法名	说明
boolean add(E e)	添加元素到集合的末尾（追加）
boolean remove(Object o)	删除指定的元素，成功则返回true（底层调用equles）
void clear()	清空集合
boolean contains(Object o)	判断元素在集合中是否存在，存在则返回true（底层调用equles）
boolean isEmpty()	判断集合是否为空，空则返回true
int size()	返回集合中元素个数

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;

/**
 * 演示集合的基本操作
 */
public class CollectionDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用父类的引用指向子类的对象，形成多态
        Collection<String> con = new ArrayList<>();

        // 向集合中追加元素
        con.add("东邪");
        con.add("西毒");
        con.add("南帝");
        con.add("北丐");
        con.add("中神通");

        // 删除元素，通过元素名称删除
        System.out.println("删除元素：" + con.remove("西毒"));

        // 判断集合中是否包含指定参数元素
        System.out.println("是否包含'西毒'：" + con.contains("西毒"));  // false
        System.out.println("是否包含'东邪'：" + con.contains("东邪"));  // true

        // 获取集合中元素个数
        System.out.println("集合大小：" + con.size());

        // 判断集合是否为空
        System.out.println("集合是否为空：" + con.isEmpty()); // false

        // 清空集合
        con.clear();

        // 再次判断集合是否为空
        System.out.println("清空后集合是否为空：" + con.isEmpty()); // true
        System.out.println("清空后的集合：" + con); // 打印空集合
    }
}

3.2、Collection集合的遍历

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;

public class MyCollectionTraversal {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用ArrayList实现Collection接口，形成多态
        Collection<String> myCollection = new ArrayList<>();
        
        // 向集合中添加元素
        myCollection.add("苹果");
        myCollection.add("香蕉");
        myCollection.add("橙子");
        myCollection.add("葡萄");
        
        // 使用增强型for循环遍历集合
        System.out.println("使用增强型for循环遍历集合:");
        for (String fruit : myCollection) {
            System.out.print(fruit + "\t");
        }
        System.out.println(); // 换行
        
        // 使用迭代器遍历集合
        System.out.println("使用迭代器遍历集合:");
        Iterator<String> iterator = myCollection.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.print(iterator.next() + "\t");
        }
        System.out.println(); // 换行
    }
}

3.3、 ArrayList构造和添加方法

方法名	说明
public ArrayList<E>()	创建一个空集合
public boolean add(E e)	将指定的参数元素追加到集合的末尾
public void add(int index ,E e)	在集合的指定位置添加指定的元素（插入元素）
public void addAll(E object)	用于将指定集合中所有元素添加到当前集合中

/**
 * 演示ArrayList的构造和添加方法
 */
public class MyArrayList {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建空ArrayList
        ArrayList<String> myList = new ArrayList<>(); // 使用String作为泛型

        // 采用默认追加的方式添加元素
        System.out.println("添加 '成龙' 是否成功：" + myList.add("成龙"));
        System.out.println("添加 '李连杰' 是否成功：" + myList.add("李连杰"));
        System.out.println("添加 '周星驰' 是否成功：" + myList.add("周星驰"));
        System.out.println("添加 '梁朝伟' 是否成功：" + myList.add("梁朝伟"));

        // 插入的方式添加元素
        myList.add(1, "张曼玉"); // 指定位置插入元素，索引位置之后的元素会自动向后移动

        // 创建新的ArrayList
        ArrayList<String> newList = new ArrayList<>();
        newList.add("巩俐");
        newList.add("章子怡");
        newList.add("刘德华");
        newList.add("周杰伦");

        // 查看集合中的元素
        System.out.println("原集合内部元素：" + myList);
        System.out.println("新集合内部元素：" + newList);

        // 将新集合全部元素添加到原集合中
        myList.addAll(newList);
        System.out.println("合并后的集合内部元素：" + myList);
    }
}

3.4、ArrayList实现原理

内部使用一个 Object 数组来存储元素。
当数组空间不足以容纳新的元素时，会自动扩容。扩容时通常会创建一个新的更大的数组，并将原数组中的元素拷贝到新数组中。
当数组中元素数量减少到一定程度时，会自动缩减数组的大小，以节省内存空间。
ArrayList 支持随机访问，通过索引来直接访问元素，因为底层是基于数组实现的

public class MyArrayList<E> {
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10; // 默认初始容量
    private Object[] elements; // 存储元素的数组
    private int size; // 元素数量

    public MyArrayList() {
        elements = new Object[DEFAULT_CAPACITY]; // 初始化数组
        size = 0; // 初始元素数量为0
    }

    // 添加元素
    public void add(E element) {
        ensureCapacity(); // 确保容量足够
        elements[size++] = element; // 将元素放入数组中，并增加元素数量
    }

    // 获取指定索引的元素
    public E get(int index) {
        if (index < 0 || index >= size)
            throw new IndexOutOfBoundsException("Index: " + index + ", Size: " + size); // 索引越界检查
        return (E) elements[index]; // 返回指定索引处的元素
    }

    // 确保容量足够
    private void ensureCapacity() {
        if (size == elements.length) { // 如果当前元素数量等于数组长度
            int newCapacity = elements.length * 2; // 扩容为原来的两倍
            Object[] newElements = new Object[newCapacity]; // 创建新数组
            System.arraycopy(elements, 0, newElements, 0, size); // 将原数组元素复制到新数组
            elements = newElements; // 更新数组引用
        }
    }

    // 返回列表大小
    public int size() {
        return size;
    }
}

4、hashMap

双列集合：用来存储键值对的集合。

interface Map<K,V> : K(key)键，V(value)值
将键映射到值的对象，不能出现重复的键，每个键最多可以映射到一个值

1、Map和Collection没有继承关系。 2、Map集合以key和value的方式存储数据：键值对 key和value都是引用数据类型。 key和value都是存储对象的内存地址。 key起到主导的地位，value是key的一个附属品。

4.1Map的基本方法

方法名	说明
V put(K key,V value)	设置键值对
V remove(Object key)	删除元素
void clear()	清空集合
boolean containsKey(Object key)	判断键是否存在，存在则返回true
boolean containsValue(Object value)	判断值是否存在，存在则返回true
boolean isEmpty()	判断集合是否为空
int size()	获取集合元素个数

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class SimpleMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个HashMap实例
        Map<String, Integer> map = new HashMap<>();

        // 设置键值对
        map.put("apple", 10);
        map.put("banana", 20);
        map.put("orange", 15);

        // 删除元素
        map.remove("banana");

        // 清空集合
        map.clear();

        // 判断键是否存在
        boolean containsKey = map.containsKey("apple");
        System.out.println("Contains key 'apple': " + containsKey);

        // 判断值是否存在
        boolean containsValue = map.containsValue(20);
        System.out.println("Contains value 20: " + containsValue);

        // 判断集合是否为空
        boolean isEmpty = map.isEmpty();
        System.out.println("Is map empty: " + isEmpty);

        // 获取集合大小
        int size = map.size();
        System.out.println("Map size: " + size);
    }
}