Java（232-245）【Collection、泛型】

class GenericInterfaceImpl2<I> implements GenericInterface<I> {
    @Override
    public void method(I i) {
        System.out.println(i);
    }
}

1、Collection集合概述

在前面基础班我们已经学习过并使用过集合ArrayList<E> ,那么集合到底是什么呢?

集合：集合是java中提供的一种容器，可以用来存储多个数据。

集合和数组既然都是容器，它们有啥区别呢？

数组的长度是固定的。集合的长度是可变的。
数组中存储的是同一类型的元素，可以存储基本数据类型值。集合存储的都是对象。而且对象的类型可以不一致。在开发中一般当对象多的时候，使用集合进行存储。

2、集合框架介绍avi

学习collection顶层使用底层的类

3、Collection类的常用方法

Collection是所有单列集合的父接口，因此在Collection中定义了单列集合(List和Set)通用的一些方法，这些方法可用于操作所有的单列集合。方法如下：

public boolean add(E e)：把给定的对象添加到当前集合中。
public void clear() :清空集合中所有的元素。
public boolean remove(E e): 把给定的对象在当前集合中删除。
public boolean contains(E e): 判断当前集合中是否包含给定的对象。
public boolean isEmpty(): 判断当前集合是否为空。
public int size(): 返回集合中元素的个数。
public Object[] toArray(): 把集合中的元素，存储到数组中。

public class Demo01Collection {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合对象,可以使用多态
        //Collection<String> coll = new ArrayList<>();
        Collection<String> coll = new HashSet<>();
        System.out.println(coll);//重写了toString方法  []

        /*
            public boolean add(E e)：  把给定的对象添加到当前集合中 。
            返回值是一个boolean值,一般都返回true,所以可以不用接收
         */
        boolean b1 = coll.add("张三");
        System.out.println("b1:"+b1);//b1:true
        System.out.println(coll);//[张三]
        coll.add("李四");
        coll.add("李四");
        coll.add("赵六");
        coll.add("田七");
        System.out.println(coll);//[张三, 李四, 赵六, 田七]

        /*
            public boolean remove(E e): 把给定的对象在当前集合中删除。
            返回值是一个boolean值,集合中存在元素,删除元素,返回true
                                集合中不存在元素,删除失败,返回false
         */
        boolean b2 = coll.remove("赵六");
        System.out.println("b2:"+b2);//b2:true

        boolean b3 = coll.remove("赵四");
        System.out.println("b3:"+b3);//b3:false
        System.out.println(coll);//[张三, 李四, 田七]

        /*
            public boolean contains(E e): 判断当前集合中是否包含给定的对象。
            包含返回true
            不包含返回false
         */
        boolean b4 = coll.contains("李四");
        System.out.println("b4:"+b4);//b4:true

        boolean b5 = coll.contains("赵四");
        System.out.println("b5:"+b5);//b5:false

        //public boolean isEmpty(): 判断当前集合是否为空。 集合为空返回true,集合不为空返回false
        boolean b6 = coll.isEmpty();
        System.out.println("b6:"+b6);//b6:false

        //public int size(): 返回集合中元素的个数。
        int size = coll.size();
        System.out.println("size:"+size);//size:3

        //public Object[] toArray(): 把集合中的元素，存储到数组中。
        Object[] arr = coll.toArray();
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.println(arr[i]);
        }

        //public void clear() :清空集合中所有的元素。但是不删除集合,集合还存在
        coll.clear();
        System.out.println(coll);//[]
        System.out.println(coll.isEmpty());//true
    }
}

4、Iterator接口

迭代器

没有索引，所以需要用迭代器来遍历

在程序开发中，经常需要遍历集合中的所有元素。针对这种需求，JDK专门提供了一个接口

迭代：即Collection集合元素的通用获取方式。在取元素之前先要判断集合中有没有元素，如果有，就把这个元素取出来，继续在判断，如果还有就再取出出来。一直把集合中的所有元素全部取出。这种取出方式专业术语称为迭代。

Iterator接口的常用方法如下：

public E next():返回迭代的下一个元素。
public boolean hasNext():如果仍有元素可以迭代，则返回 true。

java.util.Iterator接口:迭代器(对集合进行遍历)
有两个常用的方法
    boolean hasNext() 如果仍有元素可以迭代，则返回 true。
        判断集合中还有没有下一个元素,有就返回true,没有就返回false
    E next() 返回迭代的下一个元素。
        取出集合中的下一个元素
Iterator迭代器,是一个接口,我们无法直接使用,需要使用Iterator接口的实现类对象,获取实现类的方式比较特殊
Collection接口中有一个方法,叫iterator(),这个方法返回的就是迭代器的实现类对象
    Iterator<E> iterator() 返回在此 collection 的元素上进行迭代的迭代器。

迭代器的使用步骤(重点):
    1.使用集合中的方法iterator()获取迭代器的实现类对象,使用Iterator接口接收(多态)
    2.使用Iterator接口中的方法hasNext判断还有没有下一个元素
    3.使用Iterator接口中的方法next取出集合中的下一个元素

5、迭代器的代码实现

        /*
            1.使用集合中的方法iterator()获取迭代器的实现类对象,使用Iterator接口接收(多态)
            注意:
                Iterator<E>接口也是有泛型的,迭代器的泛型跟着集合走,集合是什么泛型,迭代器就是什            
            么泛型
         */
        //多态  接口            实现类对象
        Iterator<String> it = coll.iterator();

public class Demo01Iterator {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个集合对象
        Collection<String> coll = new ArrayList<>();
        //往集合中添加元素
        coll.add("姚明");
        coll.add("科比");
        coll.add("麦迪");
        coll.add("詹姆斯");
        coll.add("艾弗森");

        /*
            1.使用集合中的方法iterator()获取迭代器的实现类对象,使用Iterator接口接收(多态)
            注意:
                Iterator<E>接口也是有泛型的,迭代器的泛型跟着集合走,集合是什么泛型,迭代器就是什么泛型
         */
        //多态  接口            实现类对象
        Iterator<String> it = coll.iterator();


        /*
            发现使用迭代器取出集合中元素的代码,是一个重复的过程
            所以我们可以使用循环优化
            不知道集合中有多少元素,使用while循环
            循环结束的条件,hasNext方法返回false
         */
        while(it.hasNext()){
            String e = it.next();
            System.out.println(e);
        }
        System.out.println("----------------------");
        for(Iterator<String> it2 = coll.iterator();it2.hasNext();){
            String e = it2.next();
            System.out.println(e);
        }


       /* //2.使用Iterator接口中的方法hasNext判断还有没有下一个元素
        boolean b = it.hasNext();
        System.out.println(b);//true
        //3.使用Iterator接口中的方法next取出集合中的下一个元素
        String s = it.next();
        System.out.println(s);//姚明

        b = it.hasNext();
        System.out.println(b);
        s = it.next();
        System.out.println(s);

        b = it.hasNext();
        System.out.println(b);
        s = it.next();
        System.out.println(s);

        b = it.hasNext();
        System.out.println(b);
        s = it.next();
        System.out.println(s);

        b = it.hasNext();
        System.out.println(b);
        s = it.next();
        System.out.println(s);

        b = it.hasNext();
        System.out.println(b);//没有元素,返回false
        s = it.next();//没有元素,在取出元素会抛出NoSuchElementException没有元素异常
        System.out.println(s);*/
    }
}

6、迭代器的使用原理

在调用Iterator的next方法之前，迭代器的索引位于第一个元素之前，不指向任何元素，当第一次调用迭代器的next方法后，迭代器的索引会向后移动一位，指向第一个元素并将该元素返回，当再次调用next方法时，迭代器的索引会指向第二个元素并将该元素返回，依此类推，直到hasNext方法返回false，表示到达了集合的末尾，终止对元素的遍历。

7、增强for循环（终于学到你了md:)

增强for循环(也称for each循环)是JDK1.5以后出来的一个高级for循环，专门用来遍历数组和集合的。它的内部原理其实是个Iterator迭代器，所以在遍历的过程中，不能对集合中的元素进行增删操作。

增强for循环:底层使用的也是迭代器,使用for循环的格式,简化了迭代器的书写
是JDK1.5之后出现的新特性
Collection<E>extends Iterable<E>:所有的单列集合都可以使用增强for
public interface Iterable<T>实现这个接口允许对象成为 "foreach" 语句的目标。

增强for循环:用来遍历集合和数组

格式:
    for(集合/数组的数据类型变量名: 集合名/数组名){
        sout(变量名);
    }

public class Demo02Foreach {
    public static void main(String[] args) {
        demo02();
    }

    //使用增强for循环遍历集合
    private static void demo02() {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("aaa");
        list.add("bbb");
        list.add("ccc");
        list.add("ddd");
        for(String s : list){
            System.out.println(s);
        }
    }

    //使用增强for循环遍历数组
    private static void demo01() {
        int[] arr = {1,2,3,4,5};
        for(int i:arr){
            System.out.println(i);
        }
    }
}

迭代器的简化，只要是遍历都用增强for循环

tips: 新for循环必须有被遍历的目标。目标只能是Collection或者是数组。新式for仅仅作为遍历操作出现。

8、泛型的概念

9、使用泛型的好处

创建集合对象,不使用泛型
好处:
集合不使用泛型,默认的类型就是Object类型,可以存储任意类型的数据
弊端:
不安全,会引发异常

    创建集合对象,使用泛型
    好处:
        1.避免了类型转换的麻烦,存储的是什么类型,取出的就是什么类型
        2.把运行期异常(代码运行之后会抛出的异常),提升到了编译期(写代码的时候会报错)
     弊端:
        泛型是什么类型,只能存储什么类型的数据

package com.itheima.demo03.Generic;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;

public class Demo01Generic {
    public static void main(String[] args) {
        show02();
    }

    /*
        创建集合对象,使用泛型
        好处:
            1.避免了类型转换的麻烦,存储的是什么类型,取出的就是什么类型
            2.把运行期异常(代码运行之后会抛出的异常),提升到了编译期(写代码的时候会报错)
         弊端:
            泛型是什么类型,只能存储什么类型的数据
     */
    private static void show02() {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("abc");
        //list.add(1);//add(java.lang.String)in ArrayList cannot be applied to (int)

        //使用迭代器遍历list集合
        Iterator<String> it = list.iterator();
        while(it.hasNext()){
            String s = it.next();
            System.out.println(s+"->"+s.length());
        }
    }

    /*
        创建集合对象,不使用泛型
        好处:
            集合不使用泛型,默认的类型就是Object类型,可以存储任意类型的数据
        弊端:
            不安全,会引发异常
     */
    private static void show01() {
        ArrayList list = new ArrayList();
        list.add("abc");
        list.add(1);

        //使用迭代器遍历list集合
        //获取迭代器
        Iterator it = list.iterator();
        //使用迭代器中的方法hasNext和next遍历集合
        while(it.hasNext()){
            //取出元素也是Object类型
            Object obj = it.next();
            System.out.println(obj);

            //想要使用String类特有的方法,length获取字符串的长度;不能使用  多态 Object obj = "abc";
            //需要向下转型
            //会抛出ClassCastException类型转换异常,不能把Integer类型转换为String类型
            String s = (String)obj;
            System.out.println(s.length());
        }
    }
}

10、定义和使用含有泛型的类

定义一个含有泛型的类,模拟ArrayList集合
泛型是一个未知的数据类型,当我们不确定什么什么数据类型的时候,可以使用泛型
泛型可以接收任意的数据类型,可以使用Integer,String,Student...
创建对象的时候确定泛型的数据类型

public class GenericClass<E> {
    private E name;

    public E getName() {
        return name;
    }

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

package com.itheima.demo03.Generic;

public class Demo02GenericClass {
    public static void main(String[] args) {
        //不写泛型默认为Object类型
        GenericClass gc = new GenericClass();
        gc.setName("只能是字符串");
        Object obj = gc.getName();

        //创建GenericClass对象,泛型使用Integer类型
        GenericClass<Integer> gc2 = new GenericClass<>();
        gc2.setName(1);

        Integer name = gc2.getName();
        System.out.println(name);

        //创建GenericClass对象,泛型使用String类型
        GenericClass<String> gc3 = new GenericClass<>();
        gc3.setName("小明");
        String name1 = gc3.getName();
        System.out.println(name1);
    }
}

11、定义和使用含有泛型的方法

定义在方法的修饰符和返回值之间

定义含有泛型的方法:泛型定义在方法的修饰符和返回值类型之间

格式:
    修饰符 <泛型> 返回值类型方法名(参数列表(使用泛型)){
        方法体;
    }

含有泛型的方法,在调用方法的时候确定泛型的数据类型
传递什么类型的参数,泛型就是什么类型

public class GenericMethod {
    //定义一个含有泛型的方法
    public <M> void method01(M m){
        System.out.println(m);
    }

    //定义一个含有泛型的静态方法
    public static <S> void method02(S s){
        System.out.println(s);
    }
}

public class Demo03GenericMethod {
    public static void main(String[] args) {
        //创建GenericMethod对象
        GenericMethod gm = new GenericMethod();

        /*
            调用含有泛型的方法method01
            传递什么类型,泛型就是什么类型
         */
        gm.method01(10);
        gm.method01("abc");
        gm.method01(8.8);
        gm.method01(true);

        gm.method02("静态方法,不建议创建对象使用");

        //静态方法,通过类名.方法名(参数)可以直接使用
        GenericMethod.method02("静态方法");
        GenericMethod.method02(1);
    }
}

12、定义和使用含有泛型的接口

package com.itheima.demo03.Generic;
/*
    定义含有泛型的接口
 */
public interface GenericInterface<I> {
    public abstract void method(I i);
}

package com.itheima.demo03.Generic;
/*
    含有泛型的接口,第一种使用方式:定义接口的实现类,实现接口,指定接口的泛型
    public interface Iterator<E> {
        E next();
    }
    Scanner类实现了Iterator接口,并指定接口的泛型为String,所以重写的next方法泛型默认就是String
    public final class Scanner implements Iterator<String>{
        public String next() {}
    }
 */
public class GenericInterfaceImpl1 implements GenericInterface<String>{
    @Override
    public void method(String s) {
        System.out.println(s);
    }
}

/*
    含有泛型的接口第二种使用方式:接口使用什么泛型,实现类就使用什么泛型,类跟着接口走
    就相当于定义了一个含有泛型的类,创建对象的时候确定泛型的类型
    public interface List<E>{
        boolean add(E e);
        E get(int index);
    }
    public class ArrayList<E> implements List<E>{
        public boolean add(E e) {}
        public E get(int index) {}
    }
 */
class GenericInterfaceImpl2<I> implements GenericInterface<I> {
    @Override
    public void method(I i) {
        System.out.println(i);
    }
}

public class Demo04GenericInterface {
    public static void main(String[] args) {
        //创建GenericInterfaceImpl1对象
        GenericInterfaceImpl1 gi1 = new GenericInterfaceImpl1();
        gi1.method("字符串");

        //创建GenericInterfaceImpl2对象
        GenericInterfaceImpl2<Integer> gi2 = new GenericInterfaceImpl2<>();
        gi2.method(10);

        GenericInterfaceImpl2<Double> gi3 = new GenericInterfaceImpl2<>();
        gi3.method(8.8);
    }
}

13、泛型的通配符

当使用泛型类或者接口时，传递的数据中，泛型类型不确定，可以通过通配符<?>表示。但是一旦使用泛型的通配符后，只能使用Object类中的共性方法，集合中元素自身方法无法使用。

泛型的通配符:
    ?:代表任意的数据类型
使用方式:
    不能创建对象使用
    只能作为方法的参数使用

定义一个方法,能遍历所有类型的ArrayList集合
这时候我们不知道ArrayList集合使用什么数据类型,可以泛型的通配符?来接收数据类型
注意:
泛型没有继承概念的不能写Object

参数传递的时候可以用

package com.itheima.demo03.Generic;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;

/*
    泛型的通配符:
        ?:代表任意的数据类型
    使用方式:
        不能创建对象使用
        只能作为方法的参数使用
 */
public class Demo05Generic {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Integer> list01 = new ArrayList<>();
        list01.add(1);
        list01.add(2);

        ArrayList<String> list02 = new ArrayList<>();
        list02.add("a");
        list02.add("b");

        printArray(list01);
        printArray(list02);

        //ArrayList<?> list03 = new ArrayList<?>();
    }

    /*
        定义一个方法,能遍历所有类型的ArrayList集合
        这时候我们不知道ArrayList集合使用什么数据类型,可以泛型的通配符?来接收数据类型
        注意:
            泛型没有继承概念的不能写Object
     */
    public static void printArray(ArrayList<?> list){
        //使用迭代器遍历集合
        Iterator<?> it = list.iterator();
        while(it.hasNext()){
            //it.next()方法,取出的元素是Object,可以接收任意的数据类型
            Object o = it.next();
            System.out.println(o);
        }
    }
}

泛型的上限和下限

看的懂就可以

之前设置泛型的时候，实际上是可以任意设置的，只要是类就可以设置。但是在JAVA的泛型中可以指定一个泛型的上限和下限。

泛型的上限：

格式： 类型名称 <? extends 类 > 对象名称
意义： 只能接收该类型及其子类

泛型的下限：

格式： 类型名称 <? super 类 > 对象名称
意义： 只能接收该类型及其父类型

package com.itheima.demo03.Generic;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;

/*
    泛型的上限限定: ? extends E  代表使用的泛型只能是E类型的子类/本身
    泛型的下限限定: ? super E    代表使用的泛型只能是E类型的父类/本身
 */
public class Demo06Generic {
    public static void main(String[] args) {
        Collection<Integer> list1 = new ArrayList<Integer>();
        Collection<String> list2 = new ArrayList<String>();
        Collection<Number> list3 = new ArrayList<Number>();
        Collection<Object> list4 = new ArrayList<Object>();

        getElement1(list1);
        //getElement1(list2);//报错
        getElement1(list3);
        //getElement1(list4);//报错

        //getElement2(list1);//报错
        //getElement2(list2);//报错
        getElement2(list3);
        getElement2(list4);

        /*
            类与类之间的继承关系
            Integer extends Number extends Object
            String extends Object
         */

    }
    // 泛型的上限：此时的泛型?，必须是Number类型或者Number类型的子类
    public static void getElement1(Collection<? extends Number> coll){}
    // 泛型的下限：此时的泛型?，必须是Number类型或者Number类型的父类
    public static void getElement2(Collection<? super Number> coll){}
}

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