Java 集合（七）

集合基础

概述

• 集合类的特点：提供一种存储空间可变的存储模型，存储的数据容量可以发送改变。

• ArrayList<E>：

  • 可调整大小的数组实现
  • <E>：是一种特殊的数据类型，泛型

• 集合打印输出的结果不是对象，而是集合元素，格式为：[元素 1，元素 2，...]

ArrayList 的构造方法和添加方法

ArrayList 集合常用方法

集合类体系结构

Collection

概述

• 是单列集合的顶层接口，它表示一组对象，这些对象也称为 Collection 的元素

• 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

• 创建 Collection 集合的对象的方式

  • 多态的方式
  • 具体的实现类 ArrayList

Collection 集合的遍历

• Iterator：迭代器，集合的专用遍历方式
  • Iterator<E> iterator()：返回此集合中元素的迭代器，通过集合的 iterator() 方法得到
  • 迭代器是通过集合的 iterator() 方法得到的，所以它是依赖于集合而存在的
• Iterator 中常用的方法
  • E next()：返沪迭代中的下一个元素
  • boolean hasNext()：如果迭代具有更多元素，则返回 true

List

概述

• 有序集合（也成为序列），用户可以精确控制列表中每个元素的插入位置，用户可以通过整数索引访问元素并搜索列表中的元素。

• 与 Set 集合不同，列表通常允许重复的元素。

• List 集合特点

  • 有序：存储和取出的元素顺序一致
  • 可重复：存储的元素可以重复

List 集合特有方法

并发修改异常

• ConcurrentModificationException
• 产生原因：迭代器遍历的过程中，通过调用集合对象的方法修改了集合中元素的长度，造成了迭代器获取元素中判断 预期修改次数 和 实际修改次数 不一致。（迭代器只有在生成时获取了集合的长度，后面不再发生改变）
• 解决方案：用 for 循环遍历，然后用集合对象调用相应的方法操作即可。

ListIterator

• ListIterator：列表迭代器

• 通过 List 集合的 listIterator() 方法得到，它是 List 集合特有的迭代器。

• 用于允许程序员沿任一方向遍历列表的列表迭代器，在迭代期间修改列表，并获取列表中迭代器的当前位置。

• ListIterator 中常用的方法：

  方法名	说明
  Enext()	继承自 Iterator 的实现类，返回迭代中的下一个元素
  booleanhasNext()	继承自 Iterator 的实现类，如果迭代中具有更多元素，则返回 true
  Eprevious()	返回列表中的上一个元素
  booleanhasPrevious()	如果此列表迭代器在相反方向遍历列表时具有更多元素，则返回 true
  voidadd(E e)	将指定的元素插入列表，同时更新迭代器中存储的集合的长度

增强 for 循环

• 增强 for：简化数组和 Collection 集合的遍历

  • 实现 Iterable 接口的类允许其对象成为增强型 for 语句的目标
  • 它是 JDK5 之后出现的，其内部原理是一个 Iterator 迭代器

• 格式：

  for(元素数据类型 变量名 : 数组或者Collection集合){
      //在此处使用变量即可，该变量就是元素
  }
  

LinkedList 集合的特有功能

Set

概述

• Set 集合特点
  • 不包含重复元素的集合
  • 没有带索引的方法，所以不能使用普通 for 循环遍历

哈希值

• 哈希值：是 JDK 根据对象的地址或者字符串或者数字算出来的 int 类型的数值。

• Object 类中有一个方法可以获取对象的哈希值

  • public int hashCode()：返回对象的哈希值

• 对象的哈希值特点

  • 同一个对象多次调用 hashCode() 方法返回的哈希值是相同的
  • 默认情况下，不同对象的哈希值是不同的，而重写 hashCode() 方法，可以实现让不同对象的哈希值相同

HashSet 集合

• HashSet 集合特点

  • 底层数据结构是哈希表
  • 对集合的迭代顺序不作任何保证，相对于不保证存储和取出的元素顺序一致
  • 没有带索引的方法，不能使用普通 for 循环遍历
  • 由于是 Set 集合，所以不包含重复元素的集合

• HashSet 添加一个元素（调用 add() 方法）的过程：

  

• HashSet 集合存储元素：

  • 要保证元素的唯一性，需要重写 hashCode()和 equals()

哈希表数据结构

• JDK8 之前，底层采用数组 + 链表实现，可以说是一个元素为链表的数组

• JDK8 之后，在长度比较长的时候，底层实现了优化。

• 哈希表存储结构图如下：

  

LinkedHashSet 集合

• LinkedHashSet 集合特点
  • 哈希表和链表实现是 Set 接口，具有可预测的迭代顺序
  • 由链表保证元素有序，也就是说元素的存储和取出的顺序是一致的
  • 由哈希表保证元素唯一，也就是说没有重复的元素

TreeSet 集合

• TreeSet 集合特点

  • 元素有序，这里的顺序不是指存储和取出的顺序，而是按照一定的规则进行排序，具体排序方式取决于构造方法。

    • TreeSet()：根据其元素的自然顺序进行排序
    • TreeSet(Comparator comparator)：根据指定的比较器进行排序

  • 没有带索引的方法，所以不能使用普通 for 循环遍历

  • 由于是 Set 集合，所以不包含重复元素的集合

自然排序 Comparable

• 用 TreeSet 集合存储自定义对象，无参构造方法使用的是自然排序对元素进行排序的
• 自然排序，就是让元素所属的类实现 Comparable<E> 接口，重写 compareTo(T o) 方法
• 重写方法时，需要注意排序规则必须按照要求的主要条件和次要条件来写

比较器排序 Comparator

• 用 TreeSet 集合存储自定义对象，无参构造方法使用的是比较器排序对元素进行排序的
• 比较器排序，就是让集合构造方法接收 Comparator<E> 的实现类对象（可使用匿名内部类方法），重写 compare(T o1,T o2) 方法

泛型

概述

• 泛型：是 JDK5 中引入的特性，它提供了编译时类型安全检测机制，该机制允许在编译时检测到非法的类型

• 泛型的本质是参数化类型，也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数

• 参数化类型是指将类型由原来的具体的类型参数化，然后在使用/调用时传入具体的类型，这种参数类型可以用在类、方法和接口中，分别被称为泛型类、泛型方法、泛型接口

• 泛型的定义格式：

  <类型>：指定一种类型的格式，这里的类型可以看成是形参
  <类型1,类型2,...>：指定多种类型的格式，多种类型之间用逗号隔开，这里的类型可以看成是形参
  将来具体调用时候给定的类型可以看成是实参，并且实参的类型只能是引用数据类型
  

• 泛型的好处：

  • 把运行时期的问题提前到了编译期间
  • 避免了强制类型转换

泛型类

• 泛型类的定义格式：

  修饰符 class 类名<类型>{}
  范例：public class Generic<T>{}
  	此处T可以随便写为任意标识，常见的如T、E、K、V等形式的参数常用于表示泛型
  

泛型方法

• 泛型方法的定义格式：

  修饰符 <类型> 返回值类型 方法名(类型 变量名){}
  范例：public <T> void show(T t){}
  

泛型接口

• 泛型接口的定义格式：

  修饰符 interface 接口名<类型>{}
  范例：public interface Generic<T>{}
  

类型通配符

• 类型通配符：<?>

• List<?>：表示元素类型未知的 List，它的元素可以匹配任何类型

• 这种带通配符的 List 仅表示它是各种泛型 List 的父类，并不能把元素添加到其中

• 当只需要它代表某一泛型的父类，可以使用类型通配符的上限

  • 类型通配符上限：<? extends 类型>
  • List <? extends Number>：它表示的类型是 Number 或者其子类型

• 当只需要它代表某一泛型的子类，可以使用类型通配符的下限

  • 类型通配符下限：<? super 类型>
  • List <? super Number>：它表示的类型是 Number 或者其父类型

可变参数

• 可变参数又称参数个数可变，用作方法的形参出现，则方法参数个数就是可变的

• 可变参数的格式：

  修饰符 返回值类型 方法名(数据类型... 变量名){}
  范例：public static int sum(int... a){}
  

• 注意事项：

  • 可变参数的变量其实是一个数组
  • 如果一个方法有多个参数，包含可变参数，可变参数要放在后面

可变参数的使用

• Arrays 工具类中有一个静态方法：

  public static <T> List <T> asList(T... a)：返回由指定数组支持的固定大小的列表
  

• List 接口中有一个静态方法：

  public static <E> List <E> of(E... elements)：返回包含任意数量元素的不可变列表
  

• Set 接口中有一个静态方法：

  public static <E> Set <E> of(E... elements)：返回一个包含任意数量元素的不可变集合
  

Map

概述

• Map 集合接口的格式：

  Interface Map<K,V>  K：键的类型；V：值的类型
  

• 将键映射到值的对象；不能包含重复的键；每个键可以映射到最多一个值

Map 集合的基本功能

Map 集合的获取功能

Map 集合的遍历

• 方式一：

  • 获取所有键的集合，用 keySet() 方法实现
  • 遍历键的集合，获取到每一个键，用增强 for 实现
  • 根据键去找值，用 get(Object key) 方法实现

• 方式二：

  • 获取所有键值对对象的集合，用 entrySet() 方法实现
  • 遍历键值对对象的集合，得到每一个键值对对象，用增强 for 实现，得到每一个 Map.Entry（Map 对象）
  • 根据键值对对象获取键和值
    • 用 getKey() 得到键
    • 用 getValue() 得到值

Collections

概述

• Collections 是针对集合操作的工具类

Collections 类的常用方法