Java集合框架

Posted 2020-06-19 叶十一少

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Java集合框架相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

Set

Set:无序，不可以重复元素。

　　|--------HashSet:数据结构是哈希表。

　　　　　　线程是非同步的。保证元素唯一性的原理是：判断元素的hashCode值是否相同，如果相同，还会继续判断元素的equals方法，是否为true

　　|--------TreeSet:可以对Set集合中元素进行排序。

　　　　　　底层数据结构是二叉树（也叫红黑树），保证元素唯一性的依据是：compareTo()方法return 0。

　　　　　　TreeSet排序的第一种方式：让元素自身具备比较性。元素需要实现Comparable接口，覆盖compareTo()方法。这种方式也称为元素的自然顺序，或者也叫默认顺序。

　　　　　　TreeSet排序的第二种方式：当元素自身不具备比较性时，或者具备的比较性不是所需要的，这是就需要让集合自身具备比较性。在集合一初始化时，就具备比较方式。

例，需求：往TreeSet集合中存储自定义对象学生。想按照学生的年龄进行排序。

int compareTo(T o)：比较此对象与指定对象的顺序。如果该对象小于、等于或大于指定对象，则分别返回负整数、零或正整数。

代码如下：

import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;

public class TreeSetDemo {

    public static void sop(Object obj) {
        System.out.println(obj);
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        TreeSet ts = new TreeSet();
        
        ts.add(new Student("lisi02", 22));
        ts.add(new Student("lisi007", 20));
        ts.add(new Student("lisi09", 19));
        ts.add(new Student("lisi08", 19));
        //ts.add(new Student("lisi02", 22));
        
        Iterator it = ts.iterator();
        
        while(it.hasNext()) {
            Student stu = (Student)it.next();
            sop(stu.getName()+"...."+stu.getAge());
        }
        
    }

}
class Student implements Comparable {//该接口强制让学生具备比较性
    private String name;
    private int age;
    
    Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    
    public int compareTo(Object obj) {
        
        //return 0;
        
        if(!(obj instanceof Student))
            throw new RuntimeException("不是学生对象");
        Student s = (Student)obj;
        
        System.out.println(this.name+"....compareTo...."+s.name);
        if(this.age > s.age)
            return 1;
        if(this.age == s.age)
            return this.name.compareTo(s.name);
        return -1;
        
    }
    
    public String getName() {
        return name;
    }
    
    public int getAge() {
        return age;
    }
}

记住，排序时，当主要条件相同时，一定判断一下次要条件。

当元素自身不具备比较性时，或者具备的比较性不是所需要的，这时就需要让容器自身具备比较性。定义了比较器，将比较器对象作为参数传递给TreeSet集合的构造函数。定义一个类实现Comparator接口，覆盖compare()方法。

当两种排序都存在时，以比较器为主。

int compare(T o1, T o2)：比较用来排序的两个参数。根据第一个参数小于、等于或大于第二个参数分别返回负整数、零或正整数。

示例代码如下：

import java.util.Comparator;
import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;

public class TreeSetDemo1 {
    public static void sop(Object obj) {
        System.out.println(obj);
    }

    public static void main(String[] args) {
        TreeSet ts = new TreeSet(new MyCompare());
        
        ts.add(new Student1("lisi02", 22));
        ts.add(new Student1("lisi007", 20));
        ts.add(new Student1("lisi09", 19));
        ts.add(new Student1("lisi06", 18));
        ts.add(new Student1("lisi007", 29));
        ts.add(new Student1("lisi06", 18));
        //ts.add(new Student("lisi02", 22));
        
        Iterator it = ts.iterator();
        
        while(it.hasNext()) {
            Student1 stu = (Student1)it.next();
            sop(stu.getName()+"...."+stu.getAge());
        }
    }

}
class MyCompare implements Comparator {

    @Override
    public int compare(Object o1, Object o2) {
        Student1 s1 = (Student1)o1;
        Student1 s2 = (Student1)o2;
        
        int num = s1.getName().compareTo(s2.getName());
        if(num == 0) {
            /*
            if(s1.getAge() > s2.getAge()) {
                return 1;
            }
            if(s1.getAge() == s2.getAge()) {
                return 0;
            }
            return -1;
            */
            return new Integer(s1.getAge()).compareTo(new Integer(s2.getAge()));
        }
        return num;
        
    }
    
}
class Student1 implements Comparable {//该接口强制让学生具备比较性
    private String name;
    private int age;
    
    Student1(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    
    public int compareTo(Object obj) {
        
        //return 0;
        
        if(!(obj instanceof Student1))
            throw new RuntimeException("不是学生对象");
        Student1 s = (Student1)obj;
        
        System.out.println(this.name+"....compareTo...."+s.name);
        if(this.age > s.age)
            return 1;
        if(this.age == s.age)
            return this.name.compareTo(s.name);
        return -1;
        
    }
    
    public String getName() {
        return name;
    }
    
    public int getAge() {
        return age;
    }
}

练习：按照字符串长度排序。

分析：字符串本身具备比较性，但是它的比较方式不是所需要的，这时就只能使用比较器。

示例代码如下：

import java.util.Comparator;
import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;

class StringLengthComparator implements Comparator {

    @Override
    public int compare(Object o1, Object o2) {
        String s1 = (String) o1;
        String s2 = (String) o2;
        /*
        if(s1.length() > s2.length()) {
            return 1;
        }
        if(s1.length() == s2.length()) {
            return 0;
        }
        */
        int num = new Integer(s1.length()).compareTo(new Integer(s2.length()));
        if(num == 0) {
            return s1.compareTo(s2); //如果两个字符串的长度相同，再按他俩的字典顺序排序。
        }
        return num;
    }
    
}
public class TreeSetTest {

    public static void main(String[] args) {
        TreeSet ts = new TreeSet(new StringLengthComparator());
        
        ts.add("abcd");
        ts.add("cc");
        ts.add("cba");
        ts.add("aaa");
        ts.add("z");
        ts.add("hahaha");
        
        Iterator it = ts.iterator();
        
        while(it.hasNext()) {
            System.out.println(it.next());
        }
    }

}

泛型

泛型：JDK1.5版本以后出现的新特性。用于解决安全问题，是一个类型安全机制。

泛型的好处：

将运行时期出现的问题ClassCastException，转移到了编译时期，方便于程序员解决问题，让运行时期问题减少，安全。
避免了强制转换的麻烦。

泛型格式：通过<>来定义要操作的引用数据类型。

问：在使用java提供的对象时，什么时候写泛型呢？

答：通常在集合框架中很常见，只要见到<>就要定义泛型。其实<>就是用来接收类型的。当使用集合时，将集合中要存储的数据类型作为参数传递到<>中即可。

示例代码如下：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;

public class GenericDemo {

    public static void main(String[] args) {
        
        ArrayList<String> al = new ArrayList<String>();
        
        al.add("abc01");
        al.add("abc0991");
        al.add("abc014");
        
        //al.add(4);//al.add(new Integer(4));
        
        Iterator<String> it = al.iterator();
        while(it.hasNext()) {
            String s = it.next();
            System.out.println(s + ":" + s.length());
        }
    }

}

练习：按照字符串长度排序。

代码：

import java.util.Comparator;
import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;

class LenComparator implements Comparator<String> {

    @Override
    public int compare(String arg0, String arg1) {
        int num = new Integer(arg0.length()).compareTo(new Integer(arg1.length()));
        
        if(num == 0)
            return arg0.compareTo(arg1);//如果两个字符串的长度相同，再按他俩的字典顺序排序。
        
        return num;
    }

}
public class GenericDemo1 {

    public static void main(String[] args) {
        TreeSet<String> ts = new TreeSet<String>(new LenComparator());
        
        ts.add("abcd");
        ts.add("cc");
        ts.add("cba");
        ts.add("aaa");
        ts.add("z");
        ts.add("hahaha");
        
        Iterator<String> it = ts.iterator();
        
        while(it.hasNext()) {
            String s = it.next();
            System.out.println(s);
        }
    }

}

什么时候定义泛型类？

当类中要操作的引用数据类型不确定的时候，早期定义Object来完成扩展。现在定义泛型来完成扩展。

如：

class Worker {
    
}

class Stud {
    
}
//泛型前做法
class Tool {
    private Object object;
    
    public void setObject(Object object) {
        this.object = object;
    }
    
    public Object getObject() {
        return object;
    }
}
//什么时候定义泛型类？
//当类中要操作的引用数据类型不确定的时候，早期定义Object来完成扩展。
//现在定义泛型来完成扩展。
class Utils<QQ> {
    private QQ q;
    
    public void setObject(QQ q) {
        this.q = q;
    }
    
    public QQ getObject() {
        return q;
    }
    
}
public class GenericDemo2 {

    public static void main(String[] args) {
        Utils<Worker> u = new Utils<Worker>();
        u.setObject(new Worker());
        Worker w = u.getObject();
        
        /*
        Tool t = new Tool();
        t.setObject(new Stud());
        Worker w = (Worker)t.getObject();
        */
    }

}

泛型方法

泛型类定义的泛型，在整个类中有效。如果被方法使用，那么泛型类的对象明确要操作的具体类型后，所有要操作的类型就已经固定了。为了让不同方法可以操作不同类型，而且类型还不确定，那么可以将泛型定义在方法上。

特殊之处：静态方法不可以访问类上定义的泛型。

如果静态方法操作的引用数据类型不确定，可以将泛型定义在方法上。

示例代码：

/*
class DemoG<T> {
    public void show(T t) {
        System.out.println("show:" + t);
    }
    
    public void print(T t) {
        System.out.println("print:" + t);
    }
    
}
*/
//泛型类定义的泛型，在整个类中有效。如果被方法使用，
//那么泛型类的对象明确要操作的具体类型后，所有要操作的类型就已经固定了。
//为了让不同方法可以操作不同类型，而且类型还不确定，那么可以将泛型定义在方法上。

/*
特殊之处：静态方法不可以访问类上定义的泛型。
如果静态方法操作的引用数据类型不确定，可以将泛型定义在方法上。
*/

class DemoG<T> {
    public void show(T t) {
        System.out.println("show:" + t);
    }
    //泛型方法
    public <Q> void print(Q q) {
        System.out.println("print:" + q);
    }
    //静态泛型方法
    public static <W> void method(W t) {
        System.out.println("method:" + t);
    }
}
public class GenericDemo3 {

    public static void main(String[] args) {
        DemoG<String> d1 = new DemoG<String>();
        d1.show("haha");
        //d1.show(4);
        d1.print(4);
        d1.print("hello");
        DemoG.method("hahahha");
        
        /*
        DemoG d = new DemoG();
        d.show("haha");
        d.show(new Integer(4));
        
        d.print("heihei");
        */
        /*
        DemoG<Integer> d = new DemoG<Integer>();
        d.show(new Integer(4));
        d.print("haha");
        
        DemoG<String> d1 = new DemoG<String>();
        d1.print("haha");
        d1.show(5);
        */
    }
}

泛型接口

示例代码：

//泛型定义在接口上
interface Inter<T> {
    void show(T t);
}
/*
泛型接口的第一种实现方式：
class InterImpl implements Inter<String> {
    public void show(String t) {
        System.out.println("show:" + t);
    }
}
*/

/*
泛型接口的第二种实现方式：
*/
class InterImpl<T> implements Inter<T> {

    @Override
    public void show(T t) {
        System.out.println("show:" + t);
    }
    
}
public class GenericDemo4 {

    public static void main(String[] args) {
        InterImpl<Integer> i = new InterImpl<Integer>();
        i.show(4);
        
        
        //InterImpl i = new InterImpl();
        //i.show("haha");
    }

}

泛型的限定

?：通配符，也可以理解为占位符。

泛型的限定：

? extends E：可以接收E类型或者E类型的子类型，上限。
? super E：可以接收E类型或者E的父类型，下限。

示例代码如下：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Comparator;
import java.util.Iterator;

class PersonG {
    private String name;

    
    public PersonG(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    
}

class StudentG extends PersonG {
    public StudentG(String name) {
        super(name);
    }
}

public class GenericDemo5 {

    public static void main(String[] args) {
        /*
        ArrayList<String> al = new ArrayList<String>();
        
        al.add("abc1");
        al.add("abc2");
        al.add("abc3");
        
        ArrayList<Integer> al1 = new ArrayList<Integer>();
        
        al1.add(4);
        al1.add(7);
        al1.add(1);
        
        printColl(al);
        printColl(al1);
        */
        ArrayList<PersonG> al = new ArrayList<PersonG>();
        
        al.add(new PersonG("abc1"));
        al.add(new PersonG("abc2"));
        al.add(new PersonG("abc3"));
        //printColl(al);
        
        ArrayList<StudentG> al1 = new ArrayList<StudentG>();
        
        al1.add(new StudentG("abc---1"));
        al1.add(new StudentG("abc---2"));
        al1.add(new StudentG("abc---3"));
        
        printColl(al1);// ArrayList<PersonG> al = new ArrayList<StudentG>();error----泛型中无法向上转型
     }
    
    public static void printColl(ArrayList<? extends PersonG> al) {//ArrayList<String> al = new ArrayList<Integer>(); error
        Iterator<? extends PersonG> it = al.iterator();
        
        while(it.hasNext()) {
            System.out.println(it.next().getName());
        }
    }
    
    /*
    public static <T> void printColl_1(ArrayList<T> al) {//ArrayList<String> al = new ArrayList<Integer>(); error
        Iterator<T> it = al.iterator();
        
        while(it.hasNext()) {
            T t = it.next();//可以接收T类型并操作
            System.out.println(t);
        }
    }
    
    public static void printColl(ArrayList<?> al) {//ArrayList<String> al = new ArrayList<Integer>(); error
        Iterator<?> it = al.iterator();
        
        while(it.hasNext()) {
            System.out.println(it.next());
            //System.out.println(it.next().length());//不能使用类型特有方法：length()
        }
    }
    */
}

现在重点讲解泛型的下限。通过如下代码示例说之：

泛型的下限的应用举例：

TreeSet(Comparator<? super E> comparator)

//伪代码：
class PersonG {
    private String name;

    
    public PersonG(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    
}

class StudentG extends PersonG {
    public StudentG(String name) {
        super(name);
    }
}
class StudentG implements Comparable<PersonG> {//<? super E>

    @Override
    public int compareTo(PersonG arg0) {
        
        return 0;
    }
    
}

class Comp implements Comparator<PersonG> {//可以接收StudentG，也可以接收StudentG的父类型PersonG

    @Override
    public int compare(PersonG arg0, PersonG arg1) {
        
        PersonG arg0 = new StudentG("abc---1");
        return arg0.getName().compareTo(arg1.getName());
    }
    
}

TreeSet<StudentG> ts = new TreeSet<StudentG>(new Comp());
ts.add(new StudentG("abc---1"));
ts.add(new StudentG("abc---2"));
ts.add(new StudentG("abc---3"));

现示例说明：

import java.util.Comparator;
import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;

class PersonGe {
    private String name;

    
    public PersonGe(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    
}

class StudentGe extends PersonGe {
    public StudentGe(String name) {
        super(name);
    }
}

class WorkerGe extends PersonGe {
    public WorkerGe(String name) {
        super(name);
    }
}
/*
class StuComp implements Comparator<StudentGe> {

    @Override
    public int compare(StudentGe s1, StudentGe s2) {
        
        return s1.getName().compareTo(s2.getName());
    }
    
}
class WorkerComp implements Comparator<WorkerGe> {

    @Override
    public int compare(WorkerGe s1, WorkerGe s2) {
        
        return s1.getName().compareTo(s2.getName());
    }
    
}
*/
class Comp implements Comparator<PersonGe> {

    @Override
    public int compare(PersonGe p1, PersonGe p2) {
        return p2.getName().compareTo(p1.getName());//局限性：只能用父类型的方法
    }
    
}
public class GenericDemo6 {

    public static void main(String[] args) {
        
        TreeSet<StudentGe> ts = new TreeSet<StudentGe>(new Comp());
        ts.add(new StudentGe("abc03"));
        ts.add(new StudentGe("abc02"));
        ts.add(new StudentGe("abc06"));
        ts.add(new StudentGe("abc01"));
        
        Iterator<StudentGe> it = ts.iterator();
        
        while(it.hasNext()) {
            System.out.println(it.next().getName());
        }
        
        
        TreeSet<WorkerGe> ts1 = new TreeSet<WorkerGe>(new Comp());
        ts1.add(new WorkerGe("wabc--03"));
        ts1.add(new WorkerGe("wabc--02"));
        ts1.add(new WorkerGe("wabc--06"));
        ts1.add(new WorkerGe("wabc--01"));
        Iterator<WorkerGe> it1 = ts1.iterator();
        
        while(it1.hasNext()) {
            System.out.println(it1.next().getName());
        }
        
    }

}

以上是关于Java集合框架的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章