S2/JAVA/07-集合框架

Posted 2020-07-21

集合位于java.util包中。

 

通常说的集合框架共有3大类接口：List，Set和Map。

他们的共同点：都是集合接口，都可以用来存储很多对象。

它们的区别如下：

Collection接口存储一组不唯一（允许重复）、无序的对象。

Set接口继承Collection接口，存储一组唯一（不允许重复）、无序的对象。

List接口继承Collection接口，存储一组不唯一（允许重复）、有序（以元素插入的次序来放置元素，不会重新排列）的对象。

Map接口存储一组成对的键-值对象，提供key（键）到value（值）的映射。Map中的key唯一，无序。Value同样不唯一，无序。

Iterator接口是负责定义访问和遍历元素的接口。

 

在集合框架中，List可以理解为数组，元素的内容可以重复并且有序。Set可以理解为数学中的集合，里面的数据不重复并且无序。Map可以理解为数学中的集合，只是每个元素都由key和value两个对象组成。

 

实现List接口的常用类有ArrayList和LinkedList。他们都可以容纳所有类型的对象，包括null,允许重复，并且都保证元素的存储顺序。

ArrayList对数组进行了封装，实现了长度可变的数组。ArrayList存储数据的方式和数组相同，都是在内存中分配连续的空间。他的优点在于遍历元素和随机访问元素的效率比较高。

LinkedList采用链表存储方式，优点在于插入、删除元素时效率比较高。它提供了额外的addFirst()，addLast()，removeFirst()和removeLast()等方法，可以在LinkedList的首部或尾部进行插入或删除操作。这些方法时的LinkedList可被用于堆栈（stack）或队列（quene）。

 

List接口的add(Object o)方法的参数类型是Object，即使在调用时实参是Dog类型，单系统认为里面只是Object，所以在通过get(int i)方法获取元素的时必须进行强制类型转换，如Dog dog=(Dog)dogs.get(i),否则会出现编译错误。

 

List接口中定义的各种常用方法

方法名称	说明
boolean add(Object o)	在列表的末尾顺序添加元素，起始索引位置从0开始
void add(int index,Object o)	在指定的索引位置添加元素，原索引位置及其后面的元素依次后移，“注意”：新添加元素的索引位置必须介于0和列表中元素个数之间，0可以元素个数不可以。
int size()	返回列表中的元素个数
Object get(int index)	返回指定订索引位置处的元素。“注意”：取出的元素是Object类型，使用前需要进行强制类型转换
boolean contains(Object o)	判断列表中是否存在指定元素
boolean remove(Object o)	从列表中删除元素
Object remove(int index)	从列表中删除指定位置元素，起始索引位置从0开始

 

Vector和Array的异同。

在ArrayList类出现之前，JDK中存在一个和他同样分配连续存储空间、实现了长度可变数组的集合类Vector。两者实现原理相同，功能相同，在很多情况下可以互用。Vector的用法可查询API文档。

 

Vector和ArrayList的主要区别如下。

Vetctor是线程安全的，ArrayList中速度、轻安全，是线程非安全的，所以当运行到多线程环境中时，需要程序员自己管理线程的同步问题。

当长度需要增长时，Vector默认增长为原来的一倍，而ArrayList只增长50%，有利于节约内存空间。

开发过程中，最好使用新版本的ArrayList。

 

ArrayList采用了和数组相同的存储方式，在内存中分配连续的空间，在添加和删除非尾部元素时会导致后面所有元素的移动，性能低下。所以在插入、删除操作较频繁时，可以考虑使用LinkedList来提高效率。

 

LinkedList的一些特殊方法

方法名称	说明
void addFirst(Object o)	在列表的首部添加元素
void addList(Object o)	在列表的末尾添加元素
Object getFirst()	返回列表中的第一个元素
Object getLast()	返回列表中的最后一个元素
Object removeFirst()	删除并返回列表中的第一个元素
Object removeLast()	删除并返回列表中的最后一个元素

 

Map中的key不要求有序，不允许重复。Value同样不要求有序，但允许重复。最常用的Map实现类似HashMap，它的存储方式是哈希表。哈希表也称为散列表，是根据关键码值（key value）而直接进行访问的数据结构。也就是说你，他通过把关键码映射到表中一个位置来访问记录，以加快查找速度。存放记录的数组称为散列表。使用这种方式存储数据的优点是查询指定元素效率高。

 

Map的常用方法

方法名称	说明
Object put(Object key,Object value)	以“键-值对”的方式进行存储，“注意”：键必须是唯一的，值可以重复。如果试图添加重复的键，那么最后加入的“键-值对”将替换掉原先的“键-值对”
Object get(Object key)	根据键返回相关联的值，若不存在指定的键，则返回null
Object remove(Object key)	删除指定的键映射的“键-值对”
int size()	返回元素个数回元素个数
Set keySet()	返回键的集合
Collection values()	返回值的集合
boolean containsKey(Object key)	若存在指定的键映射的“键-值对”，则返回true
boolean isEmpty()	若不存在键-值映射关系，则返回true
void clear()	从此映射中移除所有映射关系

 

 

Hashtable和HashMap的异同。

HashMap类出现之前，JDK中存在一个和他同样采用哈希表存储方式、同样实现键值映射的集合类Hashtable。两者实现原理相同，功能相同，很多情况向可以互用。

Hashtable和HashMap的主要区别如下。

Hashtable继承自Dictionary类，而HashMap实现了Map接口。

Hahstable是线程安全的，HashMap重速度、轻安全，是线程非安全的，所以当运行到多线程环境中时，需要程序员自己管理线程的同步问题。

Hashtable不允许null值（key和value都不允许），HashMap允许null值（key和value都允许）。

开发过程中最好使用新版本的HashMap。

 

迭代器Iterator

Collection接口的Iterate()方法返回一个Iterator，然后通过Iterator接口的两个方法即可方便地实现遍历。

boolean hasNext():判断是否存在两一个可访问的元素。

Object next():返回要访问的下一个元素。

 

JDK1.5加入了增强型for循环，他是for语句的特殊简化版本，我们通常称之为foreach语句。Foreach语句格式：

for(元素类型t  元素不按量x：数组或集合对象){

引用了x的java语句

}

其中，t的类型必须属于“数组或集合对象”的元素类型。使用foreach语句遍历已经存储数据的Map对象，关键代码如下：

/*使用foreach语句输出集合中所有狗狗的信息*/

System.out.println("所有狗狗的昵称和品种分别是：");

Set keys=dogMap.keySet();                             //取出所有key集合

for(Object key:keys){

Dog dog=(Dog)dogMap.get(key);         //根据key取出对应的值

System.out.println(key+"\t"+dog.getStrain());

}

 

使用Iterator遍历List

//省略创建狗狗对象

/*创建ArrayList集合对象并把多个狗狗对象放入其中*/

List dogs=new ArrayList();

Dogs.add(ououDog);

Dogs.add(yayaDog);

Dogs.add(meimeiDog);

Dogs.add(2,feifeiDog);

/*通过迭代器依次输出集合中所有狗狗的信息*/

System.out.println("使用Iterator遍历，所有狗狗的昵称和品种分别是：")

Iterator its=dogs.iterator();

While(its.hasNext()){

Dog dog=(Dog)its.next();

System.out.println(dog.getName()+"\t"+dog.getStrain());

}

 

数组和集合的主要区别包括以下几个方面：

1、数组可以存储基本数据类型和对象，而集合中只能存储对象（可以以包装类形式存储基本数据类型）。

2、数组长度固定，集合长度可以动态改变。

3、定义数组时必须指定数组元素类型，集合默认其中所有元素都是Object。

4、无法直接获取数组实际存储的元素个数，length用来获取数组的长度，但可以通过size()直接获取集合实际存储的元素个数。

5、集合有多种实现方式和不同的使用场合，而不像数组仅采用分配连续空间方式。

6、集合以接口和类的形式存在，具有封装、继承和多态等类的特性，通过简单的方法和属性调用即可实现复杂操作，大大提高了软件的开发效率。

7、JDK中有一个Array类，专门用来操作数组，它提供一系列静态方法实现对数组搜索、排序、比较和填充等操作。JDK中有一个Collections类，专门用来操作集合，它提供一系列静态方法实现对各种集合的搜索、复制、排序和线程安全化等操作。

 

使用泛型集合在创建集合对象时指定集合中元素的类型，从集合中取出元素时无需进行类型强制转换，并且如果把非指定类型对象放入集合，会出现编译错误。

 

在以下定义的的ArrayList集合中，泛型为Object，向这个集合中存储的都是基本数据类型，但程序为什么不报错呢？

ArrayList<Object> list=new ArrayList<Object>();

list.add(12);

list.add(25.5);

list.add("男");

list.add(true);

解答：代码中使用了包装类。包装类是指将基本类型封装到一个类中，也就是将基本类型包装成一个类类型。Java程序设计语言为每一种基本类型都提供了一个包装类。而这些包装类就在java.lang包当中，共有8个包装类，Object下有Boolean，Number，Character。Number下又有Byte，Short，Integer，Long，Float，Double。所以共计有Boolean，Character，Byte，Short，Integer，Long，Float，Double这8个包装类。

Boolean类包装布尔类型，Character类包装的是字符，包装所有数字类型的类都继承自Number类，Number类是一个抽象类，包装了Byte，Short，Integer，Long，Float，Double等数字类型，并实现它所定义的方法，这些方法以不同数字格式返回对象的值。

1、包装类常用的构造方法

语法格式如：public Type(type value)

Type表示包装类，type代表基本类型。代码如下：

Integer intValue=new Integer(21);

Long longValue=new Long(21L);

Character charValue=new Character(‘x‘);

Boolean booleanValue=new Boolean(true);

Float floatValue=new Float(21F);

需要注意的是，一旦创建了某个包装类对象，该对象所代表的值就不能改变了。

2、常用的类型转换

（1）包装类→基本类型，语法格式如下。

public type typeValue()

示例代码如下。

Integer integerId=new Integer(25);

int intId=integerId.intValue();

 

Boolean bl=Boolean.valueOf(true);

boolean bool=bl.booleanValue();

（2）字符串→基本类型，语法格式如下。

public static type parseType(String type)

示例代码如下。

int num=Integer.parseType("36");

bool=Boolean.parseBoolean("false");