黑马程序员--集合框架

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一、集合框架概述：

集合框架产生的必要性：

数据多了用数组存储，对象多了以后就要用容器存储，而且根据不同的存储规则（底层的数据结构不同），产生了不同的容器，然后根据抽象的思想层层抽取共性，得到顶层接口。

总说：

集合接口：6个接口（短虚线表示），表示不同集合类型，是集合框架的基础。理解了这几个接口，集合框架的也就差不多了。
抽象类：5个抽象类（长虚线表示），对集合接口的部分实现。可扩展为自定义集合类。但是java中已经实现的子类足够日常开发所用，这些类可以省略不看
实现类：8个实现类（实线表示），对接口的具体实现。重要的实现类有：ArrayList、LinkedList、HashSet、TreeSet、HashMap和TreeMap。
单说：Collection集合

Collection定义了集合框架的共性功能。

 1，添加

 add(e);

 addAll(collection);

 

 2，删除

 remove(e);

 removeAll(collection);

 clear();

 

 3，判断。

 contains(e);

 isEmpty();

 

 4，获取

 iterator();

 size();

 

 5，获取交集。

 retainAll();

 

 6，集合变数组。

 toArray();

  Collection接口特点：

1，该接口允许元素重复（其子接口Set接口不允许重复元素，有自己的排序机制）

2，add方法的参数类型是Object。以便于接收任意类型对象。

3，集合中存储的都是对象的引用(地址)

迭代器（用于遍历容器中的元素）

什么是迭代器呢？（内部实现使用了内部类）

其实就是集合的取出元素的方式。 如同抓娃娃游戏机中的夹子。

 

迭代器是取出方式，会直接访问集合中的元素。 所以将迭代器通过内部类的形式来进行描述。 通过容器的iterator()方法获取该内部类的对象。 Collection接口中的获取方法中iterator()方法返回一个迭代器。

迭代器取代了 Java Collections Framework 中的 Enumeration。迭代器与枚举有两点不同：

• 迭代器允许调用者利用定义良好的语义在迭代期间从迭代器所指向的 collection 移除元素。
• 方法名称得到了改进。 

方法摘要
boolean	hasNext()            如果仍有元素可以迭代，则返回 true。
E	next()            返回迭代的下一个元素。（没有元素可迭代的话，就会抛出NoSuchElementException异常）
void	remove()            从迭代器指向的 collection 中移除迭代器返回的最后一个元素（可选操作）。 抛出： UnsupportedOperationException - 如果迭代器不支持 remove 操作。 IllegalStateException - 如果尚未调用 next 方法，或者在上一次调用 next 方法之后已经调用了 remove 方法。

示例：

看父类的方法，建立子类对象使用并验证方法（多态的表现），以ArrayList为例：

class  CollectionDemo
 {
  public static void main(String[] args) 
  {  
   method_get();
  }
  public static void method_get()
  {
   ArrayList al = new ArrayList();
   //1，添加元素。
   al.add("java01");//add(Object obj);
   al.add("java02");
   al.add("java03");
   al.add("java04");
 
   for(Iterator it = al.iterator(); it.hasNext() ; )//开发中用这个，让it作为局部变量，使用后就消失的提                //高效率
   {
    sop(it.next());
   }
  }
 
 
  public static void method_2()
  {
   ArrayList al1 = new ArrayList();
 
   al1.add("java01");
   al1.add("java02");
   al1.add("java03");
   al1.add("java04");
   ArrayList al2 = new ArrayList();
 
   al2.add("java03");
   al2.add("java04");
   al2.add("java05");
   al2.add("java06");
 
   
   //al1.retainAll(al2);//取交集，al1中只会保留和al2中相同的元素。
   al1.removeAll(al2);
 
   sop("al1:"+al1);
   sop("al2:"+al2);
  }
 
  public static void base_method()
  {
   //创建一个集合容器。使用Collection接口的子类。ArrayList
   ArrayList al = new ArrayList();
 
   //1，添加元素。
   al.add("java01");//add(Object obj);
   al.add("java02");
   al.add("java03");
   al.add("java04");
 
   //打印原集合。
   sop("原集合:"+al);
 
   //3，删除元素。
   //al.remove("java02");
   //al.clear();//清空集合。
 
   //4，判断元素。
   sop("java03是否存在:"+al.contains("java03"));
   sop("集合是否为空？"+al.isEmpty());
 
   //2，获取个数。集合长度。
   sop("size:"+al.size());
 
   //打印改变后的集合。
   sop(al);
  }
 
  public static void sop(Object obj)
  {
   System.out.println(obj);
  }
 }

二、List集合：

Collection

  |--List:元素是有序的，元素可以重复。因为该集合体系有索引。

     |--ArrayList:底层的数据结构使用的是数组结构。特点：查询速度很快。但是增删稍慢。线程不同步。

     |--LinkedList:底层使用的链表数据结构。特点：增删速度很快，查询稍慢。线程不同步。

     |--Vector:底层是数组数据结构。线程同步。被ArrayList替代了。因为效率低。即使碰到了多线程，可 以加锁，依然不用Vector。

ArrayList与Vector的关系就像StringBulider与StringBuffer的关系一样。

list集合中判断元素是否相同，依据的是元素的equals方法。

List集合的特性方法：

List：特有方法。凡是可以操作角标的方法都是该体系特有的方法。

 ArrayList特有的方法：

 增

  add(index,element);

  addAll(index,Collection);

 删

  remove(index);

 改

  set(index,element);

 查

  get(index):

  subList(from,to);

  listIterator();

  int indexOf(obj):获取指定元素的位置。

  ListIterator listIterator();

 

 List集合特有的迭代器。ListIterator是Iterator的子接口。

 

 在迭代时，不可以通过集合对象的方法操作集合中的元素。

 因为会发生ConcurrentModificationException异常。

 

 所以，在迭代器时，只能用迭代器的方法操作元素，可是Iterator方法是有限的，

 只能对元素进行判断，取出，删除的操作，

 如果想要其他的操作如添加，修改等，就需要使用其子接口，ListIterator。

 该接口只能通过List集合的listIterator方法获取。

   列表迭代器，允许程序员按任一方向遍历列表、迭代期间修改列表，并获得迭代器在列表中的当前位置。ListIterator 没有当前元素；它的光标位置 始终位于调用 previous() 所返回的元素和调用 next() 所返回的元素之间。长度为 n 的列表的迭代器有 n+1 个可能的指针位置，如下面的插入符举例说明：           

   

   

     
      
         
     
          
    Element(0)   Element(1)   Element(2)   ... Element(n-1)
   
 cursor positions:  ^              ^                ^               ^                        ^

   注意，remove() 和 set(Object) 方法不是根据光标位置定义的；它们是根据对调用 next() 或 previous() 所返回的最后一个元素的操作定义的。

 

LinkedList:特有方法：

 addFirst();

 addLast();

 

 getFirst();

 getLast();

 获取元素，但不删除元素。如果集合中没有元素，会出现NoSuchElementException

 

 removeFirst();

 removeLast();

 不仅能删除元素，还能获取元素。如果集合中没有元素，会出现NoSuchElementException

 

 

 在JDK1.6出现了替代方法。

 

 offerFirst();

 offerLast();

 

 peekFirst();（peek偷窥，看一眼之意）

 peekLast();

 获取元素，但不删除元素。如果集合中没有元素，会返回null。

 

 pollFirst();

 pollLast();

 获取元素，但是元素被删除。如果集合中没有元素，会返回null。

Vector已经被ArrayList所替代，但他有一些特有的知识点，虽然已经过时了但了解是需要的：

枚举就是Vector特有的取出方式，发现枚举和迭代器很像。其实枚举和迭代是一样的。

因为枚举的名称以及方法的名称都过长。所以被迭代器取代了。枚举郁郁而终了。

示例：

class VectorDemo 
 {
  public static void main(String[] args) 
  {
   Vector v = new Vector();
 
   v.add("java01");
   v.add("java02");
   v.add("java03");
   v.add("java04");
 
   Enumeration en = v.elements();
 
   while(en.hasMoreElements())
   {
    System.out.println(en.nextElement());
   }
  }
 }

LinkedList的应用：

/*

 使用LinkedList模拟一个堆栈或者队列数据结构。

 堆栈：先进后出  如同一个杯子。

 队列：先进先出 First in First out  FIFO 如同一个水管。

 */

代码：

import java.util.*;
 class DuiLie
 {
  private LinkedList link;
 
  DuiLie()
  {
   link = new LinkedList();
  }
  
  public void myAdd(Object obj)
  {
   link.addFirst(obj);
  }
  public Object myGet()
  {
   return link.removeFirst();
  }
  public boolean isNull()
  {
   return link.isEmpty();
  }
 }

ArrayList的小应用：

去除ArrayList集合中的重复元素

代码：

lass ArrayListTest 
 {
  public static void sop(Object obj)
  {
   System.out.println(obj);
  }
  public static void main(String[] args) 
  {
   ArrayList al = new ArrayList();
 
   al.add("java01");
   al.add("java02");
   al.add("java01");
   al.add("java02");
   al.add("java01");
 //  al.add("java03");
 
   sop(al); 
   al = singleElement(al);
   sop(al);  
  }
 
  public static ArrayList singleElement(ArrayList al)
  {
   //定义一个临时容器。
   ArrayList newAl = new ArrayList();
   Iterator it = al.iterator();
   while(it.hasNext())
   {
    Object obj = it.next();
    if(!newAl.contains(obj))
     newAl.add(obj);
   }
   return newAl;
  }
 }

三、Set集合：

Set集合的功能和Collection是一致的。Set接口中的功能与Collection相比没有更多特殊的方法，但是起功能实现的机制不一样。

|--Set：元素是无序(存入和取出的顺序不一定一致)，元素不可以重复。、

  |--HashSet:底层数据结构是哈希表。是线程不安全的。不同步。

  HashSet是如何保证元素唯一性的呢？

  是通过元素的两个方法，hashCode和equals来完成。

  如果元素的HashCode值相同，才会判断equals是否为true。

  如果元素的hashcode值不同，不会调用equals。

  注意,对于判断元素是否存在，以及删除等操作，依赖的方法是元素的hashcode和equals方法。

若建立一个类时，他的对象有可能大量建立并存入到哈希表结构的容器中时一定要覆盖Object类的中的hashcode方法和equals方法，否则会出问题。

HashSet应用：

import java.util.*;
/*
往hashSet集合中存入自定义对象
姓名和年龄相同为同一个人，重复元素。
*/
class HashSetTest 
{
 public static void sop(Object obj)
 {
  System.out.println(obj);
 }
 public static void main(String[] args) 
 {
  HashSet hs = new HashSet();

  hs.add(new Person("a1",11));
  hs.add(new Person("a2",12));
  hs.add(new Person("a3",13));
//  hs.add(new Person("a2",12));
//  hs.add(new Person("a4",14));
  //sop("a1:"+hs.contains(new Person("a2",12)));   
//  hs.remove(new Person("a4",13));  
  
  for(Iterator it = hs.iterator();it.hasNext();)
  {
   Person p = (Person)it.next();
   sop(p.getName()+"::"+p.getAge());
  }
 }
}
class Person
{
 private String name;
 private int age;
 Person(String name,int age)
 {
  this.name = name;
  this.age = age;
 }
 
 public int hashCode()
 {
  System.out.println(this.name+"....hashCode");
  return name.hashCode()+age*37;
 }

 public boolean equals(Object obj)
 {
  if(!(obj instanceof Person))
   return false;
  Person p = (Person)obj;
  System.out.println(this.name+"...equals.."+p.name);
  return this.name.equals(p.name) && this.age == p.age;
 }
 
 public String getName()
 {
  return name;
 }
 public int getAge()
 {
  return age;
 }
}

|--TreeSet：可以对Set集合中的元素进行排序。

  底层数据结构是二叉树（又叫红黑树）。

  保证元素唯一性的依据：compareTo方法return 0.

 TreeSet排序的第一种方式：让元素自身具备比较性。元素需要实现Comparable接口，覆盖compareTo方法。也种方式也成为元素的自然顺序，或者叫做默认顺序。

 

TreeSet的第二种排序方式。当元素自身不具备比较性时，或者具备的比较性不是所需要的。这时就需要让集合自身具备比较性。在集合初始化时，就有了比较方式。

记住，排序时，当主要条件相同时，一定判断一下次要条件。(否则只要主要条件相同就会被认为是同一元素)

 需求：往TreeSet集合中存储自定义对象学生。 想按照学生的年龄进行排序。

class TreeSetDemo 
{
 public static void main(String[] args) 
 {
  TreeSet ts = new TreeSet();

  ts.add(new Student("lisi02",22));
  ts.add(new Student("lisi007",20));
  ts.add(new Student("lisi09",19));
  ts.add(new Student("lisi08",19));
  //ts.add(new Student("lisi007",20));
  //ts.add(new Student("lisi01",40));

  Iterator it = ts.iterator();
  while(it.hasNext())
  {
   Student stu = (Student)it.next();
   System.out.println(stu.getName()+"..."+stu.getAge());
  }
 }
}

class Student implements Comparable//该接口强制让学生具备比较性。
{
 private String name;
 private int age;

 Student(String name,int age)
 {
  this.name = name;
  this.age = age;
 }

 public int compareTo(Object obj)
 {
  //return 0; 
  if(!(obj instanceof Student))
   throw new RuntimeException("不是学生对象");
  Student s = (Student)obj;

  System.out.println(this.name+"....compareto....."+s.name);
  if(this.age>s.age)
   return 1;
  if(this.age==s.age)
  {
   return this.name.compareTo(s.name);
  }
  return -1;
 }

 public String getName()
 {
  return name;

 }
 public int getAge()
 {
  return age;
 }
}