Java中的集合

Posted 2020-09-10 我爱毛主席

1.Java集合概述

　　在编程中，常常需要集中存放多个数据。当然我们可以使用数组来保存多个对象。但数组长度不可变化，一旦在初始化时指定了数组长度，则这个数组长度是不可变的，如果需要保存个数变化的数据，数组就显得无能为力了；而且数组无法保存具有映射关系的数据，如成绩表：语文-80，数学-90，这种数据看上去像两个数组，但这两个数组的元素之间有一定的关联关系。

　　为了保存数量不确定的数据，以及保存具有映射关系的数据，Java提供了集合类。集合类主要负责保存、盛装其他数据，因此集合类也被称为容器类。所有集合类都位于Java.util包下。

　　集合类和数组不一样，数组既可以是基本类型的值，也可以是对象(实际上保存的是对象的引用变量)；而集合里只能保存对象，例如不能保存int、只能保存integer。

　　Java的集合类主要有两个接口派生而出：Collection和Map，Collection和Map是Java集合框架的根接口，这两个接口又包含了一些子接口和实现类

　　如下图所示Collection体系的继承树：

　　

　　如上图所示显示了Collection体系里的集合，Set、List接口是Collection接口派生的两个子接口，它们分别代表了无序集合、有序集合；Queue[kju:]是Java提供的队列（队列特点：先进先出）实现，有点类似于List。

　　如下图所示Map体系的继承树：

 

　　如上图所示显示了Map接口的众多实现类，这些实现类在功能、用法上存在一定的差异，但他们都有一个功能特征：Map保存的每项数据都是key-value对，也就是由key和value两个值组成。就向前　　面简绍的成绩单：语文-80，数学-90，每项成绩都是由2个值组成：科目名和成绩；Map里的key是不可重复的，key用于标识集合里每项数据，如果需要查询Map中的数据时，总是根据Map的key来获取。

　　根据上两图，我们可以把Java的所有集合分成三大类，其中Set集合类似于一个罐子，把一个对象添加到Set集合时，Set集合无法记住添加这个元素的顺序，所以Set里的元素不能重复（否则系统无法准确识别这个元素）；List集合非常像一个数组，它可以记住每次添加元素的顺序，只是List的长度可变。Map集合也像一个罐子，只是它里面的每项数据都由两个值组成。

　　如下图所示显示了三种集合的示意图：

 　　从上图可以看出，如果访问List集合中的元素，可以直接根据元素的索引来访问；如果需要访问Map集合中的元素，可以根据每项元素的key来访问其value；如果希望访问Set集合中的元素，则只能根据元素本身来访问（这也是Set集合里的元素不容许重复的原因）。

　　对于Set、List和Map三种集合，最常用的实现类分别为HashSet、ArrayList和HashMap，这三个实现类都没有实现并发控制，是属于线程不安全的。

2.Collection和Iterator接口

• Collection接口

 　　Collection接口是List、Set和Queue接口的父接口，该接口中定义的方法既可用于操作Set集合，也可用于操作List和Queue集合。Collection中定义了如下操作集合元素的方法：

1. 1. boolean add(Object o);  该方法用于向集合里添加一个元素。如果集合对象被添加操作改变了则返回true。　
   2. boolean addAll(Collection c);  该方法把集合c里面的所有元素添加到指定集合里。如果集合对象呗添加操作改变了则返回true。
   3. void clear();　清楚集合里的所有元素，将集合长度变为0。
   4. boolean contains(Object o);  返回集合里是否包含指定元素。
   5. boolean containsAll(Collection c);  返回集合里是否包含集合c里面的所有元素。
   6. boolean isEmpty();   返回集合是否为空。当集合长度为0时，返回true，否则返回false。
   7. Iterator iterator();    返回一个Iterator对象，用于遍历集合里的元素。
   8. boolean remove(Object o);   删除集合中指定元素o，当集合中包含一个或多个元素o时，这些元素将被删除，该方法将返回true。 
   9. boolean removeAll(Collection c);  从集合中删除集合c里包含的所有元素（相当于调用该方法的集合减集合c），如果删除了一个或一个以上的元素，该方法返回true。
   10. boolean retainAll(Collection c); 从集合中删除集合c里不包含的所有元素（相当于取得把调用该方法的集合变成该集合和集合c的交集），如果该操作改变了调用该方法的集合，该方法返回true。
   11. int size();   该方法返回集合元素里的个数。
   12. Object[] toArray();  该方法把集合转换成一个数组，所有集合元素变成对应的数组元素。

• Iterator接口

　　Iterator接口也是Java集合框架的成员，但它与Collection系列、Map系列的集合不一样：Collection系列集合、Map系列集合主要用于盛装其他对象，而Iterator则主要用于遍历(即迭代访问)Collection集合中的元素，Iterator对象也被称为迭代器。

　　Iterator接口隐藏了各种Collection实现类的底层细节，向应用程序提供了遍历Collection集合元素的统一编程接口，Iterator接口里定义了如下三个方法：

1. 1. boolean hasNext();   如果被迭代的集合元素还没有被遍历，则返回true。
   2. Object next();    返回集合里下一个元素。
   3. void remove();   删除集合里上一次next返回的元素。

class test{
    public static void main(String[] args){
        Collection books = new HashSet(); 
        books.add("语文");
        books.add("数学");
        books.add("英语");
        //打印结果为[语文, 英语, 数学]
        System.out.println(books);
        Iterator it = books.iterator();
        while(it.hasNext()){
            String book= (String)it.next();
            if("语文".equals(book)){
                it.remove();
            }
            //对book变量赋值，不会改变集合元素本身
            book = "测试字段";
           
        }
        //打印结果为[英语, 数学]
        System.out.println(books);
    }
}

 　　上面代码对迭代变量book进行赋值，但当我们再次输出books集合时，看到集合里的元素没有任何的改变。这就可以得出一个结论：当使用Iterator对集合元素进行迭代时，Iterator并不是把集合元素本身传给了迭代变量，二是把集合元素的值传给了迭代变量，所以修改迭代变量的值对集合本身没有任何改变。如下原理：

public class test{
    public static void main(String[] args){
        String str = "zhangsan";
        //打印结果为zhangsan
        System.out.println(str);
        updateString(str);
        //打印结果还是zhangsan
        System.out.println(str);
    }
    
    public static void updateString(String str2){
        //这个就相当于你在Iterator里面传的值，所以修改变量str2的值对str本身没有任何变化
        str2 = "lisi";
    }
}

　　 但是当传递的是对象时，则可以修改传入对象的值如下：

public class test{
    public static void main(String[] args){
        Person p = new Person();
            p.setId(1);
            p.setName("zhangsan");
        //打印结果为id = 1 name = zhangsan
        System.out.println(p);
        updatePerson(p);
        //打印结果为id = 2 name = lisi
        System.out.println(p);

    }
    
    public static void updatePerson(Person p1){
        //这个就相当于你在Iterator里面传的是对象，它给你传的是地址，所以你修改p1，就相当于修改了p的值
        p1.setId(2);
        p1.setName("lisi");
    }
}

class Person{
    
    private Integer id;
    private String name;
    public Integer getId() {
        return id;
    }
    public void setId(Integer id) {
        this.id = id;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    
    @Override
    public String toString() {
        return "id = " + id + " name = " + name;
    }
}

　　当使用Iterator来迭代访问Collection集合元素时，Collection集合里的元素不能被改变，只有通过Iterator的remove方法来删除上一次next方法返回的集合元素才可以。否则将会引发Java.util.ConcurrentModificationException异常。如下：

 

public class Test {
    
    public static void main(String[] args){
        Collection books = new HashSet();
        books.add("语文");
        books.add("数学");
        books.add("英语");
        Iterator it  =  books.iterator();
        while(it.hasNext()){
            String book = (String)it.next();
            if(book.equals("英语")){
                //这样做就会抛Java.util.ConcurrentModificationException
                books.remove(book);
            }
        }
    }
}

 

• 使用foreach循环遍历集合元素

　　除了可以使用Iterator类迭代访问Collection集合里的元素外，也可以使用foreach循环来迭代访问集合元素，而且更加便捷如下：

public class Test {
    
    public static void main(String[] args){
        Collection books = new HashSet();
        books.add("语文");
        books.add("数学");
        books.add("英语");
        for(Object o : books){
            String book = (String)o;
            if(book.equals("语文")){
                //这行代码将会引发java.util.ConcurrentModificationException异常
                //books.remove(book);
            }
            System.out.println(o);
        }
    }
}

 

 　　如上所示，同样，当使用foreach循环迭代访问集合元素时，该集合也不能被改变，否则将引发ConcurrentModificationException异常。