集合类——Collection、List、Set接口

集合类

Java类集

我们知道数组最大的缺陷就是：长度固定。从jdk1.2开始为了解决数组长度固定的问题，就提供了动态对象数组实现框架——Java类集框架。Java集合类框架其实就是Java针对于数据结构的一种实现。

Java类集的本质就是动态对象数组。

在Java类集中提供有两个最为核心的接口：Collection和Map接口。

1、Collection接口

（1）定义:

public interface Collection<E> extends Iterable<E>

Collection是单个集合保存的最大接口。

Collection与写过的链表类似，每一次进行数据操作的时候只能对单个对象进行处理。且从jdk1.5开始追加泛型应用，这样可以避免ClassCastException异常的出现，里面的所有保存数据类型应该相同。

（2）常用方法

向集合中添加元素：boolean add(E e)

向集合中添加一组元素：boolean addAll(Collection<? extends E> c)

清空集合数据： void clear()

查找数据是否存在：boolean contains(Object o)

删除数据:boolean remove(Object o)

取得集合长度：int size()

将结合变为对象数组：Object[] toArray()

取得Iterator接口对象，用于集合输出：Iterator<E> iterator()

实则Collection接口只是一个存储数据的标准，并不能用来区分存储类型。如：需要区分可存储数据的重复与否。所以我们一般用来使用的是Collection的两个子接口：List和Set。

              

2、List接口

public interface List<E> extends Collection<E>

新增方法：

根据索引取得保存数据: E get(int index)

修改数据： E set(int index, E element)

List接口与Collection接口相比，比其增加了一个get()、set()方法，可以通过指定的索引值取得修改、内容。要想取得接口的实例化对象则其必须有子类，在List接口下有三个常用子类：ArrayList、Vector、LinkedList.

               

（1）ArrayList

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>

ArrayList是针对于List的数组实现。

  1. package mycollection;
  2.  
  3.  
  4.  
  5. import java.util.*;
  6.  
  7.  
  8.  
  9. public class Test {
  10.  
  11. public static void main(String[] args) {
  12.  
  13. //这时候集合中只能存String类型的数据
  14.  
  15. List<String> list = new ArrayList<>();
  16.  
  17. list.add("hello");
  18.  
  19. list.add("world");
  20.  
  21. //添加重复元素
  22.  
  23. list.add("hello");
  24.  
  25. list.add("陕科大");
  26.  
  27. System.out.println(list);
  28.  
  29. //返回集合中元素的个数
  30.  
  31. System.out.println("新增元素后集合长度："+list.size());
  32.  
  33. //判断集合是否为空
  34.  
  35. System.out.println("集合是否为空："+list.isEmpty());
  36.  
  37. //判断集合是否包含指定元素(元素存在)
  38.  
  39. System.out.println("集合中是否包含元素“hello”:"+list.contains("hello"));
  40.  
  41. //判断集合是否包含指定元素(元素不存在)
  42.  
  43. System.out.println("集合中是否包含元素“haha”:"+list.contains("haha"));
  44.  
  45. //取得集合指定位置的元素
  46.  
  47. System.out.println("下标为2的元素："+list.get(2));
  48.  
  49. //修改指定位置的元素
  50.  
  51. System.out.println("修改下标为3的元素：");
  52.  
  53. list.set(3, "lemon");
  54.  
  55. System.out.println("修改元素后将集合中元素转化为数组并打印"+list.toArray());
  56.  
  57. for (String string : list) {
  58.  
  59. System.out.print(" "+string);
  60.  
  61. }
  62.  
  63. System.out.println();
  64.  
  65. //清空集合中元素
  66.  
  67. System.out.println("清空集合：");
  68.  
  69. list.clear();
  70.  
  71. System.out.println("清空后集合是否为空："+list.isEmpty());
  72.  
  73.  }
  74.  
  75. }

                    

由上述运行结果我们可以发现List可以存储重复元素。

get()方法是List子接口提供的，根据指定下标返回元素。若我们要对Collection接口实现此操作，则引用该将其转换为对象数组再进行操作。

  1. //利用Collection实现get()方法
  2.  
  3. public class Test {
  4.  
  5. public static void main(String[] args) {
  6.  
  7. //这时候集合中只能存String类型的数据
  8.  
  9. Collection<String> list = new ArrayList<>();
  10.  
  11. list.add("hello");
  12.  
  13. list.add("world");
  14.  
  15. //添加重复元素
  16.  
  17. list.add("hello");
  18.  
  19. list.add("陕科大");
  20.  
  21. //操作以Object为主，可能需要向下转型，就会出现ClassCastException异常
  22.  
  23. Object[] object = list.toArray();
  24.  
  25. System.out.println(Arrays.toString(object));
  26.  
  27. System.out.println("下标为2的元素:"+object[2]);
  28.  
  29.  }
  30.  
  31. }

                          

（1）Vector

Vector是jdk1.0提出的，而ArrayList是jdk1.2提出的，Vector相对使用较少。

Vector的使用与ArrayList的使用类似

  1. public class Test {
  2.  
  3. public static void main(String[] args) {
  4.  
  5. //这时候集合中只能存String类型的数据
  6.  
  7. List<String> list = new Vector<>();
  8.  
  9. list.add("hello");
  10.  
  11. list.add("world");
  12.  
  13. //添加重复元素
  14.  
  15. list.add("hello");
  16.  
  17. System.out.println(list);
  18.  
  19. //返回集合中元素的个数
  20.  
  21. System.out.println("新增元素后集合长度："+list.size());
  22.  
  23. //判断集合是否为空
  24.  
  25. System.out.println("集合是否为空："+list.isEmpty());
  26.  
  27. //判断集合是否包含指定元素(元素存在)
  28.  
  29. System.out.println("集合中是否包含元素“hello”:"+list.contains("hello"));
  30.  
  31. //判断集合是否包含指定元素(元素不存在)
  32.  
  33. System.out.println("集合中是否包含元素“haha”:"+list.contains("haha"));
  34.  
  35. //取得集合指定位置的元素
  36.  
  37. System.out.println("下标为2的元素："+list.get(2));
  38.  
  39. //修改指定位置的元素
  40.  
  41. System.out.println("修改下标为3的元素：");
  42.  
  43. list.set(1, "lemon");
  44.  
  45. System.out.println("修改元素后将集合中元素转化为数组并打印"+list.toArray());
  46.  
  47. for (String string : list) {
  48.  
  49. System.out.print(" "+string);
  50.  
  51. }
  52.  
  53. System.out.println();
  54.  
  55. //清空集合中元素
  56.  
  57. System.out.println("清空集合：");
  58.  
  59. list.clear();
  60.  
  61. System.out.println("清空后集合是否为空："+list.isEmpty());
  62.  
  63.  }
  64.  
  65. }

ArrayList和Vector的区别：

A. 时间上：Vector是jdk1.0提供的；而ArrayList是jdk1.5提供的。

B. 处理形式：Vector是同步处理，性能较低；而ArrayList是异步处理，性能相对高。

C. 数据安全：Vector是线程安全的；而ArrayList是非线程安全的。

D. 输出形式：Vector支持Iterator、ListIterator、 foreach、Enumeration输出；而ArrayList支持Iterator、ListIterator、foreach输出。

（2）LinkedList

若还是利用子类向父类转型来使用的话，LinkedList的使用和前面两者也没什么区别。

ArrayList和LinkedList的区别：

观察ArrayList的源码，可以发现ArrayList里面存放的是一个数组，如果实例化此对象时传入了数组的大小，则里面保存的数组就会开辟一个定长的数组，但是后续中再进行数据保存，若该长度不够使用则会对数组进行动态扩充。所以我们在使用ArrayList时最好对其设置初始化大小。

LinkedList就是一个纯粹的链表实现，除性能高外与我们编写的链表没有什么区别。

ArrayList封装的是数组，而LinkedList封装的是链表。进行查找时ArrayList的时间复杂度为1，而LinkedList的时间复杂度为n。

3、Set接口

与List接口相比Set：Set中的内容是不允许重复的，且没有对Collection接口再进行方法的扩充。所以Set中没有get()方法。

Set接口中提供与两个常用子类：HashSet（无需存储）和TreeSet（有序存储）。

                       

  1. public class Test{
  2. 	public static void main(String[] args) {
  3. //Set<Integer> set = new HashSet<>();
  4. 		Set<Integer> set = new TreeSet<>();
  5. 		set.add(20);
  6. 		set.add(6);
  7. 		set.add(15);
  8. 		set.add(-3);
  9. 		set.add(20);
  10. 		//添加重复元素
  11. 		System.out.println(set);
  12. 	}
  13. }

HashSet运行后结果                TreeSet运行后结果

                                      

由此我们可以看出HashSet是对集合进行无需存储，而TreeSet则对集合进行有序存储（采用升序模式进行排列）。

（1）TreeSet中排序的分析

因此我们对TreeSet的排序来进行分析：

    由于TreeSet可以进行排序操作，所以我们可以来实现数据的排序处理。此时进行的排序实际是针对对象数组进行的排序处理，而如果要对对象数组进行排序，则对象所在的类要实现Comparable接口并且要覆写compareTo()方法(要利用Comparable接口进行大小关系比较时必须要对所有的属性进行比较操作)。


  1. //自定义类
  2. class Person implements Comparable<Person>{
  3. 	private String name;
  4. 	private Integer age;
  5. 	@Override
  6. 	public String toString() {
  7. 		return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
  8. 	}
  9. 	Person(String name, Integer age) {
  10. 		super();
  11. 		this.name = name;
  12. 		this.age = age;
  13. 	}
  14. 	public String getName() {
  15. 		return name;
  16. 	}
  17. 	public void setName(String name) {
  18. 		this.name = name;
  19. 	}
  20. 	public Integer getAge() {
  21. 		return age;
  22. 	}
  23. 	public void setAge(Integer age) {
  24. 		this.age = age;
  25. 	}
  26. 	@Override
  27. 	public int compareTo(Person o) {
  28. 		if(this.age > o.age) {
  29. 			return 1;
  30. 		}else if(this.age < o.age) {
  31. 			return -1;
  32. 		}else {
  33. 			return this.name.compareTo(o.name);
  34. 		}
  35. 	}
  36. }
  37. public class Test{
  38. 	public static void main(String[] args) {
  39. 		Set<Person> set = new TreeSet<>();
  40. 		set.add(new Person("lemon",20));
  41. 		set.add(new Person("demon", 20));
  42. 		set.add(new Person("lemon",20));
  43. 		System.out.println(set);
  44. 	}
  45. }

这样一个一个属性进行比较的操作过于麻烦，所以一般情况下我们都使用HashSet。

（2）重复元素的判断在使用TreeSet子类进行数据保存时。重复元素的判断依靠Comparable接口来实现。但是这并不是全部Set接口判断元素重复的方式，因为如果使用的是HashSet子类，因为其和Comparable没有任何关系，所以它判断重复要依靠Object类的两个方法：

hash码： public native int hashCode();

对象比较：public boolean equals(Object obj);

在Java中进行对象比较的操作有两个步骤：第一步要通过一个对象的唯一编码找到一个对象的信息，当编码匹配之后再进行下一步操作利用equals()方法进行内容比较。

  1. /*
  2.  * 标识对象的唯一性
  3.  * */
  4. //自定义类
  5. class Person implements Comparable<Person>{
  6. 	private String name;
  7. 	private Integer age;
  8. 	@Override
  9. 	public String toString() {
  10. 		return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
  11. 	}
  12. 	Person(String name, Integer age) {
  13. 		super();
  14. 		this.name = name;
  15. 		this.age = age;
  16. 	}
  17. 	public String getName() {
  18. 		return name;
  19. 	}
  20. 	public void setName(String name) {
  21. 		this.name = name;
  22. 	}
  23. 	public Integer getAge() {
  24. 		return age;
  25. 	}
  26. 	public void setAge(Integer age) {
  27. 		this.age = age;
  28. 	}
  29. 	
  30. 	public int compareTo(Person o) {
  31. 		if(this.age > o.age) {
  32. 			return 1;
  33. 		}else if(this.age < o.age) {
  34. 			return -1;
  35. 		}else {
  36. 			return this.name.compareTo(o.name);
  37. 		}
  38. 	}
  39. 	@Override
  40. 	public int hashCode() {
  41. 		return Objects.hash(name,age);
  42. 	}
  43. 	@Override
  44. 	public boolean equals(Object obj) {
  45. 		if(this == obj) {
  46. 			return true;
  47. 		}
  48. 		if(obj == null|| getClass()!=obj.getClass()) {
  49. 			return false;
  50. 		}
  51. 		Person person = (Person) obj;
  52. 		return Objects.equals(name,person.name)
  53. 				&& Objects.equals(age,person.age);
  54. 	}
  55. 	
  56. }
  57. public class Test{
  58. 	public static void main(String[] args) {
  59. 		Set<Person> set = new HashSet<>();
  60. 		set.add(new Person("lemon",20));
  61. 		set.add(new Person("lemon",20));
  62. 		set.add(new Person("demon", 18));
  63. 		System.out.println(set);
  64. 	}
  65. }

不覆写hashCode()和equals()方法或只覆写一个运行结果：


两个方法覆写后运行结果：

所以想要标识出对象的唯一性,则必须覆写hashCode()和equals()两个方法。

如果两个对象的hashCode()相同,equals()不同；或两个对象的equals()相同，而hashCode()不同时，这两个对象都是不能消除。而只有当两个对象的hashCode()和equals()都相同时，这两个对象才能判定为同一对象，即相同。

所以在保存自定义类信息时，建议使用List接口。而保存系统类信息时，建议使用Set接口。



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