Java高级特性-集合框架详细教程

前言：本篇文章将从整个集合框架的体系介绍重要的集合框架类，及其基本原理和使用方法。

一、集合的基本使用

相关知识

1. 集合是什么；
2. 为什么使用集合；
3. 怎么创建集合；
4. 如何向集合中添加数据。

集合是什么
JAVA中的集合：是一个工具类，就像是容器，存储任意数量具有共同属性的集合。

例如：购物车是商品的集合，军队是军人的集合。

为什么使用集合
我们已经知道集合就是能存储大量数据的一个容器，但是咱们在Java入门的时候学过数组，数组也是一个能存储大量数据的容器，好像也可以满足日常开发的需求，那我们为什么要使用集合呢？

如果说之前学习的数组是一根打狗棒的话，那我们将要学习的集合就可以看做是一根如意金箍棒了。
集合和数组有如下区别：

• 数组的长度固定，集合的长度可变；
• 数组只能通过下标访问元素，类型固定，而有的集合可以通过任意类型查找所映射的具体对象。

怎么创建集合
我们来创建一个简单的集合：
1.导包

import java.util.ArrayList;

2.创建集合

ArrayList list = new ArrayList();

如何向集合中添加数据

list.add("hello");
list.add(2018);

二、ArrayList集合的增删改查

相关知识

1. 怎么获取集合中的数据；
2. 怎么修改集合中的数据；
3. 怎么删除集合中的数据。

获取集合中的数据
使用get(index)即可获取集合中的数据，和数组相同，index为角标，从0开始。
例如：

ArrayList list = new ArrayList();
list.add("张无忌");
list.add(18);
String name = (String)list.get(0);
int age = (int)list.get(1);
System.out.println("姓名：" + name + " 年龄：" + age);

输出：

姓名：张无忌 年龄：18

看到这里你可能会有疑问：

String name = (String)list.get(0);

为什么使用集合的get()方法获取到数据之后还需要(String)强转数据类型呢？
这是因为我们在定义集合的时候并没有给定一个数据类型，所以集合中的元素，可以是任意类型的对象（Object），如果把某个对象放入集合，则会忽略它的类型，而把它当做Object类处理。

这样我们在从集合中获取数据的时候，默认也会将它看做是Object类型，所以我们在使用的时候需要强转成对应类型。

修改集合中的数据
使用set(index, element)方法即可修改集合中的数据，第一个参数代表索引，即修改集合第几个位置的元素，index从0开始，第二个参数element是要修改的数据。
例如：

ArrayList list = new ArrayList();
list.add("张无忌");
list.add(18);
String name = (String)list.get(0);
int age = (int)list.get(1);
System.out.println("姓名：" + name + " 年龄：" + age);
list.set(0,"张三丰");    //修改集合的第一个元素
name = (String)list.get(0);
System.out.println("姓名：" + name + " 年龄：" + age);

输出：

姓名：张无忌 年龄：18
姓名：张三丰 年龄：18

删除集合中的数据
使用remove(index)或remove(element)方法即可删除元素，remove方法是一个重载的方法，第一种可以根据索引位置删除元素，第二种可以根据元素的引用来删除集合中对应的元素。
如下：

ArrayList list = new ArrayList();
list.add("张无忌");
list.add(18);
//List集合的toString可以输出数组中所有的数据
System.out.println(list.toString()); 
Object obj1 = list.get(0);
list.remove(obj1); //根据元素的引用删除元素
System.out.println(list.toString());
list.remove(0);    //根据索引删除元素
System.out.println(list.toString());

输出：

[张无忌, 18]
[18]
[]

请你思考一个问题：

ArrayList list = new ArrayList();
list.add("张无忌");
list.add(18);

对于上述代码，要删除所有元素，应该使用remove(0),remove(0)还是remove(0),remove(1)?

三、集合的体系结构

相关知识
为了完成本关任务，你需要掌握：

1. 集合的体系结构；
2. 如何创建常见的集合。

在前两个点中我们学习的ArrayList集合只是集合的一个部分，Java中的集合可没那么简单呢，Java中的集合是一个大家族，接下来我们就来见识一下这个家族吧。

集合的体系结构
Java中的集合分为两大家族，一个是Collection家族，Collection家族有三大成员：List、Queue、Set，这三大成员有三个子类（实际还有很多，这里不一一列举）分别是，ArrayList，LinkedList，HashSet，这个家族有一个特点，那就是他们都是单身，集合中的元素都是独立存在的。

另一个就是Map家族了，这个家族的特点就是他们都是成双成对（key和value）一起出现的，让Collection家族很是羡慕啊^_。

如何使用常见的集合
创建LinkedList集合，并添加数据

LinkedList list = new LinkedList();
list.add("hello");

创建HashSet集合，并添加数据

HashSet set = new HashSet();
set.add("hello");

创建HashMap集合，并添加数据

HashMap map = new HashMap();
map.put("name","张三");

以上就是创建几个常用集合创建实例并添加数据的方式，可以看到我们使用的方式除了LinkedList之外都是父类的引用指向子类对象，相信你还不陌生，这个我们在学习多态这个知识点的时候讲过，这种方式可以大大的提高程序的可扩展性。

通过上述代码可以发现Map集合添加数据和Collection家族成员添加数据的方式不一样，Map集合添加数据必须有两个，即一个是Key一个是Value。

面试官
Duang Duang Duang面试官来啦，快坐好，摆好姿势。

好了，我要开始提问了：
问：Set集合与List集合有什么区别呢？
答：Set集合中的数据不可重复，数据是无序的，List集合的数据可以重复，数据是有序的。

问：就没啦？[严肃脸]
答：哦哦，还有，Set检索效率低下，删除和插入效率高，插入和删除不会引起元素位置改变，List和数组类似，可以动态增长，根据实际存储的数据的长度自动增长List的长度。查找元素效率高，插入删除效率低，因为会引起其他元素位置改变。

问：Map集合中的元素可以重复吗？
答：不可以！

问：你说一说，LinkedList和ArrayList的区别吧。
答：好嘞，LinkedList集合增删速度更快，ArrayList改查更快。

问：咳咳咳，下一位！
答：诶诶诶，别呀，我还没说完呢：

• ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，LinkedList基于链表的数据结构。LinkedList是双向链表。
• 对于随机访问get和set，ArrayList觉得优于LinkedList，因为LinkedList要移动指针。

四、泛型

相关知识

1. 什么是泛型；
2. 如何使用泛型。

什么是泛型
什么是泛型呢？简单的来说，泛型可以理解为：类型参数，那什么又是类型参数呢？

我们知道一个方法void hello(String name)如果指定了一个字符串类型的参数，那方法的调用者就只能传递String类型的参数才能正确的使用这个方法了，否则就报错，其实泛型也是一样，只不过在这里泛型用在集合上，即指定集合中只能放某一种类型的元素。

你要往ATM机中存钱，就只能放毛爷爷，而不能放冥币，这就是泛型，指定只能用一种类型。

如何使用泛型
泛型使用的是一对尖括号定义的，如：List 指定的就是在List集合中只能放String类型的数据。

接下来我们来一个对比评测，看一看使用泛型和不使用泛型的区别。

不使用泛型：

List list1 = new ArrayList();
list1.add("www.educoder.net");
String str1 = (String)list1.get(0);

使用泛型：

List<String> list2 = new ArrayList<String>();
list2.add("www.educoder.net");
String str2 = list.get(0);    //可以发现在这里我们不用强转数据类型了

当然泛型不仅仅只有这么一点用途，在开发中处处可见泛型，在之后的章节中我们会更深一步的了解。

可能你会有疑问，为什么我要使用泛型啊，使用泛型有什么好处呢？
答：好处如下：

1. 类型安全，通过知道使用泛型定义的变量的类型限制，编译器可以更有效地提高Java程序的类型安全；
2. 消除强制类型转换，消除源代码中的许多强制类型转换。这使得代码更加可读，并且减少了出错机会。所有的强制转换都是自动和隐式的；
3. 提高性能。

五、Map集合的增删改查

相关知识
为了完成本关任务，你需要掌握：
1.Map集合的特点；
2.如何操作Map集合。

Map集合的特点
有三点需要你记住：

1. Map提供了一种映射关系，其中的元素是以键值对（key-value）的形式存储的，能够根据key快速查找value；
2. 键（key）值不可重复，值（value）是可以的，通过key可以查找value；
3. Map支持泛型，形式如：Map<K，V>。

如何操作Map集合
1.定义和添加数据：Map集合支持泛型，所以我们定义的时候一般会带有泛型，公式：Map<K,V>，K和V可以是指定为任何对象，注意：泛型指的是类，也就是K和V只能是对象而不能是基础数据类型。

2.删除、修改和获取数据。

Map<String,String> map = new HashMap<String,String>();
map.put("name","张三");
map.put("sex","男");
System.out.println("姓名：" + map.get("name") + "性别：" + map.get("sex"));
//修改数据 使用 map.put(key) 方法
map.put("name","李四");//因为key不能重复，所以修改数据和添加数据使用的同一个方法
System.out.println("姓名：" + map.get("name") + "性别：" + map.get("sex"));
//删除数据 使用 map.remove(key)方法
map.remove("name");
System.out.println(map.toString());//map.toString方法可以直接输出map集合中的数据

输出结果：

姓名：张三性别：男
姓名：李四性别：男
{sex=男}

六、选择题

在Java中，以下（ ）类的对象以键值对（key-value）的方式存储对象
A、java.util.List;
B、java.util.ArrayList;
C、java.util.HashMap;
D、java.util.LinkedList;

正确答案：C

七、总结

Java集合框架对于数据的操作提供了良好的接口，是Java语言中非常普遍，也是非常重要的部分，熟练掌握很重要。