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  • 集合（上）

    传统的容器(数组)在进行增、删等破坏性操作时，需要移动元素，可能导致性能问题；同时添加、删除等算法和具体业务耦合在一起，增加了程序开发的复杂度。Java集合框架提供了一套性能优良、使用方便的接口和类，它们位于java.util包中。

    1 Collection 接口

    Collection是java集合框架(collection-frame)中的顶层接口。Collection接口是一个容器，容器中只能存储引用数据类型，建议存同一类型的引用类型，方便后续遍历等操作。容器中的元素可以是有序的、可重复的，称为List接口；也可能是无序的、唯一的，称为Set接口。

    1.1 集合常用方法

     1 public static void main(String[] args) {
 2         
 3         /**
 4          * 增:add/addAll
 5          * 删:clear/remove/removeAll/retainAll
 6          * 改:
 7          * 查:contains/containsAll/isEmpty/size
 8          */
 9         
10         Collection c1 = new ArrayList();
11         
12         // 追加
13         c1.add("apple"); // Object object = new String("apple");
14         // c1.add(1);         // Object object = new Integer(1); 
15         c1.add("banana");
16         System.out.println(c1);
17         
18         // 追加一个集合 
19         Collection c2 = new ArrayList();
20         c2.add("java");
21         c2.add("c++");
22         c1.addAll(c2);
23         System.out.println(c1);
24         
25         System.out.println(c1.contains("apple"));
26         c2.add("js");
27         System.out.println(c1.containsAll(c2));
28         // c1.clear();
29         System.out.println(c1.isEmpty());
30         // 返回集合元素的个数
31         System.out.println(c1.size());
32         
33         System.out.println(c1.equals(c2));        
34 }

    1.3 集合的遍历

    Iterable 是一个可遍历的接口，集合接口继承于它，集合支持快速遍历。

    for (Object item : c1) {
    System.out.println(item.toString());
}

    快速遍历的本质：

    Collection 继承 Iterable 接口，表示集合支持快速遍历。Iterable 接口定义了一个方法iterator()用于获取集合的迭代器，是一个 Iterator 接口类型，iterator()内部返回一个实现类实现类 Iterator 接口。这个实现类一定具有 hasNext 和 next 方法用于判断是否有下一个元素和获取下一个元素。快速遍历就是基于迭代器工作的。

     1 public static void main(String[] args) {
 2         
 3         Collection c1 = new ArrayList();
 4         c1.add("apple");
 5         c1.add("banana");
 6         c1.add("coco");
 7         
 8         // 快速遍历
 9         // for-each
10         // Object 表示元素类型 
11         // item表示迭代变量
12         // c1表示集合
13         for (Object item : c1) {
14             System.out.println(item.toString());
15         }
16         
17         // 方法1
18         Iterator it = c1.iterator();
19         while(it.hasNext()) {
20             Object item = it.next();
21             System.out.println(item.toString());
22         }
23         
24         // 方法2（推荐）
25         for(Iterator it2=c1.iterator();it2.hasNext();) {
26             Object item = it2.next();
27             System.out.println(item.toString());
28         }    
29 }

    查看源码可以看到 next 方法的实现

     1 @SuppressWarnings("unchecked")
 2         public E next() {
 3             checkForComodification();
 4             int i = cursor;
 5             if (i >= size)
 6                 throw new NoSuchElementException();
 7             Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
 8             if (i >= elementData.length)
 9                 throw new ConcurrentModificationException();
10             cursor = i + 1;
11             return (E) elementData[lastRet = i];
12         }

    iterator 方法会返回一个私有类 Itr 的实例，该类中定义了一个 cursor 变量，初始值为 0，表示当前”光标“指向的元素索引；定义了一个 lastRet 变量初始值为 -1，表示上一个遍历过的元素的索引。每次使用 next 后，将 cursor 赋给 i ，光标 cursor 后移一位，同时返回当前 i 指向的元素，并将 i 赋给 lastRet。

    iterator 是线程不安全的，不支持在遍历的同时修改集合元素。每次使用 next 的时候，会首先使用 checkForComodification 方法，查看源码可知，该方法会判断两个变量 modcount、expectedModCount 是否相等，如果不相等就抛出“同时修改异常”。modcount 是 ArrayList 的父类 AbstractList 中定义的一个变量，Arraylist 的 add 方法每次执行时，会先调用 ensureCapacityInternal 方法判断容量并自动扩容，该方法又调用了 ensureExplicitCapacity 方法，该方法每次调用时 modcount 会自加一次。而expectedMoCount 是在创建 Itr 实例时生成的，将ArrayList 的 modcount 赋给它，所以当在遍历过程中修改集合元素，next 方法调用时就会抛出“同时修改异常”。

     1 private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
 2         ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
 3     }
 4 
 5     private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
 6         modCount++;
 7 
 8         // overflow-conscious code
 9         if (minCapacity - elementData.length > 0)
10             grow(minCapacity);
11     }

    2 List 接口

    List 继承 Collection。List 接口中的元素时有序的、可重复的。List接口中的元素通过索引(index)来确定元素的顺序。可以对列表中每个元素的插入位置进行精确地控制。用户可以根据元素的整数索引（在列表中的位置）访问元素，并搜索列表中的元素。

    2.1 List 常用方法

     1 public static void main(String[] args) {
 2         
 3         /**
 4          * 增:add/addAll/add(index,el)/addAll(index,collection)
 5          * 删:clear/remove/removeAll/remove(index)
 6          * 改:set(index,el)
 7          * 查:get(index)/indexOf/lastIndexOf()
 8          * 其他:contains/containsAll/isEmpty/size
 9          */
10         List list1 = new ArrayList();
11         // 添加元素
12         list1.add("apple");
13         list1.add("banana");
14         // 在指定位置添加元素
15         list1.add(0, "coco");
16         
17         System.out.println(list1);
18         
19         List list2 = new ArrayList();
20         list2.add("java");
21         list2.add("c++");
22         
23         list1.addAll(1, list2);
24         System.out.println(list1);
25         
26         // 删除
27         list1.remove(0);
28         System.out.println(list1);
29         
30         // 修改
31         list1.set(0, "javax");
32         System.out.println(list1);
33         
34         // 查
35         System.out.println(list1.get(0));
36         list1.add("apple");
37         list1.add("apple");
38         System.out.println(list1);
39         System.out.println(list1.indexOf("apple"));
40         System.out.println(list1.lastIndexOf("apple"));
41 }

    2.2 List 接口的遍历

    ListIterator 继承于Iterator，在Iterator的基础上提供了以正向遍历集合，也可以以逆序遍历集合。hasNext/next 以正向遍历；hasPrevious/previous 以逆序遍历。

     1 public static void main(String[] args) {
 2     
 3         List list1 = new ArrayList();
 4         list1.add("apple");
 5         list1.add("banana");
 6         list1.add("coco");
 7         
 8         // 【1】快速遍历
 9         System.out.println("--for each--");
10         for (Object item : list1) {
11             System.out.println(item.toString());
12         }
13         
14         // 【2】普通for
15         System.out.println("--for--");
16         for(int i=0;i<list1.size();i++) {
17             System.out.println(list1.get(i));
18         }
19         
20         // 【3】集合迭代器
21         System.out.println("--iterator--");
22         Iterator it = list1.iterator();
23         while(it.hasNext()) {
24             System.out.println(it.next());
25         }
26         
27         System.out.println("--list iterator--");
28         // 正向遍历
29         ListIterator it2 = list1.listIterator();
30         while(it2.hasNext()) {
31             System.out.println(it2.next());
32         }
33         
34         // 逆序遍历
35         while(it2.hasPrevious()) {
36             System.out.println(it2.previous());
37         }
38         
39         System.out.println("--list iterator with index--");
40         ListIterator it3 = list1.listIterator(1);
41         while(it3.hasNext()) {
42             System.out.println(it3.next());
43         }
44 }

    3 ArrayList/Vector

    ArrayList 是List接口的实现类，底层数据结构是数组，实现大小可变的数组。ArrayList 线程不安全，从 jdk1.2 开始使用。ArrayList 底层数据结构是数组，默认数组大小是10,如果添加的元素个数超过默认容量，ArrayList会自动拓容，拓容原则:newCapacity = oldCapacity + oldCapacity / 2；如果未来确定序列的元素不在增加，通过调用trimToSize()调制容量至合适的空间。ArrayList作为List接口的实现类，常用方法和遍历方法参考List接口。

    Vector 是List接口的实现类，底层数据结构也是数组，也是大小可变的数组。Vector是线程安全的，从 jdk1.0 开始使用。Vector底层数据结构是数组，默认数组大小是10,如果添加的元素个数超过默认容量，Vector会自动拓容，拓容原则:newCapacity = oldCapacity +capacityIncrement(增长因子);如果未来确定序列的元素不在增加，通过调用trimToSize()调制容量至合适的空间。

    注意:Vector 在实现List接口的同时，同添加了自身特有的方法xxxElement,未来使用时为了程序的可拓展性，一定要按照接口来操作Vector。

    4 LinkedList

    LinkedList是List接口的实现类，底层数据结构是链表。LinekList常用方法和遍历方法参照List接口。LinkedList 线程不安全。

    除了实现List接口， 还实现了栈接口（后进先出 LIFO），通过 push 和 pop 方法实现栈的操作。

     1 public static void main(String[] args) {
 2         LinkedList list = new LinkedList();
 3         list.push("apple");
 4         list.push("banana");
 5         list.push("coco");
 6         
 7         
 8         System.out.println(list.pop()); //coco
 9         System.out.println(list.pop()); //banana
10         System.out.println(list.pop());
11         
12         // java.util.NoSuchElementException
13         System.out.println(list.pop());
14 }

    也实现了队列接口（先进先出 FIFO），提供两套方法实现。

    add/remove/element() 可能会出现NoSuchElementException异常
     1 public static void main(String[] args) {
 2         
 3         LinkedList queue = new LinkedList();
 4         // 入队
 5         /**
 6          * 队列头                          队列尾
 7          *<-----          <-----
 8          * [apple, banana, coco]
 9          */
10         queue.add("apple");
11         queue.add("banana");
12         queue.add("coco");
13         System.out.println(queue);
14         
15         // 出队
16         System.out.println(queue.remove()); //返回队列头元素，并从队列中移除
17         System.out.println(queue.remove());
18         System.out.println(queue.remove());        
19         System.out.println(queue);
20         
21         // java.util.NoSuchElementException
22         System.out.println(queue.remove());
23         
24         
25         // 获取表头元素
26         System.out.println(queue.element());
27 }
    offer/poll/peek 可能会返回特殊值(null)
     1 public static void main(String[] args) {
 2         
 3         LinkedList queue = new LinkedList();
 4         // 入队
 5         /**
 6          * 队列头                          队列尾
 7          *<-----          <-----
 8          * [apple, banana, coco]
 9          */
10         queue.offer("apple");
11         queue.offer("banana");
12         queue.offer("coco");
13         
14         // 出队列
15         //System.out.println(queue.poll());
16         //System.out.println(queue.poll());
17         //System.out.println(queue.poll());
18         System.out.println(queue);
19 
20         //System.out.println(queue.poll());//输出 null
21         
22         // 获取表头元素
23         System.out.println(queue.peek());
24     
25 }

    同时也继承了双向队列接口，两头可进可出，一样提供两套方法，一个会抛异常，一个会返回 null。

    用法如上面代码类似。

    5 ListIterator

    正如上文讲遍历时所说的，Iterator 不支持遍历的过程中修改集合元素，而 ListIterator 正好弥补了这个缺陷，ArrayList 对象可以使用 listIterator 方法获得一个 ListIterator 的实例。ListIterator允许程序员按任一方向遍历列表、迭代期间修改列表，并获得迭代器在列表中的当前位置。

     1 public static void main(String[] args) {
 2         ArrayList list = new ArrayList();
 3         list.add("apple");
 4         list.add("banana");
 5         list.add("coco");
 6         
 7         ListIterator it = list.listIterator();
 8         while(it.hasNext()) {
 9             String item = (String) it.next();
10             if(item.equals("banana")) {
11                 it.add("test");  
12                         //在当前光标（cursor）位置插入一个元素，这个 add 方法是属于ListIterator 的
13                         // next 方法调用后，光标 cursor 会后移
14             }
15         }
16         
17         System.out.println(list); //[apple, banana, test, coco]
18 }

    6 泛型（generic）

    6.1 概念

    泛型允许开发者在强类型程序设计语言（java）编写代码时定义一些可变部分，这些部分在使用前必须作出指明。泛型就是将类型参数化。

    • ArrayList<E> list表示声明了一个列表list，列表的元素是E类型
    • ArrayList<String> list = new ArrayList<String>()；声明了一个列表list，列表的元素只能是String类型。

    6.2 泛型的擦除

    泛型在编译器起作用，运行时jvm察觉不到泛型的存在。泛型在运行时已经被擦除了。

    1 public static void main(String[] args) {
2         ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
3         list.add("apple");
4         System.out.println(list instanceof ArrayList); //true
5         System.out.println(list instanceof ArrayList<String>);
6                //Cannot perform instanceof check against parameterized type ArrayList<String>.
7                // Use the form ArrayList<?> instead since further generic type information will 
8                //be erased at runtime
9 }

    6.3 泛型的应用

    泛型类

    当一个类中属性的数据类型不确定时，具体是什么类型由使用者来确定时，使用泛型。泛型类的形式：

    1 public class 类名<T> {
2     
3 }

    定义一个泛型类：

     1 class FanClass<T> {
 2     private T t;
 3 
 4     public T getT() {
 5         return t;
 6     }
 7 
 8     public void setT(T t) {
 9         this.t = t;
10     }
11 
12     public FanClass(T t) {
13         super();
14         this.t = t;
15     }
16 
17     public FanClass() {
18         super();
19     }
20 }
21 public class Test01 {
22     public static void main(String[] args) {
23         FanClass<String> fan = new FanClass<String>();
24         fan.setT("apple");
25         
26         FanClass<Integer> fan2 = new FanClass<Integer>();
27         fan2.setT(1);
28     }
29 }

    泛型方法

    当一个方法的参数类型不确定时，具体是什么类型由使用者来确定，可以考虑使用泛型方法，泛型方法在调用时确定(指明)类型。形式：

    1 public <T> void xxx(T a) {
2     System.out.println(a);
3 }

    举例：

     1 class Student {
 2     public <T> void showInfo(T a) {
 3         System.out.println(a);
 4     }
 5 }
 6 public class test {
 7         public static void main(String[] args) {
 8         Student stu = new Student();
 9         stu.showInfo(1);
10         stu.showInfo("apple");
11         stu.showInfo(1.0f);  //传入的参数是什么类型，T 就是什么类型
12     }
13 }

    泛型接口

    如果接口中的方法的参数(形参、返回值)不确定时，可以考虑使用泛型接口。形式：

    1 public interface FanInterface<T> {
2     public void showInfo(T t);
3 }
    • 实现类能确定泛型接口的类型
    1 public class ImplClass implements FanInterface<String>{
2 
3     @Override
4     public void showInfo(String t) {
5         // TODO Auto-generated method stub
6         
7     }
8 }
    • 实现类不能确定泛型接口的类型->继续泛。
    1 public class ImplClass2<T> implements FanInterface<T>{
2 
3     @Override
4     public void showInfo(T t) {
5         
6     }
7 }

    6.4 泛型的上、下限

    1 public static void print(ArrayList<? extends Pet> list) {
2         for (Pet pet : list) {
3             pet.showInfo();
4         }
5 }
    • 泛型的上限ArrayList(? extends Pet) list 声明了一个容器，容器中的元素类型一定要继承于Pet，我们称这种形式叫做泛型的上限。
    • 泛型的下限ArrayList(? super Pet) list 声明了一个容器，容器中的元素类型一定要是Pet的父类，我们称这个形式为泛型的下限。
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  • 原文地址：https://www.cnblogs.com/carlosouyang/p/10804178.html
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