黑马程序员——Java基础：集合类、泛型

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一、集合框架

集合框架：又称集合类。可在API文档中查看java.util了解更多。

为什么会出现集合类？

      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。数据存储用对象，对象存储用集合。

数组和集合类同为容器，有何不同？

      数组虽然也可以存储对象，但长度是固定的；集合长度是可变的。数组中可以存储基本数据类型，集合只能存储对象。

集合的特点：

     1.只用于存储对象的容器。

     2.集合的长度是可变的。

     3.集合可以存储不同类型的对象，不可以存储基本数据类型值。

集合容器因为内部的数据结构不同，有多种具体容器。不断的向上抽取，就形成了集合框架。

集合框架的构成及分类：

二、Collection接口

Collection接口常见的方法：

1.增加：boolean add(Object obj)//添加元素

              boolean addAll(Collection coll)//将集合中的元素全部添加进该集合

2.删除：boolean remove(Object obj)//删除元素

              void clear()//清空集合

3.判断：boolean contains(Object obj)判断是否包含obj元素

              boolean containsAll(Collection coll)//判断是否包含该集合

              boolean isEmpty()//判断集合中是否有元素。

4.获取：int size()//获取集合长度

              Iterator iterator()//迭代器

5.转换：boolean retainAll(Collection coll)集合与集合取交集
              Object toArray()//将集合转成数组

Collection接口包含了两个子接口：

    |---List：元素是有序的，元素可以重复，因为该集合体系有索引。

    |---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中的特有方法。

如：增：add(index,element)//在index角标位置上插入元素

              addAll(index,collection)//在index角标位置上添加集合

       删：remove(index)//移除角标index的元素

       改：set(index,element)//修改角标index的元素

       查：get(index)//根据角标index取元素

              subList(from,to)//从角标from到to取元素

              ListIterator()//List特有的迭代器

示例：

import java.util.*;
class ListDemo 
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		List li=new ArrayList();
		li.add("java01");//增加
		li.add("java02");
		li.add("java03");
		li.add("java09");
		sop("增",li);
		li.remove(1);//删除
		sop("删",li);
		li.set(2,"java08");//修改
		sop("改",li);
		System.out.println("查t"+li.get(2));//查看
		List li1=li.subList(0,li.size());
		sop("查",li1);
	}
	public static void sop(String str,List li)
	{
		Iterator it=li.iterator();//迭代器
		System.out.print(str+"t");
		while(it.hasNext())
		{
			System.out.print(it.next()+"   ");
		}
		System.out.println();
	}
}

运行结果为：

注：这里使用的Iteratord迭代器是对所有的Collection容器进行元素取出的公共接口。对象依赖于具体容器，而每一个容器的数据结构都不同，迭代器对象是在容器中进行内部实现的，也就是说iterator方法在每个容器中的实现方式是不同的。对于使用容器者而言，具体的实现不重要，只要通过容器获取到该实现的迭代器的对象即可，也就是iterator方法。

在List集合中有特有的迭代器——ListIterator，是Iterator的子接口。

在迭代时，不可以使用集合对象的方法操作集合中的元素。因为会发生异常。所以在迭代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。

如果想对元素进行其他操作(如：添加、修改等)，就需要使用其子接口ListIterator。

示例：

import java.util.*;
class ListDemo 
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		ArrayList al=new ArrayList();
		al.add("java01");//增加
		al.add("java02");
		al.add("java03");
		al.add("java09");
		ListIterator li;
		for(li=al.listIterator();li.hasNext();)//往后查找元素
		{
			if(li.next().equals("java03"))
			{
				li.set("java10");//修改
			}
		}
		while(li.hasPrevious())//往前查找元素
		{
			System.out.println(li.previous());
		}
	}
}

运行结果为：

List中常见的子类对象：

     |---ArrayList：底层的数据结构使用的是数组结构。特点：查询速度快，但是删除稍慢，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：底层使用的是数组数据结构。特点：线程同步，被ArrayList替代了。

 示例：

import java.util.*;
class ListDemo 
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		Vector v=new Vector();
		v.add("java01");//增加
		v.add("java02");
		v.add("java03");
		v.add("java09");
		Enumeration en=v.elements();
		while(en.hasMoreElements())
		{
			System.out.println(en.nextElement());
		}
	}
}

运行结果为：

注：枚举（Enumeration）是Vector特有的取出方式。在这里可以发现枚举和迭代器很像，其实枚举和迭代器是一样的。因为枚举的名称过长，所以被迭代器所取代了。

LinkedList的特有方法：

 1.增加：addFirst()

        addLast()

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

        getFirst()

        getLast()

3.删除：获取元素，并删除元素。如果集合中没有元素，会出现NoSuchElementException

        removaFirst()

        removeLast()

在JDK1.6以后，出现了替代方法。

1.增加：和上述增加方法没什么不同

       offFirst()

       offLast()

2.获取：获取元素，但是不删除。如果集合中没有元素，会返回null。

        peekFirst()

       peekLast()

3.删除：获取元素，并删除元素。如果集合中没有元素，会返回null。

       pollFirst()

       pollLast()

示例：用LinkedList模拟堆栈（先进后出），队列（先进先出）

import java.util.*;
class DuiLie
{
	private LinkedList ls;
	DuiLie()
	{
		ls=new LinkedList();
	}
	public void set(Object obj)
	{
		ls.addFirst(obj);
	}
	public Object get()
	{
		return ls.removeLast();//return ls.removeFirst();
	}
    public boolean isNull()
	{
		return ls.size()>0;
	}
}
class LinkedList174 
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		DuiLie dl=new DuiLie();
		dl.set("java1");
		dl.set("java2");
		dl.set("java3");
		dl.set("java4");
		while(dl.isNull())
		{
			System.out.println(dl.get());
		}		
	}
}

运行结果为：

练习：自定义人对象作为元素存储到ArrayList集合中，并去除重复元素，如同姓名同年龄，视为同一个人。

import java.util.*;
class Person//继承自Object
{
	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)//覆盖Object中的equals方法，equals在底层自动调用的
	{
		System.out.println(this.name+"::::::"+this.age);
		if(!(obj instanceof Person))
			return false;
		Person p=(Person)obj;
		return this.name.equals(p.name)&&this.age==p.age;//这里的equals是String的方法
	}
}
class ArrayList175
{
	public static void main(String[] args)
	{
		ArrayList al=new ArrayList();
		al.add(new Person("zhangsan",24));
		al.add(new Person("lisi",49));
		al.add(new Person("zhangsan",24));
		al.add(new Person("wangwu",27));
		al.add(new Person("zhangsan",24));

		al.remove(new Person("wangwu",27));//remove的底层原理就是equals方法

		ArrayList arr=delSame(al);
		Iterator it=arr.iterator();
		while(it.hasNext())
		{
			Person p=(Person)it.next();
			System.out.println(p.getName()+";;;"+p.getAge());
		}
	}
	public static ArrayList delSame(ArrayList al)
	{
		ArrayList arr=new ArrayList();//临时容器
        Iterator li=al.iterator();//iterator()在collection接口中
		while(li.hasNext())
		{
			Object obj=li.next();
			//System.out.println(obj);
			if(!arr.contains(obj))//contains的底层原理就是equals。当boolean contains(Object o);
			                      //o==null ? e==null : o.equals(e)，当不为空时会自动调用equals
				arr.add(obj);
		}
		return arr;
	}
}

运行结果为：

二、Set子接口

Set：元素是无序的（插入和取出的顺序不一定一致），元素不可以重复。

Set集合的功能和Collection是一致的。Set中常见的子类对象：

|----HashSet：底层数据结构是哈希表。线程不同步。

HashSet是如何保证元素的唯一性？

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，继续判断元素的equals方法是否为true。如果元素的hashCode值不相同，则不会调用equals方法。

示例：自定义人对象作为元素存储到HashSet集合中，并去除重复元素，如同姓名同年龄，视为同一个人。

import java.util.*;
class Person
{
	private String name;
	private int age;
	Person(String name,int age)
	{
		this.name=name;
		this.age=age;
	}
	public int hashCode()//复写父类Object的hashCode方法
	{
		return name.hashCode()+age*12;
	}
	public boolean equals(Object obj)//复写父类Object的equals方法
	{
		if(!(obj instanceof Person))//判断对象是否为Person类型
			throw new RuntimeException("类型错误");
		Person p=(Person)obj;
		return this.name.equals(p.name)&&this.age==p.age;
	}
	public String getName()
	{
		return name;
	}
	public int getAge()
	{
		return age;
	}
}
class HashSetDemo178 
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		HashSet hs=new HashSet();
		hs.add(new Person("zhangsan",24));
		hs.add(new Person("lisi",49));
		hs.add(new Person("zhangsan",24));
		hs.add(new Person("wangwu",27));
		hs.add(new Person("zhangsan",24));
		for(Iterator it=hs.iterator();it.hasNext();)
		{
			Person p=(Person)it.next();
			System.out.println("Name="+p.getName()+"tAge="+p.getAge());
		}		
	}
}

运行结果为：

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hashCode和equals方法。

|----TreeSet：可以对Set集合中的元素进行排序。默认按照字母的自然排序。底层数据结构是二叉树。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Compareable接口，覆盖compareTo方法，这种方式也称为元素的自然顺序，或者叫做默认顺序。

示例：按年龄排序 Comparable比较对象与对象之间的关系

import java.util.*;
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 int getAge()
	{
		return age;
	}
	public int compareTo(Object obj)//复写
	{
		//System.out.println(this.name+"::::::"+this.age);
		if(!(obj instanceof Person))
			throw new RuntimeException("这不是Person对象");
		Person p=(Person)obj;
		int num=new Integer(this.age).compareTo(new Integer(p.age));
		if(num==0)
			return this.name.compareTo(p.name);
		return num;			
		//this.name.equals(p.name)&&this.age==p.age;//这里的equals是String的方法
	}
}
class TreeSet1505 
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		TreeSet ts=new TreeSet();//
		ts.add(new Person("zhangsan",24));
		ts.add(new Person("zisi",49));
		ts.add(new Person("lisi",49));
		ts.add(new Person("zhangsan",24));
		ts.add(new Person("wangwu",27));
		ts.add(new Person("zhangsan",24));
	
		for(Iterator it=ts.iterator();it.hasNext();)
		{
			Person p =(Person)it.next();
			System.out.println(p.getName()+"......"+p.getAge());
		}
	}
}

运行结果为：

TreeSet排序的第二种方式：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——构造方法，即定义一个比较器，将比较器对象作为参数传递给TreeSet集合的构造函数。比较器构造方式：定义一个类，实现Comparator接口，覆盖compare方法。

示例：按字符串长度排序

import java.util.*;
class A implements Comparable
{
	public int compareTo(Object obj)
	{
		return 0;
	}
}
class B implements Comparator
{
	public int compare(Object obj1,Object obj2)
	{
	    String s1=(String)obj1;
		String s2=(String)obj2;
		//int num= s1.length()-s2.length();
		int num= new Integer(s1.length()).compareTo(new Integer(s2.length()));
		if(num==0)//长度相等时，次要条件
			return s1.compareTo(s2);
		return num;
	}	 
}
class TreeSet1505 
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		TreeSet ts=new TreeSet(new B());//比较器对象作为参数传递给TreeSet集合的构造函数。
		ts.add("asjjjsddd");
		ts.add("zasdd");
		ts.add("vasdddd");
		ts.add("sd");
		ts.add("asd");
		ts.add("dasdd");

		for(Iterator it=ts.iterator();it.hasNext();)
		{
			Object o=it.next();
			System.out.println(o);
		}
	}
}
<span style="font-size:14px;">
</span>

运行结果为：

注：当两种排序都存在时，以比较器为主。

三、泛型

在以上示例中发现运行结果中会报的安全问题。JDK1.5版本后出现了新特性——泛型，用于解决这类安全问题，是一个类型安全机制。

好处：

     1.将运行时期出现的问题ClassCastException，转移到了编译时期。方便于程序员解决问题。让运行时期问题减少、安全。   

     2.避免了强制转换的麻烦。如在实现某一个接口时，指定传入接口方法的实参的类型的话，在复写该接口方法时就可以直接使用指定类型，而不需要强制转换。

格式：

     通过< >来定义要操作的引用数据类型。

在使用Java提供的对象时，什么时候写泛型呢？

     通常在集合框架中常见，只要见到<>就定义泛型，其实<>就是来接收类型的。当使用集合时，将集合中需要存储的数据类型作为参数传递到<>即可。注：只有引用类型才能作为泛型方法的实际参数。

泛型类：当类中要操作的引用数据类型不确定的时候，可定义泛型类。早期定义Object来完成扩展，现在定义泛型来完成扩展。

示例：自定义泛型类

class FanXing<QQ>//泛型类
{
	private QQ q;
	public void setObject(QQ q)
	{
		this.q=q;
	}
	public QQ getObject()
	{
		return q;
	}
}
class Worker
{
	private String name;
	private int age;
	Worker(String name,int age)
	{
		this.name=name;
		this.age=age;
	}
	public String getName()
	{
		return name;
	}
	public int getAge()
	{
		return age;
	}
}
class FanXingDemo1507 
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		FanXing<Worker> fx=new FanXing<Worker>();
		fx.setObject(new Worker("zhangsan",12));
		Worker wo=fx.getObject();
		System.out.println("Name="+wo.getName()+"tAge="+wo.getAge());
	}
}
<span style="font-size:14px;">
</span>

运行结果为：

泛型方法：泛型类定义的泛型，在整个类中有效，如果被方法使用，那么泛型类对象明确要操作的具体数据类型后，所有要操作的类型就已经固定了。即泛型类中明确好具体类型后，整个泛型类中的所以方法都是这个类型。

为了让不同方法可以操作不同类型，而且类型不确定，那么可将泛型定义在方法上。

如：class Demo

       {

            public <T> void show(T t) {}  

            public <E> void print(E t){}  

       }

注：静态方法不可以访问类上定义的泛型。如果静态方法操作的应用数据类型不确定，可以将泛型定义在方法上。

如：class Demo<T>//类型参数通常用单个大写字母表示

       {

            public static<T> void show(T t) {}  

       }

       class Demo

       {

            public static<E,F> void print(){}  //在泛型中可同时有多个类型参数，在定义它们的<>中用逗号分开

       }

泛型定义在接口上

interface Inter<T>
{
	void show(T t);
}
class InterImp<T> implements Inter<T>
{
	public void show(T t)
	{
		System.out.println(t);
	}
}
class FanXingDemo1507 
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		Inter<Integer> i=new InterImp<Integer>();
		i.show(4);
	}
}

运行结果为：

泛型限定：

     1）？：通配符，也可以理解为占位符。

     2）？extends E：可接收E类型或E类型的子类型；称之为上限。

           如：ArrayList<? extends Number>x = new ArrayList<Integer>();

     3）？super E：可接收E类型或E类型的父类型；称之为下限。

           如：ArrayList<? super Integer>x = new ArrayList<Number>();

注：除了在应用泛型时可以使用extends限定符，在定义泛型时也可以使用extends限定符。例如，Class.getAnnotation()方法的定义。并且可以用&来指定多个边界，如<V extends Serializable& cloneable> void method(){}。 

四、Map集合

定义：该集合存储的是键值对，且要保证键的唯一性。

常见方法：

1.添加：

     put(K key,V value)：添加元素，如果出现添加时，相同的键，那么后添加的值会覆盖原有键对应值，并put方法会返回被覆盖的值。

      putAll(Map <? extends K,? extends V> m)：添加一个集合。

2.删除：

      clear()：清空

      remove(Object key)：删除指定键值对

3.判断：

     containsValue(Object value)：判断值是否存在

     containsKey(Object key)：判断键是否存在

      isEmpty()：判断是否为空

4.获取：

      get(Object key)：通过键获取对应的值，可通过返回值判断键是否存在，如null为不存在。

      size()：获取集合的长度

      Collection<V> value()：获取Map集合中所有的值，返回一个Collection集合。

      Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()：将Map中的映射关系存入到Set集合中，而这个关系的数据类型就是Map.Entry

      Set<K>  keySet()：将Map中的所有的键存入到Set集合中，因为Set具备迭代器，所以可以用迭代的方式取出所有的键，再根据get方法，获取每一个键对应的值。

Map常用的子类对象：

     |---Hashtable：底层是哈希表数据结构，不可以存入null键null值。该集合是线程同步的。JDK1.0，效率低。

     |---HashMap：底层是哈希表数据结构。允许使用null键null值，该集合是不同步的。JDK1.2，效率高。

     |---TreeMap：底层是二叉树数据结构。线程不同步。可以用于给Map集合中的键进行排序。

注：Set底层就是使用了Map集合。

Map集合取出元素的原理：将Map集合转成Set集合，再通过迭代器取出。

方式一：将Map中的映射关系存入到Set集合中，再通过迭代器取出。使用Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()。

示例：

/*需求：
每个学生都有对应的归属地。学生student，地址String
学生属性：姓名，年龄
如姓名和年龄相同视为同一个学生，保证学生的唯一性
思路：
1描述学生
2定义map容器，将学生作为键，地址作为值，存入
3获取map集合中的元素
*/
import java.util.*;
class Student 
{
	private String name;
	private int age;
        Student(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("ff:"+(this.name.hashCode()+age*27)+"::"+(name.hashCode()));
		return this.name.hashCode()+age*27;
	}
	public boolean equals(Object obj)
	{
		if(!(obj instanceof Student))
			//return false;
		     throw new ClassCastException("类型错误");
		Student s=(Student)obj;
		//System.out.println("dd:"+s.name);
		return this.name.equals(s.name) && (this.age==s.age);
	}
}
class MapTest1519 
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		Map<Student,String> mp=new HashMap<Student,String>();
		mp.put(new Student("zhangsan",39),"nanjing");
	        mp.put(new Student("lisi",26),"beijing");
		mp.put(new Student("zhaoliu",30),"nanjing");
		mp.put(new Student("zhangsan",39),"shanghai");
	        mp.put(new Student("wangwu",39),"shenzhen");
		mp.put(new Student("lisi",26),"beijing");
		mp.put(new Student("zhaoliu",30),"nanjing");

		Set<Map.Entry<Student,String>> ss=mp.entrySet();
		Iterator<Map.Entry<Student,String>> it=ss.iterator();
		while(it.hasNext())
		{
			Map.Entry<Student,String> me=it.next();
			Student st=me.getKey();
			String str=me.getValue();
			System.out.println(st.getName()+"::"+st.getAge()+"::::"+str);
		}
	}
}

运行结果为：

方式二：将Map中的所有的键存入到Set集合中，再通过迭代器取出。使用 Set<K>  keySet()。

示例：如上示例中的Student类不变，只需改变entrySet的使用。如下：

class MapTest1519 
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		Map<Student,String> mp=new HashMap<Student,String>();
		mp.put(new Student("zhangsan",39),"nanjing");
	        mp.put(new Student("lisi",26),"beijing");
		mp.put(new Student("zhaoliu",30),"nanjing");
		mp.put(new Student("zhangsan",39),"shanghai");
	        mp.put(new Student("wangwu",39),"shenzhen");
		mp.put(new Student("lisi",26),"beijing");
		mp.put(new Student("zhaoliu",30),"nanjing");

	        Set<Student> s=mp.keySet();
		Iterator<Student> it=s.iterator();
                while(it.hasNext())
		{
			Student key=it.next();
			String value=mp.get(key);
			System.out.println(key.getName()+"::"+key.getAge()+"::::"+value);
		}
	}
}

运行结果相同。

注：当量数据之间存在着映射关系的时候，就应该想到使用Map集合。

练习：需求："sdfgzxcvasdfxcvdf"获取该字符串中字母出现的次数。结果为：a(1)c(2).....

/*需求："sdfgzxcvasdfxcvdf"获取该字符串中字母出现的次数。
结果为：a(1)c(2).....

思路：1.每一个字母对应一个数，有映射关系，可用map集合
      2.将字符串转换成字符数组，因为要对每一个字母进行操作
      3.定义一个map集合，因为打印结果的字母顺序，可用treemap集合
      4.遍历字符数组,将每个字母作为键去查map集合
        如果返回null，将该字母和1存入到map集合中
        如果返回不为null，说明该字母已经在map中，并有对应次数
        那么就获取该次数并进行自增，然后将该字符和自增后的次数存到map集合中，覆盖原有键对应的值
      5.将map集合中的数据变成指定的字符串形式打印
*/
import java.util.*;
class  TreeMap1521
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		//String str="sdfgzxcvasdfxcvdf";
		String str="adfzxfxx";
		String ss=charCount(str);
		System.out.println(ss);		
	}
	public static String charCount(String str)
	{
		char[] ch=str.toCharArray();
		Map<Character,Integer> tm=new TreeMap<Character,Integer>();
		for(int i=0;i<ch.length;i++)
		{
			Integer value=tm.get(ch[i]);//通过键来查找，判断集合中是否包含该键的值
			if(value==null)
			{
				tm.put(ch[i],1);
			}
			else
			{
				value+=1;
				tm.put(ch[i],value);
			}
		}
		//System.out.println(tm);
		StringBuilder sb=new StringBuilder();//用容器来装键值
                Set<Character> s=tm.keySet();
                Iterator<Character> it=s.iterator();
		while(it.hasNext())
		{
			Character c=it.next();
			Integer in=tm.get(c);
			sb.append(c+"("+in+")");
			//System.out.println(c+"::"+in);
		}	
		//return null;
		return sb.toString();
	}
}

运行结果为：

扩展：以上所讲的是一对一的映射关系。但是在现实生活中有很多是一对多的映射关系，我们可以通过嵌套的形式将多个映射定义到一个大的集合中，再将大的集合分级处理，形成一个体系。

如：一个学校有很多班，一个班中有很多学生。可以定义为：

       HashMap<String,HashMap<String,String>> czbk=new HashMap<String,HashMap<String,String>>();//学校

       HashMap<String,String> yureban=new HashMap<String,String>();//班级

       HashMap<String,String> jiuyeban=new HashMap<String,String>();//班级

       czbk.put("yureban",yureban);
       czbk.put("jiuyueban",jiuyeban);

       yureban.put("01","zhangsan");
       jiuyeban.put("01","wangwu");

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最后

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