第12章_集合框架

12.1 概述

生活中的容器

12.1.1 数组的特点与弊端

为什么有了数组还需要用集合框架？？？
- 一方面，面向对象语言对事物的体现都是以对象的形式，
  为了方便对多个对象的操作，就要对对象进行存储。
- 另一方面，使用数组存储对象方面具有 一些弊端 ，而 Java 集合就像一种容器，
  可以 动态地 把多个对象的引用放入容器中。

数组在内存存储方面的 特点 ：
- 数组初始化以后，长度就确定了。
- 数组中的添加的元素是依次紧密排列的，有序的，可以重复的。
- 数组声明的类型，就决定了进行元素初始化时的类型。不是此类型的变量，就不能添加。
- 可以存储基本数据类型值，也可以存储引用数据类型的变量

数组在存储数据方面的 弊端 ：
- 数组初始化以后，长度就不可变了，不便于扩展
- 数组中提供的属性和方法少，不便于进行添加、删除、插入、获取元素个数等操作，且效率不高。
- 数组存储数据的特点单一，只能存储有序的、可以重复的数据

Java 集合框架中的类可以用于存储多个 对象 ，还可用于保存具有 映射关系 的关联数组。

12.1.2 java 集合框架体系

Java 集合可分为 Collection 和 Map 两大体系：
- Collection 接口：用于存储一个一个的数据，也称 单列数据集合 。
  - List 子接口：用来存储有序的、可以重复的数据（主要用来替换数组，"动态"数组）
    - 实现类：ArrayList (主要实现类) 、LinkedList、Vector
  - Set 子接口：用来存储无序的、不可重复的数据（类似于高中讲的"集合"）
    - 实现类：HashSet (主要实现类) 、LinkedHashSet 、TreeSet
- Map 接口：用于存储具有映射关系 “key-value对” 的集合，即一对一对的数据，
  也称 双列数据集合 。(类似于高中的函数、映射。(x1,y1),(x2,y2) ---> y = f(x) )
  - HashMap (主要实现类)、LinkedHashMap、TreeMap 、Hashtable 、Properties

JDK 提供的集合 API 位于 java.util 包内

图示：集合框架全图

简图1： Collection接口继承树

简图2：Map接口继承树

12.2 Collection 接口及方法

JDK 不提供此接口的任何直接实现，而是提供更具体的子接口（如：Set 和 List）去实现。
Collection 接口是 List 和 Set 接口的父接口，该接口里定义的方法既可用于操作 Set 集合，
也可用于操作 List 集合。方法如下：

12.2.1 添加

add(E obj) ：添加元素对象到当前集合中
addAll(Collection other) ：添加 other 集合中的所有元素对象到当前集合中，即 this = this ∪ other

示例：注意 add和 addAll 的区别

java

@Test
public void testAdd(){
    //ArrayList是Collection的子接口List的实现类之一。
    Collection coll = new ArrayList();
    coll.add("小李广");
    coll.add("扫地僧");
    coll.add("石破天");
    System.out.println(coll);  // [小李广, 扫地僧, 石破天]
}
  
@Test
public void testAddAll(){
    Collection c1 = new ArrayList();
    c1.add(1);
    c1.add(2);
    System.out.println("c1集合元素的个数：" + c1.size()); //c1集合元素的个数：2
    System.out.println("c1 = " + c1); // c1 = [1, 2]

    Collection c2 = new ArrayList();
    c2.add(1);
    c2.add(2);
    System.out.println("c2集合元素的个数：" + c2.size()); //c2集合元素的个数：2
    System.out.println("c2 = " + c2); // c2 = [1, 2]

    Collection other = new ArrayList();
    other.add(1);
    other.add(2);
    other.add(3);
    System.out.println("other集合元素的个数：" + other.size()); // other集合元素的个数：3
    System.out.println("other = " + other); // other = [1, 2, 3]
    System.out.println();

    c1.addAll(other);
    System.out.println("c1集合元素的个数：" + c1.size()); // c1集合元素的个数：5
    System.out.println("c1.addAll(other) = " + c1); // c1.addAll(other) = [1, 2, 1, 2, 3]

    c2.add(other);
    System.out.println("c2集合元素的个数：" + c2.size()); // c2集合元素的个数：3
    System.out.println("c2.add(other) = " + c2); // c2.add(other) = [1, 2, [1, 2, 3]]
}

图示： coll.addAll(other); 与 coll.add(other);

12.2.2 判断

int size()：获取当前集合中实际存储的元素个数
boolean isEmpty()：判断当前集合是否为空集合
boolean contains(Object obj)：判断当前集合中是否存在一个与 obj 对象 equals 返回 true 的元素
boolean containsAll(Collection coll)：判断 coll 集合中的元素是否在当前集合中都存在。
换言之： coll 集合是否是当前集合的 “子集”
boolean equals(Object obj)：判断当前集合与 obj 是否相等

示例：

java

@Test
public void test01() {
    Collection coll = new ArrayList();
    System.out.println("coll在添加元素之前，isEmpty = " + coll.isEmpty()); // coll在添加元素之前，isEmpty = true
    coll.add("小李广");
    coll.add("扫地僧");
    coll.add("石破天");
    coll.add("佛地魔");
    System.out.println("coll的元素个数" + coll.size()); // coll的元素个数4
    System.out.println("coll在添加元素之后，isEmpty = " + coll.isEmpty()); // coll在添加元素之后，isEmpty = false
}

@Test
public void test02() {
    Collection coll = new ArrayList();
    coll.add("小李广");
    coll.add("扫地僧");
    coll.add("石破天");
    coll.add("佛地魔");
    System.out.println("coll = " + coll); // coll = [小李广, 扫地僧, 石破天, 佛地魔]
    System.out.println("coll是否包含“小李广” = " + coll.contains("小李广")); // coll是否包含“小李广” = true
    System.out.println("coll是否包含“宋红康” = " + coll.contains("宋红康")); // coll是否包含“宋红康” = false

    Collection other = new ArrayList();
    other.add("小李广");
    other.add("扫地僧");
    other.add("尚硅谷");
    System.out.println("other = " + other); // other = [小李广, 扫地僧, 尚硅谷]
    System.out.println("coll.containsAll(other) = " + coll.containsAll(other)); // coll.containsAll(other) = false
}

@Test
public void test03(){
    Collection c1 = new ArrayList();
    c1.add(1);
    c1.add(2);
    System.out.println("c1集合元素的个数：" + c1.size()); // c1集合元素的个数：2
    System.out.println("c1 = " + c1); // c1 = [1, 2]

    Collection c2 = new ArrayList();
    c2.add(1);
    c2.add(2);
    System.out.println("c2集合元素的个数：" + c2.size()); // c2集合元素的个数：2
    System.out.println("c2 = " + c2); // c2 = [1, 2]

    Collection other = new ArrayList();
    other.add(1);
    other.add(2);
    other.add(3);
    System.out.println("other集合元素的个数：" + other.size()); // other集合元素的个数：3
    System.out.println("other = " + other); // other = [1, 2, 3]
    System.out.println();

    c1.addAll(other);
    System.out.println("c1集合元素的个数：" + c1.size()); // c1集合元素的个数：5
    System.out.println("c1.addAll(other) = " + c1);  // c1.addAll(other) = [1, 2, 1, 2, 3]
    System.out.println("c1.contains(other) = " + c1.contains(other)); // c1.contains(other) = false
    System.out.println("c1.containsAll(other) = " + c1.containsAll(other)); // c1.containsAll(other) = true
    System.out.println();

    c2.add(other);
    System.out.println("c2集合元素的个数：" + c2.size()); // c2集合元素的个数：3
    System.out.println("c2.add(other) = " + c2); // c2.add(other) = [1, 2, [1, 2, 3]]
    System.out.println("c2.contains(other) = " + c2.contains(other)); // c2.contains(other) = true
    System.out.println("c2.containsAll(other) = " + c2.containsAll(other)); // c2.containsAll(other) = false
}

12.2.3 删除

void clear()：清空集合元素
boolean remove(Object obj) ：从当前集合中删除第一个找到的与 obj 对象 equals 返回 true 的元素。
boolean removeAll(Collection coll)：从当前集合中删除所有与 coll 集合中相同的元素。
即 this = this - this ∩ coll
boolean retainAll(Collection coll)：从当前集合中删除两个集合中不同的元素，使得当前集合
仅保留与 coll 集合中的元素相同的元素，即当前集合中仅保留两个集合的交集，即 this = this ∩ coll；

示例：注意几种删除方法的区别

java

@Test
public void testRemove(){
    Collection coll = new ArrayList();
    coll.add("小李广");
    coll.add("扫地僧");
    coll.add("石破天");
    coll.add("佛地魔");
    System.out.println("coll = " + coll); // coll = [小李广, 扫地僧, 石破天, 佛地魔]

    coll.remove("小李广");
    System.out.println("删除元素\"小李广\"之后coll = " + coll); // 删除元素"小李广"之后coll = [扫地僧, 石破天, 佛地魔]

    coll.clear();
    System.out.println("coll清空之后，coll = " + coll); // coll清空之后，coll = []
}

@Test
public void testRemoveAll() {
    Collection coll = new ArrayList();
    coll.add("小李广");
    coll.add("扫地僧");
    coll.add("石破天");
    coll.add("佛地魔");
    System.out.println("coll = " + coll);  // coll = [小李广, 扫地僧, 石破天, 佛地魔]

    Collection other = new ArrayList();
    other.add("小李广");
    other.add("扫地僧");
    other.add("尚硅谷");
    System.out.println("other = " + other);  // other = [小李广, 扫地僧, 尚硅谷]

    coll.removeAll(other);
    System.out.println("coll.removeAll(other)之后，coll = " + coll);  // coll.removeAll(other)之后，coll = [石破天, 佛地魔]
    System.out.println("coll.removeAll(other)之后，other = " + other);  // coll.removeAll(other)之后，other = [小李广, 扫地僧, 尚硅谷]
}

@Test
public void testRetainAll() {
    Collection coll = new ArrayList();
    coll.add("小李广");
    coll.add("扫地僧");
    coll.add("石破天");
    coll.add("佛地魔");
    System.out.println("coll = " + coll); // coll = [小李广, 扫地僧, 石破天, 佛地魔]

    Collection other = new ArrayList();
    other.add("小李广");
    other.add("扫地僧");
    other.add("尚硅谷");
    System.out.println("other = " + other); // other = [小李广, 扫地僧, 尚硅谷]

    coll.retainAll(other);
    System.out.println("coll.retainAll(other)之后，coll = " + coll);  // coll.retainAll(other)之后，coll = [小李广, 扫地僧]
    System.out.println("coll.retainAll(other)之后，other = " + other); // coll.retainAll(other)之后，other = [小李广, 扫地僧, 尚硅谷]
}

12.2.4 其它

Object[] toArray() ：返回包含当前集合中所有元素的数组
hashCode() ：获取集合对象的哈希值
iterator() ：返回迭代器对象，用于集合遍历

示例：

java

@Test
public void testElse() {
    Collection coll = new ArrayList();

    coll.add("小李广");
    coll.add("扫地僧");
    coll.add("石破天");
    coll.add("佛地魔");
    //集合转换为数组：集合的toArray()方法
    Object[] objects = coll.toArray();
    System.out.println("用数组返回coll中所有元素：" + Arrays.toString(objects)); 
    // 用数组返回coll中所有元素：[小李广, 扫地僧, 石破天, 佛地魔]

    //对应的，数组转换为集合：调用Arrays的asList(Object ...objs)
    Object[] arr1 = new Object[]{123,"AA","CC"};
    Collection list = Arrays.asList(arr1);
    System.out.println(list); // [123, AA, CC]
}

iterator() 在下面演示 ...

12.3 Iterator(迭代器)接口

12.3.1 Iterator 接口

在程序开发中，经常需要遍历集合中的所有元素。针对这种需求，
JDK 专门提供了一个接口 java.util.Iterator。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
- Iterator ，被称为迭代器接口，本身并不提供存储对象的能力，主要用于 遍历 Collection 中的元素
Collection 接口继承了 java.lang.Iterable 接口，该接口有一个 iterator() 方法，那么所有实现了
Collection 接口的集合类都有一个 iterator() 方法，用以返回一个实现了 Iterator 接口的对象。
- public Iterator iterator(): 获取集合对应的迭代器，用来遍历集合中的元素的。
- 集合对象每次调用 iterator() 方法都得到一个全新的迭代器对象，
  默认游标都在集合的第一个元素之前。
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：在调用 it.next() 方法之前必须要调用 it.hasNext() 进行检测。
若不调用，且下一条记录无效，直接调用 it.next() 会抛出 NoSuchElementException异常。

举例：

java

@Test
public void testNext(){
    Collection coll = new ArrayList();
    coll.add("小李广");
    coll.add("扫地僧");
    coll.add("石破天");

    Iterator iterator = coll.iterator();
    System.out.println(iterator.next()); // 小李广
    System.out.println(iterator.next()); // 扫地僧
    System.out.println(iterator.next()); // 石破天
    //System.out.println(iterator.next()); //报 NoSuchElementException 异常
}

@Test
public void testHasNext(){
    Collection coll = new ArrayList();
    coll.add("小李广");
    coll.add("扫地僧");
    coll.add("石破天");

    Iterator iterator = coll.iterator();//获取迭代器对象
    while(iterator.hasNext()) {//判断是否还有元素可迭代
        System.out.println(iterator.next());//取出下一个元素
    }
}

12.3.2 迭代器执行原理

Iterator 迭代器对象在遍历集合时，内部采用指针的方式来跟踪集合中的元素，
接下来通过一个图例来演示 Iterator 对象迭代元素的过程：

另外：使用 Iterator 迭代器删除元素：java.util.Iterator 迭代器中有一个方法：void remove() ;

java

Iterator iter = coll.iterator();//回到起点
while(iter.hasNext()){
    Object obj = iter.next();
    if(obj.equals("Tom")){
        iter.remove();
    }
}

注意：
- Iterator 可以删除集合的元素，但是遍历过程中通过迭代器对象的 remove 方法，
  不是集合对象的 remove 方法。
- 如果还未调用 next() 或在上一次调用 next() 方法之后已经调用了 remove() 方法，
  再调用 remove() 都会报 IllegalStateException。
- Collection 已经有 remove(xx) 方法了，为什么 Iterator 迭代器还要提供删除方法呢？
  因为迭代器的 remove() 可以按指定的条件进行删除。

例如：要删除以下集合元素中的偶数

java

@Test
public void testRemoveEven(){
    Collection coll = new ArrayList();
    coll.add(1);
    coll.add(2);
    coll.add(3);
    coll.add(4);
    coll.add(5);
    coll.add(6);

    Iterator iterator = coll.iterator();
    while(iterator.hasNext()){
        Integer element = (Integer) iterator.next();
        if(element % 2 == 0){
            iterator.remove();
        }
    }
    System.out.println(coll);  // [1, 3, 5]
}

在 JDK8.0 时，Collection 接口有了removeIf 方法，即可以根据条件删除。（第18章中再讲）

12.3.3 foreach 循环

foreach 循环（也称增强for循环）是 JDK5.0 中定义的一个高级 for 循环，
专门用来 遍历数组和集合 的。
foreach 循环的语法格式：

java

for(元素的数据类型 局部变量 : Collection 集合或数组){ 
  	//操作局部变量的输出操作
}
//这里局部变量就是一个临时变量，自己命名就可以

12.4 Collection子接口1：List

12.4.1 List 接口特点

鉴于 Java 中数组用来存储数据的局限性，我们通常使用 java.util.List 替代数组
List 集合类中 元素有序 、且 可重复 ，集合中的每个元素都有其对应的顺序索引。
- 举例：List 集合存储数据，就像银行门口客服，给每一个来办理业务的客户分配序号：
  第一个来的是“张三”，客服给他分配的是0；第二个来的是“李四”，客服给他分配的1；
  以此类推，最后一个序号应该是 “总人数-1” 。
JDK API 中 List 接口的实现类常用的有：ArrayList、LinkedList 和 Vector。

12.4.2 List 接口方法

List 除了从 Collection 集合继承的方法外，List 集合里添加了一些 根据索引 来操作集合元素的方法。

插入元素
- void add(int index, Object ele) : 在 index 位置插入 ele 元素
- boolean addAll(int index, Collection eles) :从 index 位置开始
  将 eles 中的所有元素遍历地添加进来
获取元素
- Object get(int index) : 获取指定 index 位置的元素
- List subList(int fromIndex, int toIndex) : 返回从 fromIndex 到 toIndex 位置的子集合
获取元素索引
- int indexOf(Object obj) : 返回 obj 在集合中首次出现的位置
- int lastIndexOf(Object obj) : 返回 obj 在当前集合中末次出现的位置
删除和替换元素
- Object remove(int index) : 移除指定 index 位置的元素，并返回此元素
- Object set(int index, Object ele) : 设置指定 index 位置的元素为 ele

第12章_集合框架 ​

12.1 概述 ​

12.1.1 数组的特点与弊端 ​

12.1.2 java 集合框架体系 ​

12.2 Collection 接口及方法 ​

12.2.1 添加 ​

12.2.2 判断 ​

12.2.3 删除 ​

12.2.4 其它 ​

12.3 Iterator(迭代器)接口 ​

12.3.1 Iterator 接口 ​

12.3.2 迭代器执行原理 ​

12.3.3 foreach 循环 ​

12.4 Collection子接口1：List ​

12.4.1 List 接口特点 ​

12.4.2 List 接口方法 ​

第12章_集合框架

12.1 概述

12.1.1 数组的特点与弊端

12.1.2 java 集合框架体系

12.2 Collection 接口及方法

12.2.1 添加

12.2.2 判断

12.2.3 删除

12.2.4 其它

12.3 Iterator(迭代器)接口

12.3.1 Iterator 接口

12.3.2 迭代器执行原理

12.3.3 foreach 循环

12.4 Collection子接口1：List

12.4.1 List 接口特点

12.4.2 List 接口方法