第十三章 集合【开发的重点】
一、集合基础概念
1. 集合是Java中用于批量存储多个对象的容器工具，区别于数组，长度可动态变化。
2. 集合全部相关接口、工具类都存放于java.util包下，使用时需要导包。
3. 学习集合统一遵循四个核心维度，所有集合都按这个思路掌握：
（1）对应顶层接口的独有特性
（2）接口中定义的增删改查核心方法
（3）接口对应的底层实现类与底层原理
（4）集合支持的全部遍历写法
二、Collection单列集合体系
（一）顶层父接口：Collection
1. 核心特性：只能存储Object类型对象，是所有单列集合的父规范，无下标、无排序强制要求。
2. 通用核心方法：
◦ add(Object o)：向集合末尾添加元素，返回添加成功标记，开发高频使用
◦ contains(Object o)：判断集合内是否存在指定元素，存在返回true，不存在返回false
◦ remove(Object o)：匹配元素并从集合中删除，完成删除返回true
◦ size()：获取集合当前存储的有效元素总个数
3. 实现规则：该接口没有直接可实例化的实现类，所有功能由List、Set两个子接口落地实现
4. 遍历规则：自身不提供直接遍历方式，遍历逻辑由两个子接口拓展实现
（二）子接口一：List有序可重复集合
1. 核心特性：存储元素有序、自带数字下标、允许存入重复元素；下标取值区间0 ~ size()-1，开发基础重点。
2. 拓展独有方法（继承Collection全部方法，新增下标操作方法）：
◦ add(Object o)：无参下标重载，默认把元素追加到集合尾部
◦ add(int index, Object o)：按下标位置插入元素，原下标及后续元素自动后移
◦ get(int index)：根据下标读取对应位置元素，List查询核心方法
◦ remove(int index)：按下标删除元素，返回被删除的原对象
◦ set(int index, Object o)：修改指定下标元素，返回修改前旧元素
3. 三大常用实现类
1. ArrayList
底层基于动态数组实现，随机查询速度极快，中间增删元素需要移动数组，效率偏低；诞生于JDK1.2，多线程并发下不安全，单线程运行效率高。
底层扩容规则：创建对象时不会立刻初始化数组，首次调用add添加元素才分配空间；数组初始容量10，容量不足时每次扩容至原长度1.5倍。
2. Vector
底层同样是数组，查询快、中间增删慢；JDK1.1早期类，所有方法加同步锁，多线程安全，但单线程运行效率远低于ArrayList，日常开发极少使用。
3. LinkedList
底层双向链表结构，没有数组扩容开销，首尾、中间增删元素效率极高；随机下标查询需要从头遍历链表，查询速度慢；线程不安全，单线程场景增删优先选择。
面试拓展题：ArrayList与LinkedList的核心区别，从底层结构、查询效率、增删效率、线程安全四个维度作答。
4. List三种遍历方式
1. 下标for循环遍历：依靠get方法按下标依次读取
for(int i = 0; i < list.size(); i++){
Object obj = list.get(i);
}
2. 增强for循环（foreach）：开发最常用简化遍历方式
for(数据类型 变量 : 集合对象){
// 变量直接代表集合内每一个元素
}
底层本质是迭代器遍历的语法糖。
3. 迭代器Iterator遍历（foreach底层原理）
◦ 第一步：通过集合iterator()方法获取迭代器对象
◦ 第二步：迭代器两个核心API
hasNext()：判断迭代器中是否还有未读取元素，有返回true
next()：读取下一个元素，指针向后移动一位
◦ 完整遍历模板
Iterator it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
Object element = it.next();
}
（三）泛型
1. 泛型集合：给集合限定统一存储数据类型，编译阶段做类型校验，避免类型转换异常，是开发重点语法。
标准定义格式：List<存储类型> 集合名 = new ArrayList<存储类型>();
2. 泛型类语法规则
1. 定义语法：class 类名<泛型标识1,泛型标识2>{}，通用标识T、E、K、V
2. 使用规范：创建对象时必须前后泛型类型保持一致；基础数据类型不能作为泛型，只能使用对应包装类；创建对象不写泛型默认全部识别为Object；多泛型标识需要一次性全部指定或全部省略。
（四）集合工具类Collections
1. 定位：专门操作Collection、List、Set集合的工具类，内部全部静态方法，无需创建对象直接类名调用。
2. 高频静态方法
◦ reverse(List list)：反转List集合内元素存储顺序
◦ shuffle(List list)：打乱List集合元素顺序，实现随机排列
◦ sort(List list)：对集合内元素进行升序排序
3. 排序配套两种比较器
1. 内置比较器Comparable：需要存储的实体类实现该接口，重写compareTo方法，在实体类内部定义排序规则；返回正数、负数、0区分大小。
2. 外置比较器Comparator：无需修改实体类，排序时通过匿名内部类单独定义比较规则，灵活切换多种排序逻辑。
面试拓展题：区分Collection接口与Collections工具类
解析：Collection是单列集合顶层父接口，定义集合通用规范；Collections是静态工具类，提供操作集合的各类工具方法。
（五）子接口二：Set不可重复集合
1. 核心特性：无序存储、无下标索引、集合内元素不允许存储重复内容
2. 方法体系：完全继承Collection接口全部方法，没有拓展下标相关方法
3. 主流实现类
1. HashSet（开发、面试双重重点）
自定义对象存入HashSet去重规则：必须重写实体类hashCode()与equals()两个方法。
◦ hashCode重写规则：相同属性对象返回一致哈希值，不同属性尽量返回不同哈希值；常规做法把所有成员变量哈希值相加返回。
◦ equals重写规则：两个对象所有属性全部相等时返回true，判定为重复元素。
HashSet去重底层流程：存入对象先计算哈希值定位存储槽位；槽位无元素直接存入；槽位已有元素则调用equals对比全部属性，相等则拒绝存入，不相等则追加存储。
2. LinkedHashSet：HashSet子类，底层链表+哈希表，保留元素添加顺序，同时保证元素不重复；自定义对象存储同样需要重写hashCode与equals。
3. TreeSet：SortedSet接口实现类，自带自动排序；自定义对象存储需要实现Comparable接口重写compareTo，返回值为0判定为重复对象。
4. Set遍历方式：仅支持增强for循环、迭代器两种遍历，无下标无法使用普通for循环。
三、Map双列集合体系
（一）Map核心特性
1. 存储单位为键值对（key=value），一个集合元素包含两个对象
2. 键key：无序、无下标、全局唯一，不允许重复
3. 值value：无序、无下标，允许存入重复数据
（二）Map通用核心方法
• put(K key,V value)：添加/修改键值对；键不存在直接新增；键已存在则覆盖旧值，返回被覆盖的旧value，开发高频方法
• remove(K key)：根据指定键删除整条键值对，返回被删除的value
• get(K key)：根据键查询对应value，Map读取数据核心方法
• containsKey(K key)：判断集合是否存在指定key
• containsValue(V value)：判断集合是否存在指定value
• size()：获取当前集合键值对总数量
（三）Map五大实现类
1. HashMap（开发核心重点）
JDK1.2推出，线程不安全，运行效率高；key与value都允许存入null；自定义对象作为key时，实体类必须重写hashCode和equals保证键唯一，业务中一般使用String、Integer作为key。
2. Hashtable
JDK1.1早期类，所有方法加同步锁，多线程安全，运行速度慢；key、value都不允许存入null，开发基本淘汰。
面试拓展题：HashMap与Hashtable完整区别
3. Properties
Hashtable子类，强制要求key和value只能是String字符串，项目中常用来读取配置文件。
4. LinkedHashMap：HashMap子类，底层链表维护存储顺序，遍历顺序和添加顺序保持一致。
5. TreeMap：SortedMap接口实现类，会根据key自动排序；自定义对象作为key需要实现Comparable接口。
（四）Map三种遍历方式
1. 键遍历（开发最常用）
通过keySet()获取全部key组成Set集合，再遍历key，搭配get方法读取对应value
Set<K> keySet = map.keySet();
for(K key : keySet){
V value = map.get(key);
}
2. 值遍历
通过values()获取全部value组成Collection集合，仅能操作值，无法获取对应key
Collection<V> values = map.values();
for(V v : values){}
3. 键值对整体遍历
通过entrySet()把每一组键值对封装为Map.Entry对象存入Set，通过Entry的getKey()、getValue()直接获取键和值，效率高于键遍历
Set<Map.Entry<K,V>> entrySet = map.entrySet();
for(Map.Entry<K,V> entry : entrySet){
K k = entry.getKey();
V v = entry.getValue();
}