Java 面向对象（十一）

常用类之集合

集合：就是用来存放数据的一个容器。

数组和集合的区别

（1）数组能存基本数据类型和引用类型；集合当中只能存放引用数据类型，直接放基本数据类型，也会自动帮你装箱（把基本数据类型转成对象），集合当中只能存放对象。

（2）数组长度是固定，不能再去增长；集合长度是可以改变，根据元素的增长而增加。

什么时候使用数组，什么时候使用集合类。

如果元素个数是固定，推荐使用数组；如果元素不是固定，推荐使用集合。

集合体系

这里介绍集合体系的一部分。

Collection 接口

常用方法

/*
 * 向 collection 中添加指定的元素，
 * 如果添加成功返回 true，没有添加返回 false。
 * 确保此 collection 包含指定的元素。
 */
boolean add(E e) 

/*
 * 将指定 collection 中的所有元素都添加到此 collection 中
 * 如果此 collection 由于调用而发生更改，则返回 true。 否则返回 false。
 */
boolean addAll(Collection<? extends E> c) 

// 移除此 collection 中的所有元素
void clear() 

// 如果此 collection 包含指定的元素，则返回 true。否则返回 false。
boolean contains(Object o) 

// 如果此 collection 包含指定 collection 中的所有元素，则返回 true。否则返回 false。
boolean containsAll(Collection<?> c) 

/*
 * 比较此 collection 与指定对象是否相等。
 * 如果所定义的两个列表以相同的顺序包含相同的元素，则返回 true。
 */
boolean equals(Object o) 

// 如果此 collection 不包含元素，则返回 true。
boolean isEmpty() 

// 返回在此 collection 的元素上进行迭代的迭代器。
Iterator<E> iterator() 

// 从此 collection 中移除指定元素的单个实例，如果存在的话，移除成功，则返回 true。
boolean remove(Object o) 

/*
 * 移除此 collection 中，此 collection和指定 collection的交集
 * 如果此 collection 由于调用而发生更改，则返回 true
 */
boolean removeAll(Collection<?> c) 

/*
 * 把此 collection和指定 collection的交集赋值给调用者
 * 如果此 collection 由于调用而发生更改，则返回 true
 */
boolean retainAll(Collection<?> c) 

// 返回此 collection 中的元素数。
int size() 

// 返回包含此 collection 中所有元素的数组
Object[] toArray() 

// 返回包含此 collection 中所有元素的数组；返回数组的运行时类型与指定数组的运行时类型相同。
<T> T[] toArray(T[] a)

管理集合元素：

增：add(E e) 

删：remove(Object o) 

改：Collection中没有定义

清空：clear()

查：

个数：size()

判包含：contains(Object o)

判空：isEmpty() 

查找定位某个元素：Collection中没有定义

e.g.

public static void main(String[] args) {
	Collection c = new ArrayList();
	// 会自动帮你装箱（把基本数据类型转成对象）
	c.add(10);
	c.add(true);
}

反编译后：

public static void main(String args[])
{
	Collection c = new ArrayList();
	c.add(Integer.valueOf(10));
	c.add(Boolean.valueOf(true));
}

e.g. Collection 遍历

public static void main(String[] args) {
	Collection c = new ArrayList();
	c.add(new Student("zs"));
	c.add(new Student("ls"));
	c.add(new Student("ww"));

	// （1）转成数组，通过数组遍历
	Object[] array = c.toArray(); // 自动把数组当中所有元素向上转型
	for (int i = 0; i < array.length; i++) {
		if (array[i] instanceof Student) { // 向下转型有风险
			Student s = (Student) array[i]; // 向下转型(转回原来存放的类型)
			System.out.println(s.name);
		}
	}

	System.out.println("-----分割线------");

	// （2）迭代器遍历（推荐）
	Iterator it = c.iterator(); // 放到Iterator内容会自动类型提升为 Object

	// 1.判断有没有元素可以迭代，如果仍有，则返回 true。
	while (it.hasNext()) {
		// 2. 返回游标的下一个元素，游标后移一位
		Object next = it.next();
		if (next instanceof Student) {
			Student s = (Student) next;
			System.out.println(s.name);
		}
	}
}

List 接口

常用方法

由 Collection 接口继承来的不再说明，见Collection 接口的常用方法

// 在列表的指定位置插入指定元素
void add(int index, E element) 

/*
 * 将指定 collection 中的所有元素都插入到列表中的指定位置
 * 如果此 collection 由于调用而发生更改，则返回 true。 否则返回 false。
 */
boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) 

// 移除列表中指定位置的元素，返回从列表中移除的元素
E remove(int index) 

// 返回列表中指定位置的元素
E get(int index) 

// 用指定元素替换列表中指定位置的元素，返回被替换的元素
E set(int index, E element) 

// 返回此列表中第一次出现的指定元素的索引；如果此列表不包含该元素，则返回 -1
int indexOf(Object o) 

// 返回此列表中最后出现的指定元素的索引；如果列表不包含此元素，则返回 -1
int lastIndexOf(Object o)

// 返回此列表元素的列表迭代器（按适当顺序）
ListIterator<E> listIterator()

// 返回列表中元素的列表迭代器（按适当顺序），从列表的指定位置开始
ListIterator<E> listIterator(int index)

// 返回列表中指定的 [fromIndex, toIndex) 之间的部分视图。
List<E> subList(int fromIndex, int toIndex)

// 使用随附的 Comparator排序此列表来比较元素。
default void sort(Comparator<? super E> c)

管理集合元素：

增：add(E e) ;  add(int index, E element) 

删：remove(Object o) ;  remove(int index) 

改：set(int index, E element) 

清空：clear() 

排序：sort(Comparator<? super E> c) 

子集合：subList(int fromIndex, int toIndex)

查：

个数：size()

判包含：contains(Object o)

判空：isEmpty() 

查找定位某个元素：indexOf(Object o) ; lastIndexOf(Object o)  ;  get(int index)

e.g.

现在有个需求，遍历集合，如果集合中的元素等于某个值，删除这个元素。

List list = new  ArrayList();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
list.add("4");

// 遍历集合
Iterator it = list.iterator();

while(it.hasNext()) {
	// 取出对应的元素
	String str = (String)it.next();
	// 判断该 元素是否等于 2
	if(str.equals("2")) {
		// 等于 2 就把2给集合当中删除
		list.remove("2");
	}
}
System.out.println(list);

以上代码会报 java.util.ConcurrentModificationException 并发修改异常

在迭代集合的过程当中，是不允许直接修改集合结构。

看下源码：

修改后：

List list = new  ArrayList();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
list.add("4");

Iterator it = list.iterator();

while(it.hasNext()) {
	String str = (String)it.next();
	if(str.equals("2")) {
		it.remove(); // 删除当前正在迭代集合的元素（正在遍历的元素 next的结果）
	}
}
System.out.println(list);

原理：

e.g. List特有的迭代器

现在换了一个需求，遍历集合，如果集合中的元素等于某个值，在这个元素后添加一个元素。

在迭代器中，只有remove方法，没有add方法。但是在List中有自己特有的迭代器 listIterator

private class ListItr extends Itr implements ListIterator<E>

ListItr 继承了 Itr，所以 Itr 有的方法都能用。

List list = new ArrayList();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
list.add("4");

// 在list当中有自己特有的迭代器
ListIterator it = list.listIterator();
while (it.hasNext()) {
	String str = (String) it.next();
	if (str.equals("2")) {
		// list.add("myxq"); 	//会发生并发修改异常
		it.add("myxq");
	}
}
System.out.println(list);

ArrayList

数据结构分析

数组的大小是固定的，ArrayList 数组扩容的实现：

查询和修改比较快，通过索引就能找到对应值。

添加和删除比较慢

这也就实现了当我们不指定初始化大小的时候，添加第一个元素的时候，数组会扩容为 10.

添加和删除图示：

ArrayList 去除集合中重复的元素

public static ArrayList removeDuplicates(ArrayList list) {
	// 1.创建一个空的集合
	ArrayList newList = new ArrayList();
	// 2.依次取出每一个元素
	ListIterator it = list.listIterator();
	while (it.hasNext()) {
		// 3.每取出一个元素，要先判断新集合当中 ，是否已经包含了该元素
		Object obj = it.next();
		// 4.如果已经包含该元素，就不把该元素添加到新集合当中，不包含时才添加到新集合当中
		if (!newList.contains(obj)) {
			newList.add(obj);
		}
	}
	return newList;
}

public static void main(String[] args) {
	ArrayList list = new ArrayList();
	list.add("a");
	list.add("a");
	list.add("b");
	list.add("b");
	list.add("c");
	list.add("c");
	list.add("d");

	System.out.println(list);
	ArrayList newList = removeDuplicates(list);
	System.out.println(newList);
}

ArrayList 去除集合中重复的自定义对象元素

class Student {
	String name;
	int age;

	Student(String name, int age) {
		this.name = name;
		this.age = age;
	}

	@Override
	public String toString() {
		return "Student [name=" + name + ", age=" + age + "]";
	}
}

@SuppressWarnings({ "unchecked", "rawtypes" })
public class Test {

	public static ArrayList removeDuplicates(ArrayList list) {
		// 1.创建一个空的集合
		ArrayList newList = new ArrayList();
		// 2.依次取出每一个元素
		ListIterator it = list.listIterator();
		while (it.hasNext()) {
			// 3.每取出一个元素，要先判断新集合当中 ，是否已经包含了该元素
			Object obj = it.next();
			// 4.如果已经包含该元素，就不把该元素添加到新集合当中，不包含时才添加到新集合当中
			if (!newList.contains(obj)) {
				newList.add(obj);
			}
		}
		return newList;
	}

	public static void main(String[] args) {
		ArrayList list = new ArrayList();
		list.add(new Student("张三", 20));
		list.add(new Student("张三", 20));
		list.add(new Student("李四", 21));

		System.out.println(list);
		ArrayList newList = removeDuplicates(list);
		System.out.println(newList);
	}

}

以上代码发现并没有去重。

原因是 contains 是用equals（如果没有重写，默认是Object的equals，比较的是地址）判断有没有相同的元素。

修改后

class Student {
	String name;
	int age;

	Student(String name, int age) {
		this.name = name;
		this.age = age;
	}

	@Override
	public String toString() {
		return "Student [name=" + name + ", age=" + age + "]";
	}

	@Override
	public boolean equals(Object obj) {
		if (this == obj)
			return true;
		if (obj == null)
			return false;
		if (getClass() != obj.getClass())
			return false;
		Student other = (Student) obj;
		if (age != other.age)
			return false;
		if (name == null) {
			if (other.name != null)
				return false;
		} else if (!name.equals(other.name))
			return false;
		return true;
	}

}

@SuppressWarnings({ "unchecked", "rawtypes" })
public class Test {

	public static ArrayList removeDuplicates(ArrayList list) {
		// 1.创建一个空的集合
		ArrayList newList = new ArrayList();
		// 2.依次取出每一个元素
		ListIterator it = list.listIterator();
		while (it.hasNext()) {
			// 3.每取出一个元素，要先判断新集合当中 ，是否已经包含了该元素
			Object obj = it.next();
			// 4.如果已经包含该元素，就不把该元素添加到新集合当中，不包含时才添加到新集合当中
			if (!newList.contains(obj)) {
				newList.add(obj);
			}
		}
		return newList;
	}

	public static void main(String[] args) {
		ArrayList list = new ArrayList();
		list.add(new Student("张三", 20));
		list.add(new Student("张三", 20));
		list.add(new Student("李四", 21));

		System.out.println(list);
		ArrayList newList = removeDuplicates(list);
		System.out.println(newList);
	}
}

LinkedList

数据结构分析

添加和删除比较快，查询和修改比较慢。

LinkedList 特有的方法

// 将指定元素插入此列表的开头。
void addFirst(E e) 

// 将指定元素添加到此列表的结尾。
void addLast(E e) 

// 获取但不移除此列表的头（第一个元素）。
E element() 

// 返回此列表的第一个元素。
E getFirst() 

// 返回此列表的最后一个元素。
E getLast() 

// 获取并移除此列表的头（第一个元素）。
E remove() 

// 移除并返回此列表的第一个元素。
E removeFirst() 

// 移除并返回此列表的最后一个元素。
E removeLast() 

// 将指定元素添加到此列表的末尾（最后一个元素）。
boolean offer(E e) 			// 类似  add(E e)

// 在此列表的开头插入指定的元素。
boolean offerFirst(E e) 	// 类似  addFirst(E e)

// 在此列表末尾插入指定的元素。
boolean offerLast(E e) 		// 类似  addLast(E e)

// 获取但不移除此列表的头（第一个元素）。
E peek() 					// 类似  element() 

// 获取但不移除此列表的第一个元素；如果此列表为空，则返回 null。
E peekFirst() 				// 类似  getFirst() 

// 获取但不移除此列表的最后一个元素；如果此列表为空，则返回 null。
E peekLast() 				// 类似  getLast() 

// 获取并移除此列表的头（第一个元素）
E poll() 					// 类似  remove()

// 获取并移除此列表的第一个元素；如果此列表为空，则返回 null。
E pollFirst() 				// 类似  removeFirst()

// 获取并移除此列表的最后一个元素；如果此列表为空，则返回 null。
E pollLast() 				// 类似  removeLast()

// 从此列表中移除第一次出现的指定元素（从头部到尾部遍历列表时）。
boolean removeFirstOccurrence(Object o) 

// 从此列表中移除最后一次出现的指定元素（从头部到尾部遍历列表时）。
boolean removeLastOccurrence(Object o) 

// 返回以逆向顺序在此双端队列的元素上进行迭代的迭代器。元素将按从最后一个（尾部）到第一个（头部）的顺序返回。
Iterator<E> descendingIterator()

栈：先进后出

// 出栈：从此列表所表示的堆栈处弹出一个元素。
E pop() 					// 底层调用  removeFirst(e);

// 入栈：将元素推入此列表所表示的堆栈。
void push(E e) 				// 底层调用  addFirst(e);

Vector

Vector使用很少，一般都使用ArrayList 从1.2开始并到List

特有的方法

// 将指定的组件添加到此向量的末尾，将其大小增加 1。
void addElement(E obj) 

// 返回此向量的组件的枚举。
Enumeration<E> elements()

e.g. 特有的遍历元素

Vector vc = new Vector();
vc.add("a");
vc.add("b");
vc.add("c");

// 获取所有元素
Enumeration e = vc.elements();
while (e.hasMoreElements()) {
	System.out.println(e.nextElement());
}

与ArrayList对比

（1）都是使用数组来实现的

（2）Vector是线程安全的，内部加了锁；ArrayList当中方法没有加锁

集合的嵌套

class Student {
	String name;

	Student(String name) {
		this.name = name;
	}
}

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		/**
		 * 学科  学科当中是有很多班级
		 * 班级当中又有很多学生
		 */
		Student stu1 = new Student("zs1");
		Student stu2 = new Student("ls1");
		// 班级1
		List<Student> c1 = new ArrayList<>();
		c1.add(stu1);
		c1.add(stu2);

		Student stu3 = new Student("zs2");
		Student stu4 = new Student("ls2");
		// 班级2
		List<Student> c2 = new ArrayList<>();
		c2.add(stu3);
		c2.add(stu4);

		// 学科 (集合当中又存储集合)
		List<List<Student>> x = new ArrayList<>();
		x.add(c1);
		x.add(c2);

		// 把所有班级当中 的学生姓名打印出来
		for (List<Student> g : x) {
			// 取出每一个班级
			for (Student per : g) {
				System.out.println(per.name);
			}
		}

	}
}