1 Collection集合
1.1 集合概述
集合：集合是java中提供的一种容器，可以存储多个数据，和数组的区别如下：
- 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。
1.2 集合框架
集合按照其存储结构可以分为两大类，分别是单列集合java.util.Collection和双列集合java.util.Map。
Collection：单列集合类的根接口，用于存储一系列符合某种规则的元素，它有两个重要的子接口，分别是java.util.List和java.util.Set。其中，List接口的特点是元素有序、元素可重复。Set接口的特点是元素无序。而且不可重复。List接口的主要实现类有java.util.ArrayList和java.util.LinkedList，Set接口的主要实现类有java.util.HashSet和java.util.TreeSet。
Map:双列集合的根接口，用于存储于一系列符合某种规则的元素，该元素由键与值两部分组成，可以通过键找到所对应的值。Map中的集合不能包含重复的键，值可以重复；每个键只能对应一个值。两个常用的子类分别为java.util.HashMap和LinkedHashMap。
注意：其中Collection，List，Set都是接口，无法使用new产生实例，但是可以作为子类的引用使用，同样Map也是接口，无法使用new产生实例，但是可以作为子类的引用变量。
1.3 Collection常用功能
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。
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。
代码运行如下：
package Demo01;
import java.util.Collection;
import java.util.HashSet;
import java.util.Objects;
public class DemoCollection {
public static void main(String[] args) {
//创建集合对象,可以使用多态
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);
System.out.println(coll);
System.out.println("==========");
coll.add("李四");
coll.add("李四");
coll.add("赵六");
coll.add("田七");
System.out.println(coll);
System.out.println("==========");
boolean b2 = coll.remove("赵四");
System.out.println("b2:"+b2);
System.out.println("==========");
boolean b3 = coll.remove("赵六");
System.out.println("b3:"+b3);
System.out.println("==========");
boolean b4 = coll.contains("李四");
System.out.println("b4:"+b4);
System.out.println("===========");
boolean b5 = coll.contains("赵四");
System.out.println("b5:"+b5);
System.out.println("===========");
boolean b6 = coll.isEmpty();
System.out.println("b6:"+b6);
System.out.println("===========");
int size = coll.size();
System.out.println("size: "+size);
System.out.println("===========");
Object[] arr = coll.toArray();
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.print(arr[i]+" ");
}
System.out.println();
System.out.println("===========");
System.out.println(coll);
System.out.println("===========");
coll.clear();
System.out.println(coll);
System.out.println(coll.isEmpty());
}
}
运行结果如下：
2 Iterator迭代器
java.util.Iterator接口也是 java集合中的一员，但它与Collection、Map接口有所不同，Collection接口与Map接口主要用于存储元素，而Iterator主要用于迭代访问（即遍历）Collection中的元素，因此Iterator对象也称为迭代器。
获取迭代器的方法：
public Iterator iterator()获取集合对应的迭代器，用来遍历集合中的元素
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，就把元素取出来，继续判断，如果还有就再取出来，一直把集合中的所有元素全部取出。
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.
注意：在进行集合元素取出时，如果集合中已经没有元素了，还继续使用迭代器的next方法，将会发生java.util.NoSuchElementException没有集合元素的异常。
迭代器的实现原理如图
遍历集合时，首先通过调用t集合的iterator()方法获得迭代器对象，然后使用hashNext()方法判断集合中是否存在下一个元素，如果存在，则调用next()方法将元素取出，否则说明已到达了集合末尾，停止遍历元素。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。
代码运行如下：
package Demo02;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;
public class Demo01Iterator {
public static void main(String[] args) {
//创建一个集合对象
Collection<String> coll = new ArrayList<>();
//往集合中添加元素师
coll.add("姚明");
coll.add("科比");
coll.add("詹姆斯");
coll.add("艾佛森");
System.out.println(coll);
Iterator<String> it = coll.iterator();
while(it.hasNext()){
String e = it.next();
System.out.println(e);
}
System.out.println("==========");
for (String i:coll)
System.out.println(i);
}
}
运行结果如图：
3 增强for
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。
格式：
for(元素的数据类型 变量 : Collection集合or数组){
//写操作代码
}
它用于遍历Collection和数组。通常只进行遍历元素，不要在遍历的过程中对集合元素进行增删操作。
代码运行如下：
package Demo02;
import java.util.ArrayList;
public class Demo02Foreach {
public static void main(String[] args) {
demo02();
demo01();
}
private static void demo01() {
int[] arr = {1,2,3,4,5};
for (int i :
arr) {
System.out.println(i);
}
}
private static void demo02() {
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("aaa");
list.add("bbb");
list.add("ccc");
System.out.println(list);
System.out.println("============");
for (String i:
list) {
System.out.println(i);
}
System.out.println("=============");
}
}
运行结果如图：
4 泛型
4.1 泛型概念
集合中是可以存放任意对象的，只要把对象存储集合后，那么这时他们都会被提升成Object类型。当我们在取出每一个对象，并且进行相应的操作，这时必须采用类型转换。
public class GenericDemo {
public static void main(String[] args) {
Collection coll = new ArrayList();
coll.add("abc");
coll.add("itcast");
coll.add(5);//由于集合没有做任何限定，任何类型都可以给其中存放
Iterator it = coll.iterator();
while(it.hasNext()){
//需要打印每个字符串的长度,就要把迭代出来的对象转成String类型
String str = (String) it.next();
System.out.println(str.length());
}
}
}
程序在运行时发生了问题java.lang.ClassCastException。 为什么会发生类型转换异常呢？ 我们来分析下：由于集合中什么类型的元素都可以存储。导致取出时强转引发运行时 ClassCastException。 怎么来解决这个问题呢？ Collection虽然可以存储各种对象，但实际上通常Collection只存储同一类型对象。例如都是存储字符串对象。
泛型：可以在类或方法中预支地使用未知的类型。
tips:一般在创建对象时，将未知的类型确定具体的类型。当没有指定泛型时，默认类型为Object类型。
4.2 使用泛型的好处
- 将运行时期的ClassCastException,转移到了编译时期变成了编译失败。
- 避免了类型强转的麻烦。
4.3 泛型的定义和使用
4.3.1 定义和使用含有泛型的类
定义格式：
修饰符 class 类名<代表泛型的变量> { }
使用泛型： 即什么时候确定泛型。在创建对象的时候确定泛型。
代码运行如下：
/*
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 Demo03;
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();
System.out.println(gc.getName());
System.out.println(obj);
//创建GenericClass对象,泛型使用Integer类型
GenericClass<Integer> gc2 = new GenericClass<>();
gc2.setName(21);
System.out.println(gc2.getName());
//创建GenericClass对象,泛型使用String类型
GenericClass<String> gc3 = new GenericClass<>();
gc3.setName("小明");
String name = gc3.getName();
System.out.println(name);
}
}
运行结果如图：
4.3.2 含有泛型的方法
定义格式：
修饰符 <代表泛型的变量> 返回值类型 方法名(参数){ }
使用格式：调用方法时，确定泛型的类型
代码运行如下：
/*
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);
}
}
package Demo03;
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！通过类名.方法名（参数）可以直接使用");
GenericMethod.method02("静态方法");
GenericMethod.method02(1);
}
}
运行结果如图：
4.3.3 含有泛型的接口
定义格式：
修饰符 interface接口名<代表泛型的变量> { }
使用格式：
1、定义类时确定泛型的类型
public class MyImp1 implements MyGenericInterface<String> {
@Override
public void add(String e) {
// 省略...
}
}
2、始终不确定泛型的类型，直到创建对象时，确定泛型的类型
public class MyImp2<E> implements MyGenericInterface<E> {
@Override
public void add(E e) {
// 省略...
}
}
代码运行如下：
package Demo03;
/*
测试含有泛型的接口
*/
public class Demo04GenericInterface {
public static void main(String[] args) {
//创建GenericInterfaceImpl1对象
GenericInterfaceImpl gil = new GenericInterfaceImpl();
gil.method("字符串");
//创建GenericInterfaceImpl2对象
GenericInterfaceImpl2<Integer> gi2 = new GenericInterfaceImpl2<>();
gi2.method(10);
GenericInterfaceImpl2<Double> gi3 = new GenericInterfaceImpl2<>();
gi3.method(5.6);
}
}
public class GenericInterfaceImpl implements GenericInterface<String> {
@Override
public void method(String s) {
System.out.println(s);
}
}
public class GenericInterfaceImpl2<I> implements GenericInterface<I>{
@Override
public void method(I i) {
System.out.println(i);
}
}
/*
定义含有泛型的接口
*/
public interface GenericInterface<I> {
public abstract void method(I i);
}
运行结果如图：
4.4 泛型通配符
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:不知道使用什么类型来接收的时候,此时可以使用?,?表示未知通配符。
代码运行如下：
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
*/
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);
}
}
}
运行结果如图：
通配符高级使用----受限泛型
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
比如：现已知Object类，String 类，Number类，Integer类，其中Number是Integer的父类。
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>();
getElement(list1);
getElement(list2);//报错
getElement(list3);
getElement(list4);//报错
getElement2(list1);//报错
getElement2(list2);//报错
getElement2(list3);
getElement2(list4);
}
// 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){}