Collection集合
集合概述
集合：集合是java中提供的一种容器，可以用来存储多个数据
集合和数组的区别
- 数组的长度是固定的。集合的长度是可变的。
- 数组中存储的是同一类型的元素，可以存储基本数据类型值。集合存储的都是对象。而且对象的类型可以不一致。在开发中一般当对象多的时候，使用集合进行存储。
集合框架
JAVASE提供了满足各种需求的API，在使用这些API前，先了解其继承与接口操作架构，才能了解何时采用哪个类，以及类之间如何彼此合作，从而达到灵活应用。集合按照其存储结构可以分为两大类，分别是单列集合 java.util.Collection 和双列集合 java.util.Map。
Collection：单列集合类的根接口
用于存储一系列符合某种规则的元素，它有两个重要的子接口，分别是java.util.List 和 java.util.Set 。其中， List 的特点是元素有序、元素可重复。 Set 的特点是元素无序，而且不可重复。 List 接口的主要实现类有 java.util.ArrayList 和 java.util.LinkedList ， Set 接口
的主要实现类有 java.util.HashSet 和 java.util.TreeSet 。从上面的描述可以看出JDK中提供了丰富的集合类库，为了便于初学者进行系统地学习，接下来通过一张图来描述整个集合类的继承体系。
其中，橙色框里填写的都是接口类型，而蓝色框里填写的都是具体的实现类。这几天将针对图中所列举的集合类进行逐一地讲解。集合本身是一个工具，它存放在java.util包中。在 Collection 接口定义着单列集合框架中最最共性的内容
学习集合的目标
- 会使用集合存储数据
- 会遍历集合，把数据取出来
- 掌握每种集合的特性
集合框架的学习方式
- 学习顶层：学习顶层的接口/抽象类的方法，所有的子类都可以使用
- 使用底层：顶层不是接口就是抽象类，无法创建对象。我们需要使用底层的子类创建对象，使用需要的成员。
Collection 常用方法
Collection是所有单列集合的父接口，因此在Collection中定义了单列集合(List和Set)通用的一些方法，这些方法可用于操作所有的单列集合。方法如下：
- public boolean add(E e) ： 把给定的对象添加到当前集合中 。
- public void clear() :清空集合中所有的元素。
- public boolean remove(E e) : 把给定的对象在当前集合中删除。
- public boolean contains(E e) : 判断当前集合中是否包含给定的对象。
- public boolean isEmpty() : 判断当前集合是否为空。
- public int size() : 返回集合中元素的个数。
- public Object[] toArray() : 把集合中的元素，存储到数组中。
代码演示
package demo01;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
public class CollectionMethod {
public static void main(String[] args) {
//创建集合对象,可以使用多态
Collection<String> coll = new ArrayList<>();
//重写了toString方法
System.out.println(coll);//[]
/*
public boolean add(E e)： 把给定的对象添加到当前集合中 。
返回值是一个boolean值,一般都返回true,所以可以不用接收
*/
coll.add("张三");
coll.add("李四");
coll.add("李四");
coll.add("赵六");
coll.add("田七");
//打印集合，查看元素中的集合
System.out.println(coll);//[张三, 李四, 李四, 赵六, 田七]
/*
public boolean remove(E e): 把给定的对象在当前集合中删除。
返回值是一个boolean值,集合中存在元素,删除元素,返回true
集合中不存在元素,删除失败,返回false
*/
boolean b2 = coll.remove("赵六");
System.out.println("删除集合中存在的元素返回：" + b2);//删除集合中存在的元素返回：true
boolean b3 = coll.remove("赵四");
System.out.println("删除集合中不存在的元素返回:" + b3);//删除集合中不存在的元素返回:false
//打印集合，查看元素中的集合
System.out.println(coll);//[张三, 李四, 李四, 田七]
/*
public boolean contains(E e): 判断当前集合中是否包含给定的对象。
包含返回true
不包含返回false
*/
boolean b4 = coll.contains("李四");
System.out.println("集合中包含给定的元素返回：" + b4);//集合中包含给定的元素返回：true
boolean b5 = coll.contains("赵四");
System.out.println("集合中不包含给定的元素返回：" + b5);//集合中不包含给定的元素返回：false
//public boolean isEmpty(): 判断当前集合是否为空。 集合为空返回true,集合不为空返回false
boolean b6 = coll.isEmpty();
System.out.println("集合中不为空返回：" + b6);//集合中不为空返回：false
//public int size(): 返回集合中元素的个数。
int size = coll.size();
System.out.println("集合中元素的个数:" + size + "个");//集合中元素的个数:4个
//public Object[] toArray(): 把集合中的元素，存储到数组中。
Object[] arr = coll.toArray();
//遍历数组
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.print(arr[i] + " ");//张三 李四 李四 田七
}
System.out.println("");
//public void clear() :清空集合中所有的元素。但是不删除集合,集合还存在
coll.clear();
//打印集合，查看元素
System.out.println(coll);//[]
System.out.println("集合中为空返回：" + coll.isEmpty());//集合中为空返回：true
}
}
tips:
- 有关Collection中的方法可不止上面这些，其他方法可以自行查看API学习
Iterator迭代器
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，而 Iterator 主要用于迭代访问（即遍历） Collection 中的元素，因此 Iterator 对象也被称为迭代器。想要遍历Collection集合，那么就要获取该集合迭代器完成迭代操作，下面介绍一下获取迭代器的方法： Collection接口中有一个方法,叫iterator(),这个方法返回的就是迭代器的实现类对象。
- public Iterator iterator() : 获取集合对应的迭代器，用来遍历集合中的元素的。
下面介绍一下迭代的概念：
迭代：即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。
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() ：判断集合中还有没有下一个元素,有就返回true,没有就返回false
迭代器的使用步骤:
- 使用集合中的方法iterator()获取迭代器的实现类对象,使用Iterator接口接收(多态)
- 使用Iterator接口中的方法hasNext判断还有没有下一个元素
- 使用Iterator接口中的方法next取出集合中的下一个元素
代码演示
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;
public class Demo01Iterator {
public static void main(String[] args) {
//创建一个集合对象
Collection<String> coll = new ArrayList<>();
//往集合中添加元素
coll.add("姚明");
coll.add("科比");
coll.add("麦迪");
coll.add("詹姆斯");
coll.add("艾弗森");
/*
1.使用集合中的方法iterator()获取迭代器的实现类对象,使用Iterator接口接收(多态)
注意:
Iterator<E>接口也是有泛型的,迭代器的泛型跟着集合走,集合是什么泛型,迭代器就是什么泛型
*/
//多态 接口 实现类对象
Iterator<String> it = coll.iterator();
//使用Iterator接口中的方法hasNext判断还有没有下一个元素
while (it.hasNext()) {
//使用Iterator接口中的方法next取出集合中的下一个元素
String e = it.next();
System.out.println(e);
}
/*
for循环使用迭代器
for(Iterator<String> it2 = coll.iterator();it2.hasNext();){
String e = it2.next();
System.out.println(e);
}
*/
}
}
代码执行后结果
注意:
在进行集合元素取出时，如果集合中已经没有元素了，还继续使用迭代器的next方法，将会发生java.util.NoSuchElementException没有集合元素的错误。
迭代器的实现原理
我们在之前案例已经完成了Iterator遍历集合的整个过程。当遍历集合时，首先通过调用t集合的iterator()方法获得迭代器对象，然后使用hashNext()方法判断集合中是否存在下一个元素，如果存在，则调用next()方法将元素取出，否则说明已到达了集合末尾，停止遍历元素。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，为了能更好地理解迭代器的工作原理，接下来通过一个图例来演示Iterator对象迭代元素的过程。
在调用Iterator的next方法之前，迭代器的索引位于第一个元素之前，不指向任何元素，当第一次调用迭代器的next方法后，迭代器的索引会向后移动一位，指向第一个元素并将该元素返回，当再次调用next方法时，迭代器的索引会指向第二个元素并将该元素返回，依此类推，直到hasNext方法返回false，表示到达了集合的末尾，终止对元素的遍历。
增强for
增强for循环(也称for each循环)是JDK1.5以后出来的一个高级for循环，专门用来遍历数组和集合的。它的内部原理其实是个Iterator迭代器，所以在遍历的过程中，不能对集合中的元素进行增删操作。底层使用的也是迭代器,使用for循环的格式,简化了迭代器的书写.。Collection<E>extends Iterable<E>:所有的单列集合都可以使用增强for。public interface Iterable<T>实现这个接口允许对象成为 "foreach" 语句的目标。
格式：
注意：
- 它用于遍历Collection和数组。通常只进行遍历元素，不要在遍历的过程中对集合元素进行增删操作。
代码演示
public class Demo02Foreach {
public static void main(String[] args) {
//使用增强for循环遍历集合
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("aaa");
list.add("bbb");
list.add("ccc");
list.add("ddd");
for (String s : list) {
System.out.println(s);
}
}
//使用增强for循环遍历数组
private static void demo01() {
int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
for (int i : arr) {
System.out.println(i);
}
}
}
泛型
泛型概述：在前面学习集合时，我们都知道集合中是可以存放任意对象的，只要把对象存储集合后，那么这时他们都会被提升成Object类型。当我们在取出每一个对象，并且进行相应的操作，这时必须采用类型转换。观察下面代码：
package demo02;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;
public class GenericDemo {
public static void main(String[] args) {
Collection coll = new ArrayList();
coll.add(false);
coll.add(5);
coll.add("abc");
//由于集合没有做任何限定，任何类型都可以给其中存放
Iterator it = coll.iterator();
while (it.hasNext()) {
//需要打印每个字符串的长度,就要把迭代出来的对象转成String类型
String str = (String) it.next();
System.out.println(str.length());
}
}
}
代码执行后的结果
程序在运行时发生了问题java.lang.ClassCastException。 为什么会发生类型转换异常呢？ 我们来分析下：由于集合中什么类型的元素都可以存储。导致取出时强转引发运行时 ClassCastException。 怎么来解决这个问题呢？Collection虽然可以存储各种对象，但实际上通常Collection只存储同一类型对象。例如都是存储字符串对象。因此在JDK5之后，新增了泛型(Generic)语法，让你在设计API时可以指定类或方法支持泛型，这样我们使用API的时候也变得更为简洁，并得到了编译时期的语法检查。
- 泛型：可以在类或方法中预支地使用未知的类型。泛型是数据类型的一部分，我们将类名与泛型合并一起看做数据类型。
tips:一般在创建对象时，将未知的类型确定具体的类型。当没有指定泛型时，默认类型为Object类型。
使用泛型的好处和弊端
好处：
- 将运行时期的ClassCastException，转移到了编译时期变成了编译失败。
- 避免了类型强转的麻烦。
弊端:
- 泛型是什么类型,只能存储什么类型的数据
不使用泛型的好处和弊端
好处:
- 集合不使用泛型,默认的类型就是Object类型,可以存储任意类型的数据
弊端:
- 不安全,会引发异常
泛型的定义与使用
- 定义和使用含有泛型的类
定义格式：
代码演示
定义还有泛型的类
package demo03.Generic;
/*
定义一个含有泛型的类,模拟ArrayList集合
泛型是一个未知的数据类型,当我们不确定什么什么数据类型的时候,可以使用泛型
泛型可以接收任意的数据类型,可以使用Integer,String,Student...
创建对象的时候确定泛型的数据类型
*/
public class GenericClass<E> {
private E name;
public E getName() {
return name;
}
public void setName(E name) {
this.name = name;
}
}
使用泛型：即什么时候确定泛型，在创建对象的时候确定泛型。
定义测试类
package demo03.Generic;
public class Demo02GenericClass {
public static void main(String[] args) {
//创建GenericClass对象,泛型使用String类型
GenericClass<String> gc3 = new GenericClass<>();
//设置成员变量名称
gc3.setName("小明");
System.out.println(gc3.getName());
}
}
执行代码后结果
定义含有泛型的方法
定义格式：
代码演示
package demo03.Generic;
/*
定义含有泛型的方法:泛型定义在方法的修饰符和返回值类型之间
格式:
修饰符 <泛型> 返回值类型 方法名(参数列表(使用泛型)){
方法体;
}
含有泛型的方法,在调用方法的时候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
*/
public class GenericMethod {
//定义一个含有泛型的方法
public <M> void method01(M m) {
System.out.println(m);
}
//定义一个含有泛型的静态方法
public static <S> void method02(S s) {
System.out.println(s);
}
}
定义测试类型，使用泛型：即什么时候确定泛型，调用方法时，确定泛型的类型
package demo03.Generic;
/*
测试含有泛型的方法
*/
public class Demo03GenericMethod {
public static void main(String[] args) {
//创建GenericMethod对象
GenericMethod gm = new GenericMethod();
/*
调用含有泛型的方法method01
传递什么类型,泛型就是什么类型
*/
gm.method01(10);
gm.method01("abc");
gm.method01(8.8);
gm.method01(true);
gm.method02("静态方法,不建议创建对象使用");
//静态方法,通过类名.方法名(参数)可以直接使用
GenericMethod.method02("静态方法");
GenericMethod.method02(1);
}
}
执行结果
含有泛型的接口
定义格式：
代码演示定义泛型的接口
package demo03.Generic;
/*
定义含有泛型的接口
*/
public interface GenericInterface<I> {
public abstract void method(I i);
}
使用格式：定义实现类时确定泛型的类型
定义实现类，确定接口泛型
package demo03.Generic;
/*
含有泛型的接口,第一种使用方式:定义接口的实现类,实现接口,指定接口的泛型
public interface Iterator<E> {
E next();
}
Scanner类实现了Iterator接口,并指定接口的泛型为String,所以重写的next方法泛型默认就是String
public final class Scanner implements Iterator<String>{
public String next() {}
}
*/
public class GenericInterfaceImpl1 implements GenericInterface<String> {
@Override
public void method(String s) {
System.out.println(s);
}
}
2、始终不确定泛型的类型，直到创建对象时，确定泛型的类型
package demo03.Generic;
/*
含有泛型的接口第二种使用方式:接口使用什么泛型,实现类就使用什么泛型,类跟着接口走
就相当于定义了一个含有泛型的类,创建对象的时候确定泛型的类型
public interface List<E>{
boolean add(E e);
E get(int index);
}
public class ArrayList<E> implements List<E>{
public boolean add(E e) {}
public E get(int index) {}
}
*/
class GenericInterfaceImpl2<I> implements GenericInterface<I> {
@Override
public void method(I i) {
System.out.println(i);
}
}
测试含有泛型的接口
package demo03.Generic;
/*
测试含有泛型的接口
*/
public class Demo04GenericInterface {
public static void main(String[] args) {
//创建GenericInterfaceImpl1对象
GenericInterfaceImpl1 gi1 = new GenericInterfaceImpl1();
gi1.method("字符串");
//创建GenericInterfaceImpl2对象,
GenericInterfaceImpl2<Integer> gi2 = new GenericInterfaceImpl2<>();
gi2.method(10);
}
}
执行结果
泛型通配符
当使用泛型类或者接口时，传递的数据中，泛型类型不确定，可以通过通配符<?>表示。但是一旦使用泛型的通配符后，只能使用Object类中的共性方法，集合中元素自身方法无法使用。
通配符基本使用
- 泛型的通配符:不知道使用什么类型来接收的时候,此时可以使用?,?表示未知通配符。此时只能接受数据,不能往该集合中存储数
代码演示
package demo03.Generic;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
/*
泛型的通配符:
?:代表任意的数据类型
使用方式:
不能创建对象使用
只能作为方法的参数使用
*/
public class Demo05Generic {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<Integer> list01 = new ArrayList<>();
list01.add(1);
list01.add(2);
ArrayList<String> list02 = new ArrayList<>();
list02.add("a");
list02.add("b");
printArray(list01);
printArray(list02);
//ArrayList<?> list03 = new ArrayList<?>();
}
/*
定义一个方法,能遍历所有类型的ArrayList集合
这时候我们不知道ArrayList集合使用什么数据类型,可以泛型的通配符?来接收数据类型
注意:
泛型没有继承概念的
*/
public static void printArray(ArrayList<?> list){
//使用迭代器遍历集合
Iterator<?> it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
//it.next()方法,取出的元素是Object,可以接收任意的数据类型
Object o = it.next();
System.out.println(o);
}
}
}
通配符高级使用----受限泛型
之前设置泛型的时候，实际上是可以任意设置的，只要是类就可以设置。但是在JAVA的泛型中可以指定一个泛型的上限和下限。
泛型的上限：
- 格式： 类型名称 <? extends 类 > 对象名称
- 意义： 只能接收该类型及其子类
泛型的下限：
- 格式： 类型名称 <? super 类 > 对象名称
- 意义： 只能接收该类型及其父类型
集合综合案例
案例介绍
按照斗地主的规则，完成洗牌发牌的动作。 具体规则：使用54张牌打乱顺序,三个玩家参与游戏，三人交替摸牌，每人17张牌，最后三张留作底牌。
案例分析
准备牌：
- 牌可以设计为一个ArrayList,每个字符串为一张牌。 每张牌由花色数字两部分组成，我们可以使用花色集合与数字集合嵌套迭代完成每张牌的组装。 牌由Collections类的shufflfflffle方法进行随机排序。
发牌
- 将每个人以及底牌设计为ArrayList,将最后3张牌直接存放于底牌，剩余牌通过对3取模依次发牌。
看牌
- 直接打印每个集合。
代码实现
package com.itheima.demo04.Test;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
/*
斗地主综合案例:
1.准备牌
2.洗牌
3.发牌
4.看牌
*/
public class DouDiZhu {
public static void main(String[] args) {
//1.准备牌
//定义一个存储54张牌的ArrayList集合,泛型使用String
ArrayList<String> poker = new ArrayList<>();
//定义两个数组,一个数组存储牌的花色,一个数组存储牌的序号
String[] colors = {"♠","♥","♣","♦"};
String[] numbers = {"2","A","K","Q","J","10","9","8","7","6","5","4","3"};
//先把大王和小王存储到poker集合中
poker.add("大王");
poker.add("小王");
//循环嵌套遍历两个数组,组装52张牌
for(String number : numbers){
for (String color : colors) {
//System.out.println(color+number);
//把组装好的牌存储到poker集合中
poker.add(color+number);
}
}
//System.out.println(poker);
/*
2.洗牌
使用集合的工具类Collections中的方法
static void shuffle(List<?> list) 使用默认随机源对指定列表进行置换。
*/
Collections.shuffle(poker);
//System.out.println(poker);
/*
3.发牌
*/
//定义4个集合,存储玩家的牌和底牌
ArrayList<String> player01 = new ArrayList<>();
ArrayList<String> player02 = new ArrayList<>();
ArrayList<String> player03 = new ArrayList<>();
ArrayList<String> diPai = new ArrayList<>();
/*
遍历poker集合,获取每一张牌
使用poker集合的索引%3给3个玩家轮流发牌
剩余3张牌给底牌
注意:
先判断底牌(i>=51),否则牌就发没了
*/
for (int i = 0; i < poker.size() ; i++) {
//获取每一张牌
String p = poker.get(i);
//轮流发牌
if(i>=51){
//给底牌发牌
diPai.add(p);
}else if(i%3==0){
//给玩家1发牌
player01.add(p);
}else if(i%3==1){
//给玩家2发牌
player02.add(p);
}else if(i%3==2){
//给玩家3发牌
player03.add(p);
}
}
//4.看牌
System.out.println("刘德华:"+player01);
System.out.println("周润发:"+player02);
System.out.println("周星驰:"+player03);
System.out.println("底牌:"+diPai);
}
}
代码执行后的结果
来源：https://www.cnblogs.com/wurengen/p/12116335.html