Java语言程序设计课件 第3章 高级特性

第3章

高级特性CONTENTS目录3.2集合、泛型3.4线程3.3I/O流3.1异常3.1异常3.1.1异常的基本知识-异常的定义和作用定义：异常是程序运行时出现的错误或意外事件，导致程序无法继续正常运行。作用：通过异常机制，捕获并处理异常，防止程序终止，提升程序的健壮性。3.1.1异常的基本知识-异常的分类（1）受检异常（checkedexception）定义：受检异常是在编译时需要明确处理的异常（使用try...catch或throws）。常见类型：•IOException：输入输出异常。•FileNotFoundException：文件未找到。publicclassUncheckedExceptionExample1{publicstaticvoidmain(String[]args){Stringstr=null;try{System.out.println(str.length());//试图访问空对象}catch(NullPointerExceptione){System.out.println("捕获到非受检异常："+e.getMessage());}}}3.1.1异常的基本知识-异常的分类（2）非受检异常（uncheckedexception）定义：非受检异常（运行时异常）是在编译时不要求明确处理，由程序员根据逻辑自行预防或捕获。常见类型：•NullPointerException：尝试操作空对象。•ArithmeticException：算术错误，如除以零。•IndexOutOfBoundsException：数组或集合索引越界。publicclassUncheckedExceptionExample2{publicstaticvoidmain(String[]args){try{intresult=10/0;//除以零}catch(ArithmeticExceptione){System.out.println("捕获到非受检异常："+e.getMessage());}}}（3）系统级错误（Error）定义：系统级错误，通常是JVM无法恢复的严重问题，无法通过程序进行处理。常见类型：•OutOfMemoryError：内存不足。•StackOverflowError：递归过深导致栈内存溢出。importjava.util.ArrayList;publicclassErrorExample1{publicstaticvoidmain(String[]args){try{ArrayList<int[]>list=newArrayList<>();while(true){list.add(newint[1000000]);//创建大量大对象，导致内存不足}}catch(OutOfMemoryErrore){System.out.println("捕获到错误："+e.getMessage());}}}publicclassErrorExample2{publicstaticvoidrecursiveMethod(){recursiveMethod();//无止尽地递归调用}publicstaticvoidmain(String[]args){try{recursiveMethod();}catch(StackOverflowErrore){System.out.println("捕获到错误："+e.getMessage());}}}3.1.1异常的基本知识-异常的分类3.1.2异常的层次结构Throwable基类与子类Throwable（所有异常和错误的基类），其子类有Error和Exception。1．Error（系统级错误，一般无法通过程序处理来恢复）①StackOverflowError：栈溢出错误，例如递归调用没有正确终止导致栈空间耗尽。②OutOfMemoryError：内存溢出错误，比如申请的内存超出了JVM可分配的内存范围。2．Exception（程序中可预料的异常，可被程序捕获并处理）①RuntimeException：运行时异常，编译时可不强制要求处理。②NullPointerException：空指针异常，当访问空对象的成员或方法时抛出。③IndexOutOfBoundsException：索引越界异常，如数组访问超出了其合法的索引范围。3．非运行时异常（编译时异常，编译阶段就要求必须处理，否则代码无法通过编译）①IOException：输入输出相关异常，如文件读写出现问题等时抛出。②SQLException：数据库操作相关异常，在执行SQL语句等数据库交互出现错误时抛出。（1）ArithmeticException定义：算术错误，如除以零。publicclassArithmeticExceptionExample{publicstaticvoidmain(String[]args){try{intresult=10/0;//除以零会引发ArithmeticException}catch(ArithmeticExceptione){System.out.println("捕获到算术异常："+e.getMessage());}}}3.1.3常见异常类-1．非受检异常（2）NullPointerException定义：访问空对象的成员或方法。publicclassNullPointerExceptionExample{publicstaticvoidmain(String[]args){try{Stringstr=null;//试图调用null对象的方法System.out.println(str.length());}catch(NullPointerExceptione){System.out.println("捕获到空指针异常："+e.getMessage());}}}3.1.3常见异常类-1．非受检异常（3）ArrayIndexOutOfBoundsException定义：数组索引越界，如访问了不存在的数组元素。publicclassArrayIndexOutOfBoundsExceptionExample{publicstaticvoidmain(String[]args){try{int[]arr={1,2,3};System.out.println(arr[5]);//访问数组中不存在的索引}catch(ArrayIndexOutOfBoundsExceptione){System.out.println("捕获到数组索引越界异常："+e.getMessage());}}}3.1.3常见异常类-1．非受检异常（4）ClassCastException定义：尝试将对象强制转换为不兼容的类型。publicclassClassCastExceptionExample{publicstaticvoidmain(String[]args){try{Objectobj="Hello";Integernum=(Integer)obj;//字符串不能转换为整数}catch(ClassCastExceptione){System.out.println("捕获到类型转换异常："+e.getMessage());}}}3.1.3常见异常类-1．非受检异常（5）IllegalArgumentException定义：方法被调用时传入了非法或不合理的参数。publicclassIllegalArgumentExceptionExample{publicstaticvoidmain(String[]args){try{intage=-1;setAge(age);//传入非法参数}catch(IllegalArgumentExceptione){System.out.println("捕获到非法参数异常："+e.getMessage());}}publicstaticvoidsetAge(intage){if(age<0||age>150){thrownewIllegalArgumentException("年龄必须在0到150之间！");}}}3.1.3常见异常类-1．非受检异常（1）IOException定义：文件或IO操作失败时抛出，如读写文件出现问题。importjava.io.*;publicclassIOExceptionExample{publicstaticvoidmain(String[]args){try{Filefile=newFile("output.txt");FileWriterwriter=newFileWriter(file);writer.close();//如果关闭流失败，可能抛出IOExceptionwriter.write("Hello,World!");}catch(IOExceptione){System.out.println("捕获到IO异常："+e.getMessage());}}}3.1.3常见异常类-2．受检异常（2）SQLException定义：数据库操作失败时抛出，如SQL查询语法错误或数据库连接问题。importjava.sql.*;publicclassSQLExceptionExample{publicstaticvoidmain(String[]args){Stringurl="jdbc:mysql://localhost:3306/testdb";Stringuser="root";Stringpassword="password";try{//加载驱动并建立数据库连接Connectionconnection=DriverManager.getConnection(url,user,password);//创建SQL语句并执行查询Stringquery="SELECT*FROMnon_existent_table";Statementstatement=connection.createStatement();ResultSetresultSet=statement.executeQuery(query);//表不存在，抛出异常}catch(SQLExceptione){System.out.println("捕获到SQL异常："+e.getMessage());}}}3.1.3常见异常类-2．受检异常（3）ClassNotFoundException定义：在运行时试图加载类，但该类未找到时抛出。publicclassClassNotFoundExceptionExample{publicstaticvoidmain(String[]args){try{Class.forName("com.nonexistent.ClassName");//类未找到，抛出异常}catch(ClassNotFoundExceptione){System.out.println("捕获到类加载失败异常："+e.getMessage());}}}3.1.3常见异常类-2．受检异常（4）FileNotFoundException定义：尝试访问一个不存在的文件时抛出。importjava.io.*;publicclassFileNotFoundExceptionExample{publicstaticvoidmain(String[]args){try{FileReaderreader=newFileReader("non_existent_file.txt");//文件不存在}catch(FileNotFoundExceptione){System.out.println("捕获到文件未找到异常："+e.getMessage());}}}3.1.3常见异常类-2．受检异常（1）StackOverflowError定义：当方法调用层级过深，导致栈内存耗尽时抛出此错误。通常由无限递归或极深的递归调用引发。publicclassStackOverflowErrorExample{publicstaticvoidrecursiveMethod(){//无限递归调用自身，导致栈溢出recursiveMethod();}publicstaticvoidmain(String[]args){try{recursiveMethod();}catch(StackOverflowErrore){System.out.println("捕获到栈内存溢出错误："+e.getMessage());}}}3.1.3常见异常类-3．错误（2）OutOfMemoryError定义：当堆内存不足以为对象分配空间时，抛出此错误。通常由分配大量内存或内存泄漏引发。importjava.util.ArrayList;publicclassOutOfMemoryErrorExample{publicstaticvoidmain(String[]args){try{ArrayList<int[]>list=newArrayList<>();while(true){//分配大量内存，最终导致堆内存不足list.add(newint[1000000]);//每次添加1MB的数组}}catch(OutOfMemoryErrore){System.out.println("捕获到堆内存不足错误："+e.getMessage());}}}3.1.3常见异常类-3．错误3.1.4异常处理-1．异常处理的关键字①try：定义可能抛出异常的代码块。②catch：捕获异常并处理。③finally：始终执行的代码块，用于释放资源或执行清理操作。④throw：显式抛出异常。⑤throws：声明方法可能抛出的异常类型。基本结构如下：try{//可能引发异常的代码}catch(异常类型

变量名){//异常处理代码}finally{//无论是否发生异常，都会执行的代码}publicclassExceptionHandlingExample{publicstaticvoidmain(String[]args){try{intresult=10/0;//可能抛出ArithmeticException}catch(ArithmeticExceptione){System.out.println("捕获到异常："+e.getMessage());}finally{System.out.println("无论是否有异常，都会执行的finally块。");}}}3.1.4异常处理-2．异常处理的基本结构定义：throw用于显式地抛出异常。publicclassThrowExample{publicstaticvoidcheckNumber(intnumber){if(number<0){thrownewIllegalArgumentException("数字不能为负数！");}}publicstaticvoidmain(String[]args){try{checkNumber(-5);}catch(IllegalArgumentExceptione){System.out.println("捕获到异常："+e.getMessage());}}}3.1.4异常处理-3．使用throw抛出异常定义：throws用于声明一个方法可能抛出的异常类型，便于调用者进行处理。importjava.io.*;publicclassThrowsExample{publicstaticvoidreadFile(StringfileName)throwsIOException{FileReaderreader=newFileReader(fileName);reader.close();}publicstaticvoidmain(String[]args){try{readFile("non_existent_file.txt");}catch(IOExceptione){System.out.println("捕获到异常："+e.getMessage());}}}3.1.4异常处理-4．使用throws声明异常一个try块可以配合多个catch块，用于处理不同类型的异常。每个catch块按顺序匹配异常类型。publicclassMultipleCatchExample{publicstaticvoidmain(String[]args){try{int[]arr={1,2};System.out.println(arr[3]);intresult=10/0;}catch(ArrayIndexOutOfBoundsExceptione){System.out.println("捕获到数组索引越界异常："+e.getMessage());}catch(ArithmeticExceptione){System.out.println("捕获到算术异常："+e.getMessage());}catch(Exceptione){System.out.println("捕获到其他异常："+e.getMessage());}}}3.1.4异常处理-5．多个catch块定义：无论是否发生异常，finally块中的代码都会执行，通常用于释放资源。importjava.io.*;publicclassFinallyExample{publicstaticvoidmain(String[]args){FileReaderreader=null;try{reader=newFileReader("non_existent_file.txt");}catch(FileNotFoundExceptione){System.out.println("捕获到异常："+e.getMessage());}finally{System.out.println("释放资源。");}}}3.1.4异常处理-6．finally块3.1.5自定义异常-1．为什么需要自定义异常？①

更精准的异常描述：Java内置异常无法完全涵盖业务场景。②

增强程序的可读性：通过语义化的异常类名和信息，帮助开发者更清楚地理解问题。③

更细粒度的异常处理：允许针对特定异常类型实现定制化的异常处理逻辑。①

继承Exception：创建受检异常，调用者必须显式捕获或声明。//自定义异常类classInvalidAgeExceptionextendsException{publicInvalidAgeException(Stringmessage){super(message);}}//使用自定义异常publicclassCustomCheckedExceptionExample{publicstaticvoidcheckAge(intage)throwsInvalidAgeException{if(age<18){thrownewInvalidAgeException("年龄未满18岁，不允许注册！");}}publicstaticvoidmain(String[]args){try{checkAge(16);//触发异常}catch(InvalidAgeExceptione){System.out.println("捕获到异常："+e.getMessage());}}}3.1.5自定义异常-2．创建自定义异常类②

继承RuntimeException：创建非受检异常，调用者可以选择捕获。classNegativeNumberExceptionextendsRuntimeException{publicNegativeNumberException(Stringmessage){super(message);}}//使用自定义异常publicclassCustomUncheckedExceptionExample{publicstaticdoublesquare(intnumber){if(number<0){thrownewNegativeNumberException("输入的数字是负数，无法计算平方！");}returnMath.sqrt(number);}publicstaticvoidmain(String[]args){try{System.out.println("平方结果："+square(-5));//触发异常}catch(NegativeNumberExceptione){System.out.println("捕获到异常："+e.getMessage());}}}3.1.5自定义异常-2．创建自定义异常类（1）添加错误代码可以在异常中包含自定义字段，如错误代码。classErrorCodeExceptionextendsException{privateinterrorCode;publicErrorCodeException(Stringmessage,interrorCode){super(message);this.errorCode=errorCode;}publicintgetErrorCode(){returnerrorCode;}}publicclassCustomExceptionWithErrorCode{publicstaticvoidmain(String[]args){try{thrownewErrorCodeException("操作失败",1001);}catch(ErrorCodeExceptione){System.out.println("捕获到异常："+e.getMessage()+"，错误代码："+e.getErrorCode());}}}3.1.5自定义异常-3．自定义异常的扩展功能（2）嵌套异常（异常链）自定义异常可以包装其他异常作为原因（cause）。classFileProcessingExceptionextendsException{publicFileProcessingException(Stringmessage,Throwablecause){super(message,cause);}}publicclassNestedExceptionExample{publicstaticvoidreadFile(StringfileName)throwsFileProcessingException{try{thrownewNullPointerException("模拟文件读取时发生的空指针异常");}catch(NullPointerExceptione){thrownewFileProcessingException("文件处理失败："+fileName,e);}}publicstaticvoidmain(String[]args){try{readFile("example.txt");}catch(FileProcessingExceptione){System.out.println("捕获到异常："+e.getMessage());System.out.println("原始异常原因："+e.getCause());}}}3.1.5自定义异常-3．自定义异常的扩展功能3.2集合、泛型3.2.1集合的基本概念1．集合的定义在Java中，集合是用来存储和操作数据的容器。Java集合框架（Javacollectionsframework）提供了一种统一的方式来处理对象集合。2．继承关系容器类有两个根接口，分别是Collection和Map，Collection表示单个元素的集合，Map表示键值对的集合。Collection接口是所有单一元素集合类的根接口，表示一个元素的集合。它定义了基本的集合操作，如添加、删除、遍历、判断元素是否存在等。Collection接口本身是一个非常通用的接口，常见子接口：List、Set、Queue、Deque等。与Collection接口不同，Map接口表示一个“键值对”集合，是用于存储键（key）和对应的值（value）的一种数据结构。Map接口并不是Collection接口的子接口，而是一个独立的接口，通常用于存储对象之间的映射关系。3.2.2Collection中的常用方法-1.add(Ee)描述：向集合中添加元素。若元素添加成功，返回true；如果集合不允许重复元素且元素已存在，则返回false（如Set）。List<String>list=newArrayList<>();list.add("apple");list.add("banana");System.out.println(list);//输出：[apple,banana]3.2.2Collection中的常用方法-2．addAll(Collection<?extendsE>c)描述：将指定集合中的所有元素添加到当前集合中。List<String>list1=newArrayList<>();list1.add("apple");list1.add("banana");List<String>list2=newArrayList<>();list2.add("orange");list2.add("grape");list1.addAll(list2);System.out.println(list1);//输出：[apple,banana,orange,grape]3.2.2Collection中的常用方法-3.clear()描述：清空集合中的所有元素。List<String>list=newArrayList<>();list.add("apple");list.add("banana");list.clear();System.out.println(list);//输出：[]3.2.2Collection中的常用方法-4.contains(Objecto)描述：检查集合中是否包含指定的元素。若包含返回true，否则返回false。List<String>list=newArrayList<>();list.add("apple");list.add("banana");System.out.println(list.contains("apple"));//输出：trueSystem.out.println(list.contains("grape"));//输出：false3.2.2Collection中的常用方法-5.containsAll(Collection<?>c)描述：检查当前集合是否包含指定集合中的所有元素。如果当前集合包含所有指定元素返回true。List<String>list1=newArrayList<>();list1.add("apple");list1.add("banana");List<String>list2=newArrayList<>();list2.add("apple");System.out.println(list1.containsAll(list2));//输出：true3.2.2Collection中的常用方法-6.isEmpty()描述：检查集合是否为空。若集合中没有元素，返回true，否则返回false。List<String>list=newArrayList<>();System.out.println(list.isEmpty());//输出：truelist.add("apple");System.out.println(list.isEmpty());//输出：false3.2.2Collection中的常用方法-7.remove(Objecto)描述：从集合中删除指定的元素。如果删除了元素返回true，若元素不存在则返回false。List<String>list=newArrayList<>();list.add("apple");list.add("banana");list.remove("apple");System.out.println(list);//输出：[banana]3.2.2Collection中的常用方法-8.removeAll(Collection<?>c)描述：从当前集合中删除包含在指定集合中的所有元素。List<String>list1=newArrayList<>();list1.add("apple");list1.add("banana");List<String>list2=newArrayList<>();list2.add("banana");list1.removeAll(list2);System.out.println(list1);//输出：[apple]3.2.2Collection中的常用方法-9.retainAll(Collection<?>c)描述：仅保留当前集合中包含在指定集合中的元素。List<String>list1=newArrayList<>();list1.add("apple");list1.add("banana");list1.add("orange");List<String>list2=newArrayList<>();list2.add("banana");list2.add("orange");list1.retainAll(list2);System.out.println(list1);//输出：[banana,orange]3.2.2Collection中的常用方法-10.size()描述：返回集合中元素的数量。List<String>list=newArrayList<>();list.add("apple");list.add("banana");System.out.println(list.size());//输出：23.2.2Collection中的常用方法-11．toArray()描述：将集合中的元素转换为数组。默认返回一个Object[]数组。List<String>list=newArrayList<>();list.add("apple");list.add("banana");Object[]arr=list.toArray();//输出：[apple,banana]System.out.println(Arrays.toString(arr));3.2.2Collection中的常用方法-

12.forEach(Consumer<?superE>action)描述：通过Consumer函数接口对集合中的每个元素执行操作。这是java.util包中的一种常见的流操作方法。List<String>list=newArrayList<>();list.add("apple");list.add("banana");//使用Lambda表达式打印每个元素list.forEach(item->System.out.println(item));//输出：//apple//banana3.2.2Collection中的常用方法-13.toArray(T[]a)描述：将集合转换为一个指定类型的数组。如果数组长度不足，创建一个新数组，返回此数组。List<String>list=newArrayList<>();list.add("apple");list.add("banana");String[]arr=list.toArray(newString[0]);System.out.println(Arrays.toString(arr));//输出：[apple,banana]3.2.2Collection中的常用方法-14.iterator()描述：返回一个迭代器（iterator），可以通过迭代器对集合中的元素进行遍历。List<String>list=newArrayList<>();list.add("apple");list.add("banana");Iterator<String>iterator=list.iterator();while(iterator.hasNext()){System.out.println(iterator.next());//输出：apple\nbanana}3.2.2Collection中的常用方法-15.equals(Objecto)描述：判断当前集合与指定集合是否相等。如果两个集合的大小、元素相同，则返回true，否则返回false。List<String>list1=newArrayList<>();list1.add("apple");list1.add("banana");List<String>list2=newArrayList<>();list2.add("apple");list2.add("banana");System.out.println(list1.equals(list2));//输出：true3.2.2Collection中的常用方法-16.hashCode()描述：返回集合的哈希码，用于在哈希集合中定位元素。List<String>list=newArrayList<>();list.add("apple");list.add("banana");System.out.println(list.hashCode());3.2.3List接口常用的实现类在Java中，List接口是有序集合的一种，它允许元素的重复，并且可以通过索引来访问元素。List接口的常见实现类有ArrayList、LinkedList、Vector和Stack等。每种实现类的内部实现方式和特点各不相同，适用于不同的场景。下面我们详细介绍这些实现类及其区别，并通过示例来说明它们的用法和特点。3.2.3List接口常用的实现类-1.ArrayList描述ArrayList是最常用的List实现类之一，它是基于动态数组实现的。支持随机访问，查询速度快。由于内部使用数组存储元素，插入和删除元素时（尤其是在中间位置）需要移动元素，性能相对较差。特点支持快速随机访问；插入和删除操作的性能较差，尤其是在集合中间插入或删除元素时；线程不安全；可以动态扩展数组大小。适用场景适合查找频繁且插入/删除操作较少的场景。3.2.3List接口常用的实现类-1.ArrayListimportjava.util.*;publicclassArrayListExample{publicstaticvoidmain(String[]args){List<String>list=newArrayList<String>();list.add("apple");list.add("banana");list.add("cherry");System.out.println(list);//输出：[apple,banana,cherry]System.out.println(list.get(1));//输出：banana}}3.2.3List接口常用的实现类-2.LinkedList描述：LinkedList是基于双向链表实现的。它提供了比ArrayList更高效的插入和删除操作（特别是在列表的开头和中间），但其随机访问速度较慢，因为它需要从头或尾开始遍历链表。特点：插入和删除操作效率较高，尤其是在列表的开头或中间；随机访问速度较慢，时间复杂度为O(n)；线程不安全；可以作为栈、队列使用，提供了addFirst()、addLast()等操作。适用场景：适合插入、删除操作频繁的场景，特别是当操作集中在列表的头部或中部时。importjava.util.*;publicclassLinkedListExample{publicstaticvoidmain(String[]args){List<String>list=newLinkedList<String>();list.add("apple");list.add("banana");list.add("cherry");list.add(1,"orange");//在索引1处插入元素System.out.println(list);//输出：[apple,orange,banana,cherry]list.remove("banana");//删除元素bananaSystem.out.println(list);//输出：[apple,orange,cherry]}}3.2.3List接口常用的实现类-3.Vector描述Vector是基于动态数组实现的，和ArrayList类似。与ArrayList的主要区别是，Vector是线程安全的。每个Vector的操作都使用同步机制，确保在多线程环境下的安全性，但也因此会带来性能上的开销。特点线程安全，适合多线程环境；相比ArrayList，性能较差，因为它的每个方法都进行同步处理；自动扩展容量，默认扩展为原来大小的两倍。适用场景适用于多线程环境下的同步访问，但如果可以避免同步，ArrayList性能更优。示例importjava.util.*;publicclassVectorExample{publicstaticvoidmain(String[]args){List<String>list=newVector<String>();list.add("apple");list.add("banana");list.add("cherry");System.out.println(list);//输出：[apple,banana,cherry]}}3.2.3List接口常用的实现类-4.Stack描述：Stack是Vector的一个子类，提供了栈的实现，遵循“后进先出”（LIFO）原则。它有push()、pop()、peek()等方法用于操作栈。特点：Stack是基于Vector实现的，因此它也是线程安全的；提供了栈特有的操作：push()、pop()、peek()；Stack类已经不推荐使用，建议使用Deque接口的ArrayDeque来替代。适用场景：适用于栈（LIFO）数据结构的应用场景，如深度优先搜索（DFS）等。importjava.util.*;publicclassStackExample{publicstaticvoidmain(String[]args){Stack<String>stack=newStack<>();stack.push("apple");stack.push("banana");stack.push("cherry");System.out.println(stack);//输出：[apple,banana,cherry]System.out.println(stack.pop());//输出：cherrySystem.out.println(stack.peek());//输出：banana}}3.2.3List接口常用的实现类-5.CopyOnWriteArrayList描述CopyOnWriteArrayList是java.util.concurrent包下的一个线程安全的List实现类。它采用写时复制（copy-on-write）策略，即在对集合进行修改时会复制一份原集合，并对新集合进行修改。这意味着在多线程环境下读取操作不会被阻塞，写入操作会导致性能下降。特点线程安全，适合多线程环境；读操作非常高效，因为读操作不会被阻塞；写操作效率较低，因为每次写操作都会复制整个数组。适用场景适用于读操作远多于写操作的场景，如缓存、事件监听器等。importjava.util.concurrent.*;publicclassCopyOnWriteArrayListExample{publicstaticvoidmain(String[]args){List<String>list=newCopyOnWriteArrayList<>();list.add("apple");list.add("banana");list.add("cherry");//在并发环境下操作，读操作不会阻塞for(Stringitem:list){System.out.println(item);}}}3.2.3List接口常用的实现类-5.CopyOnWriteArrayListSet接口常用的实现类Set接口实现类HashSet基于哈希表，提供快速的元素添加和查找，但不保证顺序。Set接口实现类LinkedHashSet维护元素的插入顺序，适合需要顺序访问元素的场景。Set接口实现类TreeSet基于红黑树，能够对元素进行排序，适用于需要排序的集合操作。3.2.4Set接口常用的实现类-1.HashSet描述HashSet是最常用的Set实现类，它基于哈希表实现，提供快速的查找、插入和删除操作。HashSet中的元素是无序的，也就是说，元素的插入顺序不一定与其存储顺序一致。特点不允许重复元素；元素的存储顺序是不确定的（无序）；通过哈希算法进行元素定位，查找、插入和删除操作的时间复杂度为O(1)；线程不安全，若在多线程环境中使用，必须自己保证线程安全。适用场景适用于需要快速查找且不关心元素顺序的场景。importjava.util.*;publicclassHashSetExample{publicstaticvoidmain(String[]args){Set<String>set=newHashSet<>();set.add("apple");set.add("banana");set.add("cherry");set.add("apple");//重复元素，不会被添加//输出：[banana,apple,cherry]，元素无序，顺序不确定System.out.println(set);}}3.2.4Set接口常用的实现类-2.LinkedHashSet描述LinkedHashSet是HashSet的一个子类，它保持了元素的插入顺序。它内部使用链表来维护元素的顺序，因此在插入元素时会保留插入的顺序。特点不允许重复元素；元素的存储顺序与插入顺序相同；查找、插入和删除操作的时间复杂度为O(1)，但由于需要维护插入顺序，性能略低于HashSet；线程不安全。适用场景适用于需要保持元素插入顺序的场景，如在缓存中保留元素的访问顺序。LinkedHashSet示例代码importjava.util.*;publicclassLinkedHashSetExample{publicstaticvoidmain(String[]args){Set<String>set=newLinkedHashSet<>();set.add("apple");set.add("banana");set.add("cherry");set.add("apple");//重复元素，不会被添加System.out.println(set);//输出：[apple,banana,cherry]，元素保持插入顺序}}3.2.4Set接口常用的实现类-3.TreeSet描述TreeSet，基于红黑树的有序Set，支持自然排序或自定义排序。特点TreeSet：无重复、有序，基于红黑树，线程不安全。适用场景适用场景：适用于需要按顺序存储元素的场景，特别是在有排序要求时。importjava.util.*;publicclassTreeSetExample{publicstaticvoidmain(String[]args){Set<String>set=newTreeSet<>();set.add("apple");set.add("banana");set.add("cherry");set.add("apple");//重复元素，不会被添加//输出：[apple,banana,cherry]，元素按自然顺序排序System.out.println(set);}}3.2.4Set接口常用的实现类-4.CopyOnWriteArraySet描述CopyOnWriteArraySet：线程安全的Set实现，读写分离，修改时复制底层数组，保障读取不受并发影响。特点线程安全，读多写少场景优选，写操作性能低。适用场景适用场景：适用于读操作频繁且对线程安全有要求的场景。importjava.util.concurrent.*;publicclassCopyOnWriteArraySetExample{publicstaticvoidmain(String[]args){Set<String>set=newCopyOnWriteArraySet<>();set.add("apple");set.add("banana");set.add("cherry");set.add("apple");//重复元素，不会被添加System.out.println(set);//输出：[banana,apple,cherry]}}3.2.5Queue接口常用实现类-1.LinkedList描述LinkedList，双向链表实现，兼容Queue与Deque，支持两端操作。特点LinkedList：队列操作高效，插入删除快，线程不安全。适用场景适用于频繁队列操作，尤其两端插入删除，实现Queue和Deque接口。importjava.util.*;publicclassLinkedListQueueExample{publicstaticvoidmain(String[]args){Queue<String>queue=newLinkedList<>();queue.offer("apple");queue.offer("banana");queue.offer("cherry");System.out.println(queue);//输出：[apple,banana,cherry]System.out.println(queue.poll());//输出：appleSystem.out.println(queue);//输出：[banana,cherry]System.out.println(queue.peek());//输出：banana}}3.2.5Queue接口常用实现类-2.PriorityQueue描述PriorityQueue：基于优先级排序的队列实现，非线程安全，不保证顺序。特点PriorityQueue：支持优先级排序，插入删除O(logn)，线程不安全，可自定义排序规则。适用场景适用于需要根据优先级处理元素的场景，比如任务调度、事件驱动等。importjava.util.*;publicclassPriorityQueueExample{publicstaticvoidmain(String[]args){Queue<Integer>queue=newPriorityQueue<>();queue.offer(10);queue.offer(20);queue.offer(15);//输出：[10,20,15]，按自然顺序排序System.out.println(queue);System.out.println(queue.poll());//输出：10System.out.println(queue);//输出：[15,20]//自定义排序规则Queue<Integer>reverseQueue=newPriorityQueue<>(Comparator.reverseOrder());reverseQueue.offer(10);reverseQueue.offer(20);reverseQueue.offer(15);System.out.println(reverseQueue);//输出：[20,15,10]，按降序排序}}3.2.5Queue接口常用实现类-3．ArrayDeque描述ArrayDeque是基于动态数组实现的双端队列（deque），实现了Queue接口，它提供了队列的标准操作。特点不支持null元素；支持快速的队列操作（如offer()、poll()、peek()）；适用场景适用于需要高效的非线程安全队列操作的场景。importjava.util.*;publicclassArrayDequeQueueExample{publicstaticvoidmain(String[]args){Queue<String>queue=newArrayDeque<>();queue.offer("apple");queue.offer("banana");queue.offer("cherry");System.out.println(queue);//输出：[apple,banana,cherry]System.out.println(queue.poll());//输出：appleSystem.out.println(queue);//输出：[banana,cherry]System.out.println(queue.peek());//输出：banana}}3.2.5Queue接口常用实现类-4.ConcurrentLinkedQueue描述ConcurrentLinkedQueue是Queue接口的线程安全实现，基于非阻塞算法（CAS）实现。它适用于并发场景，提供高效的无锁队列操作，支持高并发的插入和删除操作。特点线程安全，适用于多线程环境；非阻塞操作，性能优越；支持null元素；时间复杂度通常为O(1)。适用场景适用于高并发环境中的队列操作，尤其是对于插入和删除操作频繁且不需要阻塞的场景。importjava.util.concurrent.*;publicclassConcurrentLinkedQueueExample{publicstaticvoidmain(String[]args){Queue<String>queue=newConcurrentLinkedQueue<>();queue.offer("apple");queue.offer("banana");queue.offer("cherry");System.out.println(queue);//输出：[apple,banana,cherry]System.out.println(queue.poll());//输出：appleSystem.out.println(queue);//输出：[banana,cherry]System.out.println(queue.peek());//输出：banana}}（1）put(Kkey,Vvalue)描述：将指定的键值对插入到Map中。若Map中已存在该键，则更新该键的值。Map<String,Integer>map=newHashMap<>();map.put("apple",1);//添加键值对("apple",1)map.put("banana",2);//添加键值对("banana",2)map.put("apple",3);//更新键"apple"的值为3System.out.println(map);//输出：{apple=3,banana=2}3.2.6Map接口中的常用方法及其常用的实现类-

1.Map接口中的常用方法（2）get(Objectkey)描述：根据指定的键返回与之关联的值。如果该键不存在，则返回null。Map<String,Integer>map=newHashMap<>();map.put("apple",1);map.put("banana",2);System.out.println(map.get("apple"));//输出：1System.out.println(map.get("orange"));//输出：null3.2.6Map接口中的常用方法及其常用的实现类-

1.Map接口中的常用方法（3）containsKey(Objectkey)描述：检查Map中是否包含指定的键。Map<String,Integer>map=newHashMap<>();map.put("apple",1);map.put("banana",2);System.out.println(map.containsKey("apple"));//输出：trueSystem.out.println(map.containsKey("orange"));//输出：false3.2.6Map接口中的常用方法及其常用的实现类-

1.Map接口中的常用方法（4）containsValue(Objectvalue)描述：检查Map中是否包含指定的值。Map<String,Integer>map=newHashMap<>();map.put("apple",1);map.put("banana",2);System.out.println(map.containsValue(1));//输出：trueSystem.out.println(map.containsValue(3));//输出：false3.2.6Map接口中的常用方法及其常用的实现类-

1.Map接口中的常用方法（5）remove(Objectkey)描述：根据指定的键删除Map中的键值对。如果键存在，删除该键值对并返回与该键关联的值。如果键不存在，返回null。Map<String,Integer>map=newHashMap<>();map.put("apple",1);map.put("banana",2);System.out.println(map.remove("apple"));//输出：1System.out.println(map);//输出：{banana=2}3.2.6Map接口中的常用方法及其常用的实现类-

1.Map接口中的常用方法（6）size()描述：返回Map中键值对的数量。Map<String,Integer>map=newHashMap<>();map.put("apple",1);map.put("banana",2);System.out.println(map.size());//输出：23.2.6Map接口中的常用方法及其常用的实现类-

1.Map接口中的常用方法（7）clear()描述：清空Map中的所有键值对。Map<String,Integer>map=newHashMap<>();map.put("apple",1);map.put("banana",2);map.clear();System.out.println(map);//输出：{}3.2.6Map接口中的常用方法及其常用的实现类-

1.Map接口中的常用方法（8）keySet()描述：返回Map中所有键的Set集合。Map<String,Integer>map=newHashMap<>();map.put("apple",1);map.put("banana",2);System.out.println(map.keySet());//输出：[apple,banana]3.2.6Map接口中的常用方法及其常用的实现类-