Java集合框架(一)

Java中集合类的关系图：

Collection

先来集合中的最大接口——Collection

可以通过查看JDK帮助文档，了解Collection接口中的最共性的方法。通过以下代码示例演示这些方法：

import java.util.*;

public class CollectionDemo {

    public static void main(String[] args) {
        //method_2();
        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");
        
        /*
        Iterator it = al.iterator();//获取迭代器，用于取出集合中的元素
        while(it.hasNext()) {
            sop(it.next());
        }
        */
        //开发时，这样写
        for(Iterator it = al.iterator(); it.hasNext(); ) {
            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);
    }

}

注意：

add方法的参数类型是Object，以便于接受任意类型。
集合中存储的都是对象的引用（地址）。

现重点描述迭代器(Iterator)

Iterator

什么是迭代器呢？

其实就是集合的取出元素的方式。

Iterator的初步解释：就是把取出方式定义在了集合的内部，这样取出方式就可以直接访问集合内部的元素，那么取出方式就被定义成了内部类。而每一个容器的数据结构不同，所以取出的动作细节也不一样，但是都有共性内容——判断和取出，那么可以将这些共性抽取，那么这些内部类都符合一个规则，该规则是Iterator。

如何获取集合的取出对象呢？

通过一个对外提供的方法：iterator()。

List

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:底层使用的是链表数据结构。特点：增删速度很快，查询稍慢。

　　　　　　　　　|---------Vector:底层是数组数据结构。线程同步。被ArrayList替代了。

　　　　|---------Set:元素是无序的，元素不可以重复。

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。

　　增：

add(index, element);
addAll(index, Collection);

　　删：

remove(index);

　　改：

set(index, element);

　　查：

get(index);
subList(from, to);
listIterator();

List集合特有的迭代器(listIterator)——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，因为会发生并发修改异常(ConcurrentModificationException)。所以，在迭代时，只能用迭代器的方法操作元素，可是Iterator的方法是有限的，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()获取。

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


public class ListDemo {
    
    public static void sop(Object obj) {
        System.out.println(obj);
    }
    
    public static void method() {
        ArrayList al = new ArrayList();
        
        //添加元素
        al.add("java01");
        al.add("java02");
        al.add("java03");
        
        sop("原集合："+al);
        //在指定位置添加元素
        al.add(1, "java09");
        
        //删除指定位置的集合
        //al.remove(2);
        
        //修改元素
        //al.set(2, "java007");
        
        //通过角标获取元素
        sop("get(1):"+al.get(1));
        
        sop(al);
        
        //获取所有元素
        for(int x = 0; x < al.size(); x++) {
            sop("al("+x+")="+al.get(x));
        }
        
        Iterator it = al.iterator();
        while(it.hasNext()) {
            sop("next:"+it.next());
        }
        
        //通过indexOf获取对象的位置
        sop("index = "+al.indexOf("java02"));
        
        List sub = al.subList(1, 3);
        sop("sub="+sub);
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        //演示列表迭代器
        ArrayList al = new ArrayList();
        
        //添加元素
        al.add("java01");
        al.add("java02");
        al.add("java03");
        
        sop(al);
        
        ListIterator li = al.listIterator();
        
        //sop("hasPrevious():"+li.hasPrevious());
        
        while(li.hasNext()) {
            Object obj = li.next();
            
            if(obj.equals("java02"))
                //li.add("java009");
                li.set("java006");//修改
        }
        while(li.hasPrevious()) {
            sop("pre:"+li.previous());
        }
        
        //sop("hasnext():"+li.hasNext());
        //sop("hasPrevious():"+li.hasPrevious());
        
        /*
        //在迭代过程中，准备添加或者删除元素
        Iterator it = al.iterator();
        
        while(it.hasNext()) {
            Object obj = it.next();
            
            if(obj.equals("java02"))
                //al.add("java008");
                it.remove();//将java02的引用从集合中删除了，但java02的引用还被obj使用
            sop("obj="+obj);//注意：虽然移除掉了"java02"，但还能输出
        }
        */
        sop(al);
        
    }

}

LinkedList

LinkedList特有方法：

　　1、addFirst();

　　 addLast();

　　2、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(没有此元素异常)异常。

　　3、removeFirst();

　　 removeLast();

　　获取元素，但是元素被删除。如果集合中没有元素，会出现NoSuchElementException(没有此元素异常)异常。

在JDK1.6出现了替代方法：

　　1、addFirst() ---> offerFirst();

　　 addLast() ---> offerLast();

　　2、getFirst() ---> peekFirst();

　　 getLast() ---> peekLast();

　　获取元素，但不删除元素。如果集合中没有元素，会返回null。

　　3、removeFirst() ---> pollFirst();

　　 removeLast() ---> 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。

示例代码如下：

import java.util.LinkedList;

public class LinkedListDemo {

    public static void main(String[] args) {
        LinkedList link = new LinkedList();
    
        link.addLast("java01");
        link.addLast("java02");
        link.addLast("java03");
        link.addLast("java04");
    
        
        //sop(link);
        //sop(link.getFirst());
        //sop(link.getFirst());
        
        //sop(link.getLast());
        
        //sop(link.removeFirst());
        //sop(link.removeFirst());
        
        //sop("size="+link.size());
        
        //不用迭代器取出元素
        while(!link.isEmpty()) {
            sop(link.removeLast());
        }
        
    }
    
    public static void sop(Object obj) {
        System.out.println(obj);
    }

}

练习：使用LinkedList模拟一个堆栈或者队列数据结构(必须会)。

分析：

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。

代码如下：

import java.util.LinkedList;
//基于LinkedList来描述
class DuiLie {
    
    private LinkedList link;
    
    DuiLie() {
        link = new LinkedList();
    }
    
    public void myAdd(Object obj) {
        link.addFirst(obj);
    }
    
    public Object myGet() {
        return link.removeLast();//模拟队列
                                 //return link.removeFirst();----模拟堆栈
    }
    
    public boolean isNull() {
        return link.isEmpty();
    }
}
public class LinkedListTest {

    public static void main(String[] args) {
        DuiLie dl = new DuiLie();
        dl.myAdd("java01");
        dl.myAdd("java02");
        dl.myAdd("java03");
        dl.myAdd("java04");
        
        while(!dl.isNull())
            System.out.println(dl.myGet());
    }

}

Vector

枚举(Enumeration)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。

代码示例如下：

import java.util.Enumeration;
import java.util.Vector;

public 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());
        }
    }

}

ArrayList

去除ArrayList集合中的重复元素(集合中元素是字符串)。

示例代码如下：

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

/*
去除ArrayList集合中的重复元素
 */
public class 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");
        
        /*
        在迭代时循环中next调用一次，就要hasNext判断一次
        Iterator it = al.iterator();
        
        while(it.hasNext()) {
            sop(it.next()+"..."+it.next());//循环中next()最好只写一次
        }
        */
        
        
        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;
    }

}

接下来，引申出将自定义对象作为元素存到ArrayList集合中，并去除重复元素。比如：存人对象。同姓名同年龄，视为同一个人，为重复元素。

分析：

　　思路：

对人描述，将数据封装到人对象。
定义容器，将人存入。
取出。

示例代码如下：

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

class Person {
    private String name;
    private int age;
    
    Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    
    public String getName() {
        return name;
    }
    
    public int getAge() {
        return age;
    }

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

}
public class ArrayListTest1 {
    
    public static void sop(Object obj) {
        System.out.println(obj);
    }
    
    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))//contains底层用的是equals()
                newAl.add(obj);
        }
        
        return newAl;
    }

    public static void main(String[] args) {
        ArrayList al = new ArrayList();
        
        al.add(new Person("lisi01", 30));//add(Object obj); Object obj = new Person("lisi", 30); 
        //al.add(new Person("lisi02", 32));
        al.add(new Person("lisi02", 32));
        
        al.add(new Person("lisi04", 35));
        al.add(new Person("lisi03", 33));
        //al.add(new Person("lisi04", 35));
        
        //al = singleElement(al);
        
        sop("remove 03 : "+al.remove(new Person("lisi03", 33)));//remove底层用的也是equals()
        
        Iterator it = al.iterator();
        
        while(it.hasNext()) {
            Person p = (Person)it.next();
            sop(p.getName()+"::"+p.getAge());
        }
    }

}

结论：List集合判断元素是否相同，依据的是元素的equals方法。

contains底层用的是equals()。
remove底层用的也是equals()。

Set

Set:元素是无序的(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。

　　　　　　Hashset是如何保证元素的唯一性的呢？

　　　　　　是通过元素的两个方法，hashCode()和equals()来完成的。

　　　　　　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、添加等操作，依赖的方法是元素的hashCode()和equals()方法。

　　|------TreeSet

通过查看JDK文档，发现Set集合的功能和Collection的是一致的。

示例代码如下：

import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;

class Demo {
    
}

public class HashSetDemo {

    public static void sop(Object obj) {
        System.out.println(obj);
    }
    public static void main(String[] args) {
        HashSet hs = new HashSet();
        
        sop(hs.add("java01"));
        sop(hs.add("java01"));//添加失败，因为地址值一样，对象内容一样
        hs.add("java02");
        hs.add("java03");
        hs.add("java03");
        hs.add("java04");
        
        Iterator it = hs.iterator();
        
        while(it.hasNext()) {
            sop(it.next());
        }
    }

}

练习：往hashSet集合中存入自定义对象(人)。姓名和年龄相同为同一个人，重复元素。

代码如下：

import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;

public class HashSetDemo1 {

    public static void sop(Object obj) {
        System.out.println(obj);
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        HashSet hs = new HashSet();
        
        hs.add(new Person1("a1", 11));
        hs.add(new Person1("a2", 12));
        hs.add(new Person1("a3", 13));
        //hs.add(new Person1("a2", 12));
        //hs.add(new Person1("a4", 14));
        
        //sop("a1:"+hs.contains(new Person1("a1", 11)));
        hs.remove(new Person1("a3", 13));
        
        Iterator it = hs.iterator();
        
        while(it.hasNext()) {
            Person1 p = (Person1)it.next();
            sop(p.getName()+"::"+p.getAge());
        }
        
    }

}
class Person1 {
    private String name;
    private int age;
    
    Person1(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    
    public String getName() {
        return name;
    }
    
    public int getAge() {
        return age;
    }
    
    public int hashCode() {
        System.out.println(this.name+".....hashCode");
        
        return name.hashCode()+age*39;//39是一个任意的数字
    }
    
    public boolean equals(Object obj) {
        
        if(!(obj instanceof Person1))
            return false;
        Person1 p = (Person1)obj;
        System.out.println(this.name+"..equals.."+p.name);
        
        return this.name.equals(p.name) && this.age == p.age;
    }

}