JavaSE-集合

Java基础集合分为两大类，Collection和Map，前者单列集合，后者双列集合。

Collection

下图为Collection集合体系树

Collection下有List和Set两小类集合，List和Set都只是接口。

List的具体实现有ArrayList和LinkedList，Set的具体实现有HashSet，LinkedHashSet，TreeSet。

它们的特点如下表

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| List | ArrayList | 有序，可重复，有索引 |
| List | LinkedList | 有序，可重复，有索引 |
| Set | HashSet | 无序，不重复，无索引 |
| Set | LinkedHashSet | 有序，不重复，无索引 |
| Set | TreeSet | 排序，不重复，无索引 |

Map

下图为Map集合体系树

其中具体的实现分别是HashMap，LinkedHashMap，TreeMap，特点如下表

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| Map | HashMap | 无序，不重复，无索引 |
| Map | LinkedHashMap | 有序，不重复，无索引 |
| Map | TreeMap | 排序，不重复，无索引 |

需要注意的是Map的”序”都是基于Key的

性能

ArrayList

ArrayList行为和数组无异，插入删除会设计复制覆盖，性能不高，但是因为索引所以涉及索引的操作性能格外的好，比如读取，末尾增删改。同时内存占用很小，除了数据本身没有太多其他的东西。

LinkedList

LinkedList在ArrayList基础上，使用”链”链接前后元素，取缔了ArrayList因为复制覆盖造成的低效行为，在增删改性能都很好，但是因为使用了链所以数据在内存中不是连续的，故而失去了索引一步读取的优势，需要遍历才能锁定元素，因此涉及索引的操作都受到一定性能下滑。内存占用比ArrayList多了”链”。

请使用Iterator迭代器，通过Iterator迭代List永远是效率最高的

List<String> list = new ArrayList<String>();
//后期还可直接替换成LinkedList
list = new LinkedList<String>();

HashSet

HashSet是基于哈希表实现的，哈希表是一种增删改查性能都较好的数据结构

目前的（jdk8+）哈希表是基于数组+链表+红黑树实现的。

我们可以肯定LinkedList的链能够一步增删元素的优势，但是却没法一步定位到元素，但是Hash可以逼近，Hash将元素的哈希值取余后的到的结果作为索引放入数组对应位置，如果多个元素位置相同就用链连接，这就是哈希表的雏形=数组+链表，虽然看起来漏洞百出。使用哈希表定位元素只需对哈希值取余得到索引，锁定数组位置，然后遍历链表，锁定元素。只需要保证哈希表取余和遍历都不会花上太多时间，那么哈希表在锁定元素上就也是成功的。

庆幸的是，哈希表的取余操作十分高效，这得益于它的设计，哈希表的数组长度保持为2的幂，用二进制数表示就是一个1+多个0，比如10=2，100=4，1000=8，那么对于随便一个二进制数，和这个2幂进行”按位与”运算就可以得到余数的二进制数。

如果我们保证一个数组位置上的元素不会太多，那么遍历链表也是开销极小的。哈希表默认的加载因子为0.75，意味着元素数超过数组长度*0.75时，哈希表会进行扩容，也就是将数组长度*2 ，这就保证了一个数组位置上的链表不会太长。此时又会产生一个问题，扩容后所有元素都需要重新取余计算位置吗？不用，哈希表也有巧妙的办法，基本上只需要移动一半的元素就可以。

同时，在红黑树的加持下，如果太过幸运，数组某位置上的链表过长（>8），那么哈希表会把这个链表变成红黑树，进一步为遍历加速。

因此，HashSet的性能是均衡地较好。

LinkedHashSet

就是在HashSet的基础上，给元素间加上了链，确定了它们的顺序。

TreeSet

底层不是哈希表了，而是红黑树，一种自平衡二叉树。性能感觉起来是更优雅的均衡较好。

随着元素数量增加，二叉树优势越为明显，如果数组+链表的结构能在低量元素时能比红黑树快，那么哈希表就比单纯的红黑树快。

Map

Map和Set是一样的，更准确地说，Set底层用的就是Map，忽略了value只保留key而已。

其他问题

HashSet不能对内容一样的两个不同对象去重，为什么？怎么办？

比如自定义Student类

public class Student {
    private String name;
    private int age;
    private double height;
}

Student s1 = new Student("张三", 22, 189.5);
Student s2 = new Student("张三", 22, 189.5);

因为第一，哈希表需要对象的哈希值确定位置，而hashCode()默认是地址的比较，两个不同对象地址明显不同，使用哈希表会错误地把两个对象也放进去。解决办法是重写对象地hashCode()方法。

因为第二，如果两个对象hashCode()一致，在数组同一位置，此时会进行equals比较，如果是false，后者就会当作新元素。解决办法就是重写equals方法。

在Java中==对基本数据类型是值的比较，对对象是地址比较。

equals方法（一般不对基本数据类型比较），对对象是地址比较，但是对象的equals方法可以重写。这很常见，就像String一样是重写过的，使用equals实际上是在对值进行比较。

所以想要去重，就要重写对象的hashCode和equals方法。

idea可以快捷插入hashCode和equals，默认是值一样就相等。

@Override
public boolean equals(Object o) {
    if (this == o) return true;
    if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
    StudentComp student = (StudentComp) o;
    return age == student.age && Double.compare(height, student.height) == 0 && Objects.equals(name, student.name);
}

@Override
public int hashCode() {
    return Objects.hash(name, age, height);
}

如果TreeSet的键是自定义对象，怎么定义排序规则？

两个办法

• Student类继承Comparable接口，重写compareTo方法

public class Student implements Comparable<Student> {
    private String name;
    @Override
    public int compareTo(Student o) {
        if (this.age!=o.age){
            return Integer.compare(this.age, o.age);
        }else if (this.height!=o.height){
            return Double.compare(this.height, o.height);
        }else{
            return this.name.compareTo(o.name);
        }
    }
}

• 使用TreeSet时提供参数构造器的Comparator

Set<Student> set2 = new TreeSet<>(new Comparator<Student>() {
            @Override
            public int compare(Student o1, Student o2) {
                if (o1.age!=o2.age){
                    return Integer.compare(o1.age, o2.age);
                }else if (o1.height!=o2.height){
                    return Double.compare(o1.height, o2.height);
                }else{
                    return o1.name.compareTo(o2.name);
                }
            }
        });

Set<Student> set2 = new TreeSet<>((o1, o2)->{
            if (o1.age!=o2.age){
                return Integer.compare(o1.age, o2.age);
            }else if (o1.height!=o2.height){
                return Double.compare(o1.height, o2.height);
            }else{
                return o1.name.compareTo(o2.name);
            }
        });