第12章_集合框架(Collection接口,Iterator接口,List,Set,Map,Collections工具类)

文章目录

第12章_集合框架
- 本章专题与脉络
- 1. 集合框架概述
- - 1.1 生活中的容器
  - 1.2 数组的特点与弊端
  - 1.3 Java集合框架体系
  - 1.4 集合的使用场景
- 2. Collection接口及方法
- - 2.1 添加
  - 2.2 判断
  - 2.3 删除
  - 2.4 其它
- 3. Iterator(迭代器)接口
- - 3.1 Iterator接口
  - 3.2 迭代器的执行原理
  - 3.3 foreach循环
- 4. Collection子接口1：List
- - 4.1 List接口特点
  - 4.2 List接口方法
  - 4.3 List接口主要实现类：ArrayList
  - 4.4 List的实现类之二：LinkedList
  - 4.5 List的实现类之三：Vector
  - 4.6 练习
- 5. Collection子接口2：Set
- - 5.1 Set接口概述
  - 5.2 Set主要实现类：HashSet
  - - 5.2.1 HashSet概述
    - 5.2.2 HashSet中添加元素的过程：
    - 5.2.3 重写 hashCode() 方法的基本原则
    - 5.2.4 重写equals()方法的基本原则
    - 5.2.5 练习
  - 5.3 Set实现类之二：LinkedHashSet
  - 5.4 Set实现类之三：TreeSet
  - - 5.4.1 TreeSet概述
    - 5.4.2 举例
    - 5.4.3 练习
- 6. Map接口
- - 6.1 Map接口概述
  - 6.2 Map中key-value特点
  - 6.2 Map接口的常用方法
  - 6.3 Map的主要实现类：HashMap
  - - 6.3.1 HashMap概述
    - 6.3.2 练习
  - 6.4 Map实现类之二：LinkedHashMap
  - 6.5 Map实现类之三：TreeMap
  - 6.6 Map实现类之四：Hashtable
  - 6.7 Map实现类之五：Properties
- 7. Collections工具类
- - 7.1 常用方法
  - 7.2 举例
  - 7.3 练习

第12章_集合框架

本章专题与脉络

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1. 集合框架概述

1.1 生活中的容器

在这里插入图片描述

1.2 数组的特点与弊端

一方面，面向对象语言对事物的体现都是以对象的形式，为了方便对多个对象的操作，就要对对象进行存储。
另一方面，使用数组存储对象方面具有一些弊端，而Java 集合就像一种容器，可以动态地把多个对象的引用放入容器中。
数组在内存存储方面的特点：
- 数组初始化以后，长度就确定了。
- 数组中的添加的元素是依次紧密排列的，有序的，可以重复的。
- 数组声明的类型，就决定了进行元素初始化时的类型。不是此类型的变量，就不能添加。
- 可以存储基本数据类型值，也可以存储引用数据类型的变量
数组在存储数据方面的弊端：
- 数组初始化以后，长度就不可变了，不便于扩展
- 数组中提供的属性和方法少，不便于进行添加、删除、插入、获取元素个数等操作，且效率不高。
- 数组存储数据的特点单一，只能存储有序的、可以重复的数据
Java 集合框架中的类可以用于存储多个对象，还可用于保存具有映射关系的关联数组。

1.3 Java集合框架体系

Java 集合可分为 Collection 和 Map 两大体系：

Collection接口：用于存储一个一个的数据，也称单列数据集合。
- List子接口：用来存储有序的、可以重复的数据（主要用来替换数组，"动态"数组）
  - 实现类：ArrayList(主要实现类)、LinkedList、Vector
Set子接口：用来存储无序的、不可重复的数据（类似于高中讲的"集合"）
- 实现类：HashSet(主要实现类)、LinkedHashSet、TreeSet
Map接口：用于存储具有映射关系“key-value对”的集合，即一对一对的数据，也称双列数据集合。(类似于高中的函数、映射。(x1,y1),(x2,y2) —> y = f(x) )
- HashMap(主要实现类)、LinkedHashMap、TreeMap、Hashtable、Properties
JDK提供的集合API位于java.util包内
图示：集合框架全图

在这里插入图片描述

简图1：Collection接口继承树

在这里插入图片描述

简图2：Map接口继承树

在这里插入图片描述

1.4 集合的使用场景

在这里插入图片描述

2. Collection接口及方法

JDK不提供此接口的任何直接实现，而是提供更具体的子接口（如：Set和List）去实现。
Collection 接口是 List和Set接口的父接口，该接口里定义的方法既可用于操作 Set 集合，也可用于操作 List 集合。方法如下：

2.1 添加

（1）add(E obj)：添加元素对象到当前集合中
（2）addAll(Collection other)：添加other集合中的所有元素对象到当前集合中，即this = this ∪ other

注意：add和addAll的区别

package com.atguigu.collection;

import org.junit.Test;

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

public class TestCollectionAdd {
    @Test
    public void testAdd(){
        //ArrayList是Collection的子接口List的实现类之一。
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");
        System.out.println(coll);
    }

    @Test
    public void testAddAll(){
        Collection c1 = new ArrayList();
        c1.add(1);
        c1.add(2);
        System.out.println("c1集合元素的个数：" + c1.size());//2
        System.out.println("c1 = " + c1);

        Collection c2 = new ArrayList();
        c2.add(1);
        c2.add(2);
        System.out.println("c2集合元素的个数：" + c2.size());//2
        System.out.println("c2 = " + c2);

        Collection other = new ArrayList();
        other.add(1);
        other.add(2);
        other.add(3);
        System.out.println("other集合元素的个数：" + other.size());//3
        System.out.println("other = " + other);
        System.out.println();

        c1.addAll(other);
        System.out.println("c1集合元素的个数：" + c1.size());//5
        System.out.println("c1.addAll(other) = " + c1);

        c2.add(other);
        System.out.println("c2集合元素的个数：" + c2.size());//3
        System.out.println("c2.add(other) = " + c2);
    }
}

注意：coll.addAll(other);与coll.add(other);

在这里插入图片描述

2.2 判断

（3）int size()：获取当前集合中实际存储的元素个数
（4）boolean isEmpty()：判断当前集合是否为空集合
（5）boolean contains(Object obj)：判断当前集合中是否存在一个与obj对象equals返回true的元素
（6）boolean containsAll(Collection coll)：判断coll集合中的元素是否在当前集合中都存在。即coll集合是否是当前集合的“子集”
（7）boolean equals(Object obj)：判断当前集合与obj是否相等

package com.atguigu.collection;

import org.junit.Test;

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

public class TestCollectionContains {
    @Test
    public void test01() {
        Collection coll = new ArrayList();
        System.out.println("coll在添加元素之前，isEmpty = " + coll.isEmpty());
        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");
        coll.add("佛地魔");
        System.out.println("coll的元素个数" + coll.size());

        System.out.println("coll在添加元素之后，isEmpty = " + coll.isEmpty());
    }

    @Test
    public void test02() {
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");
        coll.add("佛地魔");
        System.out.println("coll = " + coll);
        System.out.println("coll是否包含“小李广” = " + coll.contains("小李广"));
        System.out.println("coll是否包含“宋红康” = " + coll.contains("宋红康"));

        Collection other = new ArrayList();
        other.add("小李广");
        other.add("扫地僧");
        other.add("尚硅谷");
        System.out.println("other = " + other);

        System.out.println("coll.containsAll(other) = " + coll.containsAll(other));
    }

    @Test
    public void test03(){
        Collection c1 = new ArrayList();
        c1.add(1);
        c1.add(2);
        System.out.println("c1集合元素的个数：" + c1.size());//2
        System.out.println("c1 = " + c1);

        Collection c2 = new ArrayList();
        c2.add(1);
        c2.add(2);
        System.out.println("c2集合元素的个数：" + c2.size());//2
        System.out.println("c2 = " + c2);

        Collection other = new ArrayList();
        other.add(1);
        other.add(2);
        other.add(3);
        System.out.println("other集合元素的个数：" + other.size());//3
        System.out.println("other = " + other);
        System.out.println();

        c1.addAll(other);
        System.out.println("c1集合元素的个数：" + c1.size());//5
        System.out.println("c1.addAll(other) = " + c1);
        System.out.println("c1.contains(other) = " + c1.contains(other));
        System.out.println("c1.containsAll(other) = " + c1.containsAll(other));
        System.out.println();

        c2.add(other);
        System.out.println("c2集合元素的个数：" + c2.size());
        System.out.println("c2.add(other) = " + c2);
        System.out.println("c2.contains(other) = " + c2.contains(other));
        System.out.println("c2.containsAll(other) = " + c2.containsAll(other));
    }

}

2.3 删除

（8）void clear()：清空集合元素
（9） boolean remove(Object obj) ：从当前集合中删除第一个找到的与obj对象equals返回true的元素。
（10）boolean removeAll(Collection coll)：从当前集合中删除所有与coll集合中相同的元素。即this = this - this ∩ coll
（11）boolean retainAll(Collection coll)：从当前集合中删除两个集合中不同的元素，使得当前集合仅保留与coll集合中的元素相同的元素，即当前集合中仅保留两个集合的交集，即this = this ∩ coll；

注意几种删除方法的区别

package com.atguigu.collection;

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.function.Predicate;

public class TestCollectionRemove {
    @Test
    public void test01(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");
        coll.add("佛地魔");
        System.out.println("coll = " + coll);

        coll.remove("小李广");
        System.out.println("删除元素\"小李广\"之后coll = " + coll);
        
        coll.clear();
        System.out.println("coll清空之后，coll = " + coll);
    }

    @Test
    public void test02() {
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");
        coll.add("佛地魔");
        System.out.println("coll = " + coll);

        Collection other = new ArrayList();
        other.add("小李广");
        other.add("扫地僧");
        other.add("尚硅谷");
        System.out.println("other = " + other);

        coll.removeAll(other);
        System.out.println("coll.removeAll(other)之后，coll = " + coll);
        System.out.println("coll.removeAll(other)之后，other = " + other);
    }

    @Test
    public void test03() {
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");
        coll.add("佛地魔");
        System.out.println("coll = " + coll);

        Collection other = new ArrayList();
        other.add("小李广");
        other.add("扫地僧");
        other.add("尚硅谷");
        System.out.println("other = " + other);

        coll.retainAll(other);
        System.out.println("coll.retainAll(other)之后，coll = " + coll);
        System.out.println("coll.retainAll(other)之后，other = " + other);
    }

}

2.4 其它

（12）Object[] toArray()：返回包含当前集合中所有元素的数组
（13）hashCode()：获取集合对象的哈希值
（14）iterator()：返回迭代器对象，用于集合遍历

public class TestCollectionContains {
    @Test
    public void test01() {
        Collection coll = new ArrayList();

        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");
        coll.add("佛地魔");
		//集合转换为数组：集合的toArray()方法
        Object[] objects = coll.toArray();
        System.out.println("用数组返回coll中所有元素：" + Arrays.toString(objects));
		
        //对应的，数组转换为集合：调用Arrays的asList(Object ...objs)
        Object[] arr1 = new Object[]{123,"AA","CC"};
        Collection list = Arrays.asList(arr1);
        System.out.println(list);
    }
}

3. Iterator(迭代器)接口

3.1 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
- Iterator，被称为迭代器接口，本身并不提供存储对象的能力，主要用于遍历Collection中的元素
Collection接口继承了java.lang.Iterable接口，该接口有一个iterator()方法，那么所有实现了Collection接口的集合类都有一个iterator()方法，用以返回一个实现了Iterator接口的对象。
- public Iterator iterator(): 获取集合对应的迭代器，用来遍历集合中的元素的。
- 集合对象每次调用iterator()方法都得到一个全新的迭代器对象，默认游标都在集合的第一个元素之前。
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。
注意：在调用it.next()方法之前必须要调用it.hasNext()进行检测。若不调用，且下一条记录无效，直接调用it.next()会抛出NoSuchElementException异常。

举例：

package com.atguigu.iterator;

import org.junit.Test;

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

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本章专题与脉络

1. 集合框架概述

1.1 生活中的容器

1.2 数组的特点与弊端

1.3 Java集合框架体系

1.4 集合的使用场景

2. Collection接口及方法

2.1 添加

2.2 判断

2.3 删除

2.4 其它

3. Iterator(迭代器)接口

3.1 Iterator接口

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