从零开始学java（24）---集合框架 ，ArrayList

Day14

今天了解一些其他API基本方法和集合框架中的ArrayList

1.日期时间API

Date:

大部分方法已被弃用了，java源码里推荐使用Calendar，但是Calendar也有其缺陷。Java 8中有新的时间和日期API更好用。
常用方法：
new Date():当前时间
getYear()：是当前年份与1900年份之差，
getMonth():从0开始，比如1月得到0，
getDate():日期数（几号），getDay():星期几，getHours():小时 getMinutes():分钟 getSeconds()：秒数。

日期格式化：只使用Date打印出的日期可读性很差。可以使用 SimpleDateFormat 对时间进行格式化，但 SimpleDateFormat 是线程不安全的。

SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd h:mm:ss");
System.out.println(sdf.format(new Date()));

其中，y代表年，大写M表示月，d表示天，h表示时，m表示分，s表示秒，-和：是分隔符可以自己定义。

Calendar:

该类被abstract所修饰，说明不能通过new的方式来获得实例，对此，Calendar提供了一个类方法getInstance，以获得此类型的一个通用的对象，getInstance方法返回一个Calendar对象（该对象为Calendar的子类对象），其日历字段已由当前日期和时间初始化：

Calendar c = Calendar.getInstance();

为什么说返回的是Calendar的子类对象呢，因为每个国家地区都有自己的一套日历算法，比如西方国家的第一个星期大部分为星期日，而中国则为星期一。
常用方法：
1.获取时间：

  	// 使用默认时区和语言环境获得一个日历
    Calendar c = Calendar.getInstance();
    // 赋值时年月日时分秒常用的6个值，注意月份下标从0开始，所以取月份要+1
    System.out.println("年:" + c.get(Calendar.YEAR));
    System.out.println("月:" + (c.get(Calendar.MONTH) + 1));       
    System.out.println("日:" + c.get(Calendar.DAY_OF_MONTH));
    System.out.println("时:" + c.get(Calendar.HOUR_OF_DAY));
    System.out.println("分:" + c.get(Calendar.MINUTE));
    System.out.println("秒:" + c.get(Calendar.SECOND));

2.set设置时间

  Calendar c = Calendar.getInstance();
    // 如果想设置为某个日期，可以一次设置年月日时分秒，由于月份下标从0开始赋值月份要-1
    // cal.set(year, month, date, hourOfDay, minute, second);
    c.set(2020, 2, 27, 23, 33, 33);
// 或者6个字段分别进行设置，由于月份下标从0开始赋值月份要-1
    c.set(Calendar.YEAR, 2020);
    c.set(Calendar.MONTH, 1);
    c.set(Calendar.DAY_OF_MONTH, 27);
    c.set(Calendar.HOUR_OF_DAY, 23);
    c.set(Calendar.MINUTE, 33);
    c.set(Calendar.SECOND, 33);
    //打印
    System.out.println(c.getTime());

3.add方法
add(int field, int amount)
前面是要添加的时间类型如Calendar.YEAR后面是要添加的大小，可以为负，代表向前推移。
4.getTimeInMillis()：
会返回long型的整数 表示从格林威治标准时间 1970 年 1 月 1 日的 00:00:00.000到Calendar对象表示的时间之间的毫秒数。

java.time：Java8新增的关于时间和日期的包

Java 8的日期和时间类包含 LocalDate、LocalTime、Instant、Duration 以及 Period，这些类都包含在 java.time 包中，Java 8 新的时间API的使用方式，包括创建、格式化、解析、计算、修改，

LocalDate 只会获取年月日，而且是格式化的。

// 创建 LocalDate
// 获取当前年月日
LocalDate localDate = LocalDate.now();
// 构造指定的年月日
LocalDate localDate1 = LocalDate.of(2019, 9, 12);
// 获取年、月、日、星期几
int year = localDate.getYear();
int year1 = localDate.get(ChronoField.YEAR);
Month month = localDate.getMonth();
int month1 = localDate.get(ChronoField.MONTH_OF_YEAR);
int day = localDate.getDayOfMonth();
int day1 = localDate.get(ChronoField.DAY_OF_MONTH);
DayOfWeek dayOfWeek = localDate.getDayOfWeek();
int dayOfWeek1 = localDate.get(ChronoField.DAY_OF_WEEK);

LocalTime 只会获取时分秒

// 创建 LocalTime
LocalTime localTime = LocalTime.of(14, 14, 14);
LocalTime localTime1 = LocalTime.now();
// 获取小时
int hour = localTime.getHour();
int hour1 = localTime.get(ChronoField.HOUR_OF_DAY);
// 获取分
int minute = localTime.getMinute();
int minute1 = localTime.get(ChronoField.MINUTE_OF_HOUR);
// 获取秒
int second = localTime.getMinute();
int second1 = localTime.get(ChronoField.SECOND_OF_MINUTE);

LocalDateTime 获取年月日时分秒，相当于 LocalDate + LocalTime
// 创建 LocalDateTime
LocalDateTime localDateTime = LocalDateTime.now();
LocalDateTime localDateTime1 = LocalDateTime.of(2019, Month.SEPTEMBER, 10, 14, 46, 56);
LocalDateTime localDateTime2 = LocalDateTime.of(localDate, localTime);
LocalDateTime localDateTime3 = localDate.atTime(localTime);
LocalDateTime localDateTime4 = localTime.atDate(localDate);
// 获取LocalDate
LocalDate localDate2 = localDateTime.toLocalDate();
// 获取LocalTime
LocalTime localTime2 = localDateTime.toLocalTime();

更多关于java.time可以去看这个博客

2.System：

System类代表系统，系统级的很多属性和控制方法都放置在该类的内部。该类位于java.lang包。

由于该类的构造方法是private的，所以无法创建该类的对象，也就是无法实例化该类。其内部的成员方法和成员变量都是static（静态）的，所以也可以很方便的调用他。

system中包含了in、out和err三个成员变量，分别代表标准输入流（键盘输入）、标准输出流（显示器）和标准错误输出流（显示器）。

    public final static InputStream in;
    //标准输入流
    public final static PrintStream out;
    //标准输出流
    public final static PrintStream err;
    //标准错误流

由此可见，system中的out和in都不是内部类，是成员变量。out是PrintStream的final static来修饰变量，由此可见，out是可以调用printStream中的方法的。例如，system.out.println中的println就是printStream中的一种输出方法。

常用方法：
1、System.arraycopy(a,b,c,d,e)： 其中，a是被复制的数组，b是复制的起始位置，c是复制到的数组，d是复制到这个数组的起始位置，e是复制到这个数组的结束位置。
2、System.currentTimeMillis():返回毫秒数，之前new Date()所做的事情其实就是调用了System.currentTimeMillis()。返回当前的计算机时间，时间的表达格式为当前计算机时间和GMT时间(格林威治时间)1970年1月1号0时0分0秒所差的毫秒数。
可以直接把这个方法强制转换成Date类型。

		long currentTime = System.currentTimeMillis();  
        SimpleDateFormat formatter = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd  HH:mm:ss");  
        Date date2 = new Date(currentTime);  
        System.out.println(formatter.format(date2));  
//        运行结果如下：  
//        当前时间:2020-02-28  00:05:01

3.Math：

java.lang.Math 类提供了一些基本数字运算和几何运算的方法。此类中的所有方法都是静态的。这个类是 final 类，因此没有子类。
1.计算
Math.sqrt() : 计算平方根
Math.cbrt() : 计算立方根
Math.pow(a, b) : 计算a的b次方
Math.max( , ) : 计算最大值
Math.min( , ) : 计算最小值
Math.abs() : 取绝对值
2.进位
Math.ceil(): 天花板的意思，就是逢余进一
Math.floor() : 地板的意思，就是逢余舍一
Math.rint(): 四舍五入，返回double值。返回最接近参数的整数
注意：.5的时候会取偶数，就是如果有2个数同样接近，则返回偶数的那个。
它有两个特殊的情况：1）如果参数本身是整数，则返回本身。2）如果不是数字或无穷大或正负0，则结果为其本身。
Math.round(): 四舍五入，float时返回int值，double时返回long值。就是数学上的四舍五入。
3.随机数
Math.random(): 取得一个[0, 1)范围内的double类型随机数.

4.UUID:

java.util.UUID是jdk1.5之后新增的一个工具类，在java.util下，用它可以产生一个号称全球唯一的ID。

UUID含义是通用唯一识别码 (Universally Unique Identifier)，这是一个软件建构的标准，也是被开源软件基金会 (Open Software Foundation, OSF)
的组织应用在分布式计算环境 (Distributed Computing Environment, DCE) 领域的一部分。

UUID是一个128位长的数字，算法的核心思想是结合机器的网卡、当地时间、一个随即数来生成UUID。从理论上讲，如果一台机器每秒产生10000000个UUID，则可以保证（概率意义上）3240年不重复。

UUID由以下几部分的组合：
（1）当前日期和时间，UUID的第一个部分与时间有关，如果你在生成一个UUID之后，过几秒又生成一个UUID，则第一个部分不同，其余相同。
（2）时钟序列。
（3）全局唯一的IEEE机器识别号，如果有网卡，从网卡MAC地址获得，没有网卡以其他方式获得。
UUID的唯一缺陷在于生成的结果串会比较长。关于UUID这个标准使用最普遍的是微软的GUID(Globals Unique Identifiers)。在ColdFusion中可以用CreateUUID()函数很简单地生成UUID，
其格式为：xxxxxxxx-xxxx- xxxx-xxxxxxxxxxxxxxxx(8-4-4-16)，其中每个 x 是 0-9 或 a-f 范围内的一个十六进制的数字。而标准的UUID格式为：xxxxxxxx-xxxx-xxxx-xxxx-xxxxxxxxxxxx (8-4-4-4-12);

  	UUID uuid = UUID.randomUUID();//UUID 中 public static  randomUUID()方法
 	System.out.println(uuid);//随机生成a0ea48c5-9b7f-420e-bd00-d0d69e23f34a

5.Arrays:

Arrays类位于 java.util 包中，主要包含了操纵数组的各种方法
1.Arrays.fill(Object[] array, Object obj)：用指定元素填充整个数组 (会替换掉数组中原来的所有元素)。

2.Arrays.sort(Object[] array)：对数组元素进行排序 。

3.Arrays.binarySearch(Object[] array, Object key)：使用二分法查找数组内指定元素的索引值
注意：在调用该方法之前，必须先调用 Arrays.sort() 方法进行排序，如果数组没有排序，那么结果是不确定的，此外如果数组中包含多个指定元素，则无法保证将找到哪个元素。

4.Arrays.copyOf(T[] original, int newLength)：拷贝数组，其内部调用了 System.arraycopy() 方法，从下标 0 开始，如果超过原数组长度，则会用 null 进行填充新数组。

5.Arrays.equals(Object[] array1, Object[] array2)：判断两个数组是否相等。
数组元素为基本数据类型时，依次比较值
数组元素为引用数据类型时，依次调用元素的 equals() 方法进行比较
即如果两个数组被认为是相等的，则两个数组中应包含相同顺序的相同元素

6.Arrays.toString(Object[] array)：返回数组元素的字符串形式。

7.Arrays.asList()： 该方法是将数组转化成List集合的方法。
List list = Arrays.asList(“a”,“b”,“c”);

注意：
（1）该方法适用于引用型数据的数组（String、Integer…）
（2）该方法不建议使用于基本数据类型的数组（byte,short,int,long,float,double,boolean）
（3）该方法将数组与List列表链接起来：当更新其一个时，另一个自动更新
（4）不支持add()、remove()、clear()等方法，因为它的源码中没有定义。
（5）用此方法得到的List的长度是不可改变的。（只读）

所以：
如果要创建的List只是用来遍历，就用Arrays.asList()。

如果要创建的List还要添加或删除元素，只能new一个java.util.ArrayList，然后一个一个的添加元素。

集合框架（重点）

在日常的开发工作中，我们经常使用数组，但是数组是有很多的局限性的，比如：数组大小固定后不可修改，只能存储基本类型的值等等。

基于数组的这些局限性，Java框架就产生了用于解决此类问题的工具，即集合框架。

Java集合框架标准化了Java处理对象组的方式。Java集合框架在JDK1.2版本提出，在JDK1.5版本进行了修改(引入了泛型、自动装箱/拆箱以及for-each格式循环)。

概念：
集合框架：JDK提供的一系列接口及其实现，处理多个元素，提供数据结构的实现。

java集合框架位于java.util包中， 所以当使用集合框架的时候需要进行导包。

储存分类：
单元素
键值对

Java中有许多的集合框架类，基于这些类的共性特征，向上高度抽取，便形成了共性的集合框架接口-Collection。
Collection:集合中的根接口。
由于Collection是抽取了各集合的共性所形成的接口，所以所有的集合类都实现了此接口，此接口的特点如下：
1.它是用于存储对象的容器
2.可动态扩展容量
3.不能存储基本类型的值,当然你可以使用包装类去存储它。

Collection：
size():集合中元素的数量
isEmpty()：判断集合是否为空
contains(Object o):判断是否包含指定的对象
toArray()：返回对象数组
add():增加元素到集合中
emove(Object o);删除元素
containsAll():将指定集合中的所有元素添加到此集合中
addAll():一次增加多个元素到集合中
removeAll():一次删除多个元素
retainAll()：保留
clear()：清空

List extends Collection：
List接口是一个有序的 Collection，使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置，能够通过索引(元素在List中位置，类似于数组的下标)来访问List中的元素，第一个元素的索引为 0，而且允许有相同的元素。
List 接口存储一组不唯一，有序（插入顺序）的对象。

E get(int index)：返回列表指定索引位置元素
E set(int index, E element)：替换指定索引位置元素，返回旧元素。
void add(int index, E element)：在列表指定索引位置添加元素。
E remove(int index)：删除指定索引位置元素。
int indexOf(Object o)：返回指定元素在列表中第一次出现的位置。如果列表不包含该元素，则返回-1。
int lastIndexOf(Object o)：同上，不过返回最后一次出现的位置。
List subList(int fromIndex, int toIndex)：返回该列表从索引位置fromIndex到toIndex元素的视图。注意，这里并不是创建了一个新列表，二者是同一引用。

ArrayList:ArrayList接口继承抽象类AbstractList，并且实现了List、RandomAccess、Cloneable和Java.io.Serializable接口。
内部使用的是Object数组存储数据，数组是可以动态扩容的，可以认为ArrayList是一个动态大小的数组， 通过索引查找元素，效率高
该类也是实现了List的接口，实现了可变大小的数组，随机访问和遍历元素时，提供更好的性能。该类也是非同步的,在多线程的情况下不要使用。ArrayList 增长当前长度的50%，插入删除效率低。

特点：
容量不固定，可以动态扩容。
元素可重复并且有序。
允许存储null值。
对于随机访问效率非常高，时间复杂度为O(1)。
对于添加和删除元素，需要移动数据，平均时间复杂度为O(n)。
相较LinkedList占用空间更小，不需要存储额外数据。

集合支持泛型，具体的类型称为类型参数，基本类型不可作为类型参数，可以使用对应的包装类。

可以通过以下博客了解更多关于集合框架的内容：
Java 集合框架总结(一)
Java 集合框架总结(二)