Java 进阶：集合框架1

目录

一、集合类
1. 概述
2. 集合类的框架
3. 参数化类型和泛型
二、Collection 接口
三、 集合 Collection 的方法
1. 第一类：针对单个元素的操作
2. 第二类：针对集合的操作（一次操作多个元素）
三、集合元素的遍历
1. 第一种遍历方式： 将集合转化为数组
2. 第二种遍历方式： 通过迭代器遍历集合中的所有元素（集合专用）
四、Iterator 接口 （迭代器）
1. 迭代器概述
2. Iterator 接口的抽象方法
3. 遍历的代码实现
4. 实现原理
5. 一个例题：遍历对象
6. 集合迭代中的转型
五、增强for循环
1. 格式
2. 遍历数组
3. 遍历集合，存储自定义 Person 类型

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一、集合类

1. 概述

• 面向对象语言对事物的体现都是以对象的形式，所以为了方便对多个 对象 的操作，Java就提供了集合类。

• 集合类的特点

• 集合只用于存储 对象，集合长度是 可变 的，

• 集合可以存储 不同类型 的对象。（因为集合类实现了泛型）

//参数化类型
//集合可以存储不同类型的对象
ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<>();
ArrayList<String> a = new ArrayList<>();
ArrayList<A> b = new ArrayList<>();

• 集合和数组的区别：

• 数组虽然也可以存储对象，但长度是 固定的；集合长度是 可变 的。

• 数组 中可以存储基本数据类型，集合 只能存储对象，也就是 引用类型数据

只能存储对象，这只能作为区别，但并非集合的限制（存储基本数据类型我们有自动的装箱和拆箱机制）
装箱： 可以直接将基本数据类型的值，赋值给其包装类的对象
拆箱：可以直接吧一个包装类对象，赋值给基本数据类型

ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<>();

//java 自动装箱
arrayList.add(1); //将基本数据类放入集合中

2. 集合类的框架

• Collecton 接口常用的 子接口 有：List接口、Set接口
• List 列表 接口常用的 实现类 有：ArrayList数组类、LinkedList链表类等
• Set 集 接口常用的 实现类 有：HashSet类、TreeSet类
  等

集合类的框架

Collecton：基本操作：增删改查
List： 元素有序、元素可重复、有索引
ArrayList：顺序表、用数组实现、非线程安全
LinkedList：链表、双向链表实现、非线程安全
vetor：向量、数组实现、线程安全（很少用）

Set: 元素无序、元素不可重复、没有索引
HashSet：哈希表实现
TreeSet: 红黑树实现

3. 参数化类型和泛型

• parameterized type(参数化类型) 和 generic type(泛型)
• 泛型用来指明集合中存储数据的类型 <数据类型>，参数化类型用来具体数据类型，类似于 实参 和 形参 的关系
• 为什么要有参数化类型？

保证从语法层面，强制只能向一个集合中，放入一种具体类型的数据

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二、Collection 接口

jdk中的描述：

Collection 层次结构中的根接口。Collection 表示一组对象，这些对象也称为 collection 的元素。
一些 collection 允许有重复的元素，而另一些则不允许。一些collection 是有序的，而另一些则是无序的。
JDK 不提供此接口的任何直接，实现：它提供更具体的子接口（如 Set 和 List）实现

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三、 集合 Collection 的方法

Java中三种长度表现形式：
数组.length 属性 返回值 int
字符串.length() 方法,返回值 int
集合.size() 方法, 返回值 int

• 集合 Collection 的方法是实现类必须拥有的方法

1. 第一类：针对单个元素的操作

• boolean add(E e)：将元素追加到当前元素集合的末尾，添加成功返回 true
• Object[] toArray()：将集合中的元素，转成一个数组中的元素, **集合转成数组**。返回是一个存储对象的数组

集合对象中，已经覆盖了Object的toString方法，所以可以直接打印集合中的元素值

• boolean contains(Object o)：判断对象是否存在于集合中，对象存在返回 true

• void clear()：清空集合中的所有元素，集合容器本身依然存在

• boolean remove(Object o)

• 移除集合中指定的元素，删除成功返回 true，

• 当删除不存在的元素时，只会返回 false

• 当集合中有重复元素时，只会删除 第一个

• boolean contains(Object o)：判断当前集合中是否包含指定元素，是则返回true

• boolean isEmpty() ：判断集合是否为空

private static void function(){
    
     
    //接口多态调用
    Collection coll = new ArrayList(); 
    coll.isEmpty();
    coll.add("abc");
    coll.add("money");
    coll.add("itcast");
    coll.add("itheima");
    coll.add("money");
    coll.add("123");

    boolean b = coll.remove("money");
    boolean b = coll.contains("itcast");
    System.out.println(a.contains("lisi")); //返回fause
    coll.clear();
}

2. 第二类：针对集合的操作（一次操作多个元素）

• boolean addAll(Collection c)：将指定 collection 中的所有元素都添加到此 collection 中.
• boolean removeAll(Collection c)：移除此 collection 中那些也包含在指定 collection 中的所有元素
• boolean containsAll(Collection c)：如果此 collection 包含指定 collection 中的所有元素，则返回 true
• boolean retainAll(Collection c):仅保留此 collection 中那些也包含在指定 collection 的元素。如果此 collection 由于 调用 而发生更改，则返回 true，否则返回 false

public class CollectionDemo {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        //创建第一个集合对象
        Collection<String> a = new ArrayList<>();
        a.add("zs");
        a.add("lisi");
        a.add("wangwu");

        //创建第二个集合对象
        Collection<String> b = new ArrayList<>();
        b.add("zs");
        b.add("lisi");
        b.add("wangwu");

        //boolean addAll(Collection c)
        //boolean result = a.addAll(b);
        //System.out.println(result);
        //b集合中的元素，复制了一份全部添加到a集合中
        //System.out.println(a);
        //b集合本身没有任何变化
        //System.out.println(b);

        //boolean removeAll(Collection c)
        // a.removeAll(b);
        // System.out.println(a);

        //boolean containsAll(Collection c)
        //System.out.println(a.containsAll(b));

        //boolean retainAll(Collection c)

        System.out.println(a.retainAll(b));
        System.out.println(a);
        System.out.println(b); //b集合没有任何变化
    }
}

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三、集合元素的遍历

1. 第一种遍历方式： 将集合转化为数组

public class CollecitonDemo {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        //第一步，得到一个集合对象
        Collection<String> a = new ArrayList();
        Collection<Integer> b = new ArrayList();

        a.add("zs");
        a.add("lisi");
        a.add("wangwu");
        a.add("zhaoliu");

        //第一种遍历方式： 将集合转化为数组
        Object[] objects = a.toArray();

        for (int i = 0; i < objects.length; i++) {
    
    
            System.out.print(objects[i] + " ");
        }
        System.out.println();
    }
}

2. 第二种遍历方式： 通过迭代器遍历集合中的所有元素（集合专用）

• 后面详细介绍

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四、Iterator 接口 （迭代器）

1. 迭代器概述

• 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。
• 每种集合的底层的数据结构不同,例如 ArrayList 是数组，LinkedList 底层是链表，但是无论使用那种集合，我们都会有判断是否有元素，以及取出里面的元素的动作，那么Java为我们提供一个迭代器定义了统一的****判断元素和取元素的方法
• Collection 接口定义的 iterator()方法 用来返回基于当前数据集合的迭代器对象。
• 迭代器对象是 依赖当前数据集合的

Iterator 为什么不是定义成一个类，而是接口？
因为：功能上没什么问题，但是由于一旦把针对不同具体集合的生成迭代器的方法，放在一个类中，通常，各个不同的迭代器的方法，可能会有一些公共行为，被抽成一个方法。就会因为一些公共操作的存在，产生错综复杂的联系，形成 上帝类(God Class) 啥都管，很难维护

• 迭代器的优点：

迭代器是一个接口，每一个具体的集合类都实现了 Iterator 接口，能够返回一个针对自己的存储结构的具体的 Iterator 接口的实现子类。
Iterator向上层的使用者，屏蔽了具体的底层集合类的实现细节，使用方法都一样

2. Iterator 接口的抽象方法

• boolean hasNext()：判断集合中还有没有可以被取出的元素，如果有返回 true
• next()：取出集合中的下一个元素
• remove() : 删除集合中当前访问的元素

3. 遍历的代码实现

/*
原理：
Collection接口定义方法 Iterator iterator()
ArrayList 重写方法 iterator(),返回了Iterator接口的实现类的对象
使用 ArrayList 集合的对象Iterator it = array.iterator(),运行结果就是Iterator接口的实现类的对象
it是接口的实现类对象,调用方法 hasNext 和 next 来实现集合元素迭代
*/
public class CollecitonDemo {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    

        //第一步，得到一个集合对象
        Collection<String> a = new ArrayList();
        Collection<Integer> b = new ArrayList();

        a.add("zs");
        a.add("lisi");
        a.add("wangwu");
        a.add("zhaoliu");

        //集合类专用的遍历方式  通过迭代器遍历集合中的所有元素
        //调用集合的方法iterator()获取出 Iterator接口的实现类的对象
        Iterator<String> iterator = a.iterator();

        //利用迭代器遍历
        //迭代是反复内容,使用循环实现,循环的条件,集合中没元素, hasNext()返回了false
        //调用方法hasNext()判断集合中是否有元素
        while(iterator.hasNext()) {
    
    
            //调用方法next()取出集合中的元素
            System.out.println(iterator.next());
        }
        //for循环迭代写法:
//        for (Iterator<String> it2 = coll.iterator(); //it2.hasNext();  ) {
    
    
//         System.out.println(it2.next());
//       }

        //利用迭代器删除集合中的元素
        //注意要执行，要把前面的注释掉，因为size已经在最后了
        //迭代是反复内容,使用循环实现,循环的条件是集合中没元素, hasNext()返回了false
        while(iterator.hasNext()) {
    
    
            String s = iterator.next();
            //if(1 == i)  和 if(i == 1)
            if("wangwu".equals(s)) {
    
    
            //从Collection中删除当前访问到的元素
            iterator.remove();
            }
        }
        System.out.println(a);

        Collection<String> list = new LinkedList<>();
        list.add("stu1");
        list.add("stu2");
        list.add("stu3");
        list.add("stu4");

        //利用迭代器，遍历LinkedList
        Iterator<String> iterator1 = list.iterator();

        while(iterator1.hasNext()) {
    
    
            System.out.println(iterator1.next());
        }
    }
}

4. 实现原理

/实现原理
while(it.hasNext()) {
    
    
    System.out.println(it.next());
}
//cursor记录的索引值不等于集合的长度返回true,否则返回false
public boolean hasNext() {
    
    
   return cursor != size; //cursor初值为0
}
//next()方法作用:
//返回cursor指向的当前元素
//cursor++
public Object next() {
    
    
    int i = cursor;
    cursor = i + 1;
    return  elementData[lastRet = i];
}

5. 一个例题：遍历对象

• 题目：存储自定义 对象 并遍历，Student(name,age)

public class Student {
    
    
    //成员属性
    private String name;
    private int age;
    //构造方法
    public Student(String name, int age) {
    
    
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    //get和set方法
    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;
    }
    //重写toString()，实现输出对象
    @Override
    public String toString() {
    
    
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

public class IteratorExercise {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    

        //初始化一个存放Student类对象的集合对象
        Collection<Student> a = new ArrayList<>();

        a.add(new Student("zs", 24));
        a.add(new Student("lisi", 25));
        a.add(new Student("wangwu", 26));
        //System.out.println(a);

        //完成遍历
        Iterator<Student> iterator = a.iterator();

        while(iterator.hasNext()) {
    
    
            Student stu = iterator.next();
            System.out.println(stu.getName() + " -- " + stu.getAge());

            //以下做法是错误的，因为每调用一次next()方法
            //cursor都会后移一位，就指向了下一个对象元素
            //System.out.print(iterator.next().getName() + " -- " + iterator.next().getAge());
        }
    }
}

6. 集合迭代中的转型

• 在使用集合时，我们需要注意以下几点：
• 集合中存储其实都是对象的地址。
• 存储时类型提升为 Object类型。取出时若要使用元素的特有内容，必须向下转型。

//不指定存储的数据类，什么都存，就是 Object类型
Collection coll = new ArrayList(); 
coll.add("abc");
coll.add("aabbcc");
coll.add("shitcast");

//获取迭代器，也不能加<>
Iterator it = coll.iterator();
//由于元素被存放进集合后全部被提升为Object类型
//当需要使用子类对象特有方法时，需要向下转型
while (it.hasNext()) {
    
    
    String str = (String) it.next(); //获取的是Object类型
    System.out.println(str.length());
}
//注意：如果集合中存放的是多个对象，这时进行向下转型会发生类型转换异常。

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五、增强for循环

1. 格式

//格式:
for( 数据类型  变量名 : 数组或者集合 ){
    
    
    System.out.println(变量);
}

2. 遍历数组

• 好处: 代码少了，方便对容器遍历
• 弊端: 没有索引，不能操作容器里面的元素
• for 对于对象数组遍历的时候，可以调用对象的方法
• 注意：增强 for 要遍历的集合，要判断是否为 null

public static void function(){
    
    
    int[] arr = {
    
    3,1,9,0};
    for(int i : arr){
    
    
        System.out.print(i+1+" ");
    }
    System.out.println(arr[0]); //输出 3
    //输出：4 2 10 1

    //遍历的时候，可以调用对象的方法
    String[] str = {
    
    "abc","itcast","cn"};
    for(String s : str){
    
    
        System.out.println(s.length());
    }
}

3. 遍历集合，存储自定义 Person 类型

public static void function(){
    
    
    ArrayList<Person> array = new ArrayList<Person>();
    array.add(new Person("a",20));
    array.add(new Person("b",10));
    for(Person p : array){
    
    
        System.out.println(p);// System.out.println(p.toString());
    }
}