Java程序员从笨鸟到菜鸟之（五）java开发常用类（包装，数字处理集合等）（下）

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Java程序员从笨鸟到菜鸟之（四）java开发常用类（包装，数字处理集合等）（上）

3.Set接 口也是Collection的一种扩展，而与List不同的时，在Set中的对象元素不能重复，也就是说你不能把同样的东西两次放入同一个Set容器中。 它的常用具体实现有HashSet和TreeSet类。HashSet能快速定位一个元素，但是你放到HashSet中的对象需要实现 hashCode()方法，它使用了前面说过的哈希码的算法。而TreeSet则将放入其中的元素按序存放，这就要求你放入其中的对象是可排序的，这就用 到了集合框架提供的另外两个实用类Comparable和Comparator。一个类是可排序的，它就应该实现Comparable接口。有时多个类具 有相同的排序算法，那就不需要在每分别重复定义相同的排序算法，只要实现Comparator接口即可。集合框架中还有两个很实用的公用 类：Collections和Arrays。Collections提供了对一个Collection容器进行诸如排序、复制、查找和填充等一些非常有用 的方法，Arrays则是对一个数组进行类似的操作。
Hash表
Hash表是一种数据结构，用来查找对象。Hash表为每个对象计算出一个整数，称为Hash Code(哈希码)。Hash表是个链接式列表的阵列。每个列表称为一个buckets(哈希表元)。对象位置的计算　index = HashCode % buckets (HashCode为对象哈希码，buckets为哈希表元总数)。

当你添加元素时，有时你会遇到已经填充了元素的哈希表元，这种情况称为Hash Collisions(哈希冲突)。这时，你必须判断该元素是否已经存在于该哈希表中。
如果哈希码是合理地随机分布的，并且哈希表元的数量足够大，那么哈希冲突的数量就会减少。同时，你也可以通过设定一个初始的哈希表元数量来更好地控制哈 希表的运行。初始哈希表元的数量为　buckets = size * 150% + 1 (size为预期元素的数量)。
如果哈希 表中的元素放得太满，就必须进行rehashing(再哈希)。再哈希使哈希表元数增倍，并将原有的对象重新导入新的哈希表元中，而原始的哈希表元被删 除。load factor(加载因子)决定何时要对哈希表进行再哈希。在Java编程语言中，加载因子默认值为0.75，默认哈希表元为101。
Comparable接口和Comparator接口
在“集合框架”中有两种比较接口：Comparable接口和Comparator接口。像String和Integer等Java内建类实现 Comparable接口以提供一定排序方式，但这样只能实现该接口一次。对于那些没有实现Comparable接口的类、或者自定义的类，您可以通过 Comparator接口来定义您自己的比较方式。

Comparable接口

在java.lang包中，Comparable接口适用于一个类有自然顺序的时候。假定对象集合是同一类型，该接口允许您把集合排序成自然顺序。
(1) int compareTo(Object o): 比较当前实例对象与对象o，如果位于对象o之前，返回负值，如果两个对象在排序中位置相同，则返回0，如果位于对象o后面，则返回正值
在 Java 2 SDK版本1.4中有二十四个类实现Comparable接口。下表展示了8种基本类型的自然排序。虽然一些类共享同一种自然排序，但只有相互可比的类才能排序。
类
排序
BigDecimal,BigInteger,Byte, Double, Float,Integer,Long,Short
按数字大小排序
Character
按 Unicode 值的数字大小排序
String
按字符串中字符 Unicode 值排序

利用Comparable接口创建您自己的类的排序顺序，只是实现compareTo()方法的问题。通常就是依赖几个数据成员的自然排序。同时类也应该覆盖equals()和hashCode()以确保两个相等的对象返回同一个哈希码。
Comparator接口
若一个类不能用于实现java.lang.Comparable，或者您不喜欢缺省的Comparable行为并想提供自己的排序顺序(可能多种排序方式)，你可以实现Comparator接口，从而定义一个比较器。
(1)int compare(Object o1, Object o2): 对两个对象o1和o2进行比较，如果o1位于o2的前面，则返回负值，如果在排序顺序中认为o1和o2是相同的，返回0，如果o1位于o2的后面，则返回正值

“与Comparable相似，0返回值不表示元素相等。一个0返回值只是表示两个对象排在同一位置。由Comparator用户决定如何处理。如果两个不相等的元素比较的结果为零，您首先应该确信那就是您要的结果，然后记录行为。”
(2)boolean equals(Object obj): 指示对象obj是否和比较器相等。
“该方法覆写Object的equals()方法，检查的是Comparator实现的等同性，不是处于比较状态下的对象。”
SortedSet接口

“集合框架”提供了个特殊的Set接口：SortedSet，它保持元素的有序顺序。SortedSet接口为集的视图(子集)和它的两端（即头和尾） 提供了访问方法。当您处理列表的子集时，更改视图会反映到源集。此外，更改源集也会反映在子集上。发生这种情况的原因在于视图由两端的元素而不是下标元素 指定，所以如果您想要一个特殊的高端元素（toElement）在子集中，您必须找到下一个元素。
添加到SortedSet实现类的元素必须实现Comparable接口，否则您必须给它的构造函数提供一个Comparator接口的实现。TreeSet类是它的唯一一份实现。
“因为集必须包含唯一的项，如果添加元素时比较两个元素导致了0返回值（通过Comparable的compareTo()方法或Comparator 的compare()方法），那么新元素就没有添加进去。如果两个元素相等，那还好。但如果它们不相等的话，您接下来就应该修改比较方法，让比较方法和 equals() 的效果一致。”

(1) Comparator comparator(): 返回对元素进行排序时使用的比较器，如果使用Comparable接口的compareTo()方法对元素进行比较，则返回null
(2) Object first(): 返回有序集合中第一个(最低)元素
(3) Object last(): 返回有序集合中最后一个(最高)元素
(4)SortedSet subSet(Object fromElement, Object toElement): 返回从fromElement(包括)至toElement(不包括)范围内元素的SortedSet视图(子集)
(5) SortedSet headSet(Object toElement): 返回SortedSet的一个视图，其内各元素皆小于toElement
(6) SortedSet tailSet(Object fromElement): 返回SortedSet的一个视图，其内各元素皆大于或等于fromElement
AbstractSet抽象类
AbstractSet类覆盖了Object类的equals()和hashCode()方法，以确保两个相等的集返回相同的哈希码。若两个集大小相等 且包含相同元素，则这两个集相等。按定义，集的哈希码是集中元素哈希码的总和。因此，不论集的内部顺序如何，两个相等的集会有相同的哈希码。

HashSet类类和TreeSet类

“集合框架”支持Set接口两种普通的实现：HashSet和TreeSet(TreeSet实现SortedSet接口)。在更多情况下，您会使用 HashSet 存储重复自由的集合。考虑到效率，添加到 HashSet 的对象需要采用恰当分配哈希码的方式来实现hashCode()方法。虽然大多数系统类覆盖了 Object中缺省的hashCode()和equals()实现，但创建您自己的要添加到HashSet的类时，别忘了覆盖 hashCode()和equals()。
当您要从集合中以有序的方式插入和抽取元素时，TreeSet实现会有用处。为了能顺利进行，添加到TreeSet的元素必须是可排序的。

HashSet类

(1) HashSet(): 构建一个空的哈希集

(2) HashSet(Collection c): 构建一个哈希集，并且添加集合c中所有元素

(3) HashSet(int initialCapacity): 构建一个拥有特定容量的空哈希集

(4) HashSet(int initialCapacity, float loadFactor): 构建一个拥有特定容量和加载因子的空哈希集。LoadFactor是0.0至1.0之间的一个数

TreeSet类

(1) TreeSet():构建一个空的树集

(2) TreeSet(Collection c): 构建一个树集，并且添加集合c中所有元素

(3) TreeSet(Comparator c): 构建一个树集，并且使用特定的比较器对其元素进行排序
“comparator比较器没有任何数据，它只是比较方法的存放器。这种对象有时称为函数对象。函数对象通常在“运行过程中”被定义为匿名内部类的一个实例。”

TreeSet(SortedSet s): 构建一个树集，添加有序集合s中所有元素，并且使用与有序集合s相同的比较器排序

LinkedHashSet类

LinkedHashSet扩展HashSet。如果想跟踪添加给HashSet的元素的顺序，LinkedHashSet实现会有帮助。 LinkedHashSet的迭代器按照元素的插入顺序来访问各个元素。它提供了一个可以快速访问各个元素的有序集合。同时，它也增加了实现的代价，因为 哈希表元中的各个元素是通过双重链接式列表链接在一起的。
(1) LinkedHashSet(): 构建一个空的链接式哈希集

(2) LinkedHashSet(Collection c): 构建一个链接式哈希集，并且添加集合c中所有元素

(3) LinkedHashSet(int initialCapacity): 构建一个拥有特定容量的空链接式哈希集

(4) LinkedHashSet(int initialCapacity, float loadFactor): 构建一个拥有特定容量和加载因子的空链接式哈希集。LoadFactor是0.0至1.0之间的一个数
“为优化HashSet空间的使用，您可以调优初始容量和负载因子。TreeSet不包含调优选项，因为树总是平衡的。”
4.Map是一种把键对象和值对象进行关联的容器，而一个值对象又可以是一个Map，依次类推，这样就可形成一个多级映射。对于键对象来说，像Set一样，一 个Map容器中的键对象不允许重复，这是为了保持查找结果的一致性;如果有两个键对象一样，那你想得到那个键对象所对应的值对象时就有问题了，可能你得到 的并不是你想的那个值对象，结果会造成混乱，所以键的唯一性很重要，也是符合集合的性质的。当然在使用过程中，某个键所对应的值对象可能会发生变化，这时 会按照最后一次修改的值对象与键对应。对于值对象则没有唯一性的要求。你可以将任意多个键都映射到一个值对象上，这不会发生任何问题（不过对你的使用却可 能会造成不便，你不知道你得到的到底是那一个键所对应的值对象）。Map有两种比较常用的实现：HashMap和TreeMap。HashMap也用到了 哈希码的算法，以便快速查找一个键，TreeMap则是对键按序存放，因此它便有一些扩展的方法，比如firstKey(),lastKey()等，你还 可以从TreeMap中指定一个范围以取得其子Map。键和值的关联很简单，用pub(Object key,Object value)方法即可将一个键与一个值对象相关联。用get(Object key)可得到与此key对象所对应的值对象。
Map接口不是Collection接口的继承。Map接口用于维护键/值对(key/value pairs)。该接口描述了从不重复的键到值的映射。

(1) 添加、删除操作：

Object put(Object key, Object value): 将互相关联的一个关键字与一个值放入该映像。如果该关键字已经存在，那么与此关键字相关的新值将取代旧值。方法返回关键字的旧值，如果关键字原先并不存在，则返回null

Object remove(Object key): 从映像中删除与key相关的映射

void putAll(Map t): 将来自特定映像的所有元素添加给该映像

void clear(): 从映像中删除所有映射

“键和值都可以为null。但是，您不能把Map作为一个键或值添加给自身。”

(2) 查询操作：

Object get(Object key): 获得与关键字key相关的值，并且返回与关键字key相关的对象，如果没有在该映像中找到该关键字，则返回null

boolean containsKey(Object key): 判断映像中是否存在关键字key

boolean containsValue(Object value): 判断映像中是否存在值value

int size(): 返回当前映像中映射的数量

boolean isEmpty() ：判断映像中是否有任何映射

(3) 视图操作 ：处理映像中键/值对组

Set keySet(): 返回映像中所有关键字的视图集

“因为映射中键的集合必须是唯一的，您用Set支持。你还可以从视图中删除元素，同时，关键字和它相关的值将从源映像中被删除，但是你不能添加任何元素。”

Collection values():返回映像中所有值的视图集

“因为映射中值的集合不是唯一的，您用Collection支持。你还可以从视图中删除元素，同时，值和它的关键字将从源映像中被删除，但是你不能添加任何元素。”

Set entrySet(): 返回Map.Entry对象的视图集，即映像中的关键字/值对

“因为映射是唯一的，您用Set支持。你还可以从视图中删除元素，同时，这些元素将从源映像中被删除，但是你不能添加任何元素。”
Map.Entry接口
Map的entrySet()方法返回一个实现Map.Entry接口的对象集合。集合中每个对象都是底层Map中一个特定的键/值对。
通过这个集合的迭代器，您可以获得每一个条目(唯一获取方式)的键或值并对值进行更改。当条目通过迭代器返回后，除非是迭代器自身的remove()方 法或者迭代器返回的条目的setValue()方法，其余对源Map外部的修改都会导致此条目集变得无效，同时产生条目行为未定义。
(1) Object getKey(): 返回条目的关键字

(2) Object getValue(): 返回条目的值

(3) Object setValue(Object value): 将相关映像中的值改为value，并且返回旧值

SortedMap接口

“集合框架”提供了个特殊的Map接口：SortedMap，它用来保持键的有序顺序。

SortedMap接口为映像的视图(子集)，包括两个端点提供了访问方法。除了排序是作用于映射的键以外，处理SortedMap和处理SortedSet一样。

添加到SortedMap实现类的元素必须实现Comparable接口，否则您必须给它的构造函数提供一个Comparator接口的实现。TreeMap类是它的唯一一份实现。

“因为对于映射来说，每个键只能对应一个值，如果在添加一个键/值对时比较两个键产生了0返回值（通过Comparable的compareTo()方 法或通过Comparator的compare()方法），那么，原始键对应值被新的值替代。如果两个元素相等，那还好。但如果不相等，那么您就应该修改 比较方法，让比较方法和 equals() 的效果一致。”

(1) Comparator comparator(): 返回对关键字进行排序时使用的比较器，如果使用Comparable接口的compareTo()方法对关键字进行比较，则返回null

(2) Object firstKey(): 返回映像中第一个(最低)关键字

(3) Object lastKey(): 返回映像中最后一个(最高)关键字

(4) SortedMap subMap(Object fromKey, Object toKey): 返回从fromKey(包括)至toKey(不包括)范围内元素的SortedMap视图(子集)

(5) SortedMap headMap(Object toKey): 返回SortedMap的一个视图，其内各元素的key皆小于toKey

(6) SortedSet tailMap(Object fromKey): 返回SortedMap的一个视图，其内各元素的key皆大于或等于fromKey

AbstractMap抽象类

和其它抽象集合实现相似，AbstractMap 类覆盖了equals()和hashCode()方法以确保两个相等映射返回相同的哈希码。如果两个映射大小相等、包含同样的键且每个键在这两个映射中对 应的值都相同，则这两个映射相等。映射的哈希码是映射元素哈希码的总和，其中每个元素是Map.Entry接口的一个实现。因此，不论映射内部顺序如何， 两个相等映射会报告相同的哈希码。

HashMap类和TreeMap类

“集合框架”提供两种常规的 Map实现：HashMap和TreeMap (TreeMap实现SortedMap接口)。在Map 中插入、删除和定位元素，HashMap 是最好的选择。但如果您要按自然顺序或自定义顺序遍历键，那么TreeMap会更好。使用HashMap要求添加的键类明确定义了hashCode()和 equals()的实现。

这个TreeMap没有调优选项，因为该树总处于平衡状态。

HashMap类

为了优化HashMap空间的使用，您可以调优初始容量和负载因子。

(1) HashMap(): 构建一个空的哈希映像

(2) HashMap(Map m): 构建一个哈希映像，并且添加映像m的所有映射

(3) HashMap(int initialCapacity): 构建一个拥有特定容量的空的哈希映像

(4) HashMap(int initialCapacity, float loadFactor): 构建一个拥有特定容量和加载因子的空的哈希映像

TreeMap类

TreeMap没有调优选项，因为该树总处于平衡状态。

(1) TreeMap():构建一个空的映像树

(2) TreeMap(Map m): 构建一个映像树，并且添加映像m中所有元素

(3) TreeMap(Comparator c): 构建一个映像树，并且使用特定的比较器对关键字进行排序

(4) TreeMap(SortedMap s): 构建一个映像树，添加映像树s中所有映射，并且使用与有序映像s相同的比较器排序

LinkedHashMap类

LinkedHashMap扩展HashMap，以插入顺序将关键字/值对添加进链接哈希映像中。象LinkedHashSet一样，LinkedHashMap内部也采用双重链接式列表。

(1) LinkedHashMap(): 构建一个空链接哈希映像

(2) LinkedHashMap(Map m): 构建一个链接哈希映像,并且添加映像m中所有映射

(3) LinkedHashMap(int initialCapacity): 构建一个拥有特定容量的空的链接哈希映像

(4) LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor): 构建一个拥有特定容量和加载因子的空的链接哈希映像

(5) LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor,

boolean accessOrder): 构建一个拥有特定容量、加载因子和访问顺序排序的空的链接哈希映像

“如果将accessOrder设置为true,那么链接哈希映像将使用访问顺序而不是插入顺序来迭

代各个映像。每次调用get或者put方法时，相关的映射便从它的当前位置上删除，然后放到链接式映像列表的结尾处（只有链接式映像列表中的位置才会受到影响，哈希表元则不受影响。哈希表映射总是待在对应于关键字的哈希码的哈希表元中）。”

“该特性对于实现高速缓存的“删除最近最少使用”的原则很有用。例如，你可以希望将最常访问的映射保存在内存中，并且从数据库中读取不经常访问的对象。 当你在表中找不到某个映射，并且该表中的映射已经放得非常满时，你可以让迭代器进入该表，将它枚举的开头几个映射删除掉。这些是最近最少使用的映射。”

(6) protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry eldest): 如果你想删除最老的映射，则覆盖该方法，以便返回true。当某个映射已经添加给映像之后，便调用该方法。它的默认实现方法返回false，表示默认条件 下老的映射没有被删除。但是你可以重新定义本方法，以便有选择地在最老的映射符合某个条件，或者映像超过了某个大小时，返回true。