1.集合框架概述及其特点
面向对象语言对事物的体现都是以对象的形式,所以为了方便对多个对象的操作,就对对象进行存储,集合就是存储对象最常用的一种方式;
数组和集合都是容器,相较于数组有以下特点:
(1).集合的长度是可变的;数组的长度是固定的;
(2).集合只能存储对象,即引用数据类型,存放的都是对象的引用/地址;数组可以存储基本数据类型;
(3).集合可以存储不同类型的对象;数组存储的是同一类型的数据或对象;
2.Java中的集合体系

每一个容器对数据的存储方式都有不同,这样的存储方式称之为:数据结构;
Interface Collection
|--Interface List:元素是有序的,有序的意思是按什么顺序存储就按什么顺序读取,元素可以重复,因为集合List体系有索引;
|--ArrayList:底层数据结构是数组结构,查找速度快,增删操作复杂,线程不同步;
|--LinkedList:底层数据结构是链表结构,查找速度较慢,增删操作快;
|--Vector:底层数据结构是数组结构,线程同步的,集合框架出现后被ArrayList取代;
|--Interface Set:元素是无序的(存入和取出的顺序不一致),元素不可以重复;
|--HashSet:底层数据结构是哈希表,保证元素惟一性通过hashCode()和equals()方法;
|--TreeSet:底层数据结构是二叉树,可以对Set集合中的元素进行排序;
Interface Map:该集合存储键值对,保证键的唯一性;
|--Hashtable:底层数据结构是哈希表,不可以存入null的键和值,线程同步的,元素间无序;
|--HashMap:底层数据结构是哈希表,允许使用null的键和值,线程不同步,效率高,元素间无序;
|--TreeMap:底层数据结构是二叉树,线程不同步,可以用于给Map集合中的键排序;
3.共性的Collection集合
(1).添加元素:
boolean add (Object obj):添加某个元素,操作成功返回true;
boolean addAll(Collection c):添加某个集合,相当于并集;
(2).删除元素:
void clear():移除此Collection中的所有元素;
boolean remove(Object obj):从该Collection中移除指定元素的单个实例;删除成功返回true;
boolean removeAll(Collection c):移除在该Collection中那些也包含在指定c中的所有元素,相当于取差集;
(3).获取操作:
int size():返回元素个数;
boolean retainAll(Collection c):仅保留此Collection中那些也包含在指定c中的元素,相当于取交集;
(4).判断操作:
boolean contains(Object obj):判断是否包含指定元素;
boolean containsAll(Collection c):此Collection中包含指定c中的所有元素时,返回true;
boolean isEmpty():判断是否为空集合;
(5).转换操作:
Object[ ] toArray():集合转换为数组;
(6).获取元素:
Iterator iterator():返回在此Collection的元素上进行迭代的迭代器;
迭代器:集合的取出元素方式;
其产生:每个集合中都有取出操作,当简单的方法不足以完成取出动作时,就将取出的动作封装成一个对象,又由于不同数据结构的集合的取出操作各有差异,但是取出的动作通常是共性的(判断+取出),于是向上抽取定义取出集合元素操作的内部类;之所以定义为内部类,是因为取出的操作需要操作的是集合中的元素,因此定义为内部类来直接访问集合中的元素最为方便;
将这些内部类符合的规则定义为Iterator;
联系:夹娃娃机;整个机器相当于容器集合,保存的元素是娃娃;内部类相当于夹子,定义在机器内部;外部的操纵杆相当于集合对外提供的方法;
集合的迭代操作:
- package com.zr.day14;
-
- import java.util.*;
-
- class IteratorDemo
- {
- public static void main(String[] args)
- {
- Collection c = new ArrayList();
- c.add("Messi");<span style="white-space:pre"> </span>
- c.add("Ronaldo");
- c.add("kaka");
- c.add(100);
-
- Iterator it = c.iterator();
- while(it.hasNext())
- {
- System.out.println(it.next());
- }
- System.out.println("------------");
-
-
- for(Iterator iter = c.iterator();iter.hasNext();)
- {
- System.out.println(iter.next());
- }
- }
- }
4.List集合
4.1 List集合中的特有方法
因为List集合是有序的,所以相较于Collection,带有角标的方法都是List集合的特有方法;
(1).增
void add(int index, Object obj):在指定位置添加元素;
boolean addAll(int index, Collection c):将指定集合添加到指定位置;
(2).删
Object remove(int index):移除列表中指定位置的元素,返回以前再此位置的元素;
(3).改
Object set(int index, Object obj):用指定元素替换列表中指定位置的元素,返回之前的元素;
(4).查
Object get(int index):返回列表中指定位置的元素;
List subList(int fromindex, int toindex):返回子列表,包含头不包含尾;
int indexOf(Object obj):返回列表中第一次出现的指定元素的索引,没有则返回-1;
int lastIndexOf(Object obj):反向索引;
(5).特有的获取元素迭代器
ListIterator listIterator():迭代
ListIterator listIterator(int index):从指定位置开始迭代
(6).迭代器Iterator和列表迭代器ListIterator
ListIterator继承了Iterator,是其子接口;
在迭代集合时,使用Iterator中操作元素的方法有限;
Iterator:hasNext(),next(),remove();
ListIterator:hasNext(),next(),nextIndex(),remove(),add(),set(),hasPrevious(),PreviousIndex(),Previous();
并发操作异常:迭代器操作和集合操作同时处理集合中的元素;ConcurrentModificationException;
(7).多种获取List集合元素的方式;
- package com.zr.day14;
-
- import java.util.*;
-
- class IteratorDemo
- {
- public static void main(String[] args)
- {
- ArrayList al = new ArrayList();
- al.add("Messi");
- al.add("Ronaldo");
- al.add("kaka");
- al.add(100);
-
-
- for(int x=0; x<al.size(); x++)
- {
- System.out.println(al.get(x));
- }
- System.out.println("------------");
-
-
- Iterator it = al.iterator();
- while(it.hasNext())
- {
- System.out.println(it.next());
- }
- System.out.println("------------");
-
-
-
- ListIterator lit = al.listIterator();
- while(lit.hasNext())
- {
- System.out.println(lit.next());
- }
- }
- }
4.2 List:ArrayList
ArrayList底层数据结构是数组,大多数方法都和List接口一致;
特有方法:protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex):移除索引范围内的元素;包含头不包含尾
(1).去除ArrayList集合中的重复字符串元素;
-
- package com.zr.day14;
-
- import java.util.*;
-
- class ArrayListDemo
- {
- public static void main(String[] args)
- {
-
- ArrayList al = new ArrayList();
- al.add("Messi");
- al.add("Ronaldo");
- al.add("Bale");
- al.add("kaka");
- al.add("Ronaldo");
-
- System.out.println(al);
-
- al = removeOther(al);
- System.out.println(al);
- }
-
-
-
- public static ArrayList removeOther(ArrayList al)
- {
- ArrayList newAl = new ArrayList();
- Iterator it = al.iterator();
-
- while(it.hasNext())
- {
- Object obj = it.next();
-
- if(!newAl.contains(obj))
- {
-
- newAl.add(obj);
- }
- }
-
- return newAl;
- }
- }
(2).将自定义对象作为元素存储到ArrayList集合中,并去除重复元素;
-
-
- package com.zr.day14;
-
- import java.util.*;
-
- class ArrayListDemo
- {
- public static void main(String[] args)
- {
-
- ArrayList al = new ArrayList();
- al.add(new Student("Messi",26));
- al.add(new Student("Ronaldo",27));
- al.add(new Student("Bale",28));
- al.add(new Student("kaka",29));
- al.add(new Student("Ronaldo",27));
- al.add(new Student("Ronaldo",30));
-
- System.out.println("处理前:"+al);
-
- al = removeOther(al);
- System.out.println("处理后:"+al);
- }
-
-
-
- public static ArrayList removeOther(ArrayList al)
- {
- ArrayList newAl = new ArrayList();
- Iterator it = al.iterator();
-
- while(it.hasNext())
- {
- Object obj = it.next();
-
- if(!newAl.contains(obj))
- {
-
- newAl.add(obj);
- }
- }
-
- return newAl;
- }
- }
-
- class Student
- {
- private String name;
- private int age;
- Student(String name, int age)
- {
- this.name = name;
- this.age = age;
- }
-
- public String toString()
- {
- return name+":::::"+age;
- }
-
- public boolean equals(Object obj)
- {
- if(!(obj instanceof Student))
- return false;
- Student stu = (Student)obj;
- boolean b = this.name.equals(stu.name) && this.age == stu.age;
-
- System.out.println(this.name + "--比较--" + stu.name + "--结果--::" +b);
- return b;
- }
- }
输出结果:

分析打印结果发现,ArrayList的contains()方法底层是通过调用equals方法来比较各个元素是否是重复元素;
4.3 List:Vector
Vector是集合框架之前的体系,底层数据结构也是数组,集合框架出现后被ArrayList所替代;
Vector中的获取元素方法:角标,迭代器,枚举;
其中枚举是Vector的特有方式,因为枚举的名称和方法名称都过长,最后被迭代器所取代;
Enumeration elements():相当于集合中的iterator方法;
Interface Enumeration中封装的方法:
boolean hasMoreElements():使用时相当于Iterator中的hasNext()方法;
Object nextElement():使用时相当于Iterator中的next()方法;
4.4 List:LinkedList
LinkedList底层数据结构是链表结构,相较于数组结构的ArrayList有其特有的方法;
(1).添加:
void addFirst(Object obj)
void addLast(Object obj)
boolean offer(Object obj)
boolean offerFirst(Object obj)
boolean offerLast(Object obj)
(2).删除:
Object removeFirst()
Object removeLast()
Object poll()
Object pollFirst()
Object pollLast()
(3).获取:
Object getFirst()
Object getLast()
Object peek()
Object peekFirst()
Object peekLast()
(4).逆向迭代
Iterator descendingIterator()
上述方法中,offer,peek,poll方法是JDK6.0之后出现的,当集合中没有元素时不会抛出异常,直接返回null;
但是get和remove方法会出现异常:NoSuchElementException;
(5).练习:使用LinkedList创建栈和队列数据结构;
-
-
-
- package com.zr.day14;
-
- import java.util.LinkedList;
-
- class LinkedListDemo
- {
- public static void main(String[] args)
- {
- MyQue mq = new MyQue();
- mq.myAdd("messi");
- mq.myAdd("ronaldo");
- mq.myAdd("kaka");
- System.out.println(mq);
- System.out.println(mq.myDel());
- System.out.println(mq);
- }
- }
-
-
- class MyQue
- {
- private LinkedList ll;
- MyQue()
- {
- this.ll = new LinkedList();
- }
-
- public void myAdd(Object obj)
- {
- ll.addFirst(obj);
- }
-
- public Object myDel()
- {
- return ll.removeLast();
- }
-
- public String toString()
- {
- return ll.toString();
- }
- }
-
-
-
- class MyStack
- {
- private LinkedList ll ;
- MyStack()
- {
- this.ll = new LinkedList();
- }
-
- public void myAdd(Object obj)
- {
- ll.addFirst(obj);
- }
-
- public Object myDel()
- {
- return ll.removeFirst();
- }
-
- public String toString()
- {
- return ll.toString();
- }
- }
5.Set集合
Set作为Collection集合的子类,其中的操作基本同Collection集合一致,相较于List集合,其存取是无序的;
5.1 HashSet
分析HashSet中如何保证元素的惟一性:
首先,因为HashSet底层数据结构是哈希表,所以对于添加的元素,会计算该对象的哈希值,即hashCode()方法,当哈希值不一样时,就根据哈希表为元素分配不同的地址空间;当哈希值一样时,再通过比较equals()方法确定对象是不是同一对象,如果是则为了保证唯一性,只保留一个元素,如果不是则在该哈希值对应的地址域再分配空间存储元素;
说明:
(1).基类Object:
hashCode():根据地址值返回一个整数;
equals():当两个引用指向同一个对象时,返回true;
toString():obj.getClass().getName() + "@" +hashCode();
(2).String类:该类中复写了上述方法;
hashCode():根据字符串的内容返回一个整数;
equals():当两个字符串序列一致时,返回true;
toString():返回字符串本身;
(3).其他自定义类,当需要存储到HashSet集合中的时候应尽量覆盖hashCode()和equals()方法;
实例:
(1).使用HashSet存储字符串对象;
-
- package com.zr.day14;
-
- import java.util.HashSet;
-
- class HashSetDemo
- {
- public static void main(String[] args)
- {
- HashSet hs = new HashSet();
- System.out.println(hs.add("messi"));
- System.out.println(hs.add("kaka"));
- System.out.println(hs.add("bale"));
-
-
- System.out.println(hs.add("messi"));
-
- System.out.println(hs);
- }
- }
(2).使用HashSet存储自定义对象;
-
- package com.zr.day14;
-
- import java.util.HashSet;
-
-
- class Person
- {
- private String name;
- private int age;
- Person(String name,int age)
- {
- this.name = name;
- this.age = age;
- }
-
- public int hashCode()
- {
-
- return this.name.hashCode()+this.age*38;
- }
-
- public boolean equals(Object obj)
- {
- if(!(obj instanceof Person))
- return false;
- Person p = (Person)obj;
- boolean b = this.name.equals(p.name) && this.age == p.age;
- System.out.println(this.name+"--比较--"+p.name +"--结果--"+b);
- return b;
- }
-
- public String toString()
- {
- return this.name+"::"+this.age;
- }
- }
-
- class HashSetDemo
- {
- public static void main(String[] args)
- {
- HashSet hs = new HashSet();
- hs.add(new Person("p1",21));
- hs.add(new Person("p2",22));
- hs.add(new Person("p3",23));
- hs.add(new Person("p2",22));
- hs.add(new Person("p3",23));
-
- System.out.println(hs);
- }
- }
通过上述示例可以看出,每当新添加一个对象时,会计算这个对象的哈希值,同已有的对象哈希值进行比较,如果哈希值相等,则再调用equals方法判断是否是同一个对象;
代码运行结果:

总结:在HashSet中是通过hashCode()和equals()方法来保证元素的惟一性的,而且这两个方法还作为判断操作和删除操作的依据,所以对于自定义的对象,要覆盖这两个方法;
5.2 TreeSet
TreeSet相较于HashSet,其底层使用的是二叉树的数据结构,可以对集合中的元素进行排序;
排序的两种方式:
(1).使TreeSet中的元素自身具备比较性;
实现Java.lang.Comparable接口,覆盖接口中定义的int compareTo(Object o)方法;
比较时,当主要条件相同时,必须要判断次要条件;
保证元素惟一性的依据:compareTo();
元素对象被定义完成就具备比较性,这种顺序称为元素的自然顺序,或者叫默认顺序;
String类实现了Comparable接口,其自然顺序是字典顺序;
同样,基本数据类型包装类也实现了Comparable接口;
自定义类如果要存放到TreeSet集合中需要实现Comparable接口;
(2).让集合自身具备比较性:将自定义的比较器传递给集合的构造方法;
Java.util.Comparator接口中定义了int compare(Object o1, Object o2)方法;
当元素自身不具备比较性时,或者具备的比较性不是实际环境所需要的,就可以使用自定义的比较器;
在集合初始化的时候就定义了比较方式;
示例:
(1).使用TreeSet存储字符串对象;
-
- package com.zr.day14;
-
- import java.util.Comparator;
- import java.util.TreeSet;
-
- class TreeSetDemo
- {
- public static void main(String[] args)
- {
-
- TreeSet ts = new TreeSet(new MyComparator());
- ts.add("ggxd");
- ts.add("mmn");
- ts.add("abc");
- ts.add("zz");
-
- ts.add("zz");
-
- System.out.println(ts);
- }
- }
-
-
- class MyComparator implements Comparator
- {
-
- public int compare(Object o1, Object o2)
- {
-
- String s1 = (String)o1;
- String s2 = (String)o2;
-
- int num = Integer.valueOf(s1.length()).compareTo(Integer.valueOf(s2.length()));
- if(num==0)
-
-
- return s1.compareTo(s2);
- return num;
- }
-
- }
(2).使用TreeSet存储自定义对象;
-
- package com.zr.day14;
-
- import java.util.*;
-
- class TreeSetTest
- {
- public static void main(String[] args)
- {
-
-
- TreeSet ts = new TreeSet(new Comparator()
- {
- public int compare(Object o1, Object o2)
- {
- Person p1 = (Person)o1;
- Person p2 = (Person)o2;
- int num = Integer.valueOf(p1.getName().length()).compareTo(Integer.valueOf(p2.getName().length()));
- if(num==0)
- return Integer.valueOf(p2.getAge()).compareTo(Integer.valueOf(p1.getAge()));
- return num;
- }
- });
- ts.add(new Person("alonsol",30));
- ts.add(new Person("messi",29));
- ts.add(new Person("messi",27));
- ts.add(new Person("bale",21));
- ts.add(new Person("zidane",25));
-
-
- System.out.println(ts);
- }
- }
-
-
- class Person implements Comparable
- {
- private String name;
- private int age;
- Person(String name,int age)
- {
- this.name = name;
- this.age = age;
- }
-
- public String getName() {
- return name;
- }
-
- public void setName(String name) {
- this.name = name;
- }
-
- public int getAge() {
- return age;
- }
-
- public void setAge(int age) {
- this.age = age;
- }
-
- public String toString()
- {
- return this.name+"::"+this.age;
- }
-
-
- public int compareTo(Object o){
- if(!(o instanceof Person))
- throw new ClassCastException("转换异常");
- Person p = (Person)o;
- int num = this.name.compareTo(p.name);
- if(num==0)
- return Integer.valueOf(this.age).compareTo(Integer.valueOf(p.age));
- return num;
- }
- }
6.Map集合
Map集合中存储的是键值对,而且保证键的惟一性;
6.1 Map集合中的共性方法
(1).添加操作
Object put(Object key, Object value):要么返回null,要么返回该key对应的之前的值;
void putAll(Map m)
(2).删除操作
Object remove(Object key):根据键查找移除,返回该键对应的value
void clear():清空集合
(3).判断操作
boolean containKey(Object key):判断键;
boolean containValue(Object value):判断值
boolean isEmpty():判断集合是否为空;
(4).获取操作
Object get(Object key):根据键获取值;
int size():获取集合大小;
Collection values():获取value的集合;
6.2 Map集合中的迭代操作
因为Map集合中没有定义迭代器,所以要取出Map集合中的元素只有利用Set集合的迭代器;
(1).方式一:set keySet()
将Map中的所有键存储到Set集合中,在利用Set集合的迭代器,使用迭代方式获取所有键,然后调用Map集合中的get方法,获取每个键对应的value值;
(2).方式二:set<Map.Entry<k,v>> entrySet()
使用entrySet方法返回的是集合键与值之间的映射关系结合,关系的类型是Map.Entry类型,该类是Map接口中的一个静态内部接口,其中定义了getKey(),getValue(),setValue()等方法,通过这些方法同样可以获取Map集合中的键和值;
内部接口中只提供了方法的定义,具体的实现由Map的子类去实现;
- package com.zr.day14;
- import java.util.*;
-
- class MapDemo
- {
- public static void main(String[] args)
- {
- HashMap<Stu,String> hm = new HashMap<Stu,String>();
-
- hm.put(new Stu("zxx",38),"北京");
- hm.put(new Stu("lhm",15),"上海");
- hm.put(new Stu("mesi",54),"武汉");
- hm.put(new Stu("hua",76),"深圳");
- hm.put(new Stu("hua",36),"深圳");
-
-
- Set<Stu> ks = hm.keySet();
- Iterator<Stu> it = ks.iterator();
- while(it.hasNext())
- {
- Stu stu = it.next();
- String city = hm.get(stu);
- System.out.println(stu + "-----" + city);
- }
-
-
- Set<Map.Entry<Stu,String>> es = hm.entrySet();
- Iterator<Map.Entry<Stu,String>> iter = es.iterator();
- while(iter.hasNext())
- {
- Map.Entry<Stu,String> me = iter.next();
- Stu stu = me.getKey();
- String city = me.getValue();
- System.out.println(stu + "********" + city);
- }
- }
- }
-
-
-
- class Stu implements Comparable<Stu>
- {
- private String name;
- private int age;
- public Stu(String name,int age)
- {
- this.name = name;
- this.age = age;
- }
- public int hashCode()
- {
- return this.name.hashCode() + (this.age * 38);
- }
- public boolean equals(Object o)
- {
- if(!(o instanceof Stu))
- throw new ClassCastException("类型不匹配");
- Stu stu = (Stu)o;
- return this.name.equals(stu.name) && this.age == stu.age;
- }
- public int compareTo(Stu stu)
- {
- int num = this.name.compareTo(stu.name);
- if(num==0)
- return Integer.valueOf(this.age).compareTo(Integer.valueOf(stu.age));
- return num;
- }
- public String toString()
- {
- return this.name+":"+this.age;
- }
- }
(3).练习:根据给定的字符串按照指定的格式打印字符和字符个数;
-
-
-
-
-
-
-
-
- package com.zr.day14;
- import java.util.*;
- class MapTest
- {
- public static void main(String[] args)
- {
- String str = "abcabc2abcabdabef";
- String pri = printMap(str);
- System.out.println(pri);
- }
- public static String printMap(String str)
- {
-
- char[] chs = str.toCharArray();
-
- TreeMap<Character,Integer> tm = new TreeMap<Character,Integer>();
- int count = 0;
-
- for(int x=0; x<chs.length; x++)
- {
-
- if(!(chs[x]>='a' && chs[x]<='z' || chs[x]>='A' && chs[x]<='Z'))
- continue;
- Integer value = tm.get(chs[x]);
- if(value != null)
- count = value;
- tm.put(chs[x], ++count);
- count=0;
- }
-
- Set<Character> ks = tm.keySet();
- Iterator<Character> it = ks.iterator();
- StringBuilder sb = new StringBuilder();
- while(it.hasNext())
- {
- Character ch = it.next();
- Integer value = tm.get(ch);
-
- sb.append(ch+"("+value+")");
- }
- return sb.toString();
- }
- }
6.3 Map集合扩展;集合嵌套;
7. 集合框架中的工具类
7.1 Collections:提供了很多用来操作集合的方法;
(1).sort(list):用来给List集合排序,可以指定比较器,Set中可以直接使用TreeSet;
(2).max,min:用来获取集合中的最值元素,可以使用默认顺序可以使用自定义比较器;
(3).int binarySearch(list, key):二分查找,针对有序的集合,返回值-(插入值)-1;
(4).void fill(list, object):将集合中的所有元素替换为指定元素;
(5).boolean replaceAll(list , old, new):使用新值替换列表中出现的所有某一指定值;
(6).void reverse (list):反转列表中的元素;
(7).Comparator reverseOrder():反转默认顺序的比较器;
(8).Comparator reverseOrder(comparator):反转指定比较器顺序;
(9).void shuffle(list):随机排列
(10).List synchronizedList(list):返回线程同步的列表;
(11).void swap(list,i,j):交换指定位置的元素;
7.2 Arrays:专门用来操作数组的工具类;
(1).二分查找
(2).排序
(3).填充fill
(4).List asList(可变参数):将数组转换为列表;
数组转变为集合:
asList,将数组转换为集合,可以使用集合的思想和方法操作数组;
但是,不可以使用集合的增删方法,因为数组的长度是固定的;否则会出现UnSupportedOperationException;
数组中的元素都是对象的引用时,那么数组中的元素就直接转换为集合中的元素;
数组中的元素是基本数据类型时,那么就将整个数组作为集合中的元素;
集合转变为数组:
Collection中提供的toArray()和toArray(object[ ] array)操作可以完成集合到数组的转换;
集合转换为数组,主要是限定对集合元素的操作;
当指定类型的数组长度小于集合的size,那么该方法内部会创建一个新数组,长度为集合的size;
当指定类型的数组长度大于集合的size,使用原来的数组;
最好是指定大小刚刚好的数组:size();
8.其他常用对象
8.1 System
(1).对外没有提供构造函数,不能被实例化;
(2).该类中定义的方法都是静态的;
(3).操作属性:Properties是Hashtable的子类
getProperties():获取系统属性;
setProperties():设置系统属性;
list(PrintStream):可以将属性信息输出到指定的输出流;
8.2 Runtime
每个Java应用程序都有一个Runtime实例,应用程序执行时就建立了;
(1).没有构造函数,也就不能new对象,可以通过getRuntime()获取Runtime对象(单例);
(2).方法ecex()可以用来执行一个命令,返回一个Process类型对象;
8.3 Math:java.lang
(1).ceil():大于指定值的最小整数;
(2).floor():小于指定值的最大整数;
(3).round():四舍五入;
(4).pow(底数,指数):求幂;
(5).random():返回0到1之间的随机double数,包含0不包含1;