java基础(18):集合、Iterator迭代器、增强for循环、泛型

1. 集合

1.1 集合介绍

集合，集合是java中提供的一种容器，可以用来存储多个数据。
在前面的学习中，我们知道数据多了，可以使用数组存放或者使用ArrayList集合进行存放数据。那么，集合和数组既然都是容器，它们有啥区别呢？

数组的长度是固定的。集合的长度是可变的。
集合中存储的元素必须是引用类型数据

1.2 ArrayList集合存储元素

练习一：ArrayList集合存储5个int类型元素

 public static void main(String[] args) {
          ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
          list.add(111);
          list.add(111);
          list.add(111);
          list.add(111);
          list.add(111);
          for(int i=0; i<list.size(); i++){
                System.out.println(list.get(i));
         }              
}

练习二：ArrayList集合存储5个Person类型元素

public static void main(String[] args) {
    ArrayList<Person> list = new ArrayList<Person>();
    list.add(new Person("小强"));
    list.add(new Person("老王"));
    list.add(new Person("小虎"));
    list.add(new Person("小明"));
    list.add(new Person("小红"));
    for(int i=0; i<list.size(); i++){
        Person p = list.get(i);
        System.out.println(p);
    }
}

1.3 集合的继承实现关系

查看ArrayList类发现它继承了抽象类AbstractList同时实现接口List，而List接口又继承了Collection接口。Collection接口为最顶层集合接口了。
源代码：

interface List extends Collection {
}
public class ArrayList extends AbstractList implements List{
}

这说明我们在使用ArrayList类时，该类已经把所有抽象方法进行了重写。那么，实现Collection接口的所有子类都会进行方法重写。

Collecton接口常用的子接口有：List接口、Set接口
List接口常用的子类有：ArrayList类、LinkedList类
Set接口常用的子类有：HashSet类、LinkedHashSet类

1.4 Collection接口概述

既然Collection接口是集合中的顶层接口，那么它定义的所有功能子类都可以使用。查阅API中描述的Collection接口。Collection层次结构中的根接口。Collection表示一组对象，这些对象也称为Collection的元素。一些Collection允许有重复的元素，而另外一些则不允许，一些Collection是有序的，而另外一些则是无序的。

继续查阅API，发现Collection接口中很多集合的操作方法，那么这些方法都具体能做什么呢？

1.5 Collection接口的基本方法

 这里我们不关心具体创建的Collection中的那个子类对象，这里重点演示的是Collection接口中的方法。

创建集合的格式：

方式1：Collection<元素类型> 变量名 = new ArrayList<元素类型>();
方式2：Collection  变量名 = new ArrayList();

方式1创建的集合，只能存储<>中指定的元素类型，该方式为常用方式。

方式2创建的集合，集合的元素类型默认为Object类型，即任何类型的元素都可以存储。

Collection接口方法

/*
 *  Object[] toArray() 集合中的元素,转成一个数组中的元素, 集合转成数组
 *  返回是一个存储对象的数组, 数组存储的数据类型是Object
 */
private static void function_2() {
        Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
        coll.add("abc");
        coll.add("itcast");
        coll.add("itheima");
        coll.add("money");
        coll.add("123");
        
        Object[] objs = coll.toArray();
        for(int i = 0 ; i < objs.length ; i++){
              System.out.println(objs[i]);
        }
}
      /*
       * 学习Java中三种长度表现形式
       *   数组.length 属性  返回值 int
       *   字符串.length() 方法,返回值int
       *   集合.size()方法, 返回值int
       */
      
/*
 * Collection接口方法
 * boolean contains(Object o) 判断对象是否存在于集合中,对象存在返回true
 * 方法参数是Object类型
 */
private static void function_1() {
        Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
        coll.add("abc");
        coll.add("itcast");
        coll.add("itheima");
        coll.add("money");
        coll.add("123");
        
        boolean b = coll.contains("itcast");
        System.out.println(b);
}


/*
 * Collection接口的方法
 * void clear() 清空集合中的所有元素
 * 集合容器本身依然存在
 */
public static void function(){
        //接口多态的方式调用
        Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
        coll.add("abc");
        coll.add("bcd");
        System.out.println(coll);
        
        coll.clear();
        
        System.out.println(coll);
        
      }
}

/*
 * Collection接口方法
 * boolean remove(Object o)移除集合中指定的元素
 */
private static void function_3(){
      Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
      coll.add("abc");
      coll.add("money");
      coll.add("itcast");
      coll.add("itheima");
      coll.add("money");
      coll.add("123");  
      System.out.println(coll);
      
      boolean b = coll.remove("money");
      System.out.println(b);
      System.out.println(coll);
}

2. Iterator迭代器

2.1 Iterator迭代器概述

java中提供了很多个集合，它们在储存元素时，采用的储存方式不同。我们要取出这些集合中的元素，可通过一种通用的获取方式来完成。

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。

集合中把这种元素的方式描述在Iterator接口中。Iterator接口的常用方法如下：

 2.2 Iterator迭代方式的代码体现

在Collection接口描述了一个车厢方法iterator方法，所有Collection子类都实现了这个方法，并且有自己的迭代形式。

public static void main(String[] args) {
          //1.创建集合对象
          Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
          coll.add("abc1");
          coll.add("abc2");
          coll.add("abc3");
          coll.add("abc4");
        
          //2.获取容器的迭代器对象。通过iterator方法。
          Iterator it = coll.iterator();
          
          //3.使用具体的迭代器对象获取集合中的元素
          while(it.hasNext()){
                   String s = it.next();
                   System.out.println(s);
          }
          /*
           迭代器for循环形式的使用
           for(Iterator it = coll.iterator(); it.hasNext() ){
                  System.out.println(it.next());  
          }
          */
 }    

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。

2.3 集合元素的向下转型

学习到这里，基本知道了Collection接口的简单使用。可是集合中可以存储任何对象，那么存放进去的数据都还是原来的类型吗？当然不是了，全部提升成了Object。

在使用集合时，我们需要注意以下几点：

集合中存储其实都是对象的地址。

集合中可以存储基本数值吗？jdk1.5版本以后可以存储了。因为出现了基本类型包装类，它提供了自动装箱操作(基本类型--->对象)，这样，集合中的元素就是基本数值的包装类对象。

存储时提升了Object.取出时要使用元素的特有内容，必须向下转型。

Collection coll = new ArrayList();
coll.add("abc");
coll.add("aabbcc");
coll.add("shitcast");
Iterator it = coll.iterator();
while (it.hasNext()) {
　　//由于元素被存放进集合后全部被提升为Object类型
　　//当需要使用子类对象特有方法时，需要向下转型
　　String str = (String) it.next();
　　System.out.println(str.length());
}

注意：如果集合中存放的是多个对象，这时进行向下转型会发生类型转换异常。

提示：Iterator接口也可以使用<>来控制迭代元素的类型的。代码演示如下：

Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
coll.add("abc");
coll.add("aabbcc");
coll.add("shitcast");
Iterator<String> it = coll.iterator();
while (it.hasNext()) {
     String str =  it.next(); 
     //当使用Iterator<String>控制元素类型后，就不需要强转了。获取到的元素直接就是String类型
     System.out.println(str.length());
}

3. 增强for循环

JDK1.5新特性,增强for循环
JDK1.5版本后,出现新的接口 java.lang.Iterable
Collection开是继承Iterable
Iterable作用,实现增强for循环

格式:

for( 数据类型 变量名 : 数组或者集合 ){
　　System.out.println(变量);
}

增强for循环用于遍历Collection和数组。通常只进行遍历元素，不要在遍历的过程中对元素进行增删操作。

遍历数组：

String[] str = {"abc","itcast","cn"};
for(String s : str){//遍历s表示被遍历到的数组元素
     System.out.println(s.length());
}

遍历集合：

ArrayList<Person> array = new ArrayList<Person>();
array.add(new Person("a",20));
array.add(new Person("b",10));
for(Person p : array){
    System.out.println(p);// System.out.println(p.toString());
}

好处: 代码少了,方便对容器遍历
弊端: 没有索引,不能操作容器里面的元素

int[] arr = {3,1,9,0};
for(int i : arr){
    System.out.println(i+1);
}
System.out.println(arr[0]);

增强for循环和老式的for循环有什么区别？

注意：增强for循环必须有被遍历的目标。目标只能是Collection或者是数组。

建议：遍历数组时，如果仅为遍历，可以使用增强for；如果要都数组的元素进行操作，使用老式for循环可以通过索引操作

4. 泛型

4.1 泛型的引入

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为Object类型。当什么在取出每一个对象，并且进行对应的操作，这时必须采用类型转换。比如下面程序：

public class GenericDemo {
      public static void main(String[] args) {
        　　List list = new ArrayList();
        　　list.add("abc");
        　　list.add("itcast");
        　　list.add(5);//由于集合没有做任何限定，任何类型都可以给其中存放
            //相当于:Object obj=new Integer(5);
        
        　　Iterator it = list.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();//String str=(String)obj;
                 //编译时期仅检查语法错误,String是Object的儿子可以向下转型
                 //运行时期String str=(String)(new Integer(5))
                 //String与Integer没有父子关系所以转换失败
                 //程序在运行时发生了问题java.lang.ClassCastException
          　　　　System.out.println(str.length());
        }
      }
}

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，如果出现强转就会引发运行时ClassCastExceotion。
怎么来解决这个问题呢？使用集合时，必须明确集合中元素的类型。这种方式称为：泛型。

4.2 泛型的定义与使用

我们在集合中会大量使用到泛型，这里来完整的学习泛型知识。

泛型，原来灵活的将数据类型应用到不同的类，方法、接口当中。将数据类型作为参数进行传递。

4.2.1 含有泛型的类

定义格式：修饰符 class 类名<代表泛型的变量> { }
例如，API中的ArrayList集合：

class ArrayList<E>{ 
    public boolean add(E e){ }
    public E get(int index){ }
}

使用格式：创建对象时，确定泛型的类型
例如，ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
此时，变量E的值就是String类型

class ArrayList<String>{ 
    public boolean add(String e){ }
    public String get(int index){ }
}

例如，ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
此时，变量E的值就是Integer类型

class ArrayList<Integer>{ 
    public boolean add(Integer e){ }
    public Integer get(int index){ }
}

4.2.2 含有泛型的方法

定义格式：修饰符 <代表泛型的变量> 返回值类型 方法名(参数){ }
例如，API中的ArrayList集合中的方法：

public <T> T[] toArray(T[] a){ } 
//该方法，用来把集合元素存储到指定数据类型的数组中，返回已存储集合元素的数组

使用格式：调用方法时，确定泛型的类型
例如:

ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
String[] arr = new String[100];
String[] result = list.toArray(arr);

此时，变量T的值就是String类型。变量T，可以与定义集合的泛型不同

public <String> String[] toArray(String[] a){ } 

例如:

ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
Integer[] arr = new Integer[100];
Integer [] result = list.toArray(arr);

此时，变量T的值就是Integer类型。变量T，可以与定义集合的泛型不同

public <Integer> Integer[] toArray(Integer[] a){ }

4.2.3 含有泛型的接口

定义格式：修饰符 interface 接口名<代表泛型的变量>{}

例如，API中的Iterator迭代器接口

public interface List <E>{
     public abstract E next();
}

使用格式：

1、定义类时确定泛型的类型

例如：

public final class Scanner implements Iterator<String>{
     public String next(){}
}

此时，变量E的值就是String类型。

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

例如

ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
Iterator<String> it = list.iterator();

此时，变量E的值就是String类型。

public interface Iterator<String>{
        public abstract String next();      
}

4.3 使用泛型的好处

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。
演示下列代码：

public class GenericDemo {
      public static void main(String[] args) {
            List<String> list = new ArrayList<String>();
            list.add("abc");
            list.add("itcast");
            //list.add(5);//当集合明确类型后，存放类型不一致就会编译报错
             //集合已经明确具体存放的元素类型，那么在使用迭代器的时候，迭代器也同样会知道具体遍历元素类型
       
            Iterator<String> it = list.iterator();
            while(it.hasNext()){
                   String str = it.next();
                   System.out.println(str.length()); //当使用Iterator<String>      
                    //控制元素类型后，就不需要强转了。获取到的元素直接就是String类型
            }
      }
}

4.4 泛型通配符

public static void main(String[] args) {
      ArrayList<String> array = new ArrayList<String>();
      
      HashSet<Integer> set = new HashSet<Integer>();
      
      array.add("123");
      array.add("456");
      
      set.add(789);
      set.add(890);
      
      iterator(array);
      iterator(set);
}
    /*
     *  定义方法,可以同时迭代2个集合
     *  参数: 怎么实现 , 不能写ArrayList,也不能写HashSet
     *  参数: 或者共同实现的接口
     *  泛型的通配,匹配所有的数据类型  ?
     */
public static void iterator(Collection<?> coll){
       Iterator<?> it = coll.iterator();
       while(it.hasNext()){
             //it.next()获取的对象,什么类型
             System.out.println(it.next());
       }
}

4.5 泛型的限定

/*
 *  将的酒店员工,厨师,服务员,经理,分别存储到3个集合中
 *  定义方法,可以同时遍历3集合,遍历三个集合的同时,可以调用工作方法
 */
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
public class GenericTest {
    public static void main(String[] args) {
     　　 //创建3个集合对象
    　　  ArrayList<ChuShi> cs = new ArrayList<ChuShi>();
   　　   ArrayList<FuWuYuan> fwy = new ArrayList<FuWuYuan>();
   　　   ArrayList<JingLi> jl = new ArrayList<JingLi>();
      
   　　   //每个集合存储自己的元素
   　　   cs.add(new ChuShi("张三", "后厨001"));
   　　   cs.add(new ChuShi("李四", "后厨002"));
      
   　　   fwy.add(new FuWuYuan("翠花", "服务部001"));
  　　    fwy.add(new FuWuYuan("酸菜", "服务部002"));
      
    　　  jl.add(new JingLi("小名", "董事会001", 123456789.32));
    　　  jl.add(new JingLi("小强", "董事会002", 123456789.33));
      
//        ArrayList<String> arrayString = new ArrayList<String>();
      　　iterator(jl);
     　　 iterator(fwy);
     　　 iterator(cs);
    
    }
    /*
     * 定义方法,可以同时遍历3集合,遍历三个集合的同时,可以调用工作方法 work
     * ? 通配符,迭代器it.next()方法取出来的是Object类型,怎么调用work方法
     * 强制转换:  it.next()=Object o ==> Employee
     * 方法参数: 控制,可以传递Employee对象,也可以传递Employee的子类的对象
     * 泛型的限定  本案例,父类固定Employee,但是子类可以无限?
     *   ? extends Employee 限制的是父类, 上限限定, 可以传递Employee,传递他的子类对象
     *   ? super   Employee 限制的是子类, 下限限定, 可以传递Employee,传递他的父类对象
     */
    public static void iterator(ArrayList<? extends Employee> array){
      
       　　Iterator<? extends Employee> it = array.iterator();
      　　 while(it.hasNext()){
        　  　 //获取出的next() 数据类型,是什么Employee
        　　   Employee e = it.next();
               e.work();
           }
      }
}