集合类库上(list,queue)

集合类库的继承关系图:

集合的使用:

• 当需要在Java程序中记录单个数据内容时，则声明一个变量。
• 当需要在Java程序中记录多个类型相同的数据内容时，声明一个一维数组。
• 当需要在Java程序中记录多个类型不同的数据内容时，则创建一个对象。
• 当需要在Java程序中记录多个类型相同的对象数据时，创建一个对象数组。
• 当需要在Java程序中记录多个类型不同的对象数据时，则准备一个集合。

集合的框架结构:

　　 Java中集合框架顶层框架是：java.util.Collection集合 和 java.util.Map集合。

　　 其中Collection集合中存取元素的基本单位是：单个元素。

　　其中Map集合中存取元素的基本单位是：单对元素。

Collection 接口:

　　java.util.Collection接口是List接口、Queue 接口以及Set接口的父接口，

　　因此该接口里定义的方法 既可用于操作List集合，也可用于操作Queue集合和Set集合。

collection 方法测试:

package com.lagou.task14;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collection;
import java.util.List;

public class CollectionTest {

    public static void main(String[] args) {

        // 1.准备一个Collection集合并打印
        //Collection c1 = new Collection();  // 接口不能实例化，也就是不能创建对象
        // 接口类型的引用指向实现类的对象，形成了多态
        Collection c1 = new ArrayList();
        // 自动调用toString方法，调用ArrayList类中的toString方法，默认打印格式为：[元素值1, 元素值2, ...]
        System.out.println("集合中的元素有：" + c1); // [啥也没有]

        System.out.println("--------------------------------------------------------");
        // 2.向集合中添加单个元素并打印
        boolean b1 = c1.add(new String("one"));
        System.out.println("b1 = " + b1); // true
        System.out.println("集合中的元素有：" + c1); // [one]

        b1 = c1.add(Integer.valueOf(2));
        System.out.println("b1 = " + b1); // true
        System.out.println("集合中的元素有：" + c1); // [one, 2]

        b1 = c1.add(new Person("zhangfei", 30));
        System.out.println("b1 = " + b1); // true
        // 打印集合中的所有元素时，本质上就是打印集合中的每个对象，也就是让每个对象调用对应类的toString方法
        System.out.println("集合中的元素有：" + c1); // [one, 2, Person{name='zhangfei', age=30}]

        System.out.println("--------------------------------------------------------");
        // 3.向集合中添加多个元素并打印
        Collection c2 = new ArrayList();
        c2.add("three");  // 常量池
        c2.add(4);        // 自动装箱机制
        System.out.println("c2 = " + c2); // [three, 4]
        // 将c2中的所有元素全部添加到集合c1中，也就是将集合c2中的元素一个一个依次添加到集合c1中
        b1 = c1.addAll(c2);
        // 表示将集合c2整体看做一个元素添加到集合c1中
        //b1 = c1.add(c2);
        System.out.println("b1 = " + b1);
        // [one, 2, Person{name='zhangfei', age=30}, three, 4]    [one, 2, Person{name='zhangfei', age=30}, [three, 4]]
        System.out.println("c1 = " + c1);

        System.out.println("--------------------------------------------------------");
        // 4.判断集合中是否包含参数指定的单个元素
        b1 = c1.contains(new String("one"));
        System.out.println("b1 = " + b1); // true

        b1 = c1.contains(new String("two"));
        System.out.println("b1 = " + b1); // false

        b1 = c1.contains(Integer.valueOf(2));
        System.out.println("b1 = " + b1); // true

        b1 = c1.contains(Integer.valueOf(3));
        System.out.println("b1 = " + b1); // false
        // contains方法的工作原理是：Objects.equals(o, e)，其中o代表contains方法的形式参数，e代表集合中的每个元素
        // 也就是contains的工作原理就是 拿着参数对象与集合中已有的元素依次进行比较，比较的方式调用Objects中的equals方法
        // 而该方法equals的工作原理如下：
        /*
        public static boolean equals(Object a, Object b) {    其中a代表Person对象，b代表集合中已有的对象
            return (a == b) || (a != null && a.equals(b));
            元素包含的第一种方式就是：Person对象与集合中已有对象的地址相同
                     第二种方式就是：Person对象不为空，则Person对象调用equals方法与集合中已有元素相等
        }
        */
        // 当Person类中没有重写equals方法时，则调用从Object类中继承下来的equals方法，比较两个对象的地址  false
        // 当Person类中重写equals方法后，则调用重写以后的版本，比较两个对象的内容  true
        b1 = c1.contains(new Person("zhangfei", 30));
        System.out.println("b1 = " + b1); // true  false

        System.out.println("--------------------------------------------------------");
        // [one, 2, Person{name='zhangfei', age=30}, three, 4]
        System.out.println("c1 = " + c1);

        // 5.判断当前集合中是否包含参数指定集合的所有元素
        Collection c3 = new ArrayList();
        c3.add(4);
        System.out.println("c3 = " + c3); // [4]

        // 判断集合c1中是否包含集合c3中的所有元素
        b1 = c1.containsAll(c3);
        System.out.println("b1 = " + b1); // true

        c3.add("five");
        System.out.println("c3 = " + c3); // [4, five]
        // 判断集合c1中是否包含集合c3中的所有元素，只有集合c3中的所有元素都在集合c1中出现才会返回true，否则都是false
        b1 = c1.containsAll(c3);
        System.out.println("b1 = " + b1); // false

        // 笔试考点
        System.out.println("c2 = " + c2); // [three, 4]
        b1 = c1.containsAll(c2);
        System.out.println("b1 = " + b1); // true false
        // 判断集合c1中是否拥有集合c2这个整体为单位的元素
        b1 = c1.contains(c2);
        System.out.println("b1 = " + b1); // false true

        System.out.println("--------------------------------------------------------");
        // 6.计算两个集合的交集并保留到当前集合中
        System.out.println("c2 = " + c2); // [three, 4]
        System.out.println("c3 = " + c3); // [4, five]
        // 也就是让集合自己和自己取交集，还是自己，也就是当前集合中的元素没有发生改变
        b1 = c2.retainAll(c2);
        System.out.println("b1 = " + b1); // false 表示当前集合中的元素没有发生改变
        System.out.println("c2 = " + c2); // [three, 4]
        // 计算集合c2和c3的交集并保留到集合c2中，取代集合c2中原有的数值
        b1 = c2.retainAll(c3);
        System.out.println("b1 = " + b1); // true 当前集合的元素发生了改变
        System.out.println("c2 = " + c2); // [4]
        System.out.println("c3 = " + c3); // [4, five]

        System.out.println("--------------------------------------------------------");
        // 7.实现集合中单个元素的删除操作
        // [one, 2, Person{name='zhangfei', age=30}, three, 4]
        System.out.println("c1 = " + c1);
        // 删除参数指定的单个元素
        b1 = c1.remove(1);
        System.out.println("b1 = " + b1); // false
        // [one, 2, Person{name='zhangfei', age=30}, three, 4]
        System.out.println("c1 = " + c1);

        b1 = c1.remove("one");
        System.out.println("b1 = " + b1); // true
        // [2, Person{name='zhangfei', age=30}, three, 4]
        System.out.println("c1 = " + c1);

        // remove方法的工作原理：Objects.equals(o, e)
        b1 = c1.remove(new Person("zhangfei", 30));
        System.out.println("b1 = " + b1); // true
        // [2, three, 4]
        System.out.println("c1 = " + c1);

        System.out.println("--------------------------------------------------------");
        // 8.实现集合中所有元素的删除操作
        System.out.println("c3 = " + c3); // [4, five]
        // 从集合c1中删除集合c3中的所有元素，本质上就是一个一个元素进行删除，有元素则删除，否则不删除
        b1 = c1.removeAll(c3);
        System.out.println("b1 = " + b1); // true
        // [2, three]
        System.out.println("c1 = " + c1);
        System.out.println("c3 = " + c3); // [4, five]

        // 笔试考点  删除整体对象c3
        b1 = c1.remove(c3);
        System.out.println("b1 = " + b1); // false
        System.out.println("c1 = " + c1); // [2, three]

        System.out.println("--------------------------------------------------------");
        // 9.实现集合中其它方法的测试   ctrl+n 可以直接搜索并打开类的源码  使用ctrl+f12可以搜索类中的方法
        System.out.println("集合中元素的个数为：" + c1.size()); // 2
        System.out.println(0 == c1.size() ? "集合已经空了": "集合还没有空"); // 没有空
        System.out.println(c1.isEmpty()? "集合已经空了": "集合还没有空"); // 没有空
        // 清空集合中的所有元素
        c1.clear();
        System.out.println("集合中元素的个数为：" + c1.size()); // 0
        System.out.println(0 == c1.size() ? "集合已经空了": "集合还没有空"); // 已经空了
        System.out.println(c1.isEmpty()? "集合已经空了": "集合还没有空");   // 已经空了

        // 准备两个集合并判断是否相等
        Collection c4 = new ArrayList();
        c4.add(1);
        c4.add(2);
        System.out.println("c4 = " + c4); // [1, 2]
        Collection c5 = new ArrayList();
        c5.add(1);
        c5.add(2);
        c5.add(3);
        System.out.println("c5 = " + c5); // [1, 2, 3]
        // 判断是否相等
        b1 = c4.equals(c5);
        System.out.println("b1 = " + b1); // true  false

        System.out.println("--------------------------------------------------------");
        // 10.实现集合和数组类型之间的转换   通常认为：集合是用于取代数组的结构
        // 实现集合向数组类型的转换
        Object[] objects = c5.toArray();
        // 打印数组中的所有元素
        System.out.println("数组中的元素有：" + Arrays.toString(objects)); // [1, 2, 3]
        // 实现数组类型到集合类型的转换
        Collection objects1 = Arrays.asList(objects);
        System.out.println("集合中的元素有：" + objects1); // [1, 2, 3]
    }
}

注意: contains 和remove 底层都是调用equals方法,由形参去调用equals方法去和集合中的每个元素相比.

迭代器Iterator:

　　java.util.Iterator接口主要用于描述迭代器对象，可以遍历Collection集合中的所有元素。

　　 java.util.Collection接口继承Iterator接口，因此所有实现Collection接口的实现类都可以使用该迭 代器对象。

使用Iterator 遍历集合:

package com.lagou.task14;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;

public class CollectionPrintTest {

    public static void main(String[] args) {

        // 1.准备一个Collection集合并放入元素后打印
        Collection c1 = new ArrayList();
        c1.add("one");
        c1.add(2);
        c1.add(new Person("zhangfei", 30));
        // 遍历方式一： 自动调用toString方法   String类型的整体
        System.out.println("c1 = " + c1); // [one, 2, Person{name='zhangfei', age=30}]

        System.out.println("------------------------------------------------");
        // 2.遍历方式二：使用迭代器来遍历集合中的所有元素  更加灵活
        // 2.1 获取当前集合中的迭代器对象
        Iterator iterator1 = c1.iterator();
        /*
        // 2.2 判断是否有元素可以访问
        System.out.println(iterator1.hasNext()); // true
        // 2.3 取出一个元素并指向下一个
        System.out.println("获取到的元素是：" + iterator1.next()); // one

        System.out.println(iterator1.hasNext()); // true
        System.out.println("获取到的元素是：" + iterator1.next()); // 2

        System.out.println(iterator1.hasNext()); // true
        System.out.println("获取到的元素是：" + iterator1.next()); // Person{name='zhangfei', age=30}

        System.out.println(iterator1.hasNext()); // false
        System.out.println("获取到的元素是：" + iterator1.next()); // 编译ok，运行发生NoSuchElementException没有这样的元素异常
         */
        while (iterator1.hasNext()) {
            System.out.println("获取到的元素是：" + iterator1.next());
        }

        System.out.println("------------------------------------------------");
        // 由于上个循环已经使得迭代器走到了最后，因此需要重置迭代器
        iterator1 = c1.iterator();
        // 3.使用迭代器来模拟toString方法的打印效果
        StringBuilder sb1 = new StringBuilder();
        sb1.append("[");
        while (iterator1.hasNext()) {
            Object obj = iterator1.next();
            // 当获取的元素是最后一个元素时，则拼接元素加中括号
            if (!iterator1.hasNext()) {
                sb1.append(obj).append("]");
            } else {
                // 否则拼接元素加逗号加空格
                sb1.append(obj).append(",").append(" ");
            }
        }
        // [one, 2, Person{name='zhangfei', age=30}]
        System.out.println("c1 = " + sb1);

        System.out.println("------------------------------------------------");
        // 4.不断地去获取集合中的元素并判断，当元素值为"one"时则删除该元素
        iterator1 = c1.iterator();
        while (iterator1.hasNext()) {
            Object obj = iterator1.next();
            if("one".equals(obj)) {
                iterator1.remove();  //使用迭代器的remove方法删除元素没问题
                //c1.remove(obj); // 使用集合的remove方法编译ok，运行发生ConcurrentModificationException并发修改异常
            }
        }
        System.out.println("删除后集合中的元素有：" + c1); // [2, Person{name='zhangfei', age=30}]

        System.out.println("------------------------------------------------");
        // 5.使用 for each结构实现集合和数组中元素的遍历  代码简单且方法灵活
        // 由调试源码可知：该方式确实是迭代器的简化版
        for (Object obj : c1) {
            System.out.println("取出来的元素是：" + obj);
        }

        int[] arr = new int[] {11, 22, 33, 44, 55};
        for (int i : arr) {
            System.out.println("i = " + i);
            i = 66; // 修改局部变量i的数值，并不是修改数组中元素的数值
        }
        System.out.println("数组中的元素有：" + Arrays.toString(arr));

    }
}

注: Collection 集合的toString方法也会遍历集合的所有元素.

　　for each 循环 是只读for循环,临时变量的改变不会改变集合的元素.

List 集合:

• java.util.List集合是Collection集合的子集合，该集合中允许有重复的元素并且有先后放入次序。
• 该集合的主要实现类有：ArrayList类、LinkedList类、Stack类、Vector类。
• 其中ArrayList类的底层是采用动态数组进行数据管理的，支持下标访问，增删元素不方便。
• 其中LinkedList类的底层是采用双向链表进行数据管理的，访问不方便，增删元素方便。
• 可以认为ArrayList和LinkedList的方法在逻辑上完全一样，只是在性能上有一定的差别，ArrayList 更适合于 机访问而LinkedList更适合于插入和删除；在性能要求不是特别苛刻的情形下可以忽略这个差别。
• 其中Stack类的底层是采用动态数组进行数据管理的，该类主要用于描述一种具有后进先出特征的 数据结构，叫做栈(last in first out LIFO)。
• 其中Vector类的底层是采用动态数组进行数据管理的，该类与ArrayList类相比属于线程安全的 类，效率比较低，以后开发中基本不用。

 ArrayList 扩容 是扩容为原来的1.5倍.

扩容部分源码截图:

 LinkedList类:

　　底层是采用双向链表进行数据管理的，访问不方便，增删元素方便.

Linkedlist 类 成员属性:

核心方法:

 其中Node是静态内部类:

 ArrayList更适合访问,LinkedList更适合增加和删除.

Vector 类已经被ArrayList类替代

　　Vector相比 ArrayList 线程安全,效率低

　　ArrayList 扩容是1.5倍,Vector是扩容2倍

Stack 类已经被Deque类取代.

 

List 集合方法测试:

package com.lagou.task14;

import java.util.LinkedList;
import java.util.List;

public class ListMethodTest {

    public static void main(String[] args) {

        // 1.准备一个List集合并打印
        List lt1 = new LinkedList();
        System.out.println("lt1 = " + lt1); // [啥也没有]

        System.out.println("------------------------------------------");
        // 2.向集合中添加元素并打印
        // 向集合中的开头位置添加元素
        lt1.add(0, "one");
        System.out.println("lt1 = " + lt1); // [one]
        // 向集合中的末尾位置添加元素
        lt1.add(1, 3);
        System.out.println("lt1 = " + lt1); // [one, 3]
        // 向集合中的中间位置添加元素
        lt1.add(1, "two");
        System.out.println("lt1 = " + lt1); // [one, two, 3]

        System.out.println("------------------------------------------");
        // 3.根据参数指定的下标来获取元素
        String str1 = (String) lt1.get(0);
        System.out.println("获取到的元素是：" + str1); // one

        // 注意：获取元素并进行强制类型转换时一定要慎重，因为容易发生类型转换异常
        //String str2 = (String)lt1.get(2); // 编译ok，运行发生ClassCastException类型转换异常
        //System.out.println("获取到的元素是：" + str2); // 3

        System.out.println("------------------------------------------");
        // 4.使用get方法获取集合中的所有元素并打印
        StringBuilder sb1 = new StringBuilder();
        sb1.append("[");
        for (int i = 0; i < lt1.size(); i++) {
            //Object obj = lt1.get(i);
            //System.out.println("获取到的元素是：" + obj);
            Object obj = lt1.get(i);
            // 若取出的元素是最后一个元素，则拼接元素值和]
            if (lt1.size()-1 == i) {
                sb1.append(obj).append("]");
            }
            // 否则拼接元素和逗号以及空格
            else {
                sb1.append(obj).append(",").append(" ");
            }
        }
        System.out.println("lt1 = " + sb1); // [one, two, 3]

        System.out.println("------------------------------------------");
        // 5.查找指定元素出现的索引位置
        System.out.println("one第一次出现的索引位置为：" + lt1.indexOf("one")); // 0
        lt1.add("one");
        System.out.println("lt1 = " + lt1); // [one, two, 3, one]
        System.out.println("one反向查找第一次出现的索引位置是：" + lt1.lastIndexOf("one")); // 3

        System.out.println("------------------------------------------");
        System.out.println("lt1 = " + lt1); // [one, two, 3, one]
        // 6.实现集合中元素的修改
        Integer it1 = (Integer) lt1.set(2, "three");
        System.out.println("被修改的元素是：" + it1); // 3
        System.out.println("修改后集合中的元素有：" + lt1); // [one, two, three, one]

        String str2 = (String) lt1.set(3, "four");
        System.out.println("被修改的元素是：" + str2); // one
        System.out.println("修改后集合中的元素有：" + lt1); // [one, two, three, four]

        System.out.println("------------------------------------------");
        // 7.使用remove方法将集合中的所有元素删除
        //for (int i = 0; i < lt1.size(); /*i++*/) {
       /* for (int i = lt1.size()-1; i >= 0; i--) {
            //System.out.println("被删除的元素是：" + lt1.remove(i)); // one  two  three  four 删除元素后，后面的元素补位
            //System.out.println("被删除的元素是：" + lt1.remove(0));
            System.out.println("被删除的元素是：" + lt1.remove(i));
        }
        System.out.println("最终集合中的元素有：" + lt1); // [啥也没有]*/

        System.out.println("------------------------------------------");
        // 8.获取当前集合中的子集合，也就是将集合中的一部分内容获取出来，子集合和当前集合共用同一块内存空间
        // 表示获取当前集合lt1中下标从1开始到3之间的元素，包含1但不包含3
        List lt2 = lt1.subList(1, 3);
        System.out.println("lt2 = " + lt2); // [two, three]
        // 删除lt2中元素的数值
        str2 = (String) lt2.remove(0);
        System.out.println("被删除的元素是：" + str2); // two
        System.out.println("删除后lt2 = " + lt2); // [three]
        System.out.println("删除后lt1 = " + lt1); // [one, three, four]
    }
}

List 类的add方法可以在指定位置添加元素.

　　　　set 方法返回值是修改之前的值.

　　　　subList 取子集合时,子集合和原来集合共用一块存储空间,如果在子集合删除元素,原始集合也会删除元素.

Stack类:

　　底层也是动态数组实现的,先进后出

Stack 类测试例子:

package com.lagou.task14;

import java.util.Stack;

public class StackTest {

    public static void main(String[] args) {

        // 1.准备一个Stack类型的对象并打印
        Stack s1 = new Stack();
        Stack s2 = new Stack();
        System.out.println("s1 = " + s1); // [啥也没有]
        System.out.println("s2 = " + s2); // [啥也没有]

        System.out.println("-----------------------------------------------");
        // 2.将数据11、22、33、44、55依次入栈并打印
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            Object obj = s1.push(i * 11);
            System.out.println("入栈的元素是：" + obj);
            //System.out.println("栈中的元素有：" + s1); // 11 22 33 44 55
        }

        System.out.println("-----------------------------------------------");
        // 3.查看栈顶元素值并打印
        //Object obj2 = s1.peek();
        //System.out.println("获取到的栈顶元素是：" + obj2); // 55

        System.out.println("-----------------------------------------------");
        // 4.对栈中所有元素依次出栈并打印
        int len = s1.size();
        for (int i = 1; i <= len; i++) {
            Object to = s1.pop();
            //System.out.println("出栈的元素是：" + to); // 55 44 33 22 11
            s2.push(to);
        }

        System.out.println("-----------------------------------------------");
        // 5.最终打印栈中的所有元素
        //System.out.println("s1 = " + s1); // [啥也没有]

        System.out.println("-----------------------------------------------");
        len = s2.size();
        for (int i = 1; i <= len; i++) {
            Object to = s2.pop();
            System.out.println("出栈的元素是：" + to); // 11 22 33 44 55
        }
    }
}

注:经过2个栈,可以做到先进先出.

　　开发中一般使用Deque类去做.

java 1.8 doc 截图:

Queue 类:

• java.util.Queue集合是Collection集合的子集合，与List集合属于平级关系。
• 该集合的主要用于描述具有先进先出特征的数据结构，叫做队列(first in first out FIFO)。
• 该集合的主要实现类是LinkedList类，因为该类在增删方面比较有优势。

package com.lagou.task14;

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

public class QueueTest {

    public static void main(String[] args) {

        // 1.准备一个Queue集合并打印
        Queue queue = new LinkedList();
        System.out.println("队列中的元素有：" + queue); // [啥也没有]

        System.out.println("----------------------------------------------------------");
        // 2.将数据11、22、33、44、55依次入队并打印
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            boolean b1 = queue.offer(i * 11);
            //System.out.println("b1 = " + b1);
            System.out.println("队列中的元素有：" + queue); // 11 22 33 44 55
        }

        System.out.println("----------------------------------------------------------");
        // 3.然后查看队首元素并打印
        System.out.println("对首元素是：" + queue.peek()); // 11

        System.out.println("----------------------------------------------------------");
        // 4.然后将队列中所有数据依次出队并打印
        int len = queue.size();
        for (int i = 1; i <= len; i++) {
            System.out.println("出队的元素是：" + queue.poll()); // 11 22 33 44 55
        }

        System.out.println("----------------------------------------------------------");
        // 5.查看队列中最终的元素
        System.out.println("队列中的元素有：" + queue); // [啥也没有]
    }
}

　　文章来自拉勾教育 大数据开发