Collection、泛型

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发布时间：2019-05-24

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第一章 Collection集合

1.1 集合概述

集合：集合是java中提供的一种容器，可以用来存储多个数据。

集合和数组既然都是容器，它们有啥区别呢？

数组的长度是固定的。集合的长度是可变的。

数组中存储的是同一类型的元素，可以存储基本数据类型值。集合存储的都是对象。而且对象的类型可以不一致。在开发中一般当对象多的时候，使用集合进行存储。

1.2 集合框架

JAVASE提供了满足各种需求的API，在使用这些API前，先了解其继承与接口操作架构，才能了解何时采用哪个类，以及类之间如何彼此合作，从而达到灵活应用。

集合按照其存储结构可以分为两大类，分别是单列集合java.util.Collection和双列集合java.util.Map，今天我们主要学习Collection集合，在后续学习Map集合。

Collection：单列集合类的根接口，用于存储一系列符合某种规则的元素，它有两个重要的子接口，分别是java.util.List和java.util.Set。其中，List的特点是元素有序、元素可重复。Set的特点是元素无序，而且不可重复。List接口的主要实现类有java.util.ArrayList和java.util.LinkedList，Set接口的主要实现类有java.util.HashSet和java.util.TreeSet。

从上面的描述可以看出JDK中提供了丰富的集合类库，为了便于进行系统地学习，接下来通过一张图来描述整个集合类的继承体系。

其中，橙色框里填写的都是接口类型，而蓝色框里填写的都是具体的实现类。这几天将针对图中所列举的集合类进行逐一地学习。

集合本身是一个工具，它存放在java.util包中。在Collection接口定义着单列集合框架中最最共性的内容。

1.3 Collection 常用功能

Collection是所有单列集合的父接口，因此在Collection中定义了单列集合(List和Set)通用的一些方法，这些方法可用于操作所有的单列集合。方法如下：

public boolean add(E e)：把给定的对象添加到当前集合中。

public void clear() :清空集合中所有的元素。

public boolean remove(E e): 把给定的对象在当前集合中删除。

public boolean contains(E e): 判断当前集合中是否包含给定的对象。

public boolean isEmpty(): 判断当前集合是否为空。

public int size(): 返回集合中元素的个数。

public Object[] toArray(): 把集合中的元素，存储到数组中。

方法演示：

复制代码

import java.util.ArrayList;import java.util.Collection;public class Demo1Collection {    public static void main(String[] args) {        // 创建集合对象         // 使用多态形式        Collection
   
     coll = new ArrayList
    
     ();        // 使用方法        // 添加功能  boolean  add(String s)        coll.add("小李广");        coll.add("扫地僧");        coll.add("石破天");        System.out.println(coll);   //[小李广, 扫地僧, 石破天]        // boolean contains(E e) 判断o是否在集合中存在        System.out.println("判断  扫地僧 是否在集合中"+coll.contains("扫地僧"));  //判断  扫地僧 是否在集合中true        //boolean remove(E e) 删除在集合中的o元素        System.out.println("删除石破天："+coll.remove("石破天"));    //删除石破天：true        System.out.println("操作之后集合中元素:"+coll);                // size() 集合中有几个元素        System.out.println("集合中有"+coll.size()+"个元素");        // Object[] toArray()转换成一个Object数组        Object[] objects = coll.toArray();        // 遍历数组        for (int i = 0; i < objects.length; i++) {            System.out.println(objects[i]);        }        // void  clear() 清空集合        coll.clear();        System.out.println("集合中内容为："+coll);        // boolean  isEmpty()  判断是否为空        System.out.println(coll.isEmpty());         }}

tips: 有关Collection中的方法不止上面这些，其他方法可以自行查看API学习。

第二章 Iterator迭代器

2.1 Iterator接口

在程序开发中，经常需要遍历集合中的所有元素。针对这种需求，JDK专门提供了一个接口java.util.Iterator。Iterator接口也是Java集合中的一员，但它与Collection、Map接口有所不同，Collection接口与Map接口主要用于存储元素，而Iterator主要用于迭代访问（即遍历）Collection中的元素，因此Iterator对象也被称为迭代器。

想要遍历Collection集合，那么就要获取该集合迭代器完成迭代操作，下面介绍一下获取迭代器的方法：

public Iterator iterator(): 获取集合对应的迭代器，用来遍历集合中的元素的。

下面介绍一下迭代的概念：

迭代：即Collection集合元素的通用获取方式。在取元素之前先要判断集合中有没有元素，如果有，就把这个元素取出来，继续在判断，如果还有就再取出出来。一直把集合中的所有元素全部取出。这种取出方式专业术语称为迭代。

Iterator接口的常用方法如下：

public E next():返回迭代的下一个元素。

public boolean hasNext():如果仍有元素可以迭代，则返回 true。

接下来我们通过案例学习如何使用Iterator迭代集合中元素：

复制代码

public class IteratorDemo {    public static void main(String[] args) {        // 使用多态方式 创建对象        Collection
   
     coll = new ArrayList
    
     ();        // 添加元素到集合        coll.add("串串星人");        coll.add("吐槽星人");        coll.add("汪星人");        //遍历        //使用迭代器 遍历   每个集合对象都有自己的迭代器        Iterator
     
       it = coll.iterator();        //  泛型指的是 迭代出 元素的数据类型        while(it.hasNext()){ //判断是否有迭代元素            String s = it.next();//获取迭代出的元素            System.out.println(s);        }    }}

tips:：在进行集合元素取出时，如果集合中已经没有元素了，还继续使用迭代器的next方法，将会发生java.util.NoSuchElementException没有集合元素的错误。

2.2 迭代器的实现原理

我们在之前案例已经完成了Iterator遍历集合的整个过程。当遍历集合时，首先通过调用t集合的iterator()方法获得迭代器对象，然后使用hashNext()方法判断集合中是否存在下一个元素，如果存在，则调用next()方法将元素取出，否则说明已到达了集合末尾，停止遍历元素。

Iterator迭代器对象在遍历集合时，内部采用指针的方式来跟踪集合中的元素，为了能更好地理解迭代器的工作原理，接下来通过一个图例来演示Iterator对象迭代元素的过程：

在调用Iterator的next方法之前，迭代器的索引位于第一个元素之前，不指向任何元素，当第一次调用迭代器的next方法后，迭代器的索引会向后移动一位，指向第一个元素并将该元素返回，当再次调用next方法时，迭代器的索引会指向第二个元素并将该元素返回，依此类推，直到hasNext方法返回false，表示到达了集合的末尾，终止对元素的遍历。

2.3 增强for

增强for循环(也称for each循环)是JDK1.5以后出来的一个高级for循环，专门用来遍历数组和集合的。它的内部原理其实是个Iterator迭代器，所以在遍历的过程中，不能对集合中的元素进行增删操作。

格式：

复制代码

for(元素的数据类型  变量 : Collection集合or数组){     //写操作代码}

它用于遍历Collection和数组。通常只进行遍历元素，不要在遍历的过程中对集合元素进行增删操作。

练习1：遍历数组

复制代码

public class NBForDemo1 {    public static void main(String[] args) {        int[] arr = {3,5,6,87};        //使用增强for遍历数组        for(int a : arr){//a代表数组中的每个元素            System.out.println(a);        }    }}

练习2:遍历集合

复制代码

public class NBFor {    public static void main(String[] args) {                Collection
   
     coll = new ArrayList
    
     ();        coll.add("小河神");        coll.add("老河神");        coll.add("神婆");        //使用增强for遍历        for(String s :coll){//接收变量s代表 代表被遍历到的集合元素            System.out.println(s);        }    }}

tips: 新for循环必须有被遍历的目标。目标只能是Collection或者是数组。新式for仅仅作为遍历操作出现。

第三章泛型

3.1 泛型概述

在前面学习集合时，我们都知道集合中是可以存放任意对象的，只要把对象存储集合后，那么这时他们都会被提升成Object类型。当我们在取出每一个对象，并且进行相应的操作，这时必须采用类型转换。

大家观察下面代码：

复制代码

public class GenericDemo {    public static void main(String[] args) {        Collection coll = new ArrayList();        coll.add("abc");        coll.add("itcast");        coll.add(5);//由于集合没有做任何限定，任何类型都可以给其中存放        Iterator it = coll.iterator();        while(it.hasNext()){            //需要打印每个字符串的长度,就要把迭代出来的对象转成String类型            String str = (String) it.next();            System.out.println(str.length());        }    }}

程序在运行时发生了问题java.lang.ClassCastException。为什么会发生类型转换异常呢？我们来分析下：由于集合中什么类型的元素都可以存储。导致取出时强转引发运行时 ClassCastException。怎么来解决这个问题呢？ Collection虽然可以存储各种对象，但实际上通常Collection只存储同一类型对象。例如都是存储字符串对象。因此在JDK5之后，新增了泛型(Generic)语法，让你在设计API时可以指定类或方法支持泛型，这样我们使用API的时候也变得更为简洁，并得到了编译时期的语法检查。

泛型：可以在类或方法中预支地使用未知的类型。

tips:一般在创建对象时，将未知的类型确定具体的类型。当没有指定泛型时，默认类型为Object类型。

3.2 使用泛型的好处

上一节只是讲解了泛型的引入，那么泛型带来了哪些好处呢？

将运行时期的ClassCastException，转移到了编译时期变成了编译失败。

避免了类型强转的麻烦。

通过我们如下代码体验一下：

复制代码

public class GenericDemo2 {    public static void main(String[] args) {        Collection
   
     list = new ArrayList
    
     ();        list.add("abc");        list.add("itcast");        // list.add(5);//当集合明确类型后，存放类型不一致就会编译报错        // 集合已经明确具体存放的元素类型，那么在使用迭代器的时候，迭代器也同样会知道具体遍历元素类型        Iterator
     
       it = list.iterator();        while(it.hasNext()){            String str = it.next();            //当使用Iterator
      
       控制元素类型后，就不需要强转了。获取到的元素直接就是String类型            System.out.println(str.length());        }    }}

tips:泛型是数据类型的一部分，我们将类名与泛型合并一起看做数据类型。

3.3 泛型的定义与使用

我们在集合中会大量使用到泛型，这里来完整地学习泛型知识。

泛型，用来灵活地将数据类型应用到不同的类、方法、接口当中。将数据类型作为参数进行传递。

定义和使用含有泛型的类

定义格式：

复制代码

修饰符 class 类名
   <代表泛型的变量>
     {  }

例如，API中的ArrayList集合：

复制代码

class ArrayList
   
    {     public boolean add(E e){ }    public E get(int index){ }    ....}

使用泛型：即什么时候确定泛型。

在创建对象的时候确定泛型

例如，ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();

此时，变量E的值就是String类型,那么我们的类型就可以理解为：

复制代码

class ArrayList
   
    {      public boolean add(String e){ }     public String get(int index){  }     ...}

再例如，ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();

此时，变量E的值就是Integer类型,那么我们的类型就可以理解为：

复制代码

class ArrayList
   
     {      public boolean add(Integer e) { }     public Integer get(int index) {  }     ...}

举例自定义泛型类

复制代码

public class MyGenericClass
   
     {    //没有MVP类型，在这里代表 未知的一种数据类型 未来传递什么就是什么类型    private MVP mvp;         public void setMVP(MVP mvp) {        this.mvp = mvp;    }         public MVP getMVP() {        return mvp;    }}

使用:

复制代码

public class GenericClassDemo {    public static void main(String[] args) {                  // 创建一个泛型为String的类         MyGenericClass
   
     my = new MyGenericClass
    
     ();               // 调用setMVP         my.setMVP("大胡子登登");         // 调用getMVP         String mvp = my.getMVP();         System.out.println(mvp);         //创建一个泛型为Integer的类         MyGenericClass
     
       my2 = new MyGenericClass
      
       ();          my2.setMVP(123);                  Integer mvp2 = my2.getMVP();    }}

含有泛型的方法

定义格式：

复制代码

修饰符 
   <代表泛型的变量>
     返回值类型 方法名(参数){  }

例如，

复制代码

public class MyGenericMethod {        public 
   
     void show(MVP mvp) {        System.out.println(mvp.getClass());    }        public 
    
      MVP show2(MVP mvp) {           return mvp;    }}

使用格式：调用方法时，确定泛型的类型

复制代码

public class GenericMethodDemo {    public static void main(String[] args) {        // 创建对象        MyGenericMethod mm = new MyGenericMethod();        // 演示看方法提示        mm.show("aaa");        mm.show(123);        mm.show(12.45);    }}

含有泛型的接口

定义格式：

复制代码

修饰符 interface接口名
   <代表泛型的变量>
     {  }

例如，

复制代码

public interface MyGenericInterface
   
    {    public abstract void add(E e);        public abstract E getE();  }

使用格式：

1、定义类时确定泛型的类型

例如

复制代码

public class MyImp1 implements MyGenericInterface
   
     {    @Override    public void add(String e) {        // 省略...    }    @Override    public String getE() {        return null;    }}

此时，泛型E的值就是String类型。

2、始终不确定泛型的类型，直到创建对象时，确定泛型的类型

例如

复制代码

public class MyImp2
   
     implements MyGenericInterface
    
      {    @Override    public void add(E e) {         // 省略...    }    @Override    public E getE() {        return null;    }}

确定泛型：

复制代码

/* * 使用 */public class GenericInterface {    public static void main(String[] args) {        MyImp2
   
      my = new MyImp2
    
     ();          my.add("aa");    }}

3.4 泛型通配符

当使用泛型类或者接口时，传递的数据中，泛型类型不确定，可以通过通配符<?>表示。但是一旦使用泛型的通配符后，只能使用Object类中的共性方法，集合中元素自身方法无法使用。

通配符基本使用

泛型的通配符:不知道使用什么类型来接收的时候,此时可以使用?,?表示未知通配符。

此时只能接受数据,不能往该集合中存储数据。

举个例子大家理解使用即可：

复制代码

public static void main(String[] args) {    Collection
   
     list1 = new ArrayList
    
     ();    getElement(list1);    Collection
     
       list2 = new ArrayList
      
       ();    getElement(list2);}public static void getElement(Collection
        coll){}//？代表可以接收任意类型

tips:泛型不存在继承关系 Collection list = new ArrayList();这种是错误的。

通配符高级使用----受限泛型

之前设置泛型的时候，实际上是可以任意设置的，只要是类就可以设置。但是在JAVA的泛型中可以指定一个泛型的上限和下限。

泛型的上限：

格式： 类型名称 <? extends 类 > 对象名称

意义： 只能接收该类型及其子类

泛型的下限：

格式： 类型名称 <? super 类 > 对象名称

意义： 只能接收该类型及其父类型

比如：现已知Object类，String 类，Number类，Integer类，其中Number是Integer的父类

复制代码

public static void main(String[] args) {    Collection
    
      list1 = new ArrayList
     
      ();    Collection
      
        list2 = new ArrayList
       
        ();    Collection
        
          list3 = new ArrayList
         
          (); Collection

第四章集合综合案例

4.1 案例介绍

按照斗地主的规则，完成洗牌发牌的动作。

具体规则：

使用54张牌打乱顺序,三个玩家参与游戏，三人交替摸牌，每人17张牌，最后三张留作底牌。

4.2 案例分析

准备牌：

牌可以设计为一个ArrayList,每个字符串为一张牌。
每张牌由花色数字两部分组成，我们可以使用花色集合与数字集合嵌套迭代完成每张牌的组装。
牌由Collections类的shuffle方法进行随机排序。

发牌

将每个人以及底牌设计为ArrayList,将最后3张牌直接存放于底牌，剩余牌通过对3取模依次发牌。

看牌

直接打印每个集合。

4.3 代码实现

复制代码

import java.util.ArrayList;import java.util.Collections;public class Poker {    public static void main(String[] args) {        /*        * 1: 准备牌操作        */        //1.1 创建牌盒 将来存储牌面的         ArrayList
    
      pokerBox = new ArrayList
     
      ();        //1.2 创建花色集合        ArrayList
      
        colors = new ArrayList
       
        ();        //1.3 创建数字集合        ArrayList
        
          numbers = new ArrayList
         
          (); //1.4 分别给花色 以及 数字集合添加元素 colors.add("♥"); colors.add("♦"); colors.add("♠"); colors.add("♣"); for(int i = 2;i<=10;i++){ numbers.add(i+""); } numbers.add("J"); numbers.add("Q"); numbers.add("K"); numbers.add("A"); //1.5 创造牌 拼接牌操作 // 拿出每一个花色 然后跟每一个数字 进行结合 存储到牌盒中 for (String color : colors) { //color每一个花色 //遍历数字集合 for(String number : numbers){ //结合 String card = color+number; //存储到牌盒中 pokerBox.add(card); } } //1.6大王小王 pokerBox.add("小☺"); pokerBox.add("大☠"); // System.out.println(pokerBox); //洗牌 是不是就是将 牌盒中 牌的索引打乱 // Collections类 工具类 都是 静态方法 // shuffer方法 /* * static void shuffle(List
           list) * 使用默认随机源对指定列表进行置换。 */ //2:洗牌 Collections.shuffle(pokerBox); //3 发牌 //3.1 创建 三个 玩家集合 创建一个底牌集合 ArrayList
          
            player1 = new ArrayList
           
            (); ArrayList
            
              player2 = new ArrayList
             
              (); ArrayList
              
                player3 = new ArrayList
               
                (); ArrayList
                
                  dipai = new ArrayList
                 
                  (); //遍历 牌盒 必须知道索引 for(int i = 0;i
                  
                   =51){//存到底牌集合中 dipai.add(card); } else { //玩家1 %3 ==0 if(i%3==0){ player1.add(card); }else if(i%3==1){//玩家2 player2.add(card); }else{//玩家3 player3.add(card); } } } //看看 System.out.println("player1："+player1); System.out.println("player2："+player2); System.out.println("player3："+player3); System.out.println("底牌："+dipai); }}