Java学习之路——集合

概述

集合的定义

什么是集合（Collection）？集合就是“由若干个确定的元素所构成的整体”。

从概念上来看集合和数组是十分相似的，那么为什么有了数组还要集合呢？

• 数组初始化后大小不可变；
• 数组只能按索引顺序存取；
• ……

正因为数组有着上述的缺点，因此在 Java 中又提供了集合来让我们使用。

集合的种类及特点

Java标准库自带的java.util包提供了集合类：Collection，它是除Map外所有其他集合类的根接口。Java 的java.util包主要提供了以下三种类型的集合：

• List：一种有序列表的集合；
• Set：一种保证没有重复元素的集合；
• Map：一种通过键值（key-value）查找的映射表集合。

Java 集合有以下特点：

• 接口和实现类相分离；
• 二是支持泛型，我们可以限制在一个集合中只能放入同一种数据类型的元素。

Java 访问集合是通过统一的方式——迭代器（Iterator）来实现，有了它我们就可以只关心上层使用而不用关心下层的集合类型。

一、Collection接口常用方法

1. 添加元素

• add(int index，E element)：向集合中添加一项；

  • index（可选参数）- 表示元素所插入处的索引值；

  • element - 要插入的元素；

  • 返回值：如果成功插入元素，返回 true；

    如果 index 超出范围，则该 add() 方法抛出 IndexOutOfBoundsException 异常。

• addAll(int index, Collection c)：

  • index（可选参数）- 表示元素所插入处的索引值；

  • c - 要插入的集合元素；

  • 返回值：如果成功插入元素，返回 true；

    如果给定的集合为 null，则超出 NullPointerException 异常；

    如果 index 超出范围，则该 add() 方法抛出 IndexOutOfBoundsException 异常。

2. 获取有效元素个数

• size()：返回数组中元素的个数。
  • 返回值：返回数组中元素的个数。

3. 清空集合

• clear()：删除动态集合中的所有元素。

4. 是否为空集

• isEmpty()：判断集合是否为空。

  • 返回值：如果数组中不存在任何元素，则返回 true；

    如果数组中存在元素，则返回 false。

5. 是否包含某个元素

• contains(Object obj)：用于判断元素是否在集合中；

  • obj - 要检测的元素；

  • 返回值：如果指定的元素存在于动态数组中，则返回 true；

    如果指定的元素不存在于动态数组中，则返回 false。

• containsAll(Collection c)：检测集合是否包含指定集合中的所有元素。

  • collection - 集合参数；
  • 返回值：如果动态数组中包含的集合中的所有元素，则返回 true；
  • 如果集合中存在的元素与指定 Collection 中的元素不兼容，则抛出 ClassCastException；
  • 如果 collection 中包含 null 元素，并且集合中不允许 null值，则抛出 NullPointerException 异常。

6. 删除元素

• remove(Object obj / int index)：删除集合里的单个元素；

  • obj - 要删除的元素，如果 obj 元素出现多次，则删除在数组中第一次出现的元素；

  • index - 要删除元素索引值；

  • 返回值：如果传入元素，删除成功，则返回 true；

    如果传入索引值，则返回删除的元素；

    如果指定的索引超出范围，则该方法将抛出 IndexOutOfBoundsException 异常。

• removeAll(Collection c)：删除存在于指定集合中的动态数组元素。

  • c - 动态数组列表中要删除的元素集合；

  • 返回值：如果从集合成功删除元素返回 true；

    如果集合中存在的元素类与指定 Collection 的元素类不兼容，则抛出 ClassCastException 异常；

    如果集合中包含 null 元素，并且指定 Collection 不允许 null 元素，则抛出 NullPointerException 异常。

7. 求交集

• retainAll(Collection c)：保留 ArrayList中在指定集合中也存在的那些元素。

  • collection - 集合参数；

  • 返回值：如果集合中删除了元素则返回 true；

    如果集合中存在的元素与指定 Collection 的类中元素不兼容，则抛出 ClassCastException 异常；

    如果集合包含 null 元素，并且指定 Collection 不允许 null 元素，则抛出 NullPointerException。

8. 判断集合是否相等

• eauqls(Collection c)：判断两个集合是否相等。
  • collection - 集合参数；
  • 返回值：如果两个集合相等则返回 true。

9. 转换成数组

• toArray(T[] arr)：将集合对象转换为数组。

  • T [] arr（可选参数）- 用于存储数组元素的数组；

  • 返回值：如果参数 T[] arr 作为参数传入到方法，则返回 T 类型的数组；

    如果未传入参数，则返回 Object 类型的数组。

10. 获取集合对象的哈希值

• hashCode()：返回集合哈希值。

11. 遍历集合

• iterator()：返回 Iterator 接口的实例，用于遍历集合。

二、使用 Iterator 接口遍历集合

在 Java 程序中，Iterator（迭代器）不是一个集合，它是一种用于访问集合的方法。

GoF 对迭代器的定义为：提供一种方法访问一个容器（container）对象中的各个元素，而又不需要暴露该对象的内部细节。

1. 迭代器常用方法

• next()：返回迭代器的下一个元素，并且更新迭代器的状态；
• hasNext()：用于检测集合中是否还有元素。有则 true，没有则 false；
• remove()：将迭代器返回的元素删除。

2. 获取一个迭代器

想要使用迭代器对象遍历集合，那么首先就需要获取一个迭代器。可以调用集合的 iterator() 方法获取一个迭代器。

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// 创建集合
Collection collection = new ArrayList();

// 添加元素
collection.add(123);
collection.add("123");
collection.add(123L);
collection.add('A');

Iterator iterator = collection.iterator();

3. 遍历集合

使用迭代器遍历集合实质上就是不断调用 next() 方法的过程。当集合中的元素都已经遍历完后，此时再调用 next() 方法就会抛出 NoSuchElementException错误。

因此推介使用如下方式进行遍历：

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while (iterator.hasNext()) {
	System.out.println(iterator.next());
}

三、常用集合类

以下是我们日常开发中，使用较多的四种集合：

• LinkedList：该类实现了List接口，允许有 null（空）元素。主要用于创建链表数据结构，该类没有同步方法，如果多个线程同时访问一个List，则必须自己实现访问同步，解决方法就是在创建List时候构造一个同步的List；
• ArrayList：该类也是实现了List的接口，实现了可变大小的数组，随机访问和遍历元素时，提供更好的性能。该类也是非同步的，在多线程的情况下不要使用。其插入删除效率低；
• HashSet：该类实现了Set接口，不允许出现重复元素，不保证集合中元素的顺序，允许包含值为null的元素，但最多只能一个；
• HashMap：HashMap 是一个散列表，它存储的内容是键值对(key-value)映射。该类实现了Map接口，根据键的HashCode 值存储数据，具有很快的访问速度，最多允许一条记录的键为null，不支持线程同步。

1. LinkedList

示例

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import java.util.LinkedList;

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> sites = new LinkedList<String>();
        sites.add("Google");
        sites.add("Runoob");
        sites.add("Taobao");
        sites.add("Weibo");
        System.out.println(sites);  // [Google, Runoob, Taobao, Weibo]
    }
}

常用方法

2. ArrayList

示例

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import java.util.ArrayList;

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> sites = new ArrayList<String>();
        sites.add("Google");
        sites.add("Runoob");
        sites.add("Taobao");
        sites.add("Weibo");
        System.out.println(sites);  // [Google, Runoob, Taobao, Weibo]
    }
}

常用方法

3. HashSet

示例

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import java.util.HashSet;

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet<String> sites = new HashSet<String>();
        sites.add("Google");
        sites.add("Runoob");
        sites.add("Taobao");
        sites.add("Zhihu");
        sites.add("Runoob");     // 重复的元素不会被添加
        sites.remove("Taobao");  // 删除元素，删除成功返回 true，否则为 false
        System.out.println(sites);  // [Google, Runoob, Zhihu]
    }
}

常用方法

4. HashMap

示例

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import java.util.HashMap;

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建 HashMap 对象 Sites
        HashMap<Integer, String> Sites = new HashMap<Integer, String>();
        // 添加键值对
        Sites.put(1, "Google");
        Sites.put(2, "Runoob");
        Sites.put(3, "Taobao");
        Sites.put(4, "Zhihu");
        System.out.println(Sites);  // {1=Google, 2=Runoob, 3=Taobao, 4=Zhihu}
    }
}

常用方法