认识Collection 与 泛型

Posted 2021-01-07 mtime2004

主要内容

 Collection集合

 迭代器

 增强for

 泛型

 Collection集合

 

集合到底是什么呢?

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 ，今天

 我们主要学习 Collection 集合.

Colleoction: 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 .

其中 List 的特点是元素有序 元素可以重复。

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.ArraList 和 java.util.LinkedList.

Set 接口的主要实现类有 java.util.HashSet.和java.util.TreeSet.

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

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。

boolean remove(E e) : 把给定的对象在当前集合中删除。

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。

如下：

import java.util.ArrayList;

import java.util.Collection;

public class Demo1Collection {

public static void main(String[] args) {

//    创建集合对象
//    使用多态形式

Collection<String> coll=new ArrayList<String>();

//    使用方法
//    添加功能boolean add(String s)

coll.add("文君");

coll.add("朴海英");

coll.add("李在韩");

System.out.println(coll);

//    boolean contains(E e) 判断o是否在集合中存在

System.out.println("判断   朴海英 是否在集合中"+coll.contains("朴海英"));

//boolean remove(E e) 删除在集合中的o元素

System.out.println("删除李在韩："+coll.remove("李在韩"));

System.out.println("操作之后集合中元素:"+coll);

//    size() 集合中有几个元素

System.out.println("集合中有"+coll.size()+"个元素");

//    Object[] toArray()转换成一个Object数组

Object[] objects = coll.toArray();

//    遍历数组

for (int i = 0; i < objects.length; i++) {

System.out.println(objects[i]);

}

//    void clear() 清空集合

coll.clear();

System.out.println("集合中内容为："+coll);

//    boolean isEmpty() 判断是否为空

System.out.println(coll.isEmpty());

}

}

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 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 hasSet( ):如果仍有元素可以迭代，则返回 true。

如何使用Iterator迭代集合中元素：

public class IteratorDemo {

public static void main(String[] args) {

//    使用多态方式 创建对象

Collection <String> coll=new ArrayList<String>();

/ /   添加元素到集合

coll.add("香蕉");

coll.add("黄瓜");

coll.add("苹果");

//使用迭代器 遍历  每个集合对象都有自己的迭代器

Iterator<String> it = coll.iterator();

//    泛型指的是 迭代出 元素的数据类型

while(it.hasNext()){//判断是否有迭代元素

String s =it.next();//获取迭代出的元素

System.out.println(s);

}

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

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t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(元素的数据类型    变量 : Collection集合or数组){

//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。

遍历数组

public class ForDome1{

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);

}

Collection coll=new ArraList<String>()；

coll.add("小河神");

coll.add("老河神");

coll.add("神婆");

for(String s :coll){

System.out.println(s);

}

public class ForDome2 {

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);

}

}

}

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。

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。

观察下面代码：

public class GenericDemo {

public static void main(String[] args) {

Collection coll = new ArrayList();

coll.add("abc");

coll.add("itcast");

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时 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。

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

泛型带来了哪些好处呢？

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。

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("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();

//    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());

}

}

}

//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，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){ }

....

}

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<MVP> {

//没有MVP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 MVP mvp;

public void setMVP(MVP mvp) {

this.mvp = mvp;

}

public MVP getMVP() {

return mvp;

}

}

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("大大泡泡唐");

// 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 <MVP> void show(MVP mvp) {

System.out.println(mvp.getClass());

}

public <MVP> MVP show2(MVP mvp) {

return mvp;

}

}

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。
举个例子：

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<Intger> 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 getElement1(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){}

案例介绍

按照斗地主的规则，完成洗牌发牌的动作。 具体规则：

使用54张牌打乱顺序,三个玩家参与游戏，三人交替摸牌，每人17张牌，最后三张留作底牌。

4.2 案例分析 

准备牌：

牌可以设计为一个ArrayList,每个字符串为一张牌。 每张牌由花色数字两部分组成，我们可以使用花色

集合与数字集合嵌套迭代完成每张牌的组装。 牌由Collections类的shuffle方法进行随机排序。

•   发牌

将每个人以及底牌设计为ArrayList,将最后3张牌直接存放于底牌，剩余牌通过对3取模依次发牌。

•   看牌

直接打印每个集合。

4.3 代码实现

import java.util.ArrayList;

import java.util.Collections;

public class Poker {

public static void main(String[] args) {

/*

*    1: 准备牌操作

*/

//1.1 创建牌盒 将来存储牌面的

ArrayList<String> pokerBox = new ArrayList<String>();

//1.2 创建花色集合

ArrayList<String> colors = new ArrayList<String>();

//1.3 创建数字集合

ArrayList<String> numbers = new ArrayList<String>();

//1.4 分别给花色 以及 数字集合添加元素

colors.add("?");

colors.add("?");

colors.add("?");

colors.add("?");

for(int i = 2;i<=10;i++){

numbers.add(i+"");

}

numbers.add("J");

numbers.add("Q");

numbers.add("K");

numbers.add("A");

//1.5 创造牌    拼接牌操作

//    拿出每一个花色 然后跟每一个数字 进行结合 存储到牌盒中 for (String color : colors) {

//color每一个花色

//遍历数字集合

for(String number : numbers){ //结合

String card = color+number; //存储到牌盒中 pokerBox.add(card);

}

//1.6大王小王

pokerBox.add("小?");

pokerBox.add("大?");

// System.out.println(pokerBox);

//洗牌 是不是就是将    牌盒中 牌的索引打乱

//    Collections类 工具类 都是 静态方法

//    shuffer方法

/*

*    static void shuffle(List<?> list)

*    使用默认随机源对指定列表进行置换。

*/

//2:洗牌

Collections.shuffle(pokerBox);

//3 发牌

//3.1 创建 三个 玩家集合    创建一个底牌集合

ArrayList<String> player1 = new ArrayList<String>();

ArrayList<String> player2 = new ArrayList<String>();

ArrayList<String> player3 = new ArrayList<String>();

ArrayList<String> dipai = new ArrayList<String>();

//遍历 牌盒    必须知道索引

for(int i = 0;i<pokerBox.size();i++){

//获取 牌面

String card = pokerBox.get(i);

//留出三张底牌 存到 底牌集合中

if(i>=51){//存到底牌集合中

dipai.add(card);

}else{

//玩家1    %3    ==0

if(i%3==0){

player1.add(card);

}else if(i%3==1){//玩家2

player2.add(card);

}else{//玩家3

player3.add(card);

}

}

}

//看看

System.out.println("阿狸："+player1);

System.out.println("李光："+player2);

System.out.println("小明："+player3);

System.out.println("底牌："+dipai);

}

}