14、集合：

主要包括：

1. 集合框架体系；
2. Collection：
   1. List：
      1. ArrayList；
      2. LinkedList；
      3. Vector；
   2. Set：
      1. HashSet；
      2. LinkedHashSet；
      3. TreeSet。
3. Map：
   1. HashMap；
   2. HashTable；
   3. LinkedHashMap；
   4. TreeMap；
   5. Properties。
4. Collections。

使用不难，难点在于原理，源码，什么时候使用（应用场景）。

集合的理解和好处：

前面我们保存多个数据使用的是数组，但是数组也有许多不足的地方：

1. 长度开始时必须指定，而且一旦指定，不能更改；
2. 保存的必须为同一类型的元素；
3. 使用数组进行增加元素的示意代码——比较麻烦（创建一个新的数组，长度为原数组的长度+1，将原数组拷贝过来，在末尾加入新数组）。

集合：

1. 可以动态保存任意多个对象，使用比较方便；
2. 提供了一系列方便的操作对象的方法：add、remove、set、get等；
3. 使用集合添加，删除新元素的示意代码——简洁明了。

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集合的框架体系：

主要分为两大类：

1. 集合主要是两组（单列集合，双列集合）

Collection（单列集合）：

在集合里面放的是单个对象。

有==两个重要 子接口：==List 和 Set，他们实现子类都是单列集合。

Map（双列集合）：

在集合中放置的是键值对。

Map 接口实现子类 是双列集合，存放的 K-V。

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Collection接口和常用方法：

Collection 接口实现类的特点：

public interface Collection<E> extends Iterable<E>

1. Collection 实现子类可以存放多个元素，每个元素可以是 Object；
2. 有些 Collection 的实现类，可以存放重复的元素，有些不可以；
3. 有些 Collection 的实现类，有些是有序的（List），有些是无序的（Set）；
4. Collection 接口没有直接的实现子类，是通过它的子接口 Set 和 List 来实现的。

Collection 接口常用方法，以实现子类 ArrayList 来演示：

1. add：添加单个元素；
2. remove：删除指定元素；
3. contains：查找元素是否存在；
4. size：获取元素个数；
5. isEmpty：判断是否为空；
6. clear：清空；
7. addAll：添加多个元素；
8. containsAll：查找多个元素是否都存在；
9. removeAll：删除多个元素。

package com.jiangxian.collection_;import java.util.ArrayList;
import java.util.List;/*** @author JiangXian~* @version 1.0*/
public class CollectionMethod {@SuppressWarnings({"all"})public static void main(String[] args) {List list = new ArrayList();// add：添加单个元素list.add("jack");list.add(10); // 相当于List.add(Integer(10))list.add(true);System.out.println("list=" + list);// remove：删除指定元素// list.remove(0); // 删除第一个元素list.remove(true); // 删除特定的某个元素System.out.println("list=" + list);// contains：查找元素是否存在System.out.println(list.contains("jack"));System.out.println(list.contains(true));// size：获取元素个数System.out.println(list.size());// isEmpty：判断是否为空System.out.println(list.isEmpty());// clear：清空list.clear();System.out.println("list是否为空：" + list.isEmpty());// addAll：添加多个元素ArrayList list2 = new ArrayList();list2.add("红楼梦");list2.add("三国演义");list.addAll(list2);System.out.println("newlist=" + list);// containsAll：查找多个元素是否都存在System.out.println(list.containsAll(list2));// removeAll：删除多个元素list.removeAll(list2);System.out.println("list=" + list);}
}

Collection 接口遍历元素方式1-使用Iterator（迭代器）：

基本介绍：

接口 Iterator——是Collection的父接口

1. Iterator 对象称为迭代器，主要是用于遍历 Collection 集合中的元素；
2. 所有实现了 Collection 接口的集合类都有一个 iterator() 方法，用以返回一个实现了Iterator接口的对象，即可以返回一个迭代器；
3. Iterator 的结构——看一张图；
4. Iterator 仅用于遍历集合，Iterator 本身并不存放对象。

Iterator接口方法：

• hasNext()：若迭代器中还有元素，返回true。（即判断是否还有下一个元素）
• next()：
  • 指针下移；
  • 将下移以后集合位置上的元素返回；
  • 一开始的指向并不再迭代器内，而是在迭代器外，即一开始为空指向。
• remove()：从底层集合中删除此迭代器返回的最后一个元素（可选操作）。

注意：

​ 在调用.next()方法之前必须调用.hasNext()进行检查，若不调用，且下一条记录无效，直接调用时，会抛出异常。

package com.jiangxian.collection_;import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;/*** @author JiangXian~* @version 1.0*/
public class CollectionIterator_ {public static void main(String[] args) {Collection col = new ArrayList();col.add(new Book("三国演义","罗贯中",10.1));col.add(new Book("小李飞刀","古龙",5.1));col.add(new Book("红楼梦","曹雪芹",34.6));// System.out.println("col =" + col);// 我们希望能够遍历 col 集合：// 1. 先得到 col 对应的迭代器Iterator iterator = col.iterator();// 2. 使用 while 循环 =》快捷键ititwhile(iterator.hasNext()){Object obj = iterator.next(); // 向下转型，编译类型为Object，允许类型为 BookSystem.out.println(obj);}// 3. 当退出 while 循环后，这时iterator 迭代器，指向最后的元素；// iterator.next(); //NoSuchElementException// 4. 若希望再次遍历迭代器，需要重置我们的迭代器// 相当于我们将指针返回到未处理的状态iterator = col.iterator();while (iterator.hasNext()) {Object next =  iterator.next();System.out.println(next);}}
}class Book{private String name;private String author;private double price;public Book(String name, String author, double price) {this.name = name;this.author = author;this.price = price;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public String getAuthor() {return author;}public void setAuthor(String author) {this.author = author;}public double getPrice() {return price;}public void setPrice(double price) {this.price = price;}@Overridepublic String toString() {return "Book{" +"name='" + name + '\'' +", author='" + author + '\'' +", price=" + price +'}';}
}

Collection 接口遍历元素方式2-使用增强for循环：

非常适合用来遍历容器。

在底层其实仍然是一个迭代器。

可以理解成一个简化版本的迭代器。

快捷方式是输入一个：大写的i——I

package com.jiangxian.collection_;import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;/*** @author JiangXian~* @version 1.0*/
public class CollectionFor_ {public static void main(String[] args) {Collection col = new ArrayList();col.add(new Book("三国演义","罗贯中",10.1));col.add(new Book("小李飞刀","古龙",5.1));col.add(new Book("红楼梦","曹雪芹",34.6));// 语法：for(数据类型 对象:要遍历的容器对象){}for(Object obj : col){ System.out.println(obj);}}
}

练习：

package com.jiangxian.collection_;import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;/*** @author JiangXian~* @version 1.0*/
public class CollectionExercise {public static void main(String[] args) {Collection col = new ArrayList();col.add(new Dog("小白", 3));col.add(new Dog("小黄", 4));col.add(new Dog("小黑", 5));Iterator iterator = col.iterator();while(iterator.hasNext()){Object obj = iterator.next();System.out.println(obj);}System.out.println("====增强for循环====");for(Object obj : col){System.out.println(obj);}}
}class Dog{private String name;private int age;public Dog(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}@Overridepublic String toString() {return "Dog{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +'}';}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}
}

---

List 接口（Collection子接口之一） 和 常用方法：

基本介绍：

List 接口是 Collection 接口的子接口：

1. List 集合类中元素有序（即添加顺序和取出顺序一致），且可重复；
2. List 集合中的每个元素都有其对应的顺序所以，即支持索引（底层是一个数组）；
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 接口的常用实现类：
   1. ArrayList；数组
   2. LinkedList；链表
   3. Vector。向量

package com.jiangxian.list_;import java.util.ArrayList;
import java.util.List;/*** @author JiangXian~* @version 1.0*/
public class List_ {@SuppressWarnings({"all"})public static void main(String[] args) {// 1.List 集合类中元素有序（即添加顺序和取出顺序一致），且可重复List list = new ArrayList();list.add("jack");list.add("tom");list.add("marry");list.add("hsp");list.add("tom");System.out.println(list);// 2. List 集合中的每个元素都有其独赢的顺序索引，支持索引（从0开始）System.out.println(list.get(0));}
}

常用方法：

List 中添加了一些根据索引来操作集合元素的方法：

1. void add(int index, Object ele)：在 index 位置插入 ele 元素；
2. boolean addAll(int index, Collection eles)：从 index 位置开始将eles中的所有元素添加进来；
3. Object get(int index)：获取指定 index 位置的元素；
4. int indexOf(Object obj)：返回 List 中第一次出现 obj 的 index；
5. int lastIndexOf(Object obj)：返回 List 中最后一次出现 obj 的 index；
6. Object remove(int index)：删除指定位置的元素，并返回该元素；
7. Object set(int index, Object ele)：设置指定位置的元素为 ele ，相当于是替换；
8. List subList(int fromIndex, int toIndex)：返回从 fromIndex 到 toIndex-1 位置的子集合（左闭右开）。

package com.jiangxian.list_;import java.util.ArrayList;
import java.util.List;/*** @author JiangXian~* @version 1.0*/
public class ListMethod_ {@SuppressWarnings({"all"})public static void main(String[] args) {List list = new ArrayList();list.add("jack");list.add("tom");list.add("marry");list.add("hsp");list.add("tom");System.out.println(list);// 1. void add(int index, Object ele)：在 index 位置插入 ele 元素；System.out.println("==================void add==========");list.add(0,"刘备");System.out.println(list);// 2. boolean addAll(int index, Collection eles)：从 index 位置开始将eles中的所有元素添加进来；System.out.println("=========boolean addAll==========");List list1 = new ArrayList();list1.add("刘邦");list1.add("项羽");list.addAll(list1);System.out.println(list);// 3. Object get(int index)：获取指定 index 位置的元素；System.out.println("=========Object get==========");System.out.println(list.get(0));// 4. int indexOf(Object obj)：返回 List 中第一次出现 obj 的 index；System.out.println("================int indexOf=================");System.out.println(list.indexOf("刘邦"));// 5. int lastIndexOf(Object obj)：返回 List 中最后一次出现 obj 的 index；System.out.println("=========int lastIndexOf==========");System.out.println(list.lastIndexOf("tom"));// 6. Object remove(int index)：删除指定位置的元素，并返回该元素；System.out.println("=========Object remove==========");System.out.println(list.remove(0));// 7. Object set(int index, Object ele)：设置指定位置的元素为 ele ，相当于是替换；System.out.println("=========Object set==========");System.out.println(list.set(0, "曹操")); // 返回的是将被修改的原始元素System.out.println(list.get(0));// 8. List subList(int fromIndex, int toIndex)：返回从 fromIndex 到 toIndex-1 位置的子集合（左闭右开）。System.out.println("=========List subList==========");System.out.println(list.subList(0, 2));}
}

三种遍历方式：

1. 使用迭代器 iterator；
2. 使用增强 for 循环；
3. 使用普通 for 循环。

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ArrayList（List的实现类之一）：

ArrayList 的注意事项：

1. permits all elements, including null，即 ArrayList 可以存放所有类型的元素，也包括 null（会被转换为String 类型的"null"），并且可以多个；
2. ArrayList 底层是由数组来实现存储的；
3. ArrayList 基本等同于 Vector，除了 ArrayList 是线程不安全（执行效率高），多线程的情况下，不建议使用 ArrayList。

ArrayList 底层结构和源码分析（重点）：

1. ArrayList 中维护了一个 Object 类型的数组 elementData。
   1. transient Object[] elementData；
   2. transient 关键字——表示瞬间，短暂的；表示该属性不会被序列化。
2. 当创建 ArrayList 对象时，若使用无参构造器，则初始 elementData 容量为 0，第1次添加，则扩容elementData 为10，若需要再次扩容，则扩容 elementData 为1.5倍；
3. 若使用的是指定大小的构造器，则初始 elementData 容量为指定大小，若需要扩容，则直接扩容 elementData 为1.5倍。

add 以及 扩容机制源码解读：

package com.jiangxian.list_.arrayList_;import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;/*** @author JiangXian~* @version 1.0*/@SuppressWarnings({"all"})
public class ArrayListSource_ {public static void main(String[] args) {// 使用无参构造器创建 ArrayList对象ArrayList list = new ArrayList();/*public ArrayList() {this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;}ctrl + 鼠标左键 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA：private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};我们发现其就是一个空数组所以我们创建了一个空elementData数组*/// ArrayList list = new ArrayList(8);for (int i = 1; i <= 10; i++) {list.add(i);/*    public boolean add(E e) {ensureCapacityInternal(size + 1);  // 确定容量够不够elementData[size++] = e; // 然后再执行赋值操作return true;}*//*private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { // minCapacity 初始值为1if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { // 判断传进来的是不是空minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); // 取最大值为minCapacity// private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;所以最大值为 10，minCapacity 现在的值为10.}// 上面的步骤是为了确定一个真正的 minCapacity，下面才是判断是否需要扩容ensureExplicitCapacity(minCapacity);}*//*private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {modCount++; // modCount记录集合被修改的次数，一开始为0// overflow-conscious codeif (minCapacity - elementData.length > 0) // 若需要的最小容量大于 数组的长度，调用底层的growgrow(minCapacity);}*//*private void grow(int minCapacity) {// overflow-conscious code// 将原来数组的长度，存放在OldCapacity中int oldCapacity = elementData.length;// 新容量 = 原始长度加上原始长度/2，即原来的1.5倍int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);// 若计算出来的新容量比 minCapacity 小，就仍然使用 minCapacityif (newCapacity - minCapacity < 0)newCapacity = minCapacity;// 若新的容量比 MAX_ARRAY_SIZE 大，使用 hugeCapacity方法// private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);// minCapacity is usually close to size, so this is a win:elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);}*/}for (int i = 11; i <= 15; i++) {list.add(i);}list.add(100);list.add(200);for (Object o : list) {System.out.println(o);}}
}

有参构造器就是在构造器的源码有差别，其它没有差别。

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Vector（List的实现类之一）：

1. Vector 底层也是一个对象数组，protected Object[] elementData；
2. Vector 是线程同步的，即线程安全，Vector 类的操作方法带有 sychronized；
3. 在开发中，需要线程同步安全时，考虑使用 Vector。

Vector 和 ArrayList 的比较：

	底层结构	版本	线程安全（同步）效率	扩容倍数
ArrayList	可变数组	jdk1.2	不安全，效率高	若时有参构造——1.5倍；若是无参——1.第一次设置为10；2.第二次扩容为1.5倍
Vector	可变数组	jdk1.0	安全，效率不高	若是无参，默认10，填满后，按两倍扩容；若指定大小，则每次直接按两倍扩容。

底层结构与源码分析：

package com.jiangxian.list_.vector_;import java.util.Vector;/*** @author JiangXian~* @version 1.0*/public class Vector_ {public static void main(String[] args) {Vector vector = new Vector();/*public Vector() {this(10); // 使用无参构造器，容量会被设置为10}*//*public Vector(int initialCapacity) {this(initialCapacity, 0);}*//*public Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement) {super();if (initialCapacity < 0)throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+initialCapacity);this.elementData = new Object[initialCapacity];this.capacityIncrement = capacityIncrement;}*/for(int i = 0; i < 10; i++){vector.add(i);/*public synchronized boolean add(E e) {modCount++; // 修改次数，开始为0，在AbstractList中定义ensureCapacityHelper(elementCount + 1); // 确定现在的容量是否足够elementData[elementCount++] = e;return true;}*//*private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {// overflow-conscious codeif (minCapacity - elementData.length > 0)grow(minCapacity);}*//*private void grow(int minCapacity) {// overflow-conscious codeint oldCapacity = elementData.length;// capacityIncrement = 0int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?capacityIncrement : oldCapacity);if (newCapacity - minCapacity < 0)newCapacity = minCapacity;if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);}*/}}
}

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LinkedList（List的实现类之一）：

1. LinkedList 底层实现了双向链表和双端队列特点；
2. 可以添加任意元素（元素可以重复），包括null；
3. 线程不安全，没有实现同步。

LinkedList 的底层操作机制：

1. LinkedList 底层维护了一个双向链表；
2. LinkedList 中维护了两个属性 first 和 last 分别指向 首节点 和 尾节点；
3. 每个节点（Node对象），里面又维护了 prev、next、item 三个属性，其中通过 prev 指向前一个，通过 next 指向下一个。最终实现双向队列。
4. 所以 LinkedList 的元素的添加和删除，不是通过数组完成的，相对来说效率较高。

Node 演示：

package com.jiangxian.list_.LinkedList_;/*** @author JiangXian~* @version 1.0*/public class LinkedList01 {public static void main(String[] args) {// 模拟一个简单的双向链表Node jack = new Node("jack");Node queen = new Node("queen");Node tom = new Node("tom");// 连接三个节点，形成双向链表// jack -> queen -> tomjack.next = queen;queen.next = tom;// tom -> queen -> jackqueen.pre = jack;tom.pre = queen;Node first = jack; // 让 first 引用指向 jack，就是双向链表的首节点Node last = tom; // 让 last 引用指向 tom，就是双向链表的尾节点// 演示，从头到尾的遍历System.out.println("=====从头到尾遍历=====");while(true){if(first == null){break;}// 输出 first 信息System.out.println(first);first = first.next;}// 演示，从尾到头System.out.println("=====从尾到头遍历=====");while(true){if(last == null){break;}System.out.println(last);last = last.pre;}// 演示链表的添加对象/数据，是多么的方便// 1. 先创建一个要添加的 NodeNode smith = new Node("smith");queen.next = smith;smith.pre = queen;smith.next = tom;tom.pre = smith;first = jack;System.out.println("=====从头到尾遍历=====");while(true){if(first == null){break;}// 输出 first 信息System.out.println(first);first = first.next;}last = tom;System.out.println("=====从尾到头遍历=====");while(true){if(last == null){break;}System.out.println(last);last = last.pre;}}
}// 定义一个Node类，Node对象，表示双向链表的一个点
class Node{public Object item; // 真正存放数据public Node next; // 指向下一个节点public Node pre; // 指向前一个节点public Node(Object name){this.item = name;}@Overridepublic String toString() {return item.toString();}
}

LinkedList的增删改查：

package com.jiangxian.list_.LinkedList_;import java.util.LinkedList;/*** @author JiangXian~* @version 1.0*/
@SuppressWarnings({"all"})
public class LinkedListCRUD {public static void main(String[] args) {LinkedList linkedList = new LinkedList();linkedList.add(1);/*public boolean add(E e) {linkLast(e);return true;}*//*将传入的元素添加进双向列表：void linkLast(E e) {final Node<E> l = last; // 将原来的last 传递给final修饰的 lfinal Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null); // 创建一个新的节点，前节点是 last（尾插法），值是传入的e，尾节点是 nulllast = newNode; // 插入在末尾的元素自然是最后一个元素if (l == null) // 若以前的双向链表中没有元素，即开始的last为空first = newNode; // 那么现在里面只有一个元素，所以头节点和尾节点，都指向新添加的节点elsel.next = newNode; // 否则，将l即原始的last的下一个指向修改为新添加的节点size++; // 链表中元素的个数+1modCount++; // 修改次数加一}*/linkedList.add(2);/*public boolean add(E e) {linkLast(e);return true;}*//*void linkLast(E e) {final Node<E> l = last;final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);last = newNode;if (l == null)first = newNode;elsel.next = newNode;size++;modCount++;}*/linkedList.add(3);System.out.println("linkedList=" + linkedList);// 演示删除最后的节点（注意有多种删除，仅演示一种删除first指向的节点）linkedList.remove();System.out.println("linkedList=" + linkedList);/*public E remove() {return removeFirst();}*//*public E removeFirst() {final Node<E> f = first;if (f == null)throw new NoSuchElementException();return unlinkFirst(f); // 真正实现删除首节点的代码}*//*private E unlinkFirst(Node<E> f) {// assert f == first && f != null;final E element = f.item; // 将首节点的值提取出来，作为返回值final Node<E> next = f.next; // 将首节点指向的下一个节点提取出来f.item = null; // 将原始首节点的值设置为空f.next = null; // help GC，将原始首节点的下一个指向设置为空first = next; // 将首节点设置为nextif (next == null)last = null;elsenext.prev = null; // 将现在首节点的前指针指向设置为空，不然会指向原来的firstsize--; // 双向链表的长度减一modCount++; // 修改次数加一return element; // 返回原来节点中的值}*/// 修改：linkedList.set(1, "abc");/*public E set(int index, E element) {checkElementIndex(index); // 检验是否是合法的indexNode<E> x = node(index);E oldVal = x.item;x.item = element;return oldVal;}*//*private void checkElementIndex(int index) {if (!isElementIndex(index))throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));}*//*private boolean isElementIndex(int index) {return index >= 0 && index < size;}*//*Node<E> node(int index) {// assert isElementIndex(index);if (index < (size >> 1)) { // 当下标比链表长度的一半小时Node<E> x = first; // 设置x为 首节点for (int i = 0; i < index; i++) // 遍历要查询的 index 次x = x.next; // 一直更新 x 为 后一个节点return x; // 直到x的下标为index位置，返回（链表不是顺序存储所以查找麻烦）} else {// 否则，反向遍历即可Node<E> x = last;for (int i = size - 1; i > index; i--)x = x.prev;return x;}}*/System.out.println("linkedList=" + linkedList);// 查找linkedList.get(1);/*public E get(int index) {checkElementIndex(index);return node(index).item;}// 和上面的修改是一样的，自己领悟下。*/}
}

这里的源码涉及到数据结构，没学过数据结构的理解起来可能比较困难。

ArrayList 和 LinkedList 的比较：

	底层结构	增删的效率	改查的效率
ArrayList	可变数组	较低，数组扩容	较高
LinkedList	双向链表	较高，通过链表节点追加	较低

1. 若改查操作较多，使用ArrayList；
2. 若增删操作较多，使用LinkedList；
3. 都是线程不安全。

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Set 接口（Collection子接口之一）和常用方法：

Set基本介绍：

1. 无序（添加和取出元素的顺序不一样，但是取出的顺序是固定的），没有索引；
2. 不允许重复元素，所以最多包含一个null；
3. JDK API 中 Set 接口的实现类常用的有:
   1. HashSet；
   2. TreeSet。

Set接口的常用方法：

和 List 接口一样，Set 接口也是 Collection 的子接口，所以常用方法和 Collection 接口一样。

Set接口的常用遍历方法：

同 Collection 的遍历方式一样，因为 Set 接口是 Collection 接口的子接口：

1. 可以使用迭代器iterator；
2. 可以使用增强for循环；
3. 不能使用索引方式来获取。

package com.jiangxian.set_;import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;/*** @author JiangXian~* @version 1.0*/@SuppressWarnings({"all"})
public class SetMethod {public static void main(String[] args) {// 1. 以Set接口的实现类 HashSet 来讲解 Set 接口的方法；// 2. Set接口的实现类的对象（Set 接口对象），不能存放重复的元素，可以添加一个 null// 3. Set接口对象存放数据是无序（即添加的顺序和取出的顺序不一致）// 4. 注意：取出的顺序虽然不是添加的顺序，但是顺序是固定的Set set = new HashSet();set.add("jack");set.add("john");set.add("jack"); // 重复set.add("john");set.add("hsp");set.add("mary");set.add(null);set.add(null);System.out.println("set=" + set);// set=[null, hsp, mary, john, jack]// 遍历：// 方式1 ：iteratorIterator iterator = set.iterator();while(iterator.hasNext()){Object obj = iterator.next();System.out.println("obj=" + obj);}// 方式2 ：增强for循环：System.out.println("========增强for循环=======");for(Object o : set){System.out.println("o=" + o);}}
}

---

HashSet（Set的实现类之一）：

HashSet的全面说明：

1. HashSet 实现了 Set 接口；

2. HashSet 实际上是 HashMap，源码如下：

       public HashSet() {map = new HashMap<>();}public HashMap() {this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted}
   

3. 可以存放 null 值，但是只能有一个 null；

4. HashSet 不保证元素是有序的，取决于 hash 后，再确定索引的结果。（即不能保证存放元素的顺序和取出顺序一致）；

5. 不能有重复元素/对象，再前面 Set 接口使用已经讲过。

底层机制说明：

模拟数组链表：

对结构的了解。

package com.jiangxian.set_;/*** @author JiangXian~* @version 1.0*/@SuppressWarnings({"all"})
public class HashSetStructure {public static void main(String[] args) {// 模拟一个 HashSet 底层——实际上就是 HashMap 底层// 1. 创建一个数组，数组的类型是 Node[]// 2. 有些人直接将 Node[] 数组称为表（Table）Node[] table = new Node[16];System.out.println("table = " + table);// 3. 创建节点Node john = new Node("john", null);table[2] = john;Node jack = new Node("jack", null);john.next = jack; // 将jack节点挂载到john节点下Node rose = new Node("rose", null);jack.next = rose;System.out.println("table = " + table);}
}class Node{public Object item;public Node next;public Node(Object item, Node next) {this.item = item;this.next = next;}
}

源码：

分析HashSet 的添加元素底层是如何实现的。

1. HashSet 的底层是 HashMap；
2. 添加一个元素时，先得到 hash 值，会转换成索引值。
3. 找到存储数据表 table，看这个索引位置是否已经存放有元素；
4. 若没有，直接加入；
5. 若有，调用 equals 进行比较，若相同，放弃添加，若不同，则添加到最后（说的是链表的最后，参照上面的数组lian’bi）；
6. 再Java8中，若一条链表的元素个数超过 TREEIFY_THRESHOLD（默认时8），并且table 的大小 >= MIN_TREEIFY_CAPACITY（默认64），就会进化成红黑树。

第一次添加与第二次添加源码解读：

package com.jiangxian.set_;import java.util.HashSet;/*** @author JiangXian~* @version 1.0*/@SuppressWarnings({"all"})
public class HashSetSource {public static void main(String[] args) {HashSet hashSet = new HashSet();// 1. 执行HashSet()/*public HashSet() { // 构造函数，底层是HashMapmap = new HashMap<>();}*/hashSet.add("java"); // 到此处，第一次 add 添加完成。// 2. 执行 add()/*public boolean add(E e) { // e就是我们传入的对象，此处为java，E表示泛型。return map.put(e, PRESENT)==null; // private static final Object PRESENT = new Object();}*//*public V put(K key, V value) {return putVal(hash(key), key, value, false, true);}*/// 使用 force step into 强行进入hash（key），这个是用来计算hash值的/*static final int hash(Object key) {int h;// 可以看到，hash并不完全是hashCode，而是经过算法优化的结果return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);}*//*// 是最重要的，需要仔细体会final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict) {// 这一行，是我们定义的辅助变量，tab为table的复制，p为要对应索引位置处的空间// n为tab的容量Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;// table是HashMap的一个属性，放Node节点的数据//transient Node<K,V>[] table;// 由源码可值，一开始为空if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)// 将table赋值给tab，判断是否为空，或者长度是否为0// 这个代码块较长，放置在紧接的代码块中解释。n = (tab = resize()).length;// 将tab[i = (n - 1) & hash]存储的节点赋值给p，判断是否为空if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)// 为空，就直接将新节点填入tab[i] = newNode(hash, key, value, null);else {// 一个开发技巧提示：在需要局部变量（辅助变量）时候，在需要的时候创建Node<K,V> e; K k;// p实际上是指向我们当前的索引位置对应的链表的第一个元素// 1.若p的hash与我们想要添加的key的hash值相等// 2.同时满足 key 和 p的key属性一样或者是key不为空且内容与p的key属性一样//   所以我们需要看下对象的equals是否被重写// 就不能加入，跳转到if (e != null)，return oldValue；if (p.hash == hash &&((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))// 那么将 p 赋值给 辅助变量 ee = p;// 判断 p 是不是一棵红黑树// 若是一颗红黑树，就调用 putTreeVal（暂时不展开），来进行添加else if (p instanceof TreeNode)e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);// 只剩下一种情况了，就是 p 为一条链表// 1.依次去和链表中的各个节点进行比较，若都不相同，遍历到null，将null 赋值为空，// 	添加新节点到末尾，若bigCount达到了TREEIFY_THRESHOLD，转换为红黑树//  在添加新节点后，立即判断 该链表是否已经达到8个节点，若满足，要对当前链表进行树化//	但是在进行树化的时候，还需要一个对table 长度的判断，若小于 64 也不会马上树化//  此时会先进行扩容// 2.若与链表中的一个节点相同，那么跳出循环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 1sttreeifyBin(tab, hash);break;}if (e.hash == hash &&((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))break;// 为下一次循环做准备，因为下一次循环的p为p.next,e中存储的是p.nextp = e;}}if (e != null) { // existing mapping for keyV oldValue = e.value;if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)e.value = value;afterNodeAccess(e);return oldValue;}}// 修改次数自增++modCount;// 判断容量大小，并判断是否超过门槛if (++size > threshold)resize();// 这个方法现在是空，在LinkedHashSet中实现afterNodeInsertion(evict);// 添加成功就返回空return null;}*/hashSet.add("hsp");}
}

对resize()的源码解读

final Node<K,V>[] resize() {// oldTab 用于存放原始的 tableNode<K,V>[] oldTab = table;// oldCap 用于存放原始的通量int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;// oldThr 用于存放阈值，用于防止多线程出现拥堵int oldThr = threshold;int newCap, newThr = 0;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}else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in thresholdnewCap = oldThr;// 由于是第一次，所以 oldCap = 0，执行这段代码else {               // zero initial threshold signifies using defaults// static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; 为16newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;// static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f; 默认的缓冲系数// 现在 newThr 为12newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);}if (newThr == 0) {float ft = (float)newCap * loadFactor;newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?(int)ft : Integer.MAX_VALUE);}threshold = newThr;@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];// 将新的 newTab 存放在属性table中table = newTab;// 由于第一次添加，oldTab = null，所以这一段代码块不执行if (oldTab != null) {for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {Node<K,V> e;if ((e = oldTab[j]) != null) {oldTab[j] = null;if (e.next == null)newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;else if (e instanceof TreeNode)((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);else { // preserve orderNode<K,V> loHead = null, loTail = null;Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;Node<K,V> next;do {next = e.next;if ((e.hash & oldCap) == 0) {if (loTail == null)loHead = e;elseloTail.next = e;loTail = e;}else {if (hiTail == null)hiHead = e;elsehiTail.next = e;hiTail = e;}} while ((e = next) != null);if (loTail != null) {loTail.next = null;newTab[j] = loHead;}if (hiTail != null) {hiTail.next = null;newTab[j + oldCap] = hiHead;}}}}}// 返回新的newTabreturn newTab;}

扩容和转换成红黑树：

1. HashSet 底层是 HashMap，第一次添加时，table 数组从0扩容到了 16，临界值（threshold）是16*加载因子（loadFactor）——0.75 = 12；
2. 若 table 数组使用到了临界值 12，就会执行扩容，16 * 2 = 32，那么新的临界值就是 32 * 0.75 = 24
3. 在Java8中，若一条链表的元素个数达到了 （TREEIFY_THRESHOLD）默认为8，并且 table的大小 >= MIN_TREEIFY_CAPACITY（默认为64），就会进行树化为红黑树，否则仍然采用数组。

扩容：

扩容发生在哪里呢？当我们每次加入一个节点，不管节点是加在 table表的空位置，还是在链表上，都会使得++size。

package com.jiangxian.set_;import java.util.HashSet;/*** @author JiangXian~* @version 1.0*/@SuppressWarnings({"all"})
public class HashSetIncrement {public static void main(String[] args) {/*1. HashSet 底层是 HashMap，第一次添加时，table 数组从0扩容到了 16，临界值（threshold）是16*加载因子（loadFactor）——0.75 = 12；2. 若 table 数组使用到了临界值 12，就会执行扩容，16 * 2 = 32，那么新的临界值就是 32 * 0.75 = 24*/HashSet hashSet = new HashSet();for (int i = 0; i < 100; i++) {hashSet.add(i);}}
}

final Node<K,V>[] resize() {// oldTab 用于存放原始的 tableNode<K,V>[] oldTab = table;// oldCap 用于存放原始的通量int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;// oldThr 用于存放阈值，用于防止多线程出现拥堵int oldThr = threshold;int newCap, newThr = 0;// oldCap>0说明非第一次执行resizeif (oldCap > 0) {if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) { // 一般是不会超过最大容量的，所以我们看下一个else-ifthreshold = Integer.MAX_VALUE;return oldTab;}// 若两倍 oldCap 比最大值小，且oldCap 大于等于默认值16// 那么新的容量为 oldCap的两倍，代码块中执行 newThr = 2倍的oldThrelse if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)newThr = oldThr << 1; // double threshold}else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in thresholdnewCap = oldThr;// 由于是第一次，所以 oldCap = 0，执行这段代码else {               // zero initial threshold signifies using defaults// static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; 为16newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;// static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f; 默认的缓冲系数// 现在 newThr 为12newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);}if (newThr == 0) {float ft = (float)newCap * loadFactor;newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?(int)ft : Integer.MAX_VALUE);}threshold = newThr;@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];// 将新的 newTab 存放在属性table中table = newTab;// 由于第一次添加，oldTab = null，所以这一段代码块不执行if (oldTab != null) { // 这段代码暂时我也没看明白for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {Node<K,V> e;if ((e = oldTab[j]) != null) {oldTab[j] = null;if (e.next == null)newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;else if (e instanceof TreeNode)((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);else { // preserve orderNode<K,V> loHead = null, loTail = null;Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;Node<K,V> next;do {next = e.next;if ((e.hash & oldCap) == 0) {if (loTail == null)loHead = e;elseloTail.next = e;loTail = e;}else {if (hiTail == null)hiHead = e;elsehiTail.next = e;hiTail = e;}} while ((e = next) != null);if (loTail != null) {loTail.next = null;newTab[j] = loHead;}if (hiTail != null) {hiTail.next = null;newTab[j + oldCap] = hiHead;}}}}}// 返回新的newTabreturn newTab;}

转换成红黑树：

package com.jiangxian.set_;import java.util.HashSet;/*** @author JiangXian~* @version 1.0*/@SuppressWarnings({"all"})
public class HashSetIncrement {public static void main(String[] args) {/*1. HashSet 底层是 HashMap，第一次添加时，table 数组从0扩容到了 16，临界值（threshold）是16*加载因子（loadFactor）——0.75 = 12；2. 若 table 数组使用到了临界值 12，就会执行扩容，16 * 2 = 32，那么新的临界值就是 32 * 0.75 = 24*/HashSet hashSet = new HashSet();
//        for (int i = 0; i < 100; i++) {
//            hashSet.add(i);
//        }/*在Java8中，若一条链表的元素个数达到了 （TREEIFY_THRESHOLD）默认为8，并且 table的大小 >= MIN_TREEIFY_CAPACITY（默认为64），就会进行树化为红黑树，否则仍然采用数组扩容机制，在扩容后需要重写计算hash。*/for (int i = 1; i <= 12; i++) {hashSet.add(new A(i));// 什么意思呢？// 在执行到第9次时，会执行一次resize，从16扩容到32// 执行到第10次时，会再执行一次resize，从32扩容到64// 执行到11次时，会进行树化（红黑树，在数据结构中再深入）}}
}class A{private int n;public A(int n) {this.n = n;}// 为了确保hashCode一样@Overridepublic int hashCode() {return 100;}
}

第一次扩容：索引在4，节点类型为Node，还是链表，此时容量为16：

第二次扩容：索引在4，节点类型为Node，还是链表，此时容量为32：

第三次扩容：索引在36，节点类型为Node，还是链表，此时容量为64：

然后便不再执行扩容，而是将该链表转换为红黑树，节点类型为TreeNode，table的容量仍然时64：

关于红黑树，此处不展开，另外扩容后的hash更改，应该在resize处，但是resize第一次后的源码暂时我也没看懂，所以不写，以免误导。

Exercise：

Exercise1：

定义一个Employee 类，该类包含：private成员属性——name，age；

1. 创建3个Employee 对象放入 HashSet；
2. 当 name 和 age 的值相同时，认为是相同员工，不能添加到 HashSet 集合中。

package com.jiangxian.set_;import java.util.Arrays;
import java.util.HashSet;
import java.util.Objects;/*** @author JiangXian~* @version 1.0*/@SuppressWarnings({"all"})
public class HashSetExercise01 {public static void main(String[] args) {HashSet hashSet = new HashSet();hashSet.add(new Employee("milan",18,10000));hashSet.add(new Employee("smith",18,10000));hashSet.add(new Employee("milan",18,20000));System.out.println(hashSet);}
}class Employee{private String name;private int age;private double salary;public Employee(String name, int age, double salary) {this.name = name;this.age = age;this.salary = salary;}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;}public double getSalary() {return salary;}public void setSalary(double salary) {this.salary = salary;}@Overridepublic boolean equals(Object o) {// 判断是否相等，首先，判断是否是同一个对象if (this == o) return true;// 若传入的数据为空，或者类型不一致返回falseif (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;// 向下转型Employee employee = (Employee) o;return age == employee.age  && Objects.equals(name, employee.name);}@Overridepublic int hashCode() {return Objects.hash(name, age);// 下面为计算hash的源码
//        public static int hash(Object... values) { 传入的是一个可变参数
//            return Arrays.hashCode(values);
//        }//        public static int hashCode(Object a[]) { 计算的是一个数组的hash
//            if (a == null)
//                return 0;
//
//            int result = 1;
//
//            for (Object element : a) // 使用增强for循环，将内部的值遍历，并计算到result中
//                result = 31 * result + (element == null ? 0 : element.hashCode());
//
//            return result;
//        }}@Overridepublic String toString() {return "Employee{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +", salary=" + salary +'}';}
}

Exercise02：

定义一个Employee类，该类包含：private成员属性——name，sal，birthday（MyData类型——包含属性：year，month，day）

package com.jiangxian.set_;import java.util.HashSet;
import java.util.Objects;/*** @author JiangXian~* @version 1.0*/@SuppressWarnings({"all"})
public class HashSetExercise02 {public static void main(String[] args) {HashSet hashSet = new HashSet();hashSet.add(new Employee_("Smith",21,new MyData("12","11","1")));hashSet.add(new Employee_("Smith",21,new MyData("12","11","1")));hashSet.add(new Employee_("Smith",21,new MyData("12","11","1")));System.out.println(hashSet);}
}class Employee_{private String name;private int age;MyData birthday;public Employee_(String name, int age, MyData birthday) {this.name = name;this.age = age;this.birthday = birthday;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public MyData getBirthday() {return birthday;}public void setBirthday(MyData birthday) {this.birthday = birthday;}@Overridepublic boolean equals(Object o) {if (this == o) return true;if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;Employee_ employee = (Employee_) o;return age == employee.age && Objects.equals(name, employee.name) && Objects.equals(birthday, employee.birthday);}@Overridepublic int hashCode() {return Objects.hash(name, age, birthday);}@Overridepublic String toString() {return "Employee_{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +", birthday=" + birthday +'}';}
}class MyData{private String year;private String month;private String day;public MyData(String year, String month, String day) {this.year = year;this.month = month;this.day = day;}public String getYear() {return year;}public void setYear(String year) {this.year = year;}public String getMonth() {return month;}public void setMonth(String month) {this.month = month;}public String getDay() {return day;}public void setDay(String day) {this.day = day;}@Overridepublic boolean equals(Object o) {if (this == o) return true;if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;MyData myData = (MyData) o;return Objects.equals(year, myData.year) && Objects.equals(month, myData.month) && Objects.equals(day, myData.day);}@Overridepublic int hashCode() {return Objects.hash(year, month, day);}//[Employee_{name='Smith', age=21, birthday=com.jiangxian.set_.MyData@4554617c}, Employee_{name='Smith', age=21, birthday=com.jiangxian.set_.MyData@74a14482}, Employee_{name='Smith', age=21, birthday=com.jiangxian.set_.MyData@1540e19d}]// 这是不重写MyData的hashCode方法的结果，我们发现由于birthday的hashCode不同，即使重写了equals也没有意义@Overridepublic String toString() {return "MyData{" +"year='" + year + '\'' +", month='" + month + '\'' +", day='" + day + '\'' +'}';}
}

若不重写MyData的hashCode(),会导致计算Employee的hash值都是不同的，这是为什么呢？

其实我们上面贴出过源码能很好的解释这一点：

此时我们传进a[]的参数有：name，age 和 MyData；

name是String，age是int类型的hashCode已经被重写过了，所以特定的值返回的hashCode都是一样的；

但是由于我们MyData的hashCode()没有被重写，所以，其每个对象的hashCode的计算按默认来计算，导致不同对象的hashCode一定不同；

所以我们在add时，由于hash值都不同，就直接添加了。

//        public static int hashCode(Object a[]) { 计算的是一个数组的hash
//            if (a == null)
//                return 0;
//
//            int result = 1;
//
//            for (Object element : a) // 使用增强for循环，将内部的值遍历，并计算到result中
//                result = 31 * result + (element == null ? 0 : element.hashCode());
//
//            return result;
//        }

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LinkedHashSet（Set的实现类之一）：

LinkedHashSet的全面说明：

1. LinkedHashSet 是 HashSet 的子类；

2. LinkedHashSet 底层是一个 LinkedHashMap，底层维护了一个 数组 + 链表 + 双链表（怎么理解呢？就是在HashMap的Node基础上，又多了两个指针，用来指向按顺序添加的节点）；

3. LinkedHashSet 根据元素的 hashCode 值来决定元素的存储位置（和HashSet一样），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，实际不然，只是逻辑有序，不是物理有序，物理上的存储和HashSet一摸一样，逻辑的有序是通过多的双链表实现的；

4. LinkedHashSet 不允许重复元素。

5. table 为 Node[]的类型，但是内部存放的元素为 Entry（LinkedHashSet的，与后文map中的Entry不是一样的！！！！那个里面的Entry是接口），其为Node的子类，添加了before 和 after 两个指针，用来实现双向链表。

       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);}}
   

package com.jiangxian.set_;import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.Set;/*** @author JiangXian~* @version 1.0*/@SuppressWarnings({"all"})
public class LinkedHashSetSource {public static void main(String[] args) {Set set = new LinkedHashSet();/*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); // 这个调用的就是 HashMap.Node(hash, key, value, next)}}*//*private void linkNodeLast(LinkedHashMap.Entry<K,V> p) {// 将新添加的节点置为尾节点tail，然后将双向链表形成// 将tail赋值给lastLinkedHashMap.Entry<K,V> last = tail;// 将传入的节点设置为尾节点 tailtail = p;if (last == null)head = p;else { // 形成双向链表p.before = last;last.after = p;}}*/set.add(new String("AA"));set.add(456);set.add(456);set.add(123);System.out.println("set=" + set);}
}

除此以外，大部分的操作都和HashSet一摸一样，不再赘述。

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TreeSet（Set的实现类之一）：

其可以实现排序，因为内置有一个Comparator 类型的属性。在调用无参构造器时，直接使用的是compareTo，在调用有参构造器时，我们可以重写Comparator中的 compare方法，实现按我们想要的方式排序：

package com.jiangxian.set_;import java.util.Comparator;
import java.util.TreeSet;/*** @author JiangXian~* @version 1.0*/@SuppressWarnings({"all"})
public class TreeSet_ {public static void main(String[] args) {// 1.当我们使用无参构造器，创建TreeSet时，仍然是无序的// 2.使用TreeSet 提供的一个构造器，可以传入一个比较器（匿名内部类）//      并可以指定排序规则// 浅浅看看个源码：/*1. 构造器将传入的比较器对象，赋给了 TreeSet 的底层的 TreeMap属性 comparatorpublic TreeSet(Comparator<? super E> comparator) {this(new TreeMap<>(comparator));}public TreeMap(Comparator<? super K> comparator) {this.comparator = comparator;}2. 执行add操作：public boolean add(E e) {return m.put(e, PRESENT)==null;}private transient Entry<K,V> root;public V put(K key, V value) {Entry<K,V> t = root; // 创建一个t，将root赋值给他，一开始root为nullif (t == null) {// 当t为空时，即第一次compare(key, key); // type (and possibly null) check// 这个比较只是为了防止key为空，且没有返回值root = new Entry<>(key, value, null);// 将新的Entry存入root（），且此处的Entry不是map.Entry这个接口了，而是一个内部类（与Node类似）size = 1; // 将内部实际存储的数据个数记录为sizemodCount++; // 修改次数自增return null; // 返回null}int cmp;Entry<K,V> parent;// split comparator and comparable paths// cpr是我们传入的 comparator对象，若没有，就是空Comparator<? super K> cpr = comparator;if (cpr != null) { // 当其不为空，即我们使用的是有参构造器do {parent = t;cmp = cpr.compare(key, t.key);if (cmp < 0)t = t.left;else if (cmp > 0)t = t.right;else // 若相等，则添加不进去了，更改value（在set中没有意义）return t.setValue(value);} while (t != null);}else { // 若使用的是无参构造器，使用compareTo方法if (key == null)throw new NullPointerException();@SuppressWarnings("unchecked")Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key;do {parent = t;cmp = k.compareTo(t.key);if (cmp < 0)t = t.left;else if (cmp > 0)t = t.right;elsereturn t.setValue(value);} while (t != null);}Entry<K,V> e = new Entry<>(key, value, parent);if (cmp < 0)parent.left = e;elseparent.right = e;fixAfterInsertion(e);size++;modCount++;return null;}*/TreeSet treeSet = new TreeSet(new Comparator() {@Overridepublic int compare(Object o1, Object o2) {return ((String)o1).compareTo((String)o2);}});// 添加元素：treeSet.add("jack");treeSet.add("tom");treeSet.add("smith");treeSet.add("a");System.out.println(treeSet);}
}

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Map 接口和常用方法：

Map 接口实现类的特点（很实用）：

存放双列k-v；

Set也用k-v，k也是存放我们传入的对象，但是v的值确是确定的，是Present（Object，仅仅用来占位）。

此处仅讲JDK8的Map接口的特点：

1. Map 和 Collection 是并列存在的，用于保存具有映射关系的数据：Key-Value（键值对）；
2. Map 中的 key 和 value 可以是任何引用类型的数据，其会被封装到 HashMap$Node 对象中，也就是说Map中的键值对（Key-Value）实际上就是存放在 Node 类型中的；
3. Map 中的 key 不允许重复，所以只能最多有一个空；
4. Map 中的 value 可以重复，所以可以有多个空；
5. 我们常用 String 类作为 Map 的 key；
6. key 和 value 之间存在单向一对一关系，即通过指定的 key 总能找到对应的 value。
7. Map 存放数据的key-value示意图，一对k-v 是放在 HashMap$Node 中的，又因为 Node 实现了 Entry 接口，有些书上也说一对k-v就是一个Map.Entry。

源码：

Example：

package com.jiangxian.map_.mapsource_;import java.util.HashMap;
import java.util.Map;/*** @author JiangXian~* @version 1.0*/@SuppressWarnings({"all"})
public class MapSource {public static void main(String[] args) {// 1. Map 与 Collection 并列存在，用于保存具有映射关系的数据；// 2. Map 中的 key 和 value 可以是任何引用类型的数据，会封装到 HashMap$Node 对象中// 3. Map 中的 key 不允许重复，所以只能有一个 null；// 4. Map 中的 value 可以冲覅，所以可以有多个 null；// 5. 经常使用 String 类作为 Map 的 key// 6. key 和 value 之间存在单向一对一关系，即通过指定的 key 总能找到指定的 key 总能找到对应的 valueMap map = new HashMap();map.put("no1","韩顺平"); // 源码在HashSet中看过了。map.put("no2","张无忌");map.put("no1","张三丰"); // 当有相同的k，就等价于替换，用新的value去替换oldValue。System.out.println(map.get("no1"));System.out.println("map=" + map);}
}

putVal：

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict) {Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)n = (tab = resize()).length;if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)tab[i] = newNode(hash, key, value, null);else {Node<K,V> e; K k;if (p.hash == hash &&((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))e = p;else if (p instanceof TreeNode)e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);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 1sttreeifyBin(tab, hash);break;}if (e.hash == hash &&((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))break;p = e;}}// 此处会和HashSet的结果不同，为什么呢？我们来分析下：// 当e不为空时，说明key有相同的，即有重复的元素// HashSet 中的 value 都是一样的，key 也都是一样的，所以没有什么影响，就是不添加// 但是Map中的value是有实际意义的，不再是HashSet中起到占位作用的了// 它会将新的value覆盖原本的value。if (e != null) { // existing mapping for keyV oldValue = e.value;if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)e.value = value;afterNodeAccess(e);return oldValue;}}++modCount;if (++size > threshold)resize();afterNodeInsertion(evict);return null;}

get(key)：

public V get(Object key) {Node<K,V> e;return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;}

Key-Value的存储：

一对k-v就是放在 HashMap$Node 中的，我们怎么得到这个结论的呢，从putval的源码中有这样一段代码：

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

newNode的返回类型是啥呢？

Node<K,V> newNode(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {return new Node<>(hash, key, value, next);}

可以看到我们存放到tab中的是一个Node类型的节点，那么自然，一对k-v是存放在Node中的啦，那么Node这个内部类是什么样的呢？我们可以看到，Node中有一个接口，Map.Entry。怎么去理解下面的这种图呢，我们会把指向实际存放k-v的Node引用存放进一个Map.Entry类型的Entry中，Entry组成的Set叫做EntrySet，在

 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;}public final K getKey()        { return key; }public final V getValue()      { return value; }public final String toString() { return key + "=" + value; }public final int hashCode() {return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);}public final V setValue(V newValue) {V oldValue = value;value = newValue;return oldValue;}public final boolean equals(Object o) {if (o == this)return true;if (o instanceof Map.Entry) {Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry<?,?>)o;if (Objects.equals(key, e.getKey()) &&Objects.equals(value, e.getValue()))return true;}return false;}}

// 1. k-v 最后是 HashMap$Node node = newNode(hash, key, value, null);
// 2. k-v 为了方便程序员遍历，还会创建 EntrySet（是一个集合）
// 		该集合存放的元素类型是Map.Entry，而一个Entry对象就包含key和value
// 		源码——transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;
// 		在这段代码中，我们只是让K指向了Node中的key，V指向了Node中的value，
//		只是一个简单的指向，没有存放新的东西，
//		所以当我们迭代EntrySet时，实际上是在迭代HashMap中所有的Node对象
// 3. entrySet 中，定义的类型是 Map.Entry，但实际存放的是 HashMap$Node 的类型，为什么呢，
//	这是因为Node实现了Map.Entry 这个接口，所以运行类型是 Node（编译类型是Map.Entry,运行类型是Node）
// 4. 这样，当把 HashMap$Node 对象的引用存放到 entrySet 就方便我们进行遍历，其提供了两个非常重要的方法
//    getKey和getValue

欸，那我们为什么要这么写呢，Node明明实现类Entry接口，那么肯定有getKey 和 getValue方法呀？

看下源码，我们发现了什么？Node类型是一个默认类型的内部类，所以我们在外部是不能够调用的！

static class HashMap. Node<K, V> implements Map. Entry<K, V>

而Map.Entry呢？

public static interface Map. Entry<K, V>

我们来看一下代码：

package com.jiangxian.map_.mapsource_;import java.util.Collection;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;/*** @author JiangXian~* @version 1.0*/@SuppressWarnings({"all"})
public class MapSource {public static void main(String[] args) {// 1. Map 与 Collection 并列存在，用于保存具有映射关系的数据；// 2. Map 中的 key 和 value 可以是任何引用类型的数据，会封装到 HashMap$Node 对象中// 3. Map 中的 key 不允许重复，所以只能有一个 null；// 4. Map 中的 value 可以冲覅，所以可以有多个 null；// 5. 经常使用 String 类作为 Map 的 key// 6. key 和 value 之间存在单向一对一关系，即通过指定的 key 总能找到指定的 key 总能找到对应的 valueMap map = new HashMap();map.put("no1","韩顺平"); // 源码在HashSet中看过了。map.put("no2","张无忌");map.put("no1","张三丰"); // 当有相同的k，就等价于替换，用新的value去替换oldValue。System.out.println(map.get("no1"));System.out.println("map=" + map);Set set = map.entrySet();for (Object object : set) {Map.Entry entry = (Map.Entry) object;System.out.println(entry.getKey() + "-" + entry.getValue());}// keySet就是我们图上的keySetSet set1 = map.keySet();for (Object object : set1) {System.out.println(object );}// values就是我们图上的valuesCollection collection = map.values();for (Object object : collection) {System.out.println(object );}}
}

我们发现了一个小问题，为什么一个接口可以有实例化的对象呢？

这其实是一个理解误区，这不是实例化，只是类型转换（向下转换）

Map.Entry entry = (Map.Entry) object;

所以这段代码仅仅是类型转换，而不是实例化，实例化需要new，是一个创建对象的过程。

Map常用方法：

1. map.put(Object key,Object value)：添加k-v；
2. map.remove(Object key)：根据键删除映射关系；
3. map.get(Object key)：根据键返回值；
4. map.size()：获取元素的个数；
5. map.clear()：清除k-v；
6. map.containsKey()：查找键是否存在；

package com.jiangxian.map_.mapmethod_;import java.util.HashMap;
import java.util.Map;/*** @author JiangXian~* @version 1.0*/@SuppressWarnings({"all"})
public class MapMethod {public static void main(String[] args) {// 演示Map的常用方法：System.out.println("========put==========");Map map = new HashMap();map.put("邓超",new Book("",100));map.put("邓超","孙俪");map.put("JiangXian",null);map.put(null,"JiangXian");System.out.println("map=" + map);// removeSystem.out.println("========remove========");map.remove(null);System.out.println("map=" + map);// getSystem.out.println("=======get==========");System.out.println(map.get("JiangXian"));// sizeSystem.out.println("=======size==========");System.out.println("size=" + map.size());// isEmptySystem.out.println("========isEmpty==========");System.out.println("isEmpty=" + map.isEmpty());// containsKeySystem.out.println("=======contains==========");System.out.println("contains=" + map.containsKey("邓超"));// clearSystem.out.println("========clear=======");map.clear();System.out.println("map=" + map);System.out.println(map.isEmpty());}
}class Book{private String name;private int num;public Book(String name, int num) {this.name = name;this.num = num;}
}

Map接口遍历方式：

1. 使用keySet——获得key的set后，用get去访问值；
2. 使用values——直接获得Collection形式的值，遍历即可；
3. 使用entrySet。

package com.jiangxian.map_.mapmethod_;import java.util.*;/*** @author JiangXian~* @version 1.0*/@SuppressWarnings({"all"})
public class MapFor_ {public static void main(String[] args) {Map map = new HashMap();map.put("邓超","孙俪");map.put("JiangXian",null);map.put(null,"JiangXian");map.put("hsp","hsp's wife");// 使用HashMap的keySet,获取所有键Set set = map.keySet();// 1. 使用迭代器：System.out.println("======keySet's iterator======");Iterator iterator = set.iterator();while(iterator.hasNext()){Object key = iterator.next();System.out.println(key + "-" + map.get(key));}// 2. 增强forSystem.out.println("======keySet's for======");for(Object key : set){System.out.println(key + "-" + map.get(key));}// 使用HashMap的values：Collection value = map.values();// iteratorSystem.out.println("======values's iterator======");Iterator iterator1 = value.iterator();while(iterator1.hasNext()){Object object = iterator1.next();System.out.println(object);}// forSystem.out.println("======values's for======");for(Object o : value){System.out.println(o);}// 使用entrySet获取所有关系的k-vSet set1 = map.entrySet();// iteratorSystem.out.println("======entrySet's iterator======");Iterator iterator2 = set1.iterator();while(iterator2.hasNext()){Map.Entry entry = (Map.Entry)iterator2.next();System.out.println(entry.getKey() + "-" + entry.getValue());}// forSystem.out.println("======entrySet's for======");for(Object o : set1){Map.Entry entry = (Map.Entry)o;System.out.println(entry.getKey() + "-" + entry.getValue());}}
}

Exercise：

package com.jiangxian.map_.exercise;import java.util.Collection;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;/*** @author JiangXian~* @version 1.0*/
@SuppressWarnings({"all"})
public class Exercise {public static void main(String[] args) {Map map = new HashMap();Employee jiangxian = new Employee("Jiangxian", 20000);Employee Hsp = new Employee("Hsp", 30000);Employee king = new Employee("King", 1000000000);map.put(jiangxian.getId(), jiangxian);map.put(Hsp.getId(), Hsp);map.put(king.getId(), king);System.out.println(map);Set set = map.keySet();// 输出薪水大于20000的，遍历方式1for (Object key : set) {Employee employee = (Employee) map.get(key);if(employee.getSalary() > 20000){System.out.println(employee);}}// 遍历方式2System.out.println("=======value========");Collection value = map.values();for(Object o : value){Employee employee = (Employee) o;if(employee.getSalary() > 20000){System.out.println(employee);}}// 遍历方式3：Set set1 = map.entrySet();System.out.println("=====entrySet======");for(Object o : set1){Map.Entry entry = (Map.Entry) o;Employee employee = (Employee) entry.getValue();if(employee.getSalary() > 20000){System.out.println(employee);}}}
}class Employee{public static int num;private int id;private String name;private double salary;public Employee(String name, double salary){this.name = name;this.salary = salary;this.id = ++num;}public int getId() {return id;}public void setId(int id) {this.id = id;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public double getSalary() {return salary;}public void setSalary(double salary) {this.salary = salary;}@Overridepublic String toString() {return "Employee{" +"id=" + id +", name='" + name + '\'' +", salary=" + salary +'}';}
}

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HashMap（Map接口实现类之一）：

HashMap小结：

1. HashMap 是 Map 接口使用频率最高的实现类；
2. HashMap 是以 key-val 对的方式来存储数据（实际存放在HashMap$Node中）
3. key 不能重复，但是value可以重复，允许使用null键和null值；
4. 若添加相同的key，会用新的value覆盖掉原先旧的value；
5. 与 HashSet 一样，不能保证映射的顺序，因为底层是 hash表的方式存储的（JDK8的hashMap 底层为数组+链表（+红黑树））；
6. HashMap 没有实现同步，因此是线程不安全的，方法没有做同步互斥的操作，没有synchronized。

底层机制和源码剖析：

扩容机制：

和HashSet相同（因为HashSet实际上创建的就是HashMap）：

1. HashMap 底层维护了Node类型的数组 table，默认为 null；
2. 当创建对象时，将加载因子（loadFactor）初始化为0.75；
3. 当添加k-v时，通过key的hash值，得到在 table 的索引位置。然后判断索引位置是否有元素：
   1. 若没有元素，直接添加；
   2. 若有元素，判断该元素的key和我们准备加入的key是否相等：
      1. 若相等，替换原始的value为新的value
      2. 若不相等，需要判断是树结构还是链表结构，做出相应的处理。（若容量不够还需要进行扩容）。
4. 第一次添加后，table 的 capacity会被设置为默认的16，临界值 threshold 为 12；
5. 以后每次扩容，都是将原始的 capacity * 2，临界值 threshold 也会变为原来的两倍；
6. 在 JDK8 中，要满足以下两个条件，那么链表就会进化为树：
   1. 一条链表的长度超过了8；
   2. table 的大小 >= MIN_TREEIFY_CAPACITY(默认64)。
7. 要是一条链表的长度>=8且还要往上添加节点，但是table的大小没有超过64，那么会执行的是扩容操作，哪怕没有达到阈值。

源码：

已经在 HashSet 和 Map 中分析过了，就不再啰嗦了。

---

HashTable（Map接口实现类之一）：

基本介绍：

1. 存放的是键值对k-v；
2. HashTable 的键和值都不能是null，否则会抛出 NullPointerException的异常；
3. HashTable 使用方法基本和 HashMap一样；
4. HashTable 是线程安全的（synchronized），HashMap是线程不安全的。

与HashMap的对比：

	版本	线程安全（同步）	效率	允许null键和null值
HashMap	1.2	不安全	较高	是
HashTable	1.0	安全	较低	否

---

Properties（Map接口实现类之一）：

基本介绍：

1. Properties类继承自HashTable类并且实现了Map接口，也是一种键值对的形式来保存数据；
2. 他的使用特点和Hashtable类似；
3. Properties 还可以用于 从 xxx.properties文件中，加载数据到 Properties类对象，并进行读取和修改；
4. 说明：工作后，常使用 xxx.properties 文件为配置文件，这个知识点会在IO流举例。

基本使用：

package com.jiangxian.map_;import java.util.Properties;/*** @author JiangXian~* @version 1.0*/@SuppressWarnings({"all"})
public class Properties_ {public static void main(String[] args) {// 1. Properties 继承 Hashtable// 2. 可以通过 k-v 存放数据，当然 key 和 value 不能为 nullProperties properties = new Properties();
//        properties.put("abc",null);
//        properties.put(null,"def");properties.put("lucy",100);System.out.println("properties = " + properties);}
}

基本用法外，在IO流中介绍。

---

总结——开发中如何选择集合实现类：

在开发中，选择什么集合实现类，主要取决于业务操作特点，然后根据集合实现类特性进行选择，分析如下：

1. 先判断存储的类型（一组对象[单列] 或 一组键值对[双列]）
2. 一组对象[单列]：Collection
   1. 允许重复：List
      1. 增删多：LinkedList [底层维护了一个双向链表]；
      2. 改查多：ArrayList [底层维护 Object 类型的可变数组]。
   2. 不允许重复：Set
      1. 无序：HashSet——数组+链表（+红黑树）；
      2. 排序：TreeSet；
      3. 插入和取出顺序一致：LinkedHashSet——数组+链表+双向链表；
3. 一组键值对[双列]：Map
   1. 键无序：HashMap
   2. 键排序：TreeMap
   3. 键插入和取出顺序一致：LinkedHashMap；
   4. 读取文件：Properties。

---

Collections 工具类：

Collections 工具类介绍：

1. 是一个操作 Set、List 和 Map 等集合的工具类；
2. 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。

排序操作：

1. reverse(List)：反转 List 中元素的顺序；
2. shuffle(List)：对 List 集合元素进行随机排序；
3. sort(List)：根据元素的自然顺序对指定 List 集合元素按升序排列；
4. sort(List, Comparator)：根据指定 Comparator 产生的顺序对List集合元素进行排序
5. swap(List, int, int)：将指定 List 集合中的 i 处元素和 j 处元素交换。

查找和替换：

1. Object max(Collection)：根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最大元素
2. Object max(Collection, Comparator)：根据 Comparator 指定的顺序，返回给定集合中的最大元素
3. Object min(Collection)：根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最小元素；
4. Object min(Collection, Comparator)：根据 Comparator 指定的顺序，返回给定集合中的最小元素；
5. int frequency(Collection, Object)：返回指定集合中指定元素出现的次数；
6. void copy(List dest, List src)：将 src 中的内容复制到 dest 中；
7. boolean replaceAll(List list, Object oldVal, Object newVal)：使用新值替换List对象中的所有旧值。
   ity * 2，临界值 threshold 也会变为原来的两倍；
8. 在 JDK8 中，要满足以下两个条件，那么链表就会进化为树：
   1. 一条链表的长度超过了8；
   2. table 的大小 >= MIN_TREEIFY_CAPACITY(默认64)。
9. 要是一条链表的长度>=8且还要往上添加节点，但是table的大小没有超过64，那么会执行的是扩容操作，哪怕没有达到阈值。

源码：

已经在 HashSet 和 Map 中分析过了，就不再啰嗦了。

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HashTable（Map接口实现类之一）：

基本介绍：

1. 存放的是键值对k-v；
2. HashTable 的键和值都不能是null，否则会抛出 NullPointerException的异常；
3. HashTable 使用方法基本和 HashMap一样；
4. HashTable 是线程安全的（synchronized），HashMap是线程不安全的。

与HashMap的对比：

	版本	线程安全（同步）	效率	允许null键和null值
HashMap	1.2	不安全	较高	是
HashTable	1.0	安全	较低	否

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Properties（Map接口实现类之一）：

基本介绍：

1. Properties类继承自HashTable类并且实现了Map接口，也是一种键值对的形式来保存数据；
2. 他的使用特点和Hashtable类似；
3. Properties 还可以用于 从 xxx.properties文件中，加载数据到 Properties类对象，并进行读取和修改；
4. 说明：工作后，常使用 xxx.properties 文件为配置文件，这个知识点会在IO流举例。

基本使用：

package com.jiangxian.map_;import java.util.Properties;/*** @author JiangXian~* @version 1.0*/@SuppressWarnings({"all"})
public class Properties_ {public static void main(String[] args) {// 1. Properties 继承 Hashtable// 2. 可以通过 k-v 存放数据，当然 key 和 value 不能为 nullProperties properties = new Properties();
//        properties.put("abc",null);
//        properties.put(null,"def");properties.put("lucy",100);System.out.println("properties = " + properties);}
}

基本用法外，在IO流中介绍。

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总结——开发中如何选择集合实现类：

在开发中，选择什么集合实现类，主要取决于业务操作特点，然后根据集合实现类特性进行选择，分析如下：

1. 先判断存储的类型（一组对象[单列] 或 一组键值对[双列]）
2. 一组对象[单列]：Collection
   1. 允许重复：List
      1. 增删多：LinkedList [底层维护了一个双向链表]；
      2. 改查多：ArrayList [底层维护 Object 类型的可变数组]。
   2. 不允许重复：Set
      1. 无序：HashSet——数组+链表（+红黑树）；
      2. 排序：TreeSet；
      3. 插入和取出顺序一致：LinkedHashSet——数组+链表+双向链表；
3. 一组键值对[双列]：Map
   1. 键无序：HashMap
   2. 键排序：TreeMap
   3. 键插入和取出顺序一致：LinkedHashMap；
   4. 读取文件：Properties。

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Collections 工具类：

Collections 工具类介绍：

1. 是一个操作 Set、List 和 Map 等集合的工具类；
2. 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。

排序操作：

1. reverse(List)：反转 List 中元素的顺序；
2. shuffle(List)：对 List 集合元素进行随机排序；
3. sort(List)：根据元素的自然顺序对指定 List 集合元素按升序排列；
4. sort(List, Comparator)：根据指定 Comparator 产生的顺序对List集合元素进行排序
5. swap(List, int, int)：将指定 List 集合中的 i 处元素和 j 处元素交换。

查找和替换：

1. Object max(Collection)：根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最大元素
2. Object max(Collection, Comparator)：根据 Comparator 指定的顺序，返回给定集合中的最大元素
3. Object min(Collection)：根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最小元素；
4. Object min(Collection, Comparator)：根据 Comparator 指定的顺序，返回给定集合中的最小元素；
5. int frequency(Collection, Object)：返回指定集合中指定元素出现的次数；
6. void copy(List dest, List src)：将 src 中的内容复制到 dest 中；
7. boolean replaceAll(List list, Object oldVal, Object newVal)：使用新值替换List对象中的所有旧值。