一脚踩进java之基础篇29——集合、迭代器、泛型

一、集合

1.1 集合的概念

　　集合，集合是java中提供的一种容器，可以用来存储多个数据。
1.2 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？
　　1） 数组的长度是固定的。集合的长度是可变的。
　　2） 集合中存储的元素必须是引用类型数据

1.3 集合继承关系

　　1）集合继承关系图
　　①ArrayList的继承关系:
　　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{
}

　　2）集合继承体系
　　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。
　　① Collecton接口常用的子接口有：List接口、Set接口
　　② List接口常用的子类有：ArrayList类、LinkedList类
　　③ Set接口常用的子类有：HashSet类、LinkedHashSet类

 1.4 集合Collection的方法

 　　　/*  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("i");
        coll.add("love");
        coll.add("java");
        coll.add("money");
        coll.add("123");
        
        Object[] objs = coll.toArray();
        for(int i = 0 ; i < objs.length ; i++){
          System.out.println(objs[i]);
        }
      }

 　　　/*
       * 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("i");
      coll.add("money");
      coll.add("love");
      coll.add("java");
      coll.add("money");
      coll.add("123");  
      System.out.println(coll);
      
      boolean b = coll.remove("money");
      System.out.println(b);
      System.out.println(coll);
    }

二、迭代器

2.1 迭代器的概述
　　1）迭代器概述:
　　①java中提供了很多个集合，它们在存储元素时，采用的存储方式不同。
　　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。

　　②Collection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。

　　③每种集合的底层的数据结构不同,例如ArrayList是数组,LinkedList底层是链表,但是无论使用那种集合,我们都会有判断是否有元素
　　以及取出里面的元素的动作,那么Java为我们提供一个迭代器定义了统一的判断元素和取元素的方法

07迭代器的实现原理
   *A:迭代器的实现原理
      /*
     *  集合中的迭代器:
     *    获取集合中元素方式
     *  接口 Iterator : 两个抽象方法
     *     boolean hasNext() 判断集合中还有没有可以被取出的元素,如果有返回true
     *     next() 取出集合中的下一个元素
     *     
     *  Iterator接口,找实现类.
     *    Collection接口定义方法 
     *       Iterator  iterator()
     *    ArrayList 重写方法 iterator(),返回了Iterator接口的实现类的对象
     *    使用ArrayList集合的对象
     *     Iterator it =array.iterator(),运行结果就是Iterator接口的实现类的对象
     *     it是接口的实现类对象,调用方法 hasNext 和 next 集合元素迭代
     */

###08迭代器的代码实现
   *A:迭代器的代码实现
      public class IteratorDemo {
        public static void main(String[] args) {
          Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
          coll.add("abc1");
          coll.add("abc2");
          coll.add("abc3");
          coll.add("abc4");
          //迭代器,对集合ArrayList中的元素进行取出
          
          //调用集合的方法iterator()获取出,Iterator接口的实现类的对象
          Iterator<String> it = coll.iterator();
          //接口实现类对象,调用方法hasNext()判断集合中是否有元素
          //boolean b = it.hasNext();
          //System.out.println(b);
          //接口的实现类对象,调用方法next()取出集合中的元素
          //String s = it.next();
          //System.out.println(s);
          
          //迭代是反复内容,使用循环实现,循环的条件,集合中没元素, hasNext()返回了false
          while(it.hasNext()){
            String s = it.next();
            System.out.println(s);
          }
          
         
          
        }
      }

###09迭代器的执行过程
   A:迭代器的执行过程
     a:迭代器的原理:
       while(it.hasNext()) {
            System.out.println(it.next());
       }
       
       //cursor记录的索引值不等于集合的长度返回true,否则返回false
         public boolean hasNext() {       
           return cursor != size; //cursor初值为0
                           
         }

        //next()方法作用:
        //①返回cursor指向的当前元素 
        //②cursor++
        public Object next() {            
                 int i = cursor; 
                 cursor = i + 1;  
                 return  elementData[lastRet = i]; 
             
             }
     b:for循环迭代写法:
        for (Iterator<String> it2 = coll.iterator(); it2.hasNext();  ) {
         System.out.println(it2.next());
       } 

###10集合迭代中的转型 
   A:集合迭代中的转型
     a: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。
    
    b: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。

    
    c: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());
     }

三、泛型

###13泛型的引入 
   A: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。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());
        }
      }
    }

###14泛型的定义和使用
  A:泛型的定义和使用
    /*
     * JDK1.5 出现新的安全机制,保证程序的安全性
     *   泛型: 指明了集合中存储数据的类型  <数据类型>
     */

    public class GenericDemo {
      public static void main(String[] args) {
        function();
      }
      
      public static void function(){
        Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
        coll.add("abc");
        coll.add("rtyg");
        coll.add("43rt5yhju");
    //    coll.add(1);
        
        Iterator<String> it = coll.iterator();
        while(it.hasNext()){
          String s = it.next();
          System.out.println(s.length());
        }
      }
    }

###15Java中的伪泛型
     A:Java中的伪泛型：
       泛型只在编译时存在,编译后就被擦除,在编译之前我们就可以限制集合的类型,起到作用
     例如:ArrayList<String> al=new ArrayList<String>();
     编译后:ArrayList al=new ArrayList();

###16泛型类
  A:泛型类:
    a: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){  }
      }

    b: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){  }
      }

###17泛型的方法
  A:泛型的方法
    a:定义格式：修饰符 <代表泛型的变量> 返回值类型 方法名(参数){  }
    b:泛型方法的使用:
     1: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){  } 

例如：

public static <T> T[] toArray(T ...t) {
　　return t;
}

public static void main(String[] args) {

　　//String[] array = toArray("1","2","3","a");

　　Integer[] array = toArray(1,2,3);
　　System.out.println(Arrays.toString(array));
}

###18泛型的接口 
   A:泛型的接口:
     /*
      *  带有泛型的接口
      *  
      *  public interface List <E>{
      *    abstract boolean add(E e);
      *  }
      * 
      *  实现类,先实现接口,不理会泛型
      *  public class ArrayList<E> implements List<E>{
      *  }
      *  调用者 : new ArrayList<String>() 后期创建集合对象的时候,指定数据类型
      *  
      *  
      *  实现类,实现接口的同时,也指定了数据类型
      *  public class XXX implements List<String>{
      *  }
      *  new XXX()
      */
     public class GenericDemo2 {
      
     }

###19泛型的好处
  A:泛型的好处
    a:将运行时期的ClassCastException，转移到了编译时期变成了编译失败。
    b: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
        }
      }
    }

###20泛型的通配符   
   A:泛型的通配符
   /*
    *  泛型的通配符
    */
   public class GenericDemo {
    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());
      }
    }
   }

###21泛型的限定 
 A: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();
       }
    }
   }