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JAVA数组、String与集合详解_java string 数组

作者：从前慢现在也慢 | 2024-07-09 05:54:22

踩

java string 数组

1. 数组

一种数据结构，特点是不可变，有索引，有序。

1.1 初始化

静态初始化：int[] nums=[1,2,3]
动态初始化：int[] nums2 = new int[5]

1.2 遍历

for循环
增强for循环

1.3 数组执行原理

JAVA是把编译后的字节码加载到Java虚拟机中执行的。

为了方便虚拟机执行程序，将虚拟机划分为方法区、堆、栈、本地方法栈、寄存器五块区域。重点关注方法区、堆、栈。

方法区：字节码文件先加载到这里。
堆：存储new出来的对象，并分配地址。
栈：方法运行时进入的区域，变量在这个区域中。

1.4 Arrays操作数组

JAVA定义了Arrays工具类来操作数组。常用方法有：

Arrays.toString(); //将数组中的内容全部打印出来
Arrays.sort(); //数组排序

2. String字符串

表示字符串类型，属于引用类型，不属于基本类型。

双括号括起来的字符串，是不可变的，会存储在方法区的常量池中。

但new出来的String存储在堆中，且分配不同地址。

常用方法

3. 集合

大框架分为单列集合Collection和双列集合Map。

List元素有序，可重复，有索引。

Set元素无序，不可重复，无索引。

Map是无序，无索引的键值对。

3.1 Collection

3.1.1 常用方法

3.1.2 分类

List：元素有序，可重复，有索引

ArrayList：数组实现，查询快，没有同步，线程不安全
LinkedList：链表实现，增删快，没有同步，线程不安全
Vector：数组实现，同步，线程安全。Stack是Vector的实现类

Set：元素无序，不重复，无索引

HashSet：Hash表存储元素，LinkedHashSet维护元素插入顺序
TreeSet：二叉树实现，做内部排序

3.1.3 遍历方式

迭代器遍历：Iterator<String> it = c.iterator(); t.hasNext(); it.next()
增强for循环
forEach遍历，也就是Lambda表达式遍历。list.forEach(e->sout(e))

3.1.4 List

ArrayList底层原理：基于数组结构实现。

数组长度固定，ArrayList可变原理：

利用无参构造器创建的集合，会在底层默认创建长度为0的数组。
添加第一个元素时，底层会创建一个新的长度为10的数组。
存满时，会扩容1.5倍。
如果一次添加多个元素，1.5倍放不下，会以实际内容为准

数组扩容并不是在原数组上扩容，而是创建一个新的数组，将原来数组内容复制过去。

遍历方式：可以使用普通For循环，外加上面三种方式。

3.1.5 Set

Set具有与Collection完全一样的接口，因此没有任何额外的功能，不像前面有两个不同的List。实际上Set就是Collection,只是行为不同。(这是继承与多态思想的典型应用：表现不同的行为。)Set不保存重复的元素。

（1）HashSet

底层原理：HashSet底层时基于Hash表实现的。

JDK8以前：Hash表=数组+链表
JDK8以后：Hash表=数组+链表+红黑树

所以说要想使用HashSet存储元素，此元素对象要有两个方法：一个是hashCode方法获取元素的hashCode值（哈希值）；另一个是调用了元素的equals方法，用来比较新添加的元素和集合中已有的元素是否相同。

只有新添加元素的hashCode值和集合中以后元素的hashCode值相同、新添加的元素调用equals方法和集合中已有元素比较结果为true, 才认为元素重复。
如果hashCode值相同，equals比较不同，则以链表的形式连接在数组的同一个索引为位置（如上图所示）

在JDK8开始后，为了提高性能，当链表的长度超过8时，就会把链表转换为红黑树，如下图所示：

（2）LinkedHashSet

底层原理：也是Hash表，多了双向链表来维护元素的存取顺序。

（3）TreeSet

底层原理：二叉树（红黑树数据结构）

有序，不重复，无索引。

排序时必须指定规则，tring类型的元素，或者Integer类型的元素，它们本身就具备排序规。

两种方式定义排序规则：

让元素的类实现Comparable接口，重写compareTo方法
在创建TreeSet集合时，通过构造方法传递Compartor比较器对象。


@Override
public int compareTo(Student o) {
    //this：表示将要添加进去的Student对象
    //o: 表示集合中已有的Student对象
    return this.age-o.age;
}
 
 
 
 
Set<Student> set = new TreeSet<>(((o1, o2) -> o1.getAge()- o2.getAge()));

3.1.6 适用场景

3.1.7 Collection总结

3.2 Collection其他操作

3.2.1 并发修改异常

在使用迭代器遍历集合时，可能存在并发修改异常。


List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("王麻子");
list.add("小李子");
list.add("李爱花");
list.add("张全蛋");
list.add("晓李");
list.add("李玉刚");
System.out.println(list); // [王麻子, 小李子, 李爱花, 张全蛋, 晓李, 李玉刚]
 
//需求：找出集合中带"李"字的姓名，并从集合中删除
Iterator<String> it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
    String name = it.next();
    if(name.contains("李")){
        list.remove(name);
    }
}
System.out.println(list);

运行上面的代码，会出现下面的异常。这就是并发修改异常

为什么会出现这个异常呢？那是因为迭代器遍历机制，规定迭代器遍历集合的同时，不允许集合自己去增删元素，否则就会出现这个异常。

怎么解决？交给迭代器就行


//需求：找出集合中带"李"字的姓名，并从集合中删除
Iterator<String> it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
    String name = it.next();
    if(name.contains("李")){
        //list.remove(name);
        it.remove(); //当前迭代器指向谁，就删除谁
    }
}

3.2.2 可变参数

可变参数是一种特殊的形式参数，定义在方法、构造器的形参列表处，它可以让方法接收多个同类型的实际参数。
可变参数在方法内部，本质上是一个数组


public class ParamTest{
    public static void main(String[] args){
        //不传递参数，下面的nums长度则为0, 打印元素是[]
        test();	
        
        //传递3个参数，下面的nums长度为3，打印元素是[10, 20, 30]
        test(10,20,30); 
        
        //传递一个数组，下面数组长度为4，打印元素是[10,20,30,40] 
        int[] arr = new int[]{10,20,30,40}
        test(arr); 
    }
    
    public static void test(int...nums){
        //可变参数在方法内部，本质上是一个数组
        System.out.println(nums.length);
        System.out.println(Arrays.toString(nums));
        System.out.println("----------------");
    }
}

注意：

一个形参列表中，只能有一个可变参数；否则会报错
一个形参列表中如果多个参数，可变参数需要写在最后；否则会报错

3.2.3 Collections工具类

3.2 Map

键不能重复，值可以重复，每一个键只能找到自己对应的值。

3.2.1 常用方法

3.2.2 遍历方式

键找值：keySet(),get()
获取整个键值对：Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()
forEach+Lambda表达式：map.forEach((k,v) -> sout(k+":"v))

3.2.3 Map底层原理

其实Map和Set说白了底层是一个东西。都是基于Hash表实现的。

Map，HashMap，LinkedHashMap，TreeMap
Set，HashSet，LinkedHashSet，TreeSet

很像对吧

Hashxxx都是无序，不重复，无索引，基于HashTable实现
LinkedHashxxx都是有序，不重复，无索引，基于HashTable+链表实现
Treexxx都是按大小默认升序排序，不重复，无索引，基于红黑树实现

HashMap追溯到最底层构造方法里其实new了一个HashMap，只保留了键，省略了值。

所以Set和Map都是基于HashTable实现的。保证不重复的原理就是hashCode()和equals()。


HashMap底层数据结构: 哈希表结构
	JDK8之前的哈希表 = 数组+链表
	JDK8之后的哈希表 = 数组+链表+红黑树
	哈希表是一种增删改查数据，性能相对都较好的数据结构
	
往HashMap集合中键值对数据时，底层步骤如下
	第1步：当你第一次往HashMap集合中存储键值对时，底层会创建一个长度为16的数组
	第2步：把键然后将键和值封装成一个对象，叫做Entry对象
	第3步：再根据Entry对象的键计算hashCode值（和值无关）
	第4步：利用hashCode值和数组的长度做一个类似求余数的算法，会得到一个索引位置
	第5步：判断这个索引的位置是否为null，如果为null,就直接将这个Entry对象存储到这个索引位置
		   如果不为null，则还需要进行第6步的判断
	第6步：继续调用equals方法判断两个对象键是否相同
		  如果equals返回false，则以链表的形式往下挂
		  如果equals方法true,则认为键重复，此时新的键值对会替换就的键值对。
	
HashMap底层需要注意这几点：
	1.底层数组默认长度为16，如果数组中有超过12个位置已经存储了元素，则会对数组进行扩容2倍
	  数组扩容的加载因子是0.75，意思是：16*0.75=12 	
   	
    2.数组的同一个索引位置有多个元素、并且在8个元素以内(包括8)，则以链表的形式存储
    	JDK7版本：链表采用头插法（新元素往链表的头部添加）
    	JDK8版本：链表采用尾插法（新元素我那个链表的尾部添加）
    	
    3.数组的同一个索引位置有多个元素、并且超过了8个，则以红黑树形式存储

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