学习大数据，所必需的java基础(6)

文章目录

集合
- Set集合介绍
- HashSet集合的介绍和使用
- LinkedHashSet的介绍以及使用
- 哈希值
- 哈希值的计算方式
- HashSet的存储去重的过程
Map集合
- Map的介绍
- HashMap的介绍以及使用
- HashMap的两种遍历方式
- - 方式1：获取key，然后再根据key获取value
  - 方式2：同时获取key和value
- HashMap存储自定义对象
- Map的练习
- LinkedHashMap
TreeSet
TreeMap
HashTable和Vector集合
- HashTable集合
- Vector集合
Properties集合（属性值）
- List嵌套Map
- Map嵌套map
哈希表结构存储过程
- HashMap无参数构造方法的分析
- HashMap有参数的构造方法的分析
- tableSizeFor方法分析
- Node内部类的分析
- 存储元素的put方法源码
- putVal方法源码
- resize方法的扩充计算
- 确定元素存储的索引
- 遇到重复哈希值的对象

集合

Set集合介绍

1.概述：set是一个接口，是Collection下的子接口
2.使用：
a.所用的方法和Collection接口中的方法一模一样
b.set接口中的方法并没有堆Collection中的方法进行任何的扩充
c.set以及下面所有的实现类集合相当是一个傀儡
因为所用的set集合底层都是依靠map集合实现的

HashSet集合的介绍和使用

1.概述：HashSet是Set接口的实现类对象
2.特点
a.元素无序
b.元素不可重复
c.无索引
d.线程不安全
3.数据结构：哈希表
jdk8之前：哈希表 = 数组+链表
jdk8之后：哈希表 = 数组+链表+红黑树
方法
和Collection一模一样

import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;

public class test08 {
    public static void main(String[] args) {
        final HashSet<String> set = new HashSet<>();
        set.add("张三");
        set.add("李四");
        set.add("王五");
        set.add("孙六");
        System.out.println(set);
        Iterator<String> iterator = set.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
        System.out.println("=======================");
        for (String s : set) {
            System.out.println(s);
        }
    }
}

运行结果
在这里插入图片描述

LinkedHashSet的介绍以及使用

概述 LinkedHashSet extends HashSet
特点：
a.元素有序
b.元素布克重复
c.无索引
d.线程不安全
数据结构
哈希表+双向链表
使用和HashSet一样

public static void main(String[] args) {
        final HashSet<String> set = new HashSet<>();
        set.add("张三");
        set.add("李四");
        set.add("王五");
        set.add("孙六");
        set.add("张三");
        System.out.println(set);
        Iterator<String> iterator = set.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
        System.out.println("=======================");
        for (String s : set) {
            System.out.println(s);
        }
    }

哈希值

概述计算机计算出来的一个十进制数，我们可以理解为是对象的地址值
获取哈希值：Object类中的
int hashCode()
结论：
如果内容一样，哈希值一定一样
如果内容同不用，哈希值也有可能不一样

public class test10 {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = "abc";
        String s2 = "abc";
        System.out.println(s1.hashCode());
        System.out.println(s2.hashCode());
        System.out.println("==================");
        String s3 = "通话";
        String s4 = "重地";
        System.out.println(s3.hashCode());
        System.out.println(s4.hashCode());
    }
}

运行结果
在这里插入图片描述

哈希值的计算方式

通过进入String的hashCode方法，查看相关的代码

public int hashCode() {
        int h = hash;
        if (h == 0 && value.length > 0) {
            char val[] = value;

            for (int i = 0; i < value.length; i++) {
                h = 31 * h + val[i];
            }
            hash = h;
        }
        return h;
    }

从上述代码中看到31作为常量相乘，31是一个质数，因为31这个数可以尽可能的解决哈希碰撞问题
尽量的不出现，内容不一样，但是哈希值一样的问题

HashSet的存储去重的过程

1.计算元素的哈希值，比较元素哈希值
2.如果哈希值不一样，直接存
3.如果哈希值一样，再比较内容(equals)
4.如果哈希值不一样，内容一样，存
5.如果哈希值一样，内容一样，去重复，后面的会把前面的覆盖掉

Map集合

Map的介绍

概述：双列集合的顶级接口
组成部分
一个元素是有两部分构成
key = value ----- 键值对

HashMap的介绍以及使用

概述：是Map的实现类
特点：
a.元素无序
b.key唯一，value可重复
c.无索引
d.线程不安全
数据结构：哈希表
常用方法
V put(K key, V value) -> 存储元素
V remove(Object key) ->根据key删除对应的键值对
V get(Object key) -> 根据key获取对应的value
boolean containsKey(Object key) ->判断Map中是否包含指定的key
Collection values() -> 将Map中所有的value存储到Collection集合中

Set keySet() -> 将Map中所有的key获取出来存到Set集合中
Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() -> 获取Map中所有的键值对对象,放到set集合中

public class test {
    public static void main(String[] args) {
        final HashMap<Integer, String> set = new HashMap<>();
        //存储元素
        set.put(0001,"李云龙");
        set.put(0002,"丁伟");
        set.put(0003,"孔捷");
        System.out.println(set);
        //根据key删除对应的键值对
        set.remove(0001);
        System.out.println(set);
        //根据key获取对应的Value
        System.out.println(set.get(2));
        //判断map中是否含有指定的key
        System.out.println(set.containsKey(1));
    }
}

注意如果key重复了，后米的会把前面的覆盖掉，去重复过程和set一模一样

HashMap的两种遍历方式

方式1：获取key，然后再根据key获取value

Set keySet() ----- 将Map中所有的key获取出来存到Set集合中

public class test02 {
    public static void main(String[] args) {
        final HashMap<Integer, Object> hashMap = new HashMap<>();
        hashMap.put(1,"李云龙");
        hashMap.put(2,"丁伟");
        hashMap.put(3,"孔捷");
        /*
        * 先调用keySet方法，获取map中所有的key，存储到Set集合中
        * 遍历Set集合，调用map中的get方法，根据key获取value
        * */
        Set<Integer> set = hashMap.keySet();
        for (Integer key : set) {
            String value = (String) hashMap.get(key);
            System.out.println(key + "....." + value);
        }
    }
}

方式2：同时获取key和value

Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() — 获取Map中所有的键值对对象，放到set集合中
1.我们只需要获取到每个键值对的条目就行了
2.拿到条目，就能拿到条目上的key和value
3.记录key和value的条目， Map中的静态接口 — Map.Entry

Map.Entry中有两个方法
getKey() 获取key
getValue() 获取value

Set<Map.Entry<Integer, Object>> set1 = hashMap.entrySet();
        for (Map.Entry<Integer, Object> integerObjectEntry : set1) {
            Integer key = integerObjectEntry.getKey();
            String value = (String) integerObjectEntry.getValue();
            System.out.println(key + "...." + value);
        }

HashMap存储自定义对象

1.key存储自定义对象，value类型随意
2.需要key重写hashCode和equals方法
相关代码

public class Person {
    private String name;
    private int age;

    public Person() {
    }
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Person person = (Person) o;
        return age == person.age && Objects.equals(name, person.name);
    }
    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, age);
    }
}

public class test03 {
    public static void main(String[] args) {
        HashMap<Person, String> hashMap = new HashMap<>();
        hashMap.put(new Person("李云龙",18),"独立团");
        hashMap.put(new Person("孔捷",26),"新一团");
        hashMap.put(new Person("丁伟",26),"新二团");

        System.out.println(hashMap);
    }
}

Map的练习

需求：用Map集合统计字符串中每一个字符出现的次数
步骤
1.创建Scanner对象，调用next方法录入字符串
2.创建HashMap集合，key为String用于存储字符串，value作为Integer用于存储字符对应的个数
3.遍历字符串，判断，集合中有没有该字符
4.如果没有，将该字符以及对用的1存到Map集合中
5.如果有，根据该字符获取对用的value，对value进行加一
6.将该字符以及对用的value值存进去
7.输出

public class test03 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("请输入字符串");
        final Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        String data = scanner.next();
        final HashMap<String, Integer> hashMap = new HashMap<>();
        char[] chars = data.toCharArray();
        for (char aChar : chars) {
            String achar = aChar + "";
            if (!hashMap.containsKey(achar)){
                hashMap.put(achar,1);
            }else {
                int value = hashMap.get(achar);
                value ++;
                hashMap.put(achar,value);
            }
        }
        System.out.println(hashMap);
    }
}

LinkedHashMap

概述 LinkedHashMap extends HashMap
特点：
a.有序
b.无索引
c.key唯一，value可重复
d.线程不安全
数据结构
哈希表+双向链表
用法：和HashMap一样

public class test04 {
    public static void main(String[] args) {
        final LinkedHashMap<String, String> hashMap = new LinkedHashMap<>();
        hashMap.put("001","李云龙");
        hashMap.put("002","丁伟");
        hashMap.put("003","孔捷");
        System.out.println(hashMap);
        //使用keyset方式遍历
        final Set<String> set = hashMap.keySet();
        for (String s : set) {
            final String s1 = hashMap.get(s);
            System.out.println(s+"...."+s1);
        }
        //使用entrySet方式遍历
        final Set<Map.Entry<String, String>> entries = hashMap.entrySet();
        for (Map.Entry<String, String> entry : entries) {
            System.out.println(entry.getKey()+ "...." +entry.getValue());
        }
    }
}

TreeSet

1.概述：ThreeSet是Set接口的实现类
2.特点：
a.可以对元素进行排序
b.元素唯一
c.无索引
d.线程不安全
3.数据结构
红黑树
4.方法和HashSet一样

构造
TreeSet() — 对元素进行自然排序 ---- ASCII
TreeSet(Comparator<? suoer E> comparator) ----------- 按照指定规则进行排序

TreeMap

1.概述：TreeMap是Map接口的实现类
2.特点：
a.可以对key进行排序
b.无索引
c.线程不安全
3.数据结构：
红黑树
4.方法：
和HashMao一样

1.构造:
TreeMap() -> 按照自然顺序对key进行排序
TreeMap(Comparator<? super K> comparator)-> 按照指定规则对key进行排序

public class test06 {
    public static void main(String[] args) {
        final TreeMap<String, String> treeMap = new TreeMap<>();
        treeMap.put("a","宝儿姐");
        treeMap.put("b","张之维");
        treeMap.put("c","王也");
        treeMap.put("e","张楚岚");
        System.out.println(treeMap);
        System.out.println("====================");
        final TreeMap<Person, String> treeMap1 = new TreeMap<>(new Comparator<Person>() {
            @Override
            public int compare(Person o1, Person o2) {
                return o1.getAge() - o2.getAge();
            }
        });
        treeMap1.put(new Person("李云龙",32),"独立团");
        treeMap1.put(new Person("丁伟",42),"新一团");
        treeMap1.put(new Person("孔捷",33),"新二团");
        System.out.println(treeMap1);
    }
}

HashTable和Vector集合

HashTable集合

1.概述：是Map的实现类
2.特点：
a.无序
b.key唯一，value可重复
c.无索引
d.线程安全
3.数据结构
哈希表
4.用法
和HashMap一样

public class test07 {
    public static void main(String[] args) {
        final Hashtable<String, String> hashtable = new Hashtable<>();
        hashtable.put("老天师","张之维");
        hashtable.put("不要碧莲","张楚岚");
        hashtable.put("土豪道士","王也");
        System.out.println(hashtable);
    }
}

Vector集合

1.概述是Collection的实现类
2.特点
a.有序
b.有索引
c.元素可重复
d.线程安全
3.数据结构
数组
4.用法和ArrayList一样
5.底层分析：
a.Vector ---- new底层会直接产生一个长度为10 的空数组
b.数组扩容 Arrays.copyof 扩容两倍

public class test08 {
    public static void main(String[] args) {
        final Vector<String> vector = new Vector<>();
        vector.add("李云龙");
        vector.add("丁伟");
        vector.add("孔捷");
        System.out.println("vector = " + vector);
    }
}

HashMap和Hashtable的区别
1.相同点
key唯一，无索引，元素无序，底层都是哈希表
2.不同点
HashMap线程不安全，允许有null键null值
Hashtable线程安全，不允许有null键null值

Properties集合（属性值）

1.概述：Properties是Hashtable的子类
2.特点
a.无序
b.key唯一，value可重复
c.无索引
d.线程安全
e.Properties的key的value类型默认是String
f.不允许有null键null值
3.数据结构
哈希表
4.用法：
可以使用HashMap的方法
5.特有方法
Object setProperty(String key, String value) -> 存储键值对
String getProperty(String key) -> 根据key获取value
Set stringPropertyNames() -> 获取所有的key,存放到Set集合中
void load(InputStream inStream) -> 将流中的数据信息加载到Properties集合中

public class test01 {
    public static void main(String[] args) {
        final Properties properties = new Properties();
        //将键值对存入集合
        properties.setProperty("username","root");
        properties.setProperty("password","1234");
        System.out.println("properties = " + properties);
        //根据key获取相应的value
        System.out.println(properties.getProperty("username"));
        //获取所有的key，存放到set集合中和keyset方法效果一致
        final Set<String> set = properties.stringPropertyNames();
        for (String s : set) {
            System.out.println(properties.getProperty(s)+"...."+s);
        }
    }
}

List嵌套Map

需求：
一班有四名同学。学号和姓名分别为：
1=张楚岚，2=冯宝宝，3=王也，4=诸葛青
二班有三名同学，分别为：
1=张之维，2=张灵玉 3=夏禾
将同学的信息以键值对形式存入到2个Map集合中，再将2个map集合存储到list集合中

public class test02 {
    public static void main(String[] args) {
        final HashMap<Integer, String> hashMap = new HashMap<>();
        final HashMap<Integer, String> hashMap1 = new HashMap<>();
        hashMap.put(1,"张楚岚");
        hashMap.put(2,"冯宝宝");
        hashMap.put(3,"王也");
        hashMap.put(4,"诸葛青");
        hashMap1.put(1,"张之维");
        hashMap1.put(2,"张灵玉");
        hashMap1.put(3,"夏禾");
        final ArrayList<HashMap<Integer,String>> list = new ArrayList<>();
        list.add(hashMap);
        list.add(hashMap1);
        //遍历列表
        for (HashMap<Integer, String> integerStringHashMap : list) {
            final Set<Map.Entry<Integer, String>> entries = integerStringHashMap.entrySet();
            for (Map.Entry<Integer, String> entry : entries) {
                System.out.println(entry.getKey()+"..."+entry.getValue());
            }
        }
    }
}

Map嵌套map

javaSE集合存储的是学号键，值学生姓名
1 张三
2 李四
javaEE 结合存储的是学号键，值学生姓名
1 王五
2 赵六

public class test03 {
    public static void main(String[] args) {
        final HashMap<Integer, String> hashMap = new HashMap<>();
        final HashMap<Integer, String> hashMap1 = new HashMap<>();
        hashMap.put(1,"张三");
        hashMap.put(2,"李四");
        hashMap1.put(1,"王五");
        hashMap1.put(2,"田六");
        final HashMap<HashMap<Integer,String>, String> map = new HashMap<>();
        map.put(hashMap,"javaSE");
        map.put(hashMap1,"javaEE");
        //遍历大map
        final Set<Map.Entry<HashMap<Integer, String>, String>> entries = map.entrySet();
        for (Map.Entry<HashMap<Integer, String>, String> entry : entries) {
            System.out.println(entry.getKey()+"...."+entry.getValue());
        }
    }
}

哈希表结构存储过程

在这里插入图片描述
要知道的点
a.在不指定长度时，哈希表中的数组默认长度为16，HashMap创建出来，一开始没有床架长度为16的数组
b.在第一次put的时候，底层会创建出来长度为16的数组
c.哈希表中有一个数据加【加载因子】---- 默认为0.75（加载因子）---- 代表当元素存储到百分之七十五的时候要扩容了—0–2倍
d.如果元素的哈希值出现相同，内容不一样时，就会在同一个索引上以链表的形式存储，当链表长度达到8，并且当前数组长度>64时，链表就会改成使用红黑树存储
e.加入红黑树目的：查询快
面试时可能会问到的变量
default_initial_capacity:HashMap默认容量 16
defaul_load_factor:HashMap默认加载因子 0.75f
threshold 扩充的临界值等于容量8*0.75 =12 第一次扩容
threeify_threshold: 链表长度默认值，转为红黑树：8
min_treeify_capacity：链表被树化时最小的数组容量 64

HashMap无参数构造方法的分析

HashMap中的静态成员变量

static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
public HashMap() {
    this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}

解析：使用无参数构造方法创建HashMap对象，将加载因子设置成默认的加载因子，loadfactor=0.75

HashMap有参数的构造方法的分析

解析如果带有参数构造方法，传递哈希表的初始化容量和加载因子

HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) ->创建Map集合的时候指定底层数组长度以及加载因子
    
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
//如果初始化容量小于0，直接抛出异常
    if (initialCapacity < 0)
    	throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
    initialCapacity);
//如果初始化容量大于最大容量，初始化容量直接等于最大容量
    if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
    	initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
//如果loadFactor（加载因子）小于等于0，直接抛出异常
    if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
    	throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
    loadFactor);
    this.loadFactor = loadFactor;
    this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);//10

tableSizeFor方法分析

tableSizeFor(initCapacity)方法计算哈希表的初始化容量
注意哈希表是进行计算得出的容量，而初始化容量不直接等于我们传递的参数。
8 4 2 1规则—无论指定了多少容量，最终经过tableSizeFor这个方法计算以后，都会遵守8421规则去初始化列表容量
解析：该方法对我们传递的初始化容量进行位移运算，位移的结果是8421码
例如传递2，结果还是2，传递的是4，结果还是4
传递3，结果传递4，传递5，结果是8，传递20，结果是32

Node内部类的分析

哈希表是采用数组加链表的实现方法
HashMap中的内部类Node非常重要，证明HashSet是一个单向链表

 static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
     final int hash;
     final K key;
     V value;
     Node<K,V> next;
 Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
     this.hash = hash;
     this.key = key;
     this.value = value;
     this.next = next;
}

解析：内部类Node中具有四个成员变量
hash 对象的哈希值
key 作为键的对象
value 作为值的对象
next，下一个节点对象

存储元素的put方法源码

public V put(K key, V value) {
	return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}

解析：put方法中调用putVal方法，putVal方法中调用hash方法
hash(key)方法；传递要存储的元素，获取对象的哈希值
putVal方法：传递对象哈希值和要存储的对象key

putVal方法源码

Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
	if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
		n = (tab = resize()).length;

解析，方法中进行Node对象数组的判断，如果数组是null或者长度等于0，那么就会调用resize（）方法进行数组的扩充

resize方法的扩充计算

if (oldCap > 0) {
     if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
         threshold = Integer.MAX_VALUE;
         return oldTab;
     }
     else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
              oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
         newThr = oldThr << 1; // double threshold
}

解析：计算结果，新的数组容量 = 原始数组容量 <<1，也就是乘以2

确定元素存储的索引

if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
	 tab[i] = newNode(hash, key, value, null);

解析：i = （数组长度-1） & 对象的哈希值，会得到一个索引，然后在此索引下tab[i]，创建链表对象。不同的哈希值的对象，也是有可能存储在同一个数组索引下

遇到重复哈希值的对象

 Node<K,V> e; K k;
 if (p.hash == hash &&
 	((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
		 e = p;

解析如果对象的哈希值相同，对象的equals方法返回true，判断为一个对象，进行覆盖操作

else {
     for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
     	if ((e = p.next) == null) {
     		p.next = newNode(hash, key, value, null);
     	if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
     		treeifyBin(tab, hash);
     	break;
 }