一、引入

（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。

（2）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。
  比如：String[] arr;int[] arr1;Object[] arr2;

⭕ 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。
• 获取数组中实际元素的个数的需求，数组没有现成的属性或方法可用。
• 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

二、概述

（1）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）体系分布：
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。

（实线表示“继承”，虚线表示“实现”）
● List：元素有序、可重复的集合。–>“动态”数组

• ArrayList
• LinkedList
• Vector

● Set：元素无序、不可重复的集合

• HashSet
• LinkedHashSet
• TreeSet

⭕ Map接口：双列数据，保存具有映射关系“key-value对”的集合

（实线表示“继承”，虚线表示“实现”）
● HashMap
● LinkedHashMap
● TreeMap
● Hashtable
● Properties

三、Collection接口

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. 方法

2.1 添加

2.2 获取有效元素的个数

2.3 清空集合

2.4 判断是否是空集合

2.5 判断是否包含某个元素

通过调用元素的equals方法来（挨个）比较判断是否是同一个对象

2.6 删除

通过调用元素的equals方法来判断是否是要删除的某个元素，只会删除找到的第一个元素/删除当前集合里的指定某个子集合，即取当前集合的差集

2.7 取两个集合的交集

把交集的结果存在当前集合中

2.8 判断集合是否相等

2.9 转成对象数组

2.10 获取集合对象的哈希值

2.11 遍历

返回迭代器对象，用于集合遍历

2.12 代码演示

@Test
public void test1(){
        Collection coll = new ArrayList();

        //add(Object e):将元素e添加到集合coll中
        coll.add("AA");
        coll.add("BB");
        coll.add(123);//自动装箱
        coll.add(new Date());

        //size():获取添加的元素的个数
        System.out.println(coll.size());//4

        //addAll(Collection coll1):将coll1集合中的元素添加到当前的集合中
        Collection coll1 = new ArrayList();
        coll1.add(456);
        coll1.add("CC");
        coll.addAll(coll1);

        System.out.println(coll.size());//6
        System.out.println(coll);//[AA, BB, 123, Tue Apr 19 22:51:41 CST 2022, 456, CC]

        //clear():清空集合元素
        coll.clear();

        //isEmpty():判断当前集合是否为空
        System.out.println(coll.isEmpty());//true
    }

@Test
   public void test2(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
//        Person p = new Person("Jerry",20);
//        coll.add(p);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);
        //1.contains(Object obj):判断当前集合中是否包含obj
        //我们在判断时会调用obj对象所在类的equals()。
        boolean contains = coll.contains(123);
        System.out.println(contains);//true
        System.out.println(coll.contains(new String("Tom")));//true
//        System.out.println(coll.contains(p));//true
        System.out.println(coll.contains(new Person("Jerry",20)));//false 

        //2.containsAll(Collection coll1):判断形参coll1中的所有元素是否都存在于当前集合中。
        Collection coll1 = Arrays.asList(123,4567);
        System.out.println(coll.containsAll(coll1));//false
    }

@Test
    public void test3(){
        //3.remove(Object obj):从当前集合中移除obj元素。
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        coll.remove(1234);
        System.out.println(coll);//[123, 456, Person@621be5d1, Tom, false]

        coll.remove(new Person("Jerry",20));
        System.out.println(coll);//[123, 456, Person@621be5d1, Tom, false]

        //4. removeAll(Collection coll1):差集：从当前集合中移除coll1中所有的元素。
        Collection coll1 = Arrays.asList(123,456);
        coll.removeAll(coll1);
        System.out.println(coll);//[Person@621be5d1, Tom, false]
    }

    @Test
    public void test4(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry",20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        //5.retainAll(Collection coll1):交集：获取当前集合和coll1集合的交集，并返回给当前集合
       Collection coll1 = Arrays.asList(123,456,789);
       coll.retainAll(coll1);
       System.out.println(coll);//[123, 456]

        //6.equals(Object obj):要想返回true，需要当前集合和形参集合的元素都相同。
        Collection coll2 = new ArrayList();
        coll2.add(456);
        coll2.add(123);
        coll2.add(new Person("Jerry",20));
        coll2.add(new String("Tom"));
        coll2.add(false);
        System.out.println(coll.equals(coll2));//false
    }

   @Test
    public void test5() {
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(123);
        coll.add(456);
        coll.add(new Person("Jerry", 20));
        coll.add(new String("Tom"));
        coll.add(false);

        //7.hashCode():返回当前对象的哈希值
        System.out.println(coll.hashCode());//1412105286

        //8.集合 --->数组：toArray()
        Object[] arr = coll.toArray();
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.println(arr[i]);
        }
        //123
        //456
        //Person@621be5d1
        //Tom
        //false

        //拓展：数组 --->集合:调用Arrays类的静态方法asList()
        List<String> list = Arrays.asList(new String[]{"AA", "BB", "CC"});
        System.out.println(list);//[AA, BB, CC]

        List arr1 = Arrays.asList(new int[]{123, 456});
        System.out.println(arr1.size());//1

        List arr2 = Arrays.asList(new Integer[]{123, 456});
        System.out.println(arr2.size());//2
    }
}

3. Collection子接口之一：List接口

3.1 概述

（1）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。

（2）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，即“动态”数组,替换原有的数组。

（3）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。

（4）JDK API中List接口的实现类常用的有：ArrayList、LinkedList和Vector。

3.2 方法

List除了从Collection集合继承的方法外，List 集合里还添加了一些根据索引来操作集合元素的方法。

常用方法总结：

3.2.1 代码演示

@Test
        public void test1(){
            ArrayList list = new ArrayList();
            list.add(123);
            list.add(456);
            list.add("AA");
            list.add(new Person("Tom",12));
            list.add(456);
    
            System.out.println(list);//[123, 456, AA, Person@621be5d1, 456]
    
            //void add(int index, Object ele):在index位置插入ele元素
            list.add(1,"BB");
            System.out.println(list);//[123, BB, 456, AA, Person@621be5d1, 456]
            
            //boolean addAll(int index, Collection eles):从index位置开始将eles中的所有元素添加进来
            List list1 = Arrays.asList(1, 2, 3);
            list.addAll(list1);
    //        list.add(list1);
            System.out.println(list.size());//9
    
            //Object get(int index):获取指定index位置的元素
            System.out.println(list.get(0));//123
    
        }

  @Test
    public void test2(){
        ArrayList list = new ArrayList();
        list.add(123);
        list.add(456);
        list.add("AA");
        list.add(new Person("Tom",12));
        list.add(456);
        //int indexOf(Object obj):返回obj在集合中首次出现的位置。如果不存在，返回-1.
        int index = list.indexOf(4567);
        System.out.println(index);//-1

        //int lastIndexOf(Object obj):返回obj在当前集合中末次出现的位置。如果不存在，返回-1.
        System.out.println(list.lastIndexOf(456));//4

        //Object remove(int index):移除指定index位置的元素，并返回此元素
        Object obj = list.remove(0);
        System.out.println(obj);//123
        System.out.println(list);//[456, AA, Person@621be5d1, 456]

        //Object set(int index, Object ele):设置指定index位置的元素为ele
        list.set(1,"CC");
        System.out.println(list);//[456, CC, Person@621be5d1, 456]

        //List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从fromIndex到toIndex位置的左闭右开区间的子集合
        List subList = list.subList(2, 4);
        System.out.println(subList);//[Person@621be5d1, 456]
        System.out.println(list);//[456, CC, Person@621be5d1, 456]
    }

 @Test
    public void test3(){
        ArrayList list = new ArrayList();
        list.add(123);
        list.add(456);
        list.add("AA");

        //方式一：Iterator迭代器方式
        Iterator iterator = list.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
        //123
        //456
        //AA
        

        //方式二：增强for循环
        for(Object obj : list){
            System.out.println(obj);
        }
        //123
        //456
        //AA



        //方式三：普通for循环
        for(int i = 0;i < list.size();i++){
            System.out.println(list.get(i));
        }
        //123
        //456
        //AA
    }

3.3 List实现类之一：ArrayList

3.3.1 概述

⭕ 作为List接口的主要实现类；

⭕ 线程不安全的，效率高；

⭕ 底层使用Object[] elementData存储。

3.3.2 源码分析

⭕ jdk 7：

🔺空参的构造器中，底层默认创建了长度是10的Object[]数组elementData。

 ArrayList list = new ArrayList();
 list.add(123);//elementData[0] = new Integer(123);

🔺如果此次的添加导致底层elementData数组容量不够，则扩容。
默认情况下，扩容为原来的容量的1.5倍，同时需要将原有数组中的数据复制到新的数组中。

🔺建议开发中使用带参的构造器：默认创建指定长度的数组 。

ArrayList list = new ArrayList(int capacity)//默认创建指定长度的数组

⭕ jdk 8：

🔺底层Object[] elementData初始化为{}，并没有创建长度为10的数组

ArrayList list = new ArrayList();

🔺第一次调用add()时，底层才创建了长度10的数组，并将数据123添加elementData[0]

list.add(123);

🔺后续的添加和扩容操作与jdk7相同。

结论：jdk7中的ArrayList的对象的创建类似于单例的饿汉式，而jdk8中的ArrayList的对象的创建类似于单例的懒汉式，延迟了数组的创建，节省内存。

3.4 List实现类之二：LinkedList

3.4.1 概述

⭕ 对于频繁的插入、删除操作，使用此类效率比ArrayList高；

⭕ 底层使用双向链表存储。

⭕ 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

3.4.2 源码分析

LinkedList list = new LinkedList(); //内部声明了Node类型的first和last属性，默认值为null

list.add(123);//将123封装到Node中，创建了Node对象。 

//Node定义为：（体现了LinkedList的双向链表的说法）
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;
        }
}

3.5 List实现类之三：Vector

3.5.1 概述

⭕ 作为List接口的古老实现类。

⭕ 线程安全的，效率低。

⭕ 底层使用Object[] elementData存储。

⭕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：

3.5.2 源码分析

jdk7和jdk8中通过Vector()构造器创建对象时，底层都创建了长度为10的数组。 在扩容方面，默认扩容为原来的数组长度的2倍。

3.6 ArrayList、LinkedList、Vector三者的异同？

⭕ 同：
① 三个类都是实现了List接口。
② 存储数据的特点相同：存储有序的、可重复的数据。

⭕ 不同：见上

4. Collection子接口之二：Set接口

4.1 概述

⭕ Set接口是Collection的子接口，set接口没有提供额外的方法。

⭕ 存储无序的、不可重复的数据。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。

⭕ 要求：
向Set(主要指：HashSet、LinkedHashSet)中添加的数据，其所在的类一定要重写hashCode()和equals()，且重写的hashCode()和equals()尽可能保持一致性：相等的对象必须具有相等的散列码。
重写两个方法的小技巧：对象中用作 equals() 方法比较的 Field，都应该用来计算 hashCode 值。

⭕ 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。

⭕ 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：重写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。

4.2 Set实现类之一：HashSet

4.2.1 概述

存储无序的、不可重复的数据。

• 无序性：不等于随机性。存储的数据在底层数组中并非按照数组索引的顺序添加，而是根据数据的哈希值决定的。
• 不可重复性：保证添加的元素按照equals()判断时，不能返回true.即：相同的元素只能添加一个。

4.2.2 添加元素的过程

我们向HashSet中添加元素a,首先调用元素a所在类的hashCode()方法，计算元素a的哈希值，此哈希值接着通过某种算法计算出在HashSet底层数组中的存放位置（即为：索引位置），判断数组此位置上是否已经有元素：

1. 如果此位置上没有其他元素，则元素a添加成功。 —>情况1
2. 如果此位置上有其他元素b(或以链表形式存在的多个元素），则比较元素a与元素b的hash值：
   2.1 如果hash值不相同，则元素a添加成功。—>情况2
   2.2 如果hash值相同，进而需要调用元素a所在类的equals()方法：
   equals()返回true,元素a添加失败
   equals()返回false,则元素a添加成功。—>情况3

对于添加成功的情况2和情况3而言：元素a与已经存在指定索引位置上数据以链表的方式存储。
jdk 7 :元素a放到数组中，指向原来的元素。
jdk 8 :原来的元素在数组中，指向元素a
口诀：七上八下

4.2.3 代码演示

   @Test
    public void test(){
        Set set = new HashSet();
        set.add(456);
        set.add(123);
        set.add(123);
        set.add("AA");
        set.add("CC");
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(129);

        Iterator iterator = set.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
        //AA
        //CC
        //129
        //456
        //User@621be5d1
        //User@573fd745
        //123
    }

4.3 Set实现类之二：LinkedHashSet

4.3.1 概述

⭕ 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。在添加数据的同时，每个数据还维护了两个引用，记录此数据前一个数据和后一个数据。

⭕ 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。对于频繁的遍历操作，LinkedHashSet效率高于HashSet。

⭕ LinkedHashSet 不允许集合元素重复。

4.3.2 代码演示

    @Test
    public void test(){
        Set set = new LinkedHashSet();
        set.add(456);
        set.add(123);
        set.add(123);
        set.add("AA");
        set.add("CC");
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(129);

        Iterator iterator = set.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
        //456
        //123
        //AA
        //CC
        //User@621be5d1
        //User@573fd745
        //129
        //
        //Process finished with exit code 0
    }

4.4 Set实现类之三：TreeSet

4.4.1 概述

⭕ 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。

⭕ 向TreeSet中添加的数据，要求是相同类的对象。

⭕ 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。

• 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

• 定制排序
  比较两个对象是否相同的标准为：compare()返回0，不再是equals().

特点：有序，查询速度比List快

4.4.2 排序—自然排序

⭕ 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 的接口的类必须实现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。

⭕ 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。

4.4.3 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。

4.4.4 代码演示

@Test
    public void test(){
        Comparator com = new Comparator() {
            //按照年龄从小到大排列
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                if(o1 instanceof User && o2 instanceof User){
                    User u1 = (User)o1;
                    User u2 = (User)o2;
                    return Integer.compare(u1.getAge(),u2.getAge());
                }else{
                    throw new RuntimeException("输入的数据类型不匹配");
                }
            }
        };

        TreeSet set = new TreeSet(com);
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(new User("Jerry",32));
        set.add(new User("Jim",2));
        set.add(new User("Mike",65));
        set.add(new User("Mary",33));
        set.add(new User("Jack",33));
        set.add(new User("Jack",56));


        Iterator iterator = set.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
        //User@621be5d1
        //User@573fd745
        //User@15327b79
        //User@4f2410ac
        //User@722c41f4
        //User@5b80350b

    }

 @Test
    public void test1(){
        TreeSet set = new TreeSet();

        //失败：不能添加不同类的对象
//        set.add(123);
//        set.add(456);
//        set.add("AA");
//        set.add(new User("Tom",12));

            //举例一：
//        set.add(34);
//        set.add(-34);
//        set.add(43);
//        set.add(11);
//        set.add(8);

        //举例二：
        set.add(new User("Tom",12));
        set.add(new User("Jerry",32));
        set.add(new User("Jim",2));
        set.add(new User("Mike",65));
        set.add(new User("Jack",33));
        set.add(new User("Jack",56));


        Iterator iterator = set.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }

    }

四、Map接口

1. 概述

⭕ Map接口与Collection接口并列存在。用于保存具有映射关系的数据:key-value —类似于高中的函数：y = f(x)。

⭕ Map中的key和value都可以是任何引用类型的数据。

⭕ Map中的key:无序的、不可重复的，使用Set存储所有的key，常用String类作为Map的“键” —> key所在的类要重写equals()和hashCode()（以HashMap为例）

⭕ Map中的value:无序的、可重复的，使用Collection存储所有的value —>value所在的类要重写equals()

⭕ 一个键值对：key-value构成了一个Entry对象。Map中的entry:无序的、不可重复的，使用Set存储所有的entry

⭕ 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. Map中定义的方法

⭕ 添加、删除、修改操作：

⭕ 元素查询的操作：

⭕ 元视图操作的方法：

⭕ 总结：常用方法：

2.1 代码演示

    @Test
    public void test1(){
        Map map = new HashMap();
//        map = new Hashtable();
        map.put(null,123);

    }

    @Test
    public void test2(){
        Map map = new HashMap();
        map = new LinkedHashMap();
        map.put(123,"AA");
        map.put(345,"BB");
        map.put(12,"CC");

        System.out.println(map);//{123=AA, 345=BB, 12=CC}
    }

   /*
     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
     */
    @Test
    public void test3(){
        Map map = new HashMap();
        //添加
        map.put("AA",123);
        map.put(45,123);
        map.put("BB",56);
        //修改
        map.put("AA",87);

        System.out.println(map);//{AA=87, BB=56, 45=123}

        Map map1 = new HashMap();
        map1.put("CC",123);
        map1.put("DD",123);

        map.putAll(map1);

        System.out.println(map);//{AA=87, BB=56, CC=123, DD=123, 45=123}

        //remove(Object key)
        Object value = map.remove("CC");
        System.out.println(value);//123
        System.out.println(map);//{AA=87, BB=56, DD=123, 45=123}

        //clear()
        map.clear();//与map = null操作不同
        System.out.println(map.size());//0
        System.out.println(map);//{}
    }

   /*
 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
     */
    @Test
    public void test4(){
        Map map = new HashMap();
        map.put("AA",123);
        map.put(45,123);
        map.put("BB",56);
        // Object get(Object key)
        System.out.println(map.get(45));//123
        //containsKey(Object key)
        boolean isExist = map.containsKey("BB");
        System.out.println(isExist);//true

        isExist = map.containsValue(123);
        System.out.println(isExist);//true

        map.clear();

        System.out.println(map.isEmpty());//true

    }

 /*
 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

     */


    @Test
    public void test5(){
        Map map = new HashMap();
        map.put("AA",123);
        map.put(45,1234);
        map.put("BB",56);

        //遍历所有的key集：keySet()
        Set set = map.keySet();
        Iterator iterator = set.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
        //AA
        //BB
        //45
        
        
        System.out.println();
        //遍历所有的value集：values()
        Collection values = map.values();
        for(Object obj : values){
            System.out.println(obj);
        }
        //123
        //56
        //1234
        
        
        System.out.println();
        //遍历所有的key-value
        //方式一：entrySet()
        Set entrySet = map.entrySet();
        Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
        while (iterator1.hasNext()){
            Object obj = iterator1.next();
            //entrySet集合中的元素都是entry
            Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
            System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());
        }
        //AA---->123
        //BB---->56
        //45---->1234
        
        
        System.out.println();
        //方式二：
        Set keySet = map.keySet();
        Iterator iterator2 = keySet.iterator();
        while(iterator2.hasNext()){
            Object key = iterator2.next();
            Object value = map.get(key);
            System.out.println(key + "=====" + value);
        }
        //AA=====123
        //BB=====56
        //45=====1234

    }

3. Map实现类之一：HashMap

3.1 概述

⭕ HashMap作为Map的主要实现类，线程不安全的，效率高，可存储null的key和value

⭕ 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。

⭕ 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)
JDK8版本发布以后：HashMap是数组+链表+红黑树实现。

3.2 HashMap 的底层实现原理

⭕ jdk7：

🔺 HashMap map = new HashMap():在实例化以后，底层创建了长度是16的一维数组Entry[] table。

🔺 map.put(key1,value1):…可能已经执行过多次put…

首先，调用key1所在类的hashCode()计算key1哈希值，此哈希值经过某种算法计算以
后，得到在Entry数组中的存放位置。

1. 如果此位置上的数据为空，此时的key1-value1添加成功。 —-情况1
2. 如果此位置上的数据不为空，(意味着此位置上存在一个或多个数据(以链表形式存在)),比较key1和已经存在的一个或多个数据的哈希值：
   2.1
   如果key1的哈希值与已经存在的数据的哈希值都不相同，此时key1-value1添加成功。-—情况2
   2.2
   如果key1的哈希值和已经存在的某一个数据key2-value2的哈希值相同，继续比较：调用key1所在类的equals(key2)方法，比较：
   如果equals()返回false:此时key1-value1添加成功。—-情况3
   如果equals()返回true:使用value1替换value2。

🔺 补充：关于情况2和情况3：此时key1-value1和原来的数据以链表的方式存储。
在不断的添加过程中，会涉及到扩容问题，当超出临界值(且要存放的位置非空)时，扩容。默认的扩容方式：扩容为原来容量的2倍，并将原有的数据复制过来。

⭕ jdk8 相较于jdk7在底层实现方面的不同：

🔺 new HashMap():底层没有创建一个长度为16的数组。
🔺 jdk 8底层的数组是：Node[],而非Entry[]。
🔺 首次调用put()方法时，底层创建长度为16的数组。
🔺 jdk7底层结构只有：数组+链表。jdk8中底层结构：数组+链表+红黑树。
🔺 形成链表时，七上八下（jdk7:新的元素指向旧的元素。jdk8：旧的元素指向新的元素）
🔺 当数组的某一个索引位置上的元素以链表形式存在的数据个数 > 8 且当前数组的长度 > 64时，此时此索引位置上的所数据改为使用红黑树存储。

3.3 HashMap 源码中的重要常量

3.4 HashMap的存储结构：JDK 1.8之前

⭕ 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。

⭕ 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？
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。

⭕ 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。

⭕ 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：
🔺 HashMap map = new HashMap();//默认情况下，先不创建长度为16的数组
🔺 当首次调用map.put()时，再创建长度为16的数组
🔺 数组为Node类型，在jdk7中称为Entry类型
🔺 形成链表结构时，新添加的key-value对在链表的尾部（七上八下）
🔺 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。

⭕ 面试题：负载因子值的大小，对HashMap有什么影响?
🔺 负载因子的大小决定了HashMap的数据密度。
🔺 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。
🔺 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。
🔺 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。

4. Map实现类之二：LinkedHashMap

4.1 概述

⭕ 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，保证在遍历map元素时，可以按照添加的顺序实现遍历。
原因：在原有的HashMap底层结构基础上，添加了一对指针，指向前一个和后一个元素。

⭕ 对于频繁的遍历操作，此类执行效率高于HashMap。

4.2 底层结构

⭕ 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);
} 
}     

5. Map实现类之三：TreeMap

5.1 概述

⭕ 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。

⭕ 保证按照添加的key-value对进行排序，实现排序遍历。此时考虑key的自然排序或定制排序：

🔺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。

5.2 代码演示

 public class TreeMapTest {

    //向TreeMap中添加key-value，要求key必须是由同一个类创建的对象
    //因为要按照key进行排序：自然排序 、定制排序
    //自然排序
    @Test
    public void test1(){
        TreeMap map = new TreeMap();
        User u1 = new User("Tom",23);
        User u2 = new User("Jerry",32);
        User u3 = new User("Jack",20);
        User u4 = new User("Rose",18);

        map.put(u1,98);
        map.put(u2,89);
        map.put(u3,76);
        map.put(u4,100);

        Set entrySet = map.entrySet();
        Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
        while (iterator1.hasNext()){
            Object obj = iterator1.next();
            Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
            System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());

        }
    }

    //定制排序
    @Test
    public void test2(){
        TreeMap map = new TreeMap(new Comparator() {
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                if(o1 instanceof User && o2 instanceof User){
                    User u1 = (User)o1;
                    User u2 = (User)o2;
                    return Integer.compare(u1.getAge(),u2.getAge());
                }
                throw new RuntimeException("输入的类型不匹配！");
            }
        });
        User u1 = new User("Tom",23);
        User u2 = new User("Jerry",32);
        User u3 = new User("Jack",20);
        User u4 = new User("Rose",18);

        map.put(u1,98);
        map.put(u2,89);
        map.put(u3,76);
        map.put(u4,100);

        Set entrySet = map.entrySet();
        Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
        while (iterator1.hasNext()){
            Object obj = iterator1.next();
            Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
            System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());

        }
    }


}

6. Map实现类之四：Hashtable

6.1 概述

⭕ 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，但效率低；不能存储null的key和value。

⭕ 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的比较
🔺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。

7. Map实现类之四：Properties

7.1 概述

⭕ 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String类型，所以 Properties 里的 key 和 value 都是字符串String类型。

⭕ Properties:常用来处理配置文件。

⭕ 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);

7.2 代码演示

public class PropertiesTest {

    

//Properties:常用来处理配置文件。key和value都是String类型
    public static void main(String[] args)  {
        FileInputStream fis = null;
        try {
            Properties pros = new Properties();

            fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
            pros.load(fis);//加载流对应的文件

            String name = pros.getProperty("name");
            String password = pros.getProperty("password");

            System.out.println("name = " + name + ", password = " + password);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(fis != null){
                try {
                    fis.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

            }
        }

    }
}

五、 Collections工具类

1. 概述

⭕ Collections工具类是一个操作数组的工具类：Arrays

⭕ 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。

2. Collections工具类方法

⭕ 排序操作：（均为static方法）

⭕查找、替换操作：

⭕同步控制操作：

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

3. 代码演示

      @Test
    public void test1(){
        List list = new ArrayList();
        list.add(123);
        list.add(43);
        list.add(765);
        list.add(-97);
        list.add(0);

        //报异常：IndexOutOfBoundsException("Source does not fit in dest")
//        List dest = new ArrayList();
//        Collections.copy(dest,list);
        //正确的：
        List dest = Arrays.asList(new Object[list.size()]);
        System.out.println(dest.size());//list.size(); 5
        Collections.copy(dest,list);

        System.out.println(dest);//[123, 43, 765, -97, 0]


        /*
        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

         */
        //返回的list1即为线程安全的List
        List list1 = Collections.synchronizedList(list);
    }
    

  @Test
    public void test2(){
        List list = new ArrayList();
        list.add(123);
        list.add(43);
        list.add(765);
        list.add(765);
        list.add(765);
        list.add(-97);
        list.add(0);

        System.out.println(list);//[123, 43, 765, 765, 765, -97, 0]

//        Collections.reverse(list);
//        Collections.shuffle(list);
//        Collections.sort(list);
//        Collections.swap(list,1,2);
        int frequency = Collections.frequency(list, 123);

        System.out.println(list);//[123, 43, 765, 765, 765, -97, 0]
        System.out.println(frequency);//1

    }