06java进阶——集合框架（list和泛型）
1.ArrayList
ArrayList集合是程序中最常见的一种集合，它属于引用数据类型（类）。在ArrayList内部封装了一个长度可变的数组，当存入的元素超过数组长度时，ArrayList会在内存中分配一个更大的数组来存储这些元素，因此可以将ArrayList集合看作一个长度可变的数组。
1.1ArrayList的创建
导包：import java.util.ArrayList;
创建对象：与其他普通的引用数据类型创建方式完全相同，但是要指定容器中存储的数据类型：
ArrayList<要存储元素的数据类型> 变量名 = new ArrayList<要存储元素的数据类型>();
- 集合中存储的元素，只能为<>括号中指定的数据类型元素；
- “<要存储元素的数据类型>”中的数据类型必须是引用数据类型，不能是基本数据类型；
下面给出8种基本数据类型所对应的引用数据类型表示形式:
我们通过举几个例子，来明确集合的创建方式：
- 存储String类型的元素
ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
- 存储int类型的数据
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
- 存储Phone类型的数据
ArrayList<Phone> list = new ArrayList<Phone>();
1.2常用的方法
package cn.jxufe.java.chapter6; import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List; public class TestArrayList01 { public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
// 创建ArrayList集合
ArrayList<String> list1 = new ArrayList<String>();// 第二个可以省略
// 向集合中添加元素 list1.add("stu1");
list1.add("stu2");
list1.add("stu3");
list1.add("stu4");
// 获取集合中元素的个数
// 取出并打印指定位置的元素
System.out.println("第2个元素是：" + list1.get(1));
System.out.println("list1中的元素为：");
System.out.println(list1);
System.out.println("去除索引值为2的元素后，list中的元素为");
list1.remove(2);
System.out.println(list1);
System.out.println("在索引值为1的元素处添加一个student元素：");
list1.add(1, "student");
System.out.println(list1);
System.out.println("把索引位置为3的元素置为good：");
list1.set(3, "good");
System.out.println(list1);
// 集合的遍历
System.out.println("集合的遍历方法1：");
for (String e : list1) {
System.out.print(e + " ");
}
System.out.println("\n集合的遍历方法2: ");
for (int i = 0; i < list1.size(); i++) {
System.out.print(list1.get(i) + " ");
}
System.out.println("\nlist1是否为空:");
System.out.println(list1.isEmpty());
System.out.println("list1是否包涵good：");
System.out.println(list1.contains("good")); ArrayList<String> list2 = new ArrayList<>();
list2.add("stu1");
list2.add("stu2");
System.out.println("list2中的元素为：");
System.out.println(list2);
System.out.println("从list1中移除list2中的全部元素");
list1.removeAll(list2);// 获得两个集合元素的差集
System.out.println(list1);
System.out.println("list1添加list2中的全部元素");
list1.addAll(list2);// 获得两个集合元素的并集
System.out.println(list1); List<String> list3 = new ArrayList<String>();
list3.add("第一个元素"); // 向列表中添加数据
list3.add("第二个元素"); // 向列表中添加数据
list3.add("第三个元素"); // 向列表中添加数据
List<String> list4 = new ArrayList<String>();
list4.add("第一个元素"); // 向列表中添加数据
list4.add("第三个元素"); // 向列表中添加数据
System.out.println("--------测试retainAll的使用------------：");
boolean ret = list3.retainAll(list4); // 获得两集合相交的元素
System.out.println(ret);
System.out.println(list3); // 创建迭代器
Iterator<String> it = list3.iterator();
// 循环遍历迭代器
System.out.println("循环遍历迭代器：");
while (it.hasNext()) {
System.out.println(it.next()); // 输出集合中元素
} ArrayList<String> list5 = new ArrayList<>();
ArrayList<String> list6 = new ArrayList<>();
list5.add("a");
list5.add("b");
list5.add("c");
list6.add("b");
list6.add("c");
list6.add("d");
list5.retainAll(list6);// 获得两集合相交的元素
System.out.println(list5);
}
}
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{
}
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
2.迭代器
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。
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。
package cn.jxufe.java.chapter6; import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator; public class TestIterator03 {
/*
* 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
*/
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
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);
}
System.out.println();
// for循环的方式进行遍历,for没有while好理解，但是节约点内存，因为while的it是在main函数中建立的，for的it是在for中建立的
for (Iterator<String> it2 = coll.iterator(); it2.hasNext();) {
System.out.println(it2.next());
}
} }
3.集合迭代中的转型
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。
package cn.jxufe.java.chapter6; import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator; public class TestCollection04 { public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
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。
} }
4.泛型
4.1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：
package cn.jxufe.java.chapter6; import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List; public class TestGeneric05 { public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
List list = new ArrayList();
list.add("abc");
list.add("itcast");
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());
}
}
}
4.2泛型的定义和使用
泛型: 指明了集合中存储数据的类型 <数据类型>
上面已经使用了
4.3Java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();
4.4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){ }
}
package cn.jxufe.java.chapter6;
import java.util.ArrayList;
public class GenericStack07<E> {
ArrayList<E> list = new ArrayList<>();
public int getSize() {
return list.size();
}
public E peek() {
return list.get(getSize() - 1);
}
public E pop() {
E o = list.get(getSize() - 1);
list.remove(getSize() - 1);
return o;
}
public boolean isEmpty() {
return list.isEmpty();
}
public void push(E e) {
list.add(e);
}
@Override
public String toString() {
// TODO Auto-generated method stub
return "stack: " + list.toString();
}
public static void main(String[] args) {
GenericStack07<String> stack1 = new GenericStack07<>();
stack1.push("good");
stack1.push("good");
stack1.push("study");
System.out.println(stack1);
GenericStack07<Integer> stack2 = new GenericStack07<>();
stack2.push(123);
stack2.push(456);
stack2.push(789);
System.out.println(stack2);
}
}
4.5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:
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){ }
使用泛型类型来定义泛型方法
package cn.jxufe.java.chapter6;
public class TestGenericMethod {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
Integer[] integers = { 1, 2, 3, 4, 5 };
String[] strings = { "london", "xuzhou", "nanchang" };
print(integers);
print(strings);
}
public static <E> void print(E[] list) {
for (E e : list) {
System.out.print(e + " ");
}
System.out.println();
}
}
4.6泛型的接口
/*
* 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()
*/
4.7受限的泛型类型
可以将泛型指定为另一种类型的子类型，这样的泛型类型称为受限的。
package cn.jxufe.java.chapter6;
abstract class GeometricObject {
public abstract double getArea();
}
class Rectangle extends GeometricObject {
double length;
double hight;
public Rectangle(double length, double hight) {
// TODO Auto-generated constructor stub
this.length = length;
this.hight = hight;
}
public double getArea() {
return length * hight;
}
}
class Circle extends GeometricObject {
double radius;
public Circle(double radius) {
// TODO Auto-generated constructor stub
this.radius = radius;
}
public double getArea() {
return 3.14 * radius * radius;
}
}
public class TestBoundedType {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
Rectangle rectangle = new Rectangle(2, 2);
Rectangle rectangle2 = new Rectangle(2, 2);
Circle circle = new Circle(2);
System.out.println(equalArea(rectangle, circle));
System.out.println(equalArea(rectangle, rectangle2));
}
public static <E extends GeometricObject> boolean equalArea(E object1, E object2) {
return object1.getArea() == object2.getArea();
}
}
4.8示例学习：对一个对象数组进行排序
package cn.jxufe.java.chapter6;
public class TestGenericSort {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
Integer[] intArray = { new Integer(2), new Integer(4), new Integer(3) };
Double[] doubleArray = { new Double(3.4), new Double(1.3), new Double(-22.1) };
Character[] charArray = { new Character('a'), new Character('c'), new Character('b') };
String[] stringArray = { "tom", "jack", "blue" };
sort(intArray);
sort(doubleArray);
sort(charArray);
sort(stringArray);
System.out.println("sorted integer objects:");
printList(intArray);
System.out.println("sorted double objects:");
printList(doubleArray);
System.out.println("sorted charArray objects:");
printList(charArray);
System.out.println("sorted stringArray objects:");
printList(stringArray);
}
public static <E extends Comparable<E>> void sort(E[] list) {
E currentMin;
int currentMinIndex;
for (int i = 0; i < list.length - 1; i++) {
currentMin = list[i];
currentMinIndex = i;
for (int j = i + 1; j < list.length; j++) {
if (currentMin.compareTo(list[j]) > 0) {
currentMin = list[j];
currentMinIndex = j;
}
}
if (currentMinIndex != i) {
list[currentMinIndex] = list[i];
list[i] = currentMin;
}
}
}
public static void printList(Object[] list) {
for (int i = 0; i < list.length; i++) {
System.out.print(list[i] + " ");
}
System.out.println();
}
}
4.9泛型的好处
- 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。
4.10泛型的通配符
package cn.jxufe.java.chapter6;
public class TestWildCard {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
GenericStack07<Integer> intStack = new GenericStack07<>();
intStack.push(1);
intStack.push(2);
intStack.push(-1);
System.out.println("the max number is " + max(intStack));//编译会报错，因为intStack不是GenericStack<Number>的实例
}
public static double max(GenericStack07<Number> stack) {
double max = stack.pop().doubleValue();
while (!stack.isEmpty()) {
double value = stack.pop().doubleValue();
if (value > max)
max = value;
}
return max;
}
}
package cn.jxufe.java.chapter6;
public class TestWildCard {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
GenericStack07<Integer> intStack = new GenericStack07<>();
intStack.push(1);
intStack.push(2);
intStack.push(-1);
System.out.println("the max number is " + max(intStack));//编译会报错，因为intStack不是GenericStack<Number>的实例
}
public static double max(GenericStack07<? extends Number> stack) {
double max = stack.pop().doubleValue();
while (!stack.isEmpty()) {
double value = stack.pop().doubleValue();
if (value > max)
max = value;
}
return max;
}
}
package cn.jxufe.java.chapter6;
public class TestAnyWild {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
GenericStack07<Integer> intStack = new GenericStack07<>();
intStack.push(1);
intStack.push(2);
intStack.push(-2);
print(intStack);
GenericStack07<String> stringStack = new GenericStack07<>();
stringStack.push("zhangSan");
stringStack.push("zhaoSi");
stringStack.push("wangWu");
print(stringStack);
}
public static void print(GenericStack07<?> stack) {
while (!stack.isEmpty()) {
System.out.print(stack.pop() + " ");
}
System.out.println();
}
}
package cn.jxufe.java.chapter6; import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator; public class TestWildcard06 { public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
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());
}
}
}
package cn.jxufe.java.chapter6;
public class TestSuperWildChard {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
GenericStack07<String> stack1 = new GenericStack07<>();
GenericStack07<Object> stack2 = new GenericStack07<>();
stack2.push("java");
stack2.push(2);
stack1.push("sun");
add(stack1, stack2);
TestAnyWild12.print(stack2);
}
public static <T> void add(GenericStack07<T> stack1, GenericStack07<? super T> stack2) {
while (!stack1.isEmpty()) {
stack2.push(stack1.pop());
}
}
}
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