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。

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 。
- 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，为了便于初学者进行系统地学习，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讲解。

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：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;

public class Demo01Collection {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        //创建集合对象,可以使用多态
        //Collection<String> coll = new ArrayList<>();
        Collection<String> coll = new HashSet<>();
        System.out.println(coll);//重写了toString方法 []

        /* public boolean add(E e)： 把给定的对象添加到当前集合中 。 返回值是一个boolean值,一般都返回true,所以可以不用接收 */
        boolean b1 = coll.add("张三");
        System.out.println("b1:"+b1); // b1:true
        System.out.println(coll);//[张三]
        coll.add("李四");
        coll.add("李四");
        coll.add("赵六");
        coll.add("田七");
        System.out.println(coll); // [张三, 李四, 赵六, 田七]

        /* public boolean remove(E e): 把给定的对象在当前集合中删除。 返回值是一个boolean值,集合中存在元素,删除元素,返回true 集合中不存在元素,删除失败,返回false */
        boolean b2 = coll.remove("赵六");
        System.out.println("b2:"+b2); // b2:true

        boolean b3 = coll.remove("赵四");
        System.out.println("b3:"+b3); // b3:false
        System.out.println(coll); // [张三, 李四, 田七]

        /* public boolean contains(E e): 判断当前集合中是否包含给定的对象。 包含返回true 不包含返回false */
        boolean b4 = coll.contains("李四");
        System.out.println("b4:"+b4); // b4:true

        boolean b5 = coll.contains("赵四");
        System.out.println("b5:"+b5); // b5:false

        //public boolean isEmpty(): 判断当前集合是否为空。 集合为空返回true,集合不为空返回false
        boolean b6 = coll.isEmpty();
        System.out.println("b6:"+b6); // b6:false

        //public int size(): 返回集合中元素的个数。
        int size = coll.size();
        System.out.println("size:"+size); // size:3

        //public Object[] toArray(): 把集合中的元素，存储到数组中。
        Object[] arr = coll.toArray();
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
   
            System.out.println(arr[i]);
        }

        //public void clear() :清空集合中所有的元素。但是不删除集合,集合还存在
        coll.clear();
        System.out.println(coll); // []
        //public boolean isEmpty() 判断是否为空
        System.out.println(coll.isEmpty()); // true
    }
}

tips: 有关Collection中的方法可不止上面这些，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<E> 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：

迭代器的使用步骤(重点)：
1. 使用集合中的方法 iterator() 获取迭代器的实现类对象,使用 Iterator 接口接收(多态)
2. 使用 Iterator 接口中的方法 hasNext 判断还有没有下一个元素
3. 使用 Iterator 接口中的方法 next 取出集合中的下一个元素

public class Demo01Iterator {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        //创建一个集合对象
        Collection<String> coll = new ArrayList<>();
        //往集合中添加元素
        coll.add("串串星人");
        coll.add("吐槽星人");
        coll.add("汪星人");

        /* 使用集合中的方法iterator()获取迭代器的实现类对象,使用Iterator接口接收(多态) 注意: Iterator<E>接口也是有泛型的,迭代器的泛型跟着集合走,集合是什么泛型,迭代器就是什么泛型 */
        //多态 接口 实现类对象
        Iterator<String> it = coll.iterator();


        /* 发现使用迭代器取出集合中元素的代码,是一个重复的过程 所以我们可以使用循环优化 不知道集合中有多少元素,使用while循环 循环结束的条件,hasNext方法返回 false */
        while(it.hasNext()){
   
            String e = it.next();
            System.out.println(e);
        }
  		/* System.out.println("----------------------"); for(Iterator<String> it2 = coll.iterator();it2.hasNext();){ String e = it2.next(); System.out.println(e); } */
        
    }
}

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，为了让初学者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：

for(集合/数组的数据类型 变量名: 集合名/数组名){
    
  	//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

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

public class NBFor {
   
    public static void main(String[] args) {
           
    	Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
    	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：

public class GenericDemo {
   
	public static void main(String[] args) {
   
		Collection coll = new ArrayList();
		coll.add("abc");
		coll.add("jiangqi");
		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 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

将运行时期的ClassCastException，转移到了编译时期变成了编译失败。
避免了类型转换的麻烦,存储的是什么类型,取出的就是什么类型。

通过我们如下代码体验一下：

public class GenericDemo2 {
   
	public static void main(String[] args) {
   
        Collection<String> list = new ArrayList<String>();
        list.add("abc");
        list.add("jiangqi");
        // 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();
            //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());
        }
	}
}

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。

泛型是一个未知的数据类型,当我们不确定什么什么数据类型的时候,可以使用泛型。

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：

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){
    }
   	....
}

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：

class ArrayList<String>{
    
     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：

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

     public Integer get(int index) {
     }
     ...
}

举例自定义泛型类

public class MyGenericClass<E> {
   
	//没有E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 E e;
     
    public void setMVP(E e) {
   
        this.e = e;
    }
     
    public E getE() {
   
        return e;
    }
}

使用:

public class GenericClassDemo {
   
  	public static void main(String[] args) {
   		 
         // 创建一个泛型为String的类
         MyGenericClass<String> my = new MyGenericClass<String>();    	
         // 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<Integer> my2 = new MyGenericClass<Integer>(); 
         my2.setMVP(123);   	  
         Integer mvp2 = my2.getMVP();
    }
}

含有泛型的方法

定义格式：

修饰符 <代表泛型的变量> 返回值类型 方法名(参数){
     }

例如，

public class MyGenericMethod {
   	  
    public <E> void show(E e) {
   
    	System.out.println(e.getClass());
    }
    
    public <E> E show2(E e) {
   	
    	return e;
    }
}

使用格式：调用方法时，确定泛型的类型

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：

修饰符 interface接口名<代表泛型的变量> {
     }

例如，

public interface MyGenericInterface<E>{
   
	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

public class MyImp1 implements MyGenericInterface<String> {
   
	@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

public class MyImp2<E> implements MyGenericInterface<E> {
   
	@Override
	public void add(E e) {
   
       	 // 省略...
	}

	@Override
	public E getE() {
   
		return null;
	}
}

确定泛型：

/* * 使用 */
public class GenericInterface {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        MyImp2<String>  my = new MyImp2<String>();  
        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。

泛型通配符的使用方式：不能创建对象使用，只能作为方法的参数使用

举个例子大家理解使用即可：

public static void main(String[] args) {
   
    Collection<Intger> list1 = new ArrayList<Integer>();
    getElement(list1);
    Collection<String> list2 = new ArrayList<String>();
    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

public static void main(String[] args) {
   
    Collection<Integer> list1 = new ArrayList<Integer>();
    Collection<String> list2 = new ArrayList<String>();
    Collection<Number> list3 = new ArrayList<Number>();
    Collection<Object> list4 = new ArrayList<Object>();
    
    getElement(list1);
    getElement(list2);//报错
    getElement(list3);
    getElement(list4);//报错
  
    getElement2(list1);//报错
    getElement2(list2);//报错
    getElement2(list3);
    getElement2(list4);
  
}
// 泛型的上限：此时的泛型?，必须是Number类型或者Number类型的子类
public static void getElement(Collection<? extends Number> coll){
   }
// 泛型的下限：此时的泛型?，必须是Number类型或者Number类型的父类
public static void getElement2(Collection<? super Number> coll){
   }

Collection和泛型

文章目录

第一章 Collection集合

1.1 集合概述

1.2 集合框架

1.3 Collection 常用功能

第二章 Iterator迭代器

2.1 Iterator接口

2.2 迭代器的实现原理

2.3 增强for

练习1：遍历数组

练习2: 遍历集合

第三章泛型

3.1 泛型概述

3.2 使用泛型的好处

3.3 泛型的定义与使用

定义和使用含有泛型的类

含有泛型的方法

含有泛型的接口

3.4 泛型通配符

通配符基本使用

通配符高级使用----受限泛型

Collection和泛型

文章目录

第一章 Collection集合

1.1 集合概述

1.2 集合框架

1.3 Collection 常用功能

第二章 Iterator迭代器

2.1 Iterator接口

2.2 迭代器的实现原理

2.3 增强for

练习1：遍历数组

练习2: 遍历集合

第三章 泛型

3.1 泛型概述

3.2 使用泛型的好处

3.3 泛型的定义与使用

定义和使用含有泛型的类

含有泛型的方法

含有泛型的接口

3.4 泛型通配符

通配符基本使用

通配符高级使用----受限泛型

第三章泛型