【Java基础】学习笔记5 - 包装类与集合介绍

第四阶段

包装类

装箱拆箱以及手动自动

package chapter4;public class Pack {public static void main(String[] args) {// 自动装箱int a = 100;Integer aa = a;// 自动拆箱int b = aa;// 手动装箱Integer a2 = Integer.valueOf(a);// 手动拆箱int b2 = a2.intValue();}
}

String

string 类的几个特性

实现了接口 Serializable（支持串行化），和 Comparable（表示可以被比较）
它是 final 类，不可被继承
他有一个属性 value，用于存放字符串内容
value 被 final 修饰，不可以直接修改

直接赋值String s1 = "asd"：从常量池查看是否有 asd 的空间，如果有就直接指向它；如果没有就重新常见并指向它；
s1 最终指向常量池的地址

构造器赋值String s2 = new String("asd")：堆中先创建空间，维护 value 属性，指向 asd 空间；如果常量池没有 asd 那就重新创建并通过 value 指向；
s2 最终指向堆中地址

str = s1 + s2 变量相加，操作在常量池中；

str = "asd" + "asd" 常量相加，操作在堆中；

StringBuffer

StringBuffer 和 StringBuilder 均为可变字符序列，不像 String 一样直接就 final 终结掉了

StringBuffer 是线程安全的，但是 StringBuilder 不是

当字符串缓冲区被单个线程使用是，推荐直接上 StringBuilder，因为其优化较好，速度快

由于 String 的 value 属性被 final，故我们每次对 string 类型变量进行相加操作时，实际上是先把旧的副本丢掉，并生成新的结果重新赋予变量；这样会导致大量副本留在内存形成碎片，影响性能

Arrays

使用 Arrays 可以对数组进行基本的操作

package chapter4;import java.util.Arrays;public class ArraysDemo {public static void main(String[] args) {int[] arr = {1, 2, 3};System.out.println(Arrays.toString(arr));Arrays.sort(arr);System.out.println(Arrays.binarySearch(arr, 3));}
}

传入自定义 comparable 接口，来实现排序方式多样化
实现降序排序

package chapter4;import java.util.Arrays;
import java.util.Comparator;public class ArraysDemo {public static void main(String[] args) {Integer[] numbers = {5, 2, 8, 1, 9};// 使用自定义的Comparator进行降序排序Arrays.sort(numbers, new Comparator<Integer>() {@Overridepublic int compare(Integer a, Integer b) {// 降序排序，将比较结果反转return b.compareTo(a);}});// 输出排序结果for (Integer number : numbers) {System.out.println(number);}}
}

System

System.arraycopy 执行数组复制
五个参数分别为：原数组，原数组起始索引，目标数组，目标数组起始索引，欲复制多少个元素

package chapter4;import java.util.Arrays;public class SystemDemo {public static void main(String[] args) {int[] arr1 = {1, 31, 4, 12, 3, 12};int[] arr2 = new int[3];System.arraycopy(arr1, 0, arr2, 0, 3);System.out.println(Arrays.toString(arr2));}
}

BigInteger 大数整数类型
需要使用大数类型提供的方法来进行加减乘除运算

同理，还存在一个高精度小数大数运算

package chapter4;import java.math.BigInteger;public class BigNum {public static void main(String[] args) {BigInteger bigInteger1 = new BigInteger("12839371293");BigInteger bigInteger2 = bigInteger1.add(bigInteger1);System.out.println(bigInteger2);}
}

Collection

Collection（集合）是 Java 中用于存储和操作一组对象的接口。

Collection 接口定义了一些常用的方法，如下所示：

boolean add(E element)：向集合添加一个元素。
boolean remove(Object element)：从集合中移除一个元素。
boolean contains(Object element)：检查集合是否包含指定元素。
int size()：返回集合中元素的数量。
boolean isEmpty()：检查集合是否为空。
void clear()：清空集合中的所有元素。
Iterator<E> iterator()：返回一个迭代器，用于遍历集合中的元素。
boolean addAll(Collection<? extends E> collection)：将另一个集合中的所有元素添加到当前集合中。
boolean removeAll(Collection<?> collection)：从当前集合中移除与另一个集合中相同的元素。

常见的 Collection 子接口包括：

List：有序的集合，允许重复元素。
Set：不允许重复元素的集合。
Queue：队列接口，定义了在集合中进行插入和删除操作的方法。
Map：键值对的集合，每个元素都包含一个键和一个值。

可以借助迭代器遍历

package chapter5;import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;public class IterateDemo {public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();list.add("shit");list.add("fuck");Iterator<String> iterator = list.iterator();while (iterator.hasNext()){String str = (String) iterator.next();System.out.println(str);}}
}

ArrayList

底层实现是数组，在多线程条件下不推荐使用

ArrayList 内部使用一个 Object 类型的数组来存储元素。

当创建一个 ArrayList 时，默认会创建一个初始容量为 10 的数组。随着元素的添加，如果数组的容量不足以存储新元素，ArrayList 会自动进行扩容，通常是以当前容量的一半增加容量。

ArrayList 可以通过索引直接访问和修改元素（时间复杂度为 O(1)）。插入和删除操作涉及到元素的移动（平均情况下为 O(n)）。

ArrayList 频繁进行插入和删除操作时，可能会造成数组的重新分配和复制，导致性能下降。

ArrayList 默认维护一个 elementData 数组
如果无参构造，其容量大小为 0；初次初始化容量变成 10，之后每次容量增加都是 1.5 倍；
如果初始化时指定容量，则后续扩容每次递增 1.5 倍；

源码分析

类声明和成员变量：ArrayList 类声明为public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, Serializable。它实现了 List 接口，并继承了 AbstractList 类。其中，E是泛型参数，表示 ArrayList 中存储的元素类型。ArrayList 还实现了其他接口，如 RandomAccess（支持快速随机访问）和 Cloneable（支持克隆）等。
成员变量：ArrayList 内部有两个重要的成员变量：
- private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10：默认的初始容量为 10。
- private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {}：当 ArrayList 创建时没有指定初始容量时，使用此空数组作为初始存储。
构造方法：
- public ArrayList()：无参构造方法，使用默认初始容量创建一个空的 ArrayList。
- public ArrayList(int initialCapacity)：指定初始容量的构造方法，创建一个指定初始容量的空 ArrayList。
- public ArrayList(Collection<? extends E> c)：接收一个集合参数的构造方法，创建一个包含集合元素的 ArrayList。
核心方法：
- public boolean add(E element)：将元素添加到 ArrayList 的末尾。
- public void add(int index, E element)：在指定位置插入元素。
- public E get(int index)：获取指定位置的元素。
- public E remove(int index)：删除指定位置的元素，并返回被删除的元素。
- public boolean remove(Object element)：删除第一个匹配到的元素。
- public int size()：返回 ArrayList 中元素的数量。
扩容机制：
- 当插入元素时，如果当前容量不足，会进行扩容。扩容时，创建一个新的容量更大的数组，并将原数组中的元素复制到新数组中。
- 扩容的策略是按当前容量的一半进行扩展，即新容量为原容量的 1.5 倍。
- 扩容操作通过ensureCapacityInternal方法实现。

Vector

Vector 是 Java 集合框架中的一个动态数组实现。Vector 与 ArrayList 类似，但具有线程安全的特性，因此在多线程环境下更适合使用。

类声明和继承关系：Vector 类声明为public class Vector<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, Serializable。它实现了 List 接口，并继承了 AbstractList 类。与 ArrayList 类似，E是泛型参数，表示 Vector 中存储的元素类型。Vector 还实现了其他接口，如 RandomAccess（支持快速随机访问）和 Cloneable（支持克隆）等。
线程安全性：Vector 是线程安全的，Vector 通过在关键方法上使用synchronized关键字来实现线程安全，保证了对共享数据的原子性操作。
构造方法：
- public Vector()：无参构造方法，创建一个初始容量为 10 的空 Vector。
- public Vector(int initialCapacity)：指定初始容量的构造方法，创建一个指定初始容量的空 Vector。
- public Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement)：指定初始容量和容量增量的构造方法，创建一个初始容量和容量增量的空 Vector。
- public Vector(Collection<? extends E> c)：接收一个集合参数的构造方法，创建一个包含集合元素的 Vector。
核心方法：
- public synchronized boolean add(E element)：将元素添加到 Vector 的末尾。
- public synchronized void add(int index, E element)：在指定位置插入元素。
- public synchronized E get(int index)：获取指定位置的元素。
- public synchronized E remove(int index)：删除指定位置的元素，并返回被删除的元素。
- public synchronized boolean remove(Object element)：删除第一个匹配到的元素。
- public synchronized int size()：返回 Vector 中元素的数量。