【Java】Collection集合和泛型

学习目标：会存取，掌握特性
学习方式：学习顶层接口/抽象类的共性方法，使用底层的子类创建对象使用

1 集合框架

集合类的继承体系：
Collection接口：
·············1) List接口：有序、允许重复、有索引
··························1.1) ArrayList集合【重点】
··························1.2) Vector集合【了解】
··························1.3) LinkedList集合【熟悉】
·············2) Set接口：不重复、无索引
··························2.1) TreeSet集合：无序（存取顺序可能不一致）【了解】
··························2.2) HashSet集合：无序【重点】
·······································2.2.1) LinkedHashSet集合：无序【熟悉】

集合	特点
List	有索引，可以存储重复元素，可以保证存取顺序
ArrayList	底层是数组实现的，查询快，增删慢
LinkedList	底层是链表实现的，查询慢，增删快
Set	无索引，不可以存储重复元素，存取无序
HashSet	底层是哈希表+红黑树实现，无索引，不可以存重复元素，存取无序
LinkedHashSet	底层是哈希表+链表实现，无索引，不可以存重复元素，可以保证存取顺序
TreeSet	底层是二叉树实现，一般用于排序

2 Collection集合常用功能

Collection是单列结合最顶层的接口，定义了单列集合共性方法，任意单列集合都可以使用
java.util.Collection：1. add(e); 2. remove(e); 3. inEmpty(); 4. clear(); 5. contains(e); 6. toArray(); 7. size()

public static void main(String[] args) {
    
    
        Collection<String> coll = new ArrayList<>();
        //add添加元素
        coll.add("a");
        coll.add("b");
        coll.add("c");
        System.out.println(coll);//[a,b,c]

        //remove删除元素
        boolean result = coll.remove("a");
        System.out.println(result);//删除结果：true
        System.out.println(coll);//[b,c]

        //clear清空集合
        coll.clear();
        System.out.println(coll);

        //contains是否包含
        coll.add("b");
        boolean result2 = coll.contains("a");
        System.out.println(result2);//flase
        boolean result3 = coll.contains("b");
        System.out.println(result3);//true

        //isEmpty判断集合是否为空
        System.out.println(coll.isEmpty());//false

        //size获取集合长度
        System.out.println(coll.size());//1

        //toArray集合--->数组 遍历集合元素
        Object[] arr = coll.toArray();
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
    
    
            System.out.println(arr[i]);//打印Object对象 因为重写了toString 所以显示的是值而不是地址
        }
}

3 Iterator迭代器

常用方法：1. hasNext()、2. next()
Iterator迭代器是一个接口，无法直接使用，需要使用Iterator接口的实现类对象
Collection中有一个iterator()方法，返回的是迭代器的实现类对象，list和set 通用，无需索引。
【重点】使用方式

1. 使用iterator()方法获取实现类对象，使用Iterator接口接收（多态）
2. 使用hasNext判断是否还有下一个
3. 使用next取出下一个元素

实现原理：iterator()获取迭代器的实现类对象，会把指针（索引）指向集合-1索引处。hasNext()判断是否有下一个。next取出一个元素后，会把指针向后移动一位。

实现示例：

public static void main(String[] args) {
    
    
        Collection<String> coll = new ArrayList<>();
        coll.add("a");
        coll.add("b");
        coll.add("c");
        coll.add("d");
        coll.add("e");
        //迭代器有泛型 跟着集合走
        //多态    接口          实现类对象
        Iterator<String> it = coll.iterator();
        while(it.hasNext()){
    
    
            System.out.println(it.next());
        }
    }    public static void main(String[] args) {
    
    
        Collection<String> coll = new ArrayList<>();
        coll.add("a");
        coll.add("b");
        coll.add("c");
        //迭代器有泛型 跟着集合走
        //多态    接口          实现类对象
        Iterator<String> it = coll.iterator();
        //常用while循环
        while(it.hasNext()){
    
    
            String e = it.next();
            System.out.println(e);
        }
        
        //一个迭代器只能取一次 再取要创建新的迭代器 否则会报NoSuchElement异常
        for( Iterator<String> it2 = coll.iterator();it2.hasNext();){
    
    
            String e = it2.next();
            System.out.println(e);
        }

		//foreach语句 增强for循环JDK1.5开始出现 
        //专门用来遍历数组和结合 
        //底层使用的也是迭代器遍历过程中只能遍历不能增删
        for(Object o : coll){
    
    
            System.out.println(o);
        }
    }

4 泛型的概念

概念
泛型是一种未知的数据类型，当不知道使用什么数据类型的时候可以使用泛型
泛型也可以看成是一个变量用来接收数据类型
ArrayList<E>，E表示未知类型，在创建集合对象时，确定泛型的数据类型
不使用泛型的好处：使用泛型，默认类型时Object类型，可以存储任意类型的数据
不适用泛型的弊端：不安全，会引发异常

public static void main(String[] args) {
    
    
        Collection ArrayList = new ArrayList();
        //以Object类型存入任意类型的数据
        ArrayList.add("a");
        ArrayList.add(1);
        Iterator it = ArrayList.iterator();
        while(it.hasNext()){
    
    
            //取出也是Object类型
            System.out.println(it.next());

            //引发异常举例：
            //想要使用String类特有的方法不能使用
            //多态：Object obj = "a"不能使用子类特有的方法
            //除非向下转型(String)"a"
            Object o = it.next();
            //当o=1时，java.lang.ClassCastException:
            String s = (String) o;
            System.out.println(s.length());
        }
    }

使用泛型的好处：避免了类型转换的麻烦，把运行期异常，提升到了编译期（IDE会报错）
使用泛型的弊端：只能存储泛型定义的类型

5 泛型的定义和使用

5.1 定义和使用泛型类

泛型类

package Collection;

public class GenericClass<E> {
    
    
    private E name;

    public E getName() {
    
    
        return name;
    }

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

泛型测试类

package Collection;

public class GenericClassTest {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        GenericClass<String> gcs = new GenericClass<>();
        gcs.setName("张三");
        System.out.println(gcs.getName());

        GenericClass<Integer> gci = new GenericClass<>();
        gci.setName(1);
        System.out.println(gci.getName());
    }
}

5.2 定义和使用泛型的方法

泛型定义在方法修饰符和返回值类型之间
在调用方法时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

修饰符 <泛型> 返回值类型 方法名（参数表（使用泛型））

定义类和方法

public class GenericMethod {
    
    
    //成员方法
    public <M> void method(M m){
    
    
        System.out.println(m);
    }
    //静态方法
    public static <M> void methodStatic(M m){
    
    
        System.out.println(m);
    }
}

测试类调用

public class GenericMethodTest {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        //创建对象
        GenericMethod gm = new GenericMethod();
        gm.method(10);
        gm.method("abc");
        gm.method(9.99);

        GenericMethod.methodStatic(5);
        GenericMethod.methodStatic("zxc");
    }
}

5.3 定义和使用泛型接口

方法1：使用实现类，指定接口的泛型

1. 定义接口：

public interface GenericInterface<I> {
    
    
    public abstract void method(I i);
}

2. 定义实现类：【指定泛型类型】

public class GenericInterfaceImpl implements GenericInterface<String> {
    
    
    @Override
    public void method(String s) {
    
    
        System.out.println(s);
    }
}

3. 定义测试类：

public class GenericInterfaceTest {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        GenericInterfaceImpl gi = new GenericInterfaceImpl();
        gi.method("abc");

    }   
}

方法2：接口使用什么泛型实现类就用什么泛型

1. 定义接口

public interface GenericInterface<I> {
    
    
    public abstract void method(I i);
}

2. 定义实现类【不指定泛型类型】

public class GenericInplementImpl2<I> implements GenericInterface<I>{
    
    
    @Override
    public void method(I i) {
    
    
        System.out.println(i);
    }
}

3. 定义测试类【创建对象时，指定泛型类型】

public class GenericInterfaceTest {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        GenericInplementImpl2<Integer> gi2 = new GenericInplementImpl2<>();
        gi2.method(123);
    }
}

5.3 泛型通配符

不知道使用什么类型来接收数据的时候，可以使用<?>表示未知通配符
此时只能接收数据，不能往集合中存储数据
定义的时候不能用 只有参数传递的时候可以用

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

public class Generic {
    
    
    //定义一个方法，可以遍历有所ArrayList集合
    //不知道集合的数据类型，可以使用泛型来接受数据类型

    //注意！！泛型没有继承概念，所以不能用Object
//    错误写法：
//    public static void printArray(ArrayList<Object> list){
    
    
//
//    }
//    正确写法：
    public static void printArray(ArrayList<?> list){
    
    
        Iterator<?> it = list.iterator();
        while(it.hasNext()){
    
    
            //it.next()取出的时Object类型
            Object obj = it.next();
            System.out.print(obj + " ");
        }
        System.out.println();
    }
    public static void main(String[] args) {
    
    
        ArrayList<Integer> list1 = new ArrayList<>();
        list1.add(1);
        list1.add(2);

        ArrayList<String> list2 = new ArrayList<>();
        list2.add("a");
        list2.add("b");
		//？= Integer
        printArray(list1);
        //? = String
        printArray(list2);
    }
}

泛型通配符的高级使用——受限泛型【看源码的时候可能会用】
泛型的上限限定：? extends E 表示使用的泛型只能是E的子类/本身
泛型的下限限定：? super E 表示使用的泛型只能时E的父类/本身

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

public class GenericUpDown {
    
    
    //上限限定，？只能是子类/本身
    public static void getElementUp(Collection<? extends Number> coll){
    
    }
    
    //下限限定，？只能是父类/本身
    public static void getElementDown(Collection<? super Number> coll){
    
    }
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        // 继承关系
        // int extends num extends obj
        // str extends obj
        Collection<Integer> intList = new ArrayList<>();
        Collection<String> strList = new ArrayList<>();
        Collection<Number> numList = new ArrayList<>();
        Collection<Object> objList = new ArrayList<>();
        
        getElementUp(intList);
//      getElementDown(intList); // 报错 int是num的子类
       
//      getElementUp(strList); // 报错 str和num没关系
//      getElementDown(strList); // 报错 str和num没关系
        getElementUp(numList);
        getElementDown(numList);
//      getElementUp(objList); // 报错 obj是num的父类
        getElementDown(objList);
    }
}

案例：斗地主-1

package DouDiZhu;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Collections;
import java.util.Iterator;

public class DouDiZhu {
    
    

    public static void main(String[] args) {
    
    
        //1. 准备牌面
        ArrayList<String> all = new ArrayList<>();
        all.add("BK");
        all.add("SK");
        String[] colors = {
    
    "♥","♠","♦","♣"};
        String[] nums = {
    
    "A","K","Q","J","10","9","8","7","6","5","4","3","2"};
        for(String num: nums){
    
    
            for(String color: colors){
    
    
                all.add(color+num);
            }
        }
        //2. 洗牌
        Collections.shuffle(all);//打乱顺序
        ArrayList<String> left = new ArrayList<>();
        ArrayList<String> p1 = new ArrayList<>();
        ArrayList<String> p2 = new ArrayList<>();
        ArrayList<String> p3 = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < all.size(); i++) {
    
    
            String p = all.get(i);
            if(i>=51){
    
    
                left.add(p);
            }else{
    
    
                if(i%3 == 0){
    
    
                    p1.add(p);
                }else if(i%3 == 1){
    
    
                    p2.add(p);
                }else{
    
    
                    p3.add(p);
                }
            }
        }
        //3. 看牌
        System.out.println(p1);
        System.out.println(p2);
        System.out.println(p3);
        System.out.println(left);
    }
}