Java_集合与泛型

Collection

集合，集合是java中提供的一种容器，可以用来存储多个数据。
在前面的学习中，我们知道数据多了，可以使用数组存放或者使用ArrayList集合进行存放数据。那么，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。
• 集合中存储的元素必须是引用类型数据

集合的继承关系图

a:ArrayList的继承关系:
     查看ArrayList类发现它继承了抽象类AbstractList同时实现接口List，而List接口又继承了Collection接口。Collection接口为最顶层集合接口了。
     源代码：
      interface List extends Collection {
      }
      public class ArrayList extends AbstractList implements List{
      }

b:集合继承体系
     这说明我们在使用ArrayList类时，该类已经把所有抽象方法进行了重写。那么，实现Collection接口的所有子类都会进行方法重写。

• Collecton接口常用的子接口有：List接口、Set接口
• List接口常用的子类有：ArrayList类、LinkedList类
• Set接口常用的子类有：HashSet类、LinkedHashSet类

可以看下图了解继承关系

集合Collection的方法

Collection接口中的方法是集合中所有实现类必须拥有的方法,程序演示:ArrayList implements List,List extends Collection

方法的执行,都是实现的重写

Collection接口方法 Object[] toArray() 集合中的元素,转成一个数组中的元素, 集合转成数组

返回是一个存储对象的数组, 数组存储的数据类型是Object

/*  Collection接口方法
       *  Object[] toArray() 集合中的元素,转成一个数组中的元素, 集合转成数组
       *  返回是一个存储对象的数组, 数组存储的数据类型是Object
       */
      private static void function_2() {
        Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
        coll.add("abc");
        coll.add("dashao");
        coll.add("xixi");
        coll.add("money");
        coll.add("123");

        Object[] objs = coll.toArray();
        for(int i = 0 ; i < objs.length ; i++){
          System.out.println(objs[i]);
        }
      }

顺便提一下,java中三种长度表现形式

　　数组.length属性   返回值 int

字符串.length()   方法    返回值 int

集合.size()方法     返回值int

Collection接口方法  boolean contains(Object o) 判断对象是否存在于集合中,对象存在返回true,方法参数是Object类型

 private static void function_1() {
        Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
        coll.add("abc");
        coll.add("dashao");
        coll.add("xixi");
        coll.add("money");
        coll.add("123");

        boolean b = coll.contains("itcast");
        System.out.println(b);
      }

Collection接口的方法
       * void clear() 清空集合中的所有元素
       * 集合容器本身依然存在

public static void function(){
        //接口多态的方式调用
        Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
        coll.add("abc");
        coll.add("bcd");
        System.out.println(coll);

        coll.clear();

        System.out.println(coll);

      }
     }

Collection接口方法
     * boolean remove(Object o)移除集合中指定的元素

 private static void function_3(){
      Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
      coll.add("abc");
      coll.add("money");
      coll.add("dashao");
      coll.add("xixi");
      coll.add("money");
      coll.add("123");
      System.out.println(coll);

      boolean b = coll.remove("money");
      System.out.println(b);
      System.out.println(coll);
    }

还有其他方法可以通过查询API了解

迭代器的概述

a:java中提供了很多个集合，它们在存储元素时，采用的存储方式不同。
    我们要取出这些集合中的元素，可通过一种通用的获取方式来完成。
 b: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。  
  c:每种集合的底层的数据结构不同,例如ArrayList是数组,LinkedList底层是链表,但是无论使用那种集合,我们都会有判断是否有元素
     以及取出里面的元素的动作,那么Java为我们提供一个迭代器定义了统一的判断元素和取元素的方法

实现原理

集合中的迭代器:
     *    获取集合中元素方式:接口 Iterator : 两个抽象方法
     *     boolean hasNext() 判断集合中还有没有可以被取出的元素,如果有返回true
     *     next() 取出集合中的下一个元素  
 Iterator接口,找实现类.Collection接口定义方法  Iterator  iterator()   .ArrayList 重写方法 iterator(),返回了Iterator接口的实现类的对象
使用ArrayList集合的对象,  Iterator it =array.iterator(),运行结果就是Iterator接口的实现类的对象,  it是接口的实现类对象,调用方法 hasNext 和 next 集合元素迭代

代码实现:

public class IteratorDemo {
        public static void main(String[] args) {
          Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
          coll.add("abc1");
          coll.add("abc2");
          coll.add("abc3");
          coll.add("abc4");
          //迭代器,对集合ArrayList中的元素进行取出

          //调用集合的方法iterator()获取出,Iterator接口的实现类的对象
          Iterator<String> it = coll.iterator();
          //接口实现类对象,调用方法hasNext()判断集合中是否有元素
          //boolean b = it.hasNext();
          //System.out.println(b);
          //接口的实现类对象,调用方法next()取出集合中的元素
          //String s = it.next();
          //System.out.println(s);

          //迭代是反复内容,使用循环实现,循环的条件,集合中没元素, hasNext()返回了false
          while(it.hasNext()){
            String s = it.next();
            System.out.println(s);
          }

        }
      }

执行过程

a:迭代器的原理:
       while(it.hasNext()) {
            System.out.println(it.next());
       }

       //cursor记录的索引值不等于集合的长度返回true,否则返回false
         public boolean hasNext() {
           return cursor != size; //cursor初值为0

         }

        //next()方法作用:
        //①返回cursor指向的当前元素
        //②cursor++
        public Object next() {
                 int i = cursor;
                 cursor = i + 1;
                 return  elementData[lastRet = i]; 

             }
     b:for循环迭代写法:
        for (Iterator<String> it2 = coll.iterator(); it2.hasNext();  ) {
         System.out.println(it2.next());
       } 

集合中迭代的转型

A:集合迭代中的转型

1. 在使用集合时，我们需要注意以下几点：

集合中存储其实都是对象的地址。
                集合中可以存储基本数值吗？jdk1.5版本以后可以存储了。
                因为出现了基本类型包装类，它提供了自动装箱操作（基本类型 对象），这样，集合中的元素就是基本数值的包装类对象。

2.存储时提升了Object。取出时要使用元素的特有内容，必须向下转型。

Collection coll = new ArrayList();
               coll.add("abc");
               coll.add("aabbcc");
               coll.add("shitcast");
              Iterator it = coll.iterator();
               while (it.hasNext()) {
               //由于元素被存放进集合后全部被提升为Object类型
               //当需要使用子类对象特有方法时，需要向下转型
                String str = (String) it.next();
                System.out.println(str.length());
              }
             注意：如果集合中存放的是多个对象，这时进行向下转型会发生类型转换异常。

3.Iterator接口也可以使用<>来控制迭代元素的类型的。代码演示如下：
             Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
             coll.add("abc");
             coll.add("aabbcc");
              coll.add("shitcast");
            Iterator<String> it = coll.iterator();
            while (it.hasNext()) {
            String str =  it.next();
             //当使用Iterator<String>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());
            }
练习:

1.增强for循环遍历数组

/*
      *  JDK1.5新特性,增强for循环
      *  JDK1.5版本后,出现新的接口 java.lang.Iterable
      *    Collection开是继承Iterable
      *    Iterable作用,实现增强for循环
      *
      *    格式:
      *      for( 数据类型  变量名 : 数组或者集合 ){
      *         sop(变量);
      *      }
      */
     public static void function_1(){
        //for对于对象数组遍历的时候,能否调用对象的方法呢
        String[] str = {"abc","dashao","cn"};
        for(String s : str){
          System.out.println(s.length());
        }
      }

      /*
       *  实现for循环,遍历数组
       *  好处: 代码少了,方便对容器遍历
       *  弊端: 没有索引,不能操作容器里面的元素
       */
      public static void function(){
        int[] arr = {3,1,9,0};
        for(int i : arr){
          System.out.println(i+1);
        }
        System.out.println(arr[0]);
      }

2.增强for循环遍历集合

/*
         *  增强for循环遍历集合
         *  存储自定义Person类型
         */
        public static void function_2(){
          ArrayList<Person> array = new ArrayList<Person>();
          array.add(new Person("a",20));
          array.add(new Person("b",10));
          for(Person p : array){
            System.out.println(p);// System.out.println(p.toString());
          }
        }

泛型的引入

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。比如下面程序：

public class GenericDemo {
      public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList();
        list.add("abc");
        list.add("dashao");
        list.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
                    //相当于:Object obj=new Integer(5);

        Iterator it = list.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();//String str=(String)obj;
                                          //编译时期仅检查语法错误,String是Object的儿子可以向下转型
                                          //运行时期String str=(String)(new Integer(5))
                                          //String与Integer没有父子关系所以转换失败
                                          //程序在运行时发生了问题java.lang.ClassCastException
          System.out.println(str.length());
        }
      }
    }

泛型的定义和使用

针对上述的类型转换问题,Java 泛型（generics）是 JDK 5 中引入的一个新特性, 泛型提供了编译时类型安全检测机制，该机制允许程序员在编译时检测到非法的类型。泛型的本质是参数化类型，也就是说所操作的数据类型被指定为一个参数。
     *   泛型: 指明了集合中存储数据的类型  <数据类型>

public class GenericDemo {
      public static void main(String[] args) {
        function();
      }

      public static void function(){
        Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
        coll.add("abc");
        coll.add("rtyg");
        coll.add("43rt5yhju");
    //    coll.add(1);

        Iterator<String> it = coll.iterator();
        while(it.hasNext()){
          String s = it.next();
          System.out.println(s.length());
        }
      }
    }

Java中的伪泛型：
       泛型只在编译时存在,编译后就被擦除,在编译之前我们就可以限制集合的类型,起到作用
     例如:ArrayList<String> al=new ArrayList<String>();
     编译后:ArrayList al=new ArrayList();

泛型类

a:定义格式：
      修饰符 class 类名<代表泛型的变量> {  }
      
      例如，API中的ArrayList集合：

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

b:使用格式：
      创建对象时，确定泛型的类型
     
      例如，ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
      此时，变量E的值就是String类型

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

例如，ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
      此时，变量E的值就是Integer类型

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

泛型的方法

a:定义格式：修饰符 <代表泛型的变量> 返回值类型 方法名(参数){  }
b:泛型方法的使用:
     1:例如，API中的ArrayList集合中的方法：
      public <T> T[] toArray(T[] a){  }
      //该方法，用来把集合元素存储到指定数据类型的数组中，返回已存储集合元素的数组

使用格式：调用方法时，确定泛型的类型
    例如:
          ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
          String[] arr = new String[100];
          String[] result = list.toArray(arr);
       此时，变量T的值就是String类型。变量T，可以与定义集合的泛型不同
       public <String> String[] toArray(String[] a){  }

例如:
          ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
          Integer[] arr = new Integer[100];
          Integer [] result = list.toArray(arr);
      
      此时，变量T的值就是Integer类型。变量T，可以与定义集合的泛型不同
      public <Integer> Integer[] toArray(Integer[] a){  }

泛型接口

 //带有泛型的接口

       public interface List <E>{
          abstract boolean add(E e);
        }

  //    实现类,先实现接口,不理会泛型
        public class ArrayList<E> implements List<E>{
        }
   //     调用者 : new ArrayList<String>() 后期创建集合对象的时候,指定数据类型

  //      实现类,实现接口的同时,也指定了数据类型
        public class XXX implements List<String>{
        }
        new XXX()
     public class GenericDemo2 {

     }

好处:

a:将运行时期的ClassCastException，转移到了编译时期变成了编译失败。
b:避免了类型强转的麻烦。

 public class GenericDemo {
      public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<String>();
        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<String> it = list.iterator();
        while(it.hasNext()){
           String str = it.next();
           System.out.println(str.length()); //当使用Iterator<String>
                                            //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
        }
      }
    }

泛型的通配符

类型通配符一般是使用?代替具体的类型参数。例如 List<?> 在逻辑上是List<String>,List<Integer> 等所有List<具体类型实参>的父类。

/*
    *  泛型的通配符
    */
   public class GenericDemo {
    public static void main(String[] args) {
      ArrayList<String> array = new ArrayList<String>();

      HashSet<Integer> set = new HashSet<Integer>();

      array.add("123");
      array.add("456");

      set.add(789);
      set.add(890);

      iterator(array);
      iterator(set);
    }
    /*
     *  定义方法,可以同时迭代2个集合
     *  参数: 怎么实现 , 不能写ArrayList,也不能写HashSet
     *  参数: 或者共同实现的接口
     *  泛型的通配,匹配所有的数据类型  ?
     */
    public static void iterator(Collection<?> coll){
      Iterator<?> it = coll.iterator();
      while(it.hasNext()){
        //it.next()获取的对象,什么类型
        System.out.println(it.next());
      }
    }
   }

泛型的限定:

通过下面例子了解泛型的限定

/*
    *  将的酒店员工,厨师,服务员,经理,分别存储到3个集合中
    *  定义方法,可以同时遍历3集合,遍历三个集合的同时,可以调用工作方法
    */
   import java.util.ArrayList;
   import java.util.Iterator;
   public class GenericTest {
    public static void main(String[] args) {
      //创建3个集合对象
      ArrayList<ChuShi> cs = new ArrayList<ChuShi>();
      ArrayList<FuWuYuan> fwy = new ArrayList<FuWuYuan>();
      ArrayList<JingLi> jl = new ArrayList<JingLi>();

      //每个集合存储自己的元素
      cs.add(new ChuShi("张三", "后厨001"));
      cs.add(new ChuShi("李四", "后厨002"));

      fwy.add(new FuWuYuan("翠花", "服务部001"));
      fwy.add(new FuWuYuan("酸菜", "服务部002"));

      jl.add(new JingLi("小名", "董事会001", 123456789.32));
      jl.add(new JingLi("小强", "董事会002", 123456789.33));

   //   ArrayList<String> arrayString = new ArrayList<String>();
      iterator(jl);
      iterator(fwy);
      iterator(cs);

    }

/*
     * 定义方法,可以同时遍历3集合,遍历三个集合的同时,可以调用工作方法 work
     * ? 通配符,迭代器it.next()方法取出来的是Object类型,怎么调用work方法
     * 强制转换:  it.next()=Object o ==> Employee
     * 方法参数: 控制,可以传递Employee对象,也可以传递Employee的子类的对象
     * 泛型的限定  本案例,父类固定Employee,但是子类可以无限?
     *   ? extends Employee 限制的是父类, 上限限定, 可以传递Employee,传递他的子类对象
     *   ? super   Employee 限制的是子类, 下限限定, 可以传递Employee,传递他的父类对象
     */
    public static void iterator(ArrayList<? extends Employee> array){

       Iterator<? extends Employee> it = array.iterator();
       while(it.hasNext()){
         //获取出的next() 数据类型,是什么Employee
         Employee e = it.next();
         e.work();
       }
    }
   }