Java集合笔记

1.collection集合

1.1集合体系结构

集合类的特点

提供一种存储空间可变的存储模型，存储的数据容量可以随时发生改变

集合类的体系图

1.2Collection集合概述和基本使用

Collection集合概述

是单例集合的顶层接口，它表示一组对象，这些对象也称为Collection的元素

JDK 不提供此接口的任何直接实现，它提供更具体的子接口（如Set和List）实现

Collection集合基本使用

public class CollectionDemo01 {
   public static void main(String[] args) {
       //创建Collection集合的对象
       Collection<String> c = new ArrayList<String>();
       //添加元素：boolean add(E e)
       c.add("hello");
       c.add("world");
       c.add("java");
       //输出集合对象
       System.out.println(c);
  }
} 

1.3Collection集合的常用方法

Collection集合常用方法:
boolean add(E e):添加元素
boolean remove(Object o):从集合中移除指定的元素
void clear():清空集合中的元素
boolean contains(Object o):判断集合中是否存在指定的元素
boolean isEmpty():判断集合是否为空
int size():集合的长度，也就是集合中元素的个数

Alt+7   打开一个窗口，能够看到类的所有信息

1.4Collection集合的遍历【应用】

迭代器的介绍

迭代器，集合的专用遍历方式

Iterator iterator()：返回此集合中元素的迭代器，通过集合的iterator()方法得到

迭代器是通过集合的iterator()方法得到的，所以我们说它是依赖于集合而存在的

Collection集合的遍历

Iterator：迭代器，集合的专用遍历方式
    Iterator<E> iterator()：返回此集合中元素的迭代器，通过集合的iterator()方法得到
    迭代器是通过集合的iterator()方法得到的，所以我们说它是依赖于集合而存在的

Iterator中的常用方法
    E next()：返回迭代中的下一个元素
    boolean hasNext()：如果迭代具有更多元素，则返回 true

public class IteratorDemo {
   public static void main(String[] args) {
       //创建集合对象
       Collection<String> c = new ArrayList<>();
       //添加元素
       c.add("hello");
       c.add("world");
       c.add("java");
       c.add("javaee");
       //Iterator<E> iterator()：返回此集合中元素的迭代器，通过集合的iterator()方法得到
       Iterator<String> it = c.iterator();
       //用while循环改进元素的判断和获取
       while (it.hasNext()) {
           String s = it.next();
           System.out.println(s);
      }
  }
}

2.List集合

2.1List集合概述和特点

List集合概述

• 有序集合(也称为序列)，用户可以精确控制列表中每个元素的插入位置。用户可以通过整数索引访问元素，并搜索列表中的元素

• 与Set集合不同，列表通常允许重复的元素

• List集合特点
    有序：存储和取出的元素顺序一致
    可重复：存储的元素可以重复
  

List集合特点

• 有索引
• 可以存储重复元素
• 元素存取有序

List集合特有方法：
  void add(int index,E element)：在此集合中的指定位置插入指定的元素
  E remove(int index)：删除指定索引处的元素，返回被删除的元素
  E set(int index,E element)：修改指定索引处的元素，返回被修改的元素
  E get(int index)：返回指定索引处的元素

2.2遍历

//迭代器方式
Iterator<Student> it = list.iterator();
//for循环方式
for(int i=0; i<list.size(); i++){...}

2.3并发修改异常

出现的原因

迭代器遍历的过程中，通过集合对象修改了集合中的元素，造成了迭代器获取元素中判断预期修改值和实际修改值不一致，则会出现：ConcurrentModifificationException

解决的方案

用for循环遍历，然后用集合对象做对应的操作即可

示例代码

需求：
  我有一个集合：List<String> list = new ArrayList<String>();
  里面有三个元素：list.add("hello");list.add("world");list.add("java");
  遍历集合，得到每一个元素，看有没有"world"这个元素，如果有，我就添加一个"javaee"元素

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

public class ListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合对象
        List<String> list = new ArrayList<String>();

        //添加元素
        list.add("hello");
        list.add("world");
        list.add("java");

        //遍历集合，得到每一个元素，看有没有"world"这个元素，如果有，我就添加一个"javaee"元素，请写代码实现
        /*
        Iterator<String> it = list.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            String s = it.next();
            if(s.equals("world")) {
                list.add("javaee");
            }
        }
        */

        for(int i=0; i<list.size(); i++) {
            String s = list.get(i);
            if(s.equals("world")) {
                list.add("javaee");
            }
        }

        //输出集合对象
        System.out.println(list);
    }
}

ConcurrentModificationException:当不允许这样的修改时，可以通过检测到对象的并发修改的方法来抛出此异常

2.4列表迭代器

ListIterator介绍

通过List集合的listIterator()方法得到，所以说它是List集合特有的迭代器

用于允许程序员沿任一方向遍历的列表迭代器，在迭代期间修改列表，并获取列表中迭代器的当前位置

 ListIterator：列表迭代器
   通过List集合的listIterator()方法得到，所以说它是List集合特有的迭代器
   用于允许程序员沿任一方向遍历列表的列表的迭代器，在迭代期间修改列表，并获取列表中迭代器的当前位置

ListIterator中的常用方法
  E next()：返回迭代中的下一个元素
  boolean hasNext()：如果迭代具有更多元素，则返回 true
  E previous()：返回列表中的上一个元素
  boolean hasPrevious()：如果此列表迭代器在相反方向遍历列表时具有更多元素，则返回 true
  void add(E e)：将指定的元素插入列表

ListIterator<String> lit = list.listIterator();
while (lit.hasNext()) {
  String s = lit.next();
  System.out.println(s);
}
System.out.println("--------");
while (lit.hasPrevious()) {
  String s = lit.previous();
  System.out.println(s);
}

示例代码：

public class ListIteratorDemo {
   public static void main(String[] args) {
       //创建集合对象
       List<String> list = new ArrayList<String>();
       //添加元素
       list.add("hello");
       list.add("world");
       list.add("java");
       //获取列表迭代器
       ListIterator<String> lit = list.listIterator();
       while (lit.hasNext()) {
           String s = lit.next();
           if(s.equals("world")) {
               lit.add("javaee");
          }
      }
       System.out.println(list);
  }
}

2.5 增强for循环

for(元素数据类型 变量名 : 数组/集合对象名) {
	循环体; 
} 

List集合常用子类：ArrayList，LinkedList
ArrayList：底层数据结构是数组，查询快，增删慢
LinkedList：底层数据结构是链表，查询慢，增删快

练习：
    分别使用ArrayList和LinkedList完成存储字符串并遍历

public class ListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合对象
        ArrayList<String> array = new ArrayList<String>();

        array.add("hello");
        array.add("world");
        array.add("java");

        //遍历
        for (String s : array) {
            System.out.println(s);
        }
       
        Iterator<String> it1 = array.iterator();
        while(it1.hasNext()){
            String s = it1.next();
            System.out.println(s);
        }
        ListIterator<String> lit1 = array.listIterator();
        while(lit1.hasNext()){
            String s = lit1.next();
            System.out.println(s);
        }
        System.out.println("--------");

        LinkedList<String> linkedList = new LinkedList<String>();

        linkedList.add("hello");
        linkedList.add("world");
        linkedList.add("java");

        for(String s : linkedList) {
            System.out.println(s);
        }
      
        Iterator<String> it2 = array.iterator();
        while(it2.hasNext()){
            String s = it2.next();
            System.out.println(s);
        }
        ListIterator<String> lit2 = array.listIterator();
        while(lit2.hasNext()){
            String s = lit2.next();
            System.out.println(s);
        }
    }
}

方法名 说明

public void addFirst(E e) 在该列表开头插入指定的元素

public void addLast(E e) 将指定的元素追加到此列表的末尾

public E getFirst() 返回此列表中的第一个元素

public E getLast() 返回此列表中的最后一个元素

public E removeFirst() 从此列表中删除并返回第一个元素

public E removeLast() 从此列表中删除并返回最后一个元素

3.Set集合

3.1 Set集合概述和特点

Set集合的特点

• 元素存取无序
• 没有索引、只能通过迭代器或增强for循环遍历
• 不能存储重复元素

Set集合的基本使用

public class SetDemo {
   public static void main(String[] args) {
       //创建集合对象
       Set<String> set = new HashSet<String>();
       //添加元素
       set.add("hello");
       set.add("world");
       set.add("java");
       //不包含重复元素的集合
       set.add("world");
       //遍历
       for(String s : set) {
           System.out.println(s);
      }
  }
}

3.2 哈希值

哈希值简介

是JDK根据对象的地址或者字符串或者数字算出来的int类型的数值

如何获取哈希值

Object类中的public int hashCode()：返回对象的哈希码值

哈希值的特点

同一个对象多次调用hashCode()方法返回的哈希值是相同的

默认情况下，不同对象的哈希值是不同的。而重写hashCode()方法，可以实现让不同对象的哈希值相同

3.3 HashSet集合的特点

• 底层数据结构是哈希表
• 对集合的迭代顺序不作任何保证，也就是说不保证存储和取出的元素顺序一致
• 没有带索引的方法，所以不能使用普通for循环遍历
• 由于是Set集合，所以是不包含重复元素的集合

HashSet集合保证元素唯一性的原理
1.根据对象的哈希值计算存储位置
如果当前位置没有元素则直接存入
如果当前位置有元素存在，则进入第二步
2.当前元素的元素和已经存在的元素比较哈希值
如果哈希值不同，则将当前元素进行存储
如果哈希值相同，则进入第三步
3.通过equals()方法比较两个元素的内容
如果内容不相同，则将当前元素进行存储;如果内容相同，则不存储当前元素

HashSet集合保证元素唯一性的图解

3.4 LinkedHashSet集合概述和特点

LinkedHashSet集合特点

• 哈希表和链表实现的Set接口，具有可预测的迭代次序
• 由链表保证元素有序，也就是说元素的存储和取出顺序是一致的
• 由哈希表保证元素唯一，也就是说没有重复的元素

LinkedHashSet集合基本使用

import java.util.LinkedHashSet;
public class LinkedHashSetDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合对象
        LinkedHashSet<String> linkedHashSet = new LinkedHashSet<String>();

        //添加元素
        linkedHashSet.add("hello");
        linkedHashSet.add("world");
        linkedHashSet.add("java");

        linkedHashSet.add("world");

        //遍历集合
        for(String s : linkedHashSet) {
            System.out.println(s);
        }
    }
}

3.5 Set集合排序

TreeSet集合概述

• 元素有序，可以按照一定的规则进行排序，具体排序方式取决于构造方法
• TreeSet()：根据其元素的自然排序进行排序
• TreeSet(Comparator comparator) ：根据指定的比较器进行排序
• 没有带索引的方法，所以不能使用普通for循环遍历
• 由于是Set集合，所以不包含重复元素的集合

TreeSet集合基本使用

public class TreeSetDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合对象
        TreeSet<Integer> ts = new TreeSet<Integer>();

        //添加元素
        ts.add(10);
        ts.add(40);
        ts.add(30);
        ts.add(50);
        ts.add(20);

        ts.add(30);

        //遍历集合
        for(Integer i : ts) {
            System.out.println(i);
        }
    }
}

自然排序Comparable的使用

public interface Comparable<T> 

比较器排序Comparator的使用

public interface Comparator<T>
int compare(T o1, T o2);

4.泛型

泛型概述

是JDK5中引入的特性，它提供了编译时类型安全检测机制，该机制允许在编译时检测到非法的类型它的本质是参数化类型，也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数。一提到参数，最熟悉的就是定义方法时有形参，然后调用此方法时传递实参。那么参数化类型怎么理解呢？顾名思义，就是将类型由原来的具体的类型参数化，然后在使用/调用时传入具体的类型。这种参数类型可以用在类、方法和接口中，分别被称为泛型类、泛型方法、泛型接口

泛型定义格式

<类型>：指定一种类型的格式。这里的类型可以看成是形参

<类型1,类型2…>：指定多种类型的格式，多种类型之间用逗号隔开。这里的类型可以看成是形参

将来具体调用时候给定的类型可以看成是实参，并且实参的类型只能是引用数据类型

泛型的好处

把运行时期的问题提前到了编译期间

避免了强制类型转换

4.1 泛型类

修饰符 class 类名<类型> { }

public class Generic<T> {
    private T t;

    public T getT() {
        return t;
    }

    public void setT(T t) {
        this.t = t;
    }
}

4.2 泛型方法

修饰符 <类型> 返回值类型 方法名(类型 变量名) { }

//泛型类改进
//public class Generic<T> {
//    public void show(T t) {
//        System.out.println(t);
//    }
//}

//泛型方法改进
public class Generic {
    public <T> void show(T t) {
        System.out.println(t);
    }
}

4.3 泛型接口

修饰符 interface 接口名<类型> { }

public interface Generic<T> {
   void show(T t); }

public class GenericImpl<T> implements Generic<T> {
   @Override
   public void show(T t) {
       System.out.println(t);
  }
}

4.4 类型通配符

类型通配符的作用

为了表示各种泛型List的父类，可以使用类型通配符

类型通配符的分类

• 类型通配符：<?>
  • List<?>：表示元素类型未知的List，它的元素可以匹配任何的类型
  • ​ 这种带通配符的List仅表示它是各种泛型List的父类，并不能把元素添加到其中
• 类型通配符上限：<? extends 类型>
  • ​ List<? extends Number>：它表示的类型是Number或者其子类型
• 类型通配符下限：<? super 类型>
  • ​ List<? super Number>：它表示的类型是Number或者其父类型

类型通配符的基本使用

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/*
    类型通配符：<?>
        List<?>：表示元素类型未知的List，它的元素可以匹配任何的类型
        这种带通配符的List仅表示它是各种泛型List的父类，并不能把元素添加到其中

    类型通配符上限：<? extends 类型>
        List<? extends Number>：它表示的类型是Number或者其子类型

    类型通配符下限：<? super 类型>
        List<? super Number>：它表示的类型是Number或者其父类型
 */
public class GenericDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //类型通配符：<?>
        List<?> list1 = new ArrayList<Object>();
        List<?> list2 = new ArrayList<Number>();
        List<?> list3 = new ArrayList<Integer>();
        System.out.println("--------");

        //类型通配符上限：<? extends 类型>
//        List<? extends Number> list4 = new ArrayList<Object>();
        List<? extends Number> list5 = new ArrayList<Number>();
        List<? extends Number> list6 = new ArrayList<Integer>();
        System.out.println("--------");

        //类型通配符下限：<? super 类型>
        List<? super Number> list7 = new ArrayList<Object>();
        List<? super Number> list8 = new ArrayList<Number>();
//        List<? super Number> list9 = new ArrayList<Integer>();

    }
}

5.可变参数

可变参数介绍

可变参数又称参数个数可变，用作方法的形参出现，那么方法参数个数就是可变的了

可变参数定义格式

修饰符 返回值类型 方法名(数据类型… 变量名) { }

可变参数的注意事项

这里的变量其实是一个数组

如果一个方法有多个参数，包含可变参数，可变参数要放在最后

可变参数的基本使用

public class ArgsDemo01 {
   public static void main(String[] args) {
       System.out.println(sum(10, 20));
       System.out.println(sum(10, 20, 30));
       System.out.println(sum(10, 20, 30, 40));
       System.out.println(sum(10,20,30,40,50));
       System.out.println(sum(10,20,30,40,50,60));
       System.out.println(sum(10,20,30,40,50,60,70));
       System.out.println(sum(10,20,30,40,50,60,70,80,90,100));
  }
//   public static int sum(int b,int... a) {
//       return 0;
//   }
   public static int sum(int... a) {
       int sum = 0;
       for(int i : a) {
           sum += i;
      }
       return sum;
  }
}

5.1 可变参数的应用

Arrays工具类中有一个静态方法：

public static List asList(T... a)：返回由指定数组支持的固定大小的列表

返回的集合不能做增删操作，可以做修改操作

List接口中有一个静态方法：

public static List of(E... elements)：返回包含任意数量元素的不可变列表

返回的集合不能做增删改操作

Set接口中有一个静态方法：

public static Set of(E... elements) ：返回一个包含任意数量元素的不可变集合

在给元素的时候，不能给重复的元素

返回的集合不能做增删操作，没有修改的方法

6.Map集合

6.1Map集合概述和特点

Map集合概述

interface Map<K,V> K：键的类型；V：值的类型

Map集合的特点

• 键值对映射关系
• 一个键对应一个值
• 键不能重复，值可以重复
• 元素存取无序

方法名 说明

V put(K key,V value) 添加元素

V remove(Object key) 根据键删除键值对元素

void clear() 移除所有的键值对元素

boolean containsKey(Object key) 判断集合是否包含指定的键

boolean containsValue(Object value) 判断集合是否包含指定的值

boolean isEmpty() 判断集合是否为空

int size() 集合的长度，也就是集合中键值对的个数

Map集合的获取功能：
    V get(Object key):根据键获取值
    Set<K> keySet():获取所有键的集合
    Collection<V> values():获取所有值的集合
    Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()：获取所有键值对对象的集合