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一、集合概述
集合框架图：
这就是Java中集合框架的体系，在以后的使用中参考顶层接口，创建底层对象。
一、为什么出现集合类？
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，就对对象进行存储，集合就是存储对象最常用的一种方式。
二、数组和集合类同是容器，有何不同？
数组虽然也可以存储对象，但长度是固定的；集合长度是可变的。数组中可以存储基本数据类型，集合只能存储对象。
三、为什么有这么多集合？集合的特点又是什么？
集合就是一个容器，存储的是对象的引用（地址），因为每一个容器对数据的存储方式都有所不同，这个存储方式称为：数据结构。集合只用于存储对象，集合的长度是可变的，可以存储不同类型的对象。
二、Collection
Collection是集合框架中的常用接口。我们经常使用的是它的两个子接口(List、Set)的子类。Collection
|----List：元素是有序的，元素可以重复。因为该集合体系有索引。
|-----Set：元素是无序的，元素不可以重复。
Collection共性方法：
1.添加
boolean add(Object obj) 传入的参数类型是Object类型，以便接收任意类型对象。
2.删除
boolean remove(Object obj)
boolean removeAll(另一集合) 只保留另一集合中没有的元素。
void clear() 清空集合
3.判断
contains(Object obj);//判断集合中是否存在指定元素
isEmpty();//判断集合是否为空
4、获取集合的长度
int size();
5、取交集
boolean retainAll(另一集合)//调用者只保留和被调用者中相同的元素，被调用的集合不变，若无交集，调用者变成空。
下面用代码进行演示：//创建集合迭代：
Collection coll=new ArrayList();
//添加元素
coll.add("java01");
coll.add("java02");
coll.add("java03");
//获取集合的长度
coll.size();
//删除元素
coll.remove("java02");
//判断元素是否存在于集合中
boolean b= coll.contains("java03");
//清空集合
coll.clear();
迭代是取出集合中元素的一种方式。对于集合的元素取出这个动作：不足以用一个函数来描述，需要用多个功能来体现，所以就将取出这个动作封装成一个对象来描述。就把取出方式定义在集合的内部，这样取出方式就可以直接访问集合内部的元素，那么取出方式就被定义成了内部类。每一个容器的数据结构不同，所以取出的动作细节也不同，但是都有共性内容：判断和取出。那么就将共性抽取。抽取出来的规则就是Iterator(迭代器)，通过一个对外提供的方法：iterator（），来获取集合中的迭代器。Collection的子类集合对象中都有迭代器。
下面通过一段代码，介绍迭代器的获取和具体方法的使用。如下：
//创建集合迭代器在Collection接口中是通用的，它替代了Vector类中的Enumeration(枚举)。迭代器的next方法是自动向下取出元素，要避免出现NoSuchElementException。迭代器中的next方法返回值类型是Object，要记得类型转换。
Collection coll=new ArrayList();
//添加元素
coll.add("java01");
coll.add("java02");
coll.add("java03");
coll.add("java03");
//通过iterator方法，获取迭代器
Iterator it=coll.iterator();
//hasNext()方法 :判断是否还有下一个元素，有则返回true。
while(it.hasNext()){
//next()方法：取出下一个元素
String s=(String)it.next();
System.out.println(s);
if("java01".equals(s))
//迭代器中在迭代过程中可以通过remove方法移除指定元素
it.remove();
}
//在迭代循环过程中，next调用一次，就用hasNext()判断一次。
三、List
List：元素是有序的，元素可以重复。因为该集合体系有索引。
|--ArrayList：底层的数据结构使用的是数组结构。特点：查询速度很快。但是增删稍慢。线程不同步。
|--LinkedList：底层使用的是链表数据结构。特点：增删速度很快，查询稍慢。
|--Vector：底层是数组数据结构。线程同步。被ArrayList替代了。
List的特有方法：List的方法都是可以操作脚标的方法。例如：
1、增加
void add(index,element);//指定位置添加元素
boolean addAll(index,Collection);//在指定位置增加给定集合中的所有元素，若省略位置参数，则在当前集合的后面依次添加元素
2、删除
remove(index);//删除指定位置的元素，返回被删除的元素
3、修改
set(index,element);//修改指定位置的元素。返回被修改的元素
4、获取
get(index);//通过脚标获取元素
subList(from,to);//获取部分对象元素
5、其他
listIterator();//List特有的迭代器
indexOf(obj);//获取元素第一次出现的位置，如果没有则返回-1
List集合判断元素是否相同，移除等操作，依据的是元素的equals方法。
ListIterator:
ListIterator是List集合特有的迭代器，是Iterator的子接口。在迭代时，ListIterator除了可以对元素进行判断、取出、删除外，还具备添加元素，修改元素的功能。通过List集合的listIterator方法获取。下面一段代码对其进行演示：
List list=new ArrayList();LinkedList：底层是链表结构。特有方法如下：
//添加元素
list.add("java01");
list.add("java02");
list.add("java03");
list.add("java03");
//通过listIterator方法，获取迭代器
ListIterator it=list.listIterator();
while(it.hasNext()){
String s=(String)it.next();
System.out.println(s);
if("java01".equals(s))
//迭代器中在迭代过程中修改指定元素
it.set("haha");
//添加元素,
it.add("no");
}
1.增加：addFirst();addLast();
2.获取：getFirst();getLast();
获取元素，但不删除元素。如果集合中没有元素，会出现NoSuchElementException
3.删除：removeFirst();removeLast();
获取元素，但是元素被删除。如果集合中没有元素，会出现NoSuchElementException
JDK1.6出现了替代方法：
1.增加：offerFirst();offerLast();
2.获取：peekFirst();peekLast();
获取元素，但不删除元素。如果集合中没有元素，会返回null。
3.删除：pollFirst();pollLast();
获取元素，但是元素被删除。如果集合中没有元素，会返回null。
下面是利用LinkedList的一段程序，如下：
/**
需求：使用LinkedList模拟一个队列数据结构。
队列：先进先出 First in First out FIFO 如同一个水管。
*/
class DuiLie
{
//定义一个LinkedList引用，成员方法可以使用其方法
private LinkedList link;
DuiLie()
{
link = new LinkedList();
}
//定义添加方法
public void myAdd(Object obj)
{
link.addFirst(obj);
}
//定义获取方法
public Object myGet()
{
return link.removeLast();
}
//判断是否为空
public boolean isNull()
{
return link.isEmpty();
}
}
class LinkedListTest
{
public static void main(String[] args)
{
//建立队列对象
DuiLie dl = new DuiLie();
//添加元素
dl.myAdd("java01");
dl.myAdd("java02");
dl.myAdd("java03");
dl.myAdd("java04");
//取出元素
while(!dl.isNull())
System.out.println(dl.myGet());
}
}
四、Set
Set：元素是无序的(存入和取出的顺序不一定一致)，元素不可以重复
|——HashSet：底层结构是哈希表，线程不同步，保证元素唯一性的原理：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，返回值是否为true。
|——TreeSet: 底层是二叉树结构，可以对Set集合中的元素进行排序，默认按照字母的自然顺序，保证元素唯一性的一句：compareTo方法，返回值是否为0。
Set集合的操作方法和Collection是一致的。
1.HashSet:
线程不安全，存取速度块。可以通过元素的两个方法hashCode和equals来保证元素的唯一性。如果hashCode值相同，才判断equals方法的返回值是否为true；如果hashCode不同，不调用equals方法。HashSet中判断元素是否存在，以及删除等操作，依据的都是元素的hashCode和equals方法下面通过一段代码，对HashSet的使用进行学习。如下：
/**
需求：往hashSet集合中存入自定义对象
姓名和年龄相同为同一个人，重复元素。
*/
class HashSetDemo
{
public static void main(String[] args)
{
//建立HashSet集合
HashSet hs = new HashSet();
//添加元素
hs.add(new Student("小明",11));
hs.add(new Student("大明",12));
hs.add(new Student("阿亮",13));
hs.add(new Student("小明",12));
hs.add(new Student("老罗",14));
//对元素进行迭代
Iterator it = hs.iterator();
while(it.hasNext())
{
Student s= (Student)it.next();
System.out.println(s.getName()+"::"+s.getAge());
}
}
}
//定义学生类
class Student
{
//定义学生的姓名和年龄属性
private String name;
private int age;
Student(String name,int age)
{
this.name = name;
this.age = age;
}
//复写hashCode方法，自定义对象的hashCode算法
public int hashCode()
{
return name.hashCode()+age*37;
}
//复写equals方法。
public boolean equals(Object obj)
{
//判断传入对象是否是本类型
if(!(obj instanceof Student))
return false;
//向下转换
Student s = (Student)obj;
//姓名和年龄都相同时，返回true，为相同的对象。
return this.name.equals(p.name) && this.age == p.age;
}
public String getName()
{
return name;
}
public int getAge()
{
return age;
}
}
2.TreeSet
可以对Set集合中的元素进行排序。
特点：
1.底层的数据结构是二叉树结构。
2.可读Set集合中的元素进行排序，是因为TreeSet类实现了Comparable接口，该接口强制对增加到集合的对象进行了比较，需要复写comparrTo方法，才能让对象满足需求(如：比较人的年龄大小)继续排序，加入集合。Java中的很多类都具备比较性其实就是实现了Comparable。当排序时的主要条件相同时，会按次要条件排序。
3.保证数据的唯一性的一句：通过compareTo方法的返回值，返回值为正整数、负整数和0，为0时元素为相同对象不存入集合。
TreeSet有两种对添加元素进行比较的方法：自然排序和比较器排序。
(1)自然排序：让元素自身具备比较性，元素需要实现Comparable接口，覆盖compareTo方法，这种放称为元素的自然排序，或者加默认排序。下面通过代码进行演示：
/**使用这种方法对元素进行排序，要求元素自身必须具备比较性。
需求：往TreeSet集合中存入自定对象
姓名和年龄相同为同一个人，重复元素。
并按年龄的大小排序。
年龄相同 ，按姓名首字母的自然顺序排序。
*/
class TreeSetDemo
{
public static void main(String[] args)
{
//建立TreeSet集合
TreeSet ts = new TreeSet();
//添加元素
ts.add(new Student("小明",11));
ts.add(new Student("大明",12));
ts.add(new Student("阿亮",13));
ts.add(new Student("小明",12));
ts.add(new Student("老罗",14));
//对元素进行迭代
Iterator it = ts.iterator();
while(it.hasNext())
{
Student s= (Student)it.next();
System.out.println(s.getName()+"::"+s.getAge());
}
}
}
//定义学生类，实现Comparable接口
class Student implements Comparable
{
//定义学生的姓名和年龄属性
private String name;
private int age;
Student(String name,int age)
{
this.name = name;
this.age = age;
}
//复写compareTo方法，按年龄大小进行比较，年龄相同，比较姓名
public int compareTo(Object obj)
{ if(!(obj instanceof Student))
throw new ClassCastException("该对象不是学生类型");
Student s=(Student)obj;
if(this.age==s.age)
return this.name.compareTo(s.name);
return this.age-s.age;
}
public String getName()
{
return name;
}
public int getAge()
{
return age;
}
}
(2)比较器: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，这时就让集合自身具备比较性。当集合初始化时，就有了比较方式。定义一个比较器，将比较器对象作为参数传给TreeSet集合的构造函数。
比较器构造方式：定义一个类，实现Comparator接口，需要覆盖compare方法。注意当两种排序方式都存在时，以比较器为主。如下面的程序：
/**
需求：往TreeSet集合中存入自定对象
姓名和年龄相同为同一个人，重复元素。
以姓名的长短排序，姓名的长度相同时，以年龄大小排序
使用比较器。
*/
class ReflectTest1
{
public static void main(String[] args)
{
//建立TreeSet集合，传入比较器对象
TreeSet ts = new TreeSet(new MyComparator());
//添加元素
ts.add(new Student("小明",11));
ts.add(new Student("王大明",12));
ts.add(new Student("李阿亮",13));
ts.add(new Student("欧阳小明",12));
ts.add(new Student("老罗",14));
//对元素进行迭代
Iterator it = ts.iterator();
while(it.hasNext())
{
Student s= (Student)it.next();
System.out.println(s.getName()+"::"+s.getAge());
}
}
}
//定义一个比较器，实现Comparator接口
class MyComparator implements Comparator
{
//复写compare方法，定义以姓名长短的比较方法。长短相同时比较年龄大小
public int compare(Object o1,Object o2)
{
if(!(o1 instanceof Student )&&!(o2 instanceof Student))
throw new ClassCastException("对象不是学生类型");
Student s1=(Student)o1;
Student s2=(Student)o2;
int num=0;
if((num=s1.getName().length()-s2.getName().length())==0)
return s1.getAge()-s2.getAge();
return num;
}
}
//定义学生类
class Student implements Comparable
{
//定义学生的姓名和年龄属性
private String name;
private int age;
Student(String name,int age)
{
this.name = name;
this.age = age;
}
//复写compareTo方法，按年龄大小进行比较
public int compareTo(Object obj)
{ if(!(obj instanceof Student))
throw new ClassCastException("该对象不是学生类型");
Student s=(Student)obj;
if(this.age==s.age)
return this.name.compareTo(s.name);
return this.age-s.age;
}
public String getName()
{
return name;
}
public int getAge()
{
return age;
}
}
五、Map
Map<k、v>集合是一个接口，和List集合以及Set集合不同的是，它是双列集合，并且可以给对象加上名字，即键(Key).该集合存储键值对，一对一往里存。存入元素时要保证键的唯一性。
Map
|-----HashTable ：底层是哈希表结构，不可以存入null键，null值，线程同步，JDK1.0出现，效率低。
|-----HashMap ： 底层是哈希表结构，可以存入null键，null值，线程不同步，JDK1.2出现。效率高。
|-----TreeMap： 底层是二叉树结构。线程不同步，可以用于给Map集合中的键排序。
Map和Set很像，其实Set底层就是使用了Map集合。
Map的常用方法：
1.添加
V put(K key,V value);添加元素，如果添加元素时，出现相同的键，后添加的值会覆盖原有键对应的值，并返回被覆盖的值。
void putAll(Map<? extends K,? extends V> m)；添加一个集合。
2.删除
V remove（Object key）删除指定映射关系，返回被删除的映射关系中的值。
void clear() 清空集合
3.判断
containsKey(Object key) 判断是否含有指定键
containsValue(Object Value) 判断是否含有指定值
isEmpty() 集合是否为空
4.获取
V get(Object key) 获取指定键对应的值，HashMap集合中可以通过get()方法的返回值判断一个键是否存在。返回null不 存在
size() 获取集合的长度
values();返回集合中的所有值。
下面通过代码对Map中的方法进行演示，如下：
Map<String,String> map = new HashMap<String,String>();
//添加元素,如果添加时，出现相同的键。那么后添加的值会覆盖原有键对应值。
map.put("01","张三");
map.put("01","李四");
map.put("02","王五");
map.put("03","陈六");
//删除键值对
map.remove("01");
//获取指定键的对应值
map.get("02");
//获取集合的长度
map.size();
//获取map集合中所有的值。
Collection<String> coll = map.values();
将Map集合转换成Set集合，再通过迭代器取出。具体方法有以下两种：
1.Set<k> keySet():将Map中的所有的键存到Set集合中，因为Set具备迭代器。所以通过迭代方式取出所有的键，再通过get方法获取每个键对应的值。
2.Set<Map.Entry<K、V>> entry()：将Map集合中的映射关系存放到Set集合中，而这个关系的数据类型是：Map.Entry。Entry是一个接口，它是Map接口中的一个内部接口，可以通过它具有的getKey()和getValue()方法获得对应的键和值。
这里还要对Map.Entry做一个介绍：Map.Entry之所以定义在内部，是因为Map集合中存在的是映射关系的两个数据，是先有Map集合，才可以有映射关系的存在，而且此类关系是集合的内部事务，这个映射关系可以直接访问Map集合中的成员，所以定义在集合内部。
下面通过一段程序，分别表示Map取出元素的两种方式：
<pre name="code" class="java"> //创建Map集合，这里用到了泛型。
Map<String,String> map = new HashMap<String,String>();
//添加元素,如果添加时，出现相同的键。那么后添加的值会覆盖原有键对应值。
map.put("01","张三");
map.put("01","李四");
map.put("02","王五");
map.put("03","陈六");
//第一种：将Map中所有的键存到Set集合中
Set<String> keyset=map.keySet();
//对set集合进行迭代
Iterator<String> it=keyset.iterator();
while(it.hasNext()){
//获取键
String key=it.next();
//通过map的get方法，获取对应值
String value=map.get(key);
System.out.println(key+"..."+value);
}
//第二种：将Map中的所有映射关系存放到Set中
Set<Map.Entry<String, String>> entryset=map.entrySet();
Iterator<Map.Entry<String, String>> it1=entryset.iterator();
while(it1.hasNext()){
Map.Entry<String, String> me=it1.next();
//通过Map.Entry的方法，获取键和对应的值
String key=me.getKey();
String value=me.getValue();
System.out.println(key+"..."+value);
}
}
下面是一段Map集合使用的练习，当要存储的数据之间存在映射关系时，就会用到map集合，如下：
/**在操作，有时数据是一对多的映射，这时就需要在Map集合中嵌套一个集合。如下面的程序：
每一个学生都有对应的归属地。
学生Student，地址String。
学生属性：姓名，年龄。
注意：姓名和年龄相同的视为同一个学生。
保证学生的唯一性。
*/
//定义学生类，具备比较性
class Student implements Comparable<Student>
{
private String name;
private int age;
Student(String name,int age)
{
this.name = name;
this.age = age;
}
//复写compareTo方法，以年龄大小为比较的主要条件
public int compareTo(Student s)
{
int num = this.age-s.age;
if(num==0)
return this.name.compareTo(s.name);
return num;
}
//复写hashCode方法
public int hashCode()
{
return name.hashCode()+age*34;
}
public boolean equals(Object obj)
{
if(!(obj instanceof Student))
throw new ClassCastException("类型不匹配");
Student s = (Student)obj;
return this.name.equals(s.name) && this.age==s.age;
}
public String getName()
{
return name;
}
public int getAge()
{
return age;
}
public String toString()
{
return name+":"+age;
}
}
class MapTest
{
public static void main(String[] args)
{
HashMap<Student,String> hm = new HashMap<Student,String>();
//添加元素
hm.put(new Student("lisi1",21),"beijing");
hm.put(new Student("lisi1",21),"tianjin");
hm.put(new Student("lisi2",22),"shanghai");
hm.put(new Student("lisi3",23),"nanjing");
hm.put(new Student("lisi4",24),"wuhan");
//第一种取出方式 keySet
Set<Student> keySet = hm.keySet();
Iterator<Student> it = keySet.iterator();
while(it.hasNext())
{
Student stu = it.next();
String addr = hm.get(stu);
System.out.println(stu+".."+addr);
}
//第二种取出方式 entrySet
Set<Map.Entry<Student,String>> entrySet = hm.entrySet();
Iterator<Map.Entry<Student,String>> iter = entrySet.iterator();
while(iter.hasNext())
{
Map.Entry<Student,String> me = iter.next();
Student stu = me.getKey();
String addr = me.getValue();
System.out.println(stu+"........."+addr);
}
}
}
/**
一个学校中每个教室名对应一个教室,而在每一个教室中每一个学号对应一个学生名，如：
"yureban" "01" "zhangsan";
"yureban" "02" "lisi";
"jiuyeban" "01" "wangwu";
"jiuyeban" "02" "zhaoliu";
*/
class ReflectTest1
{
public static void main(String[] args)
{
//创建预热班集合
HashMap<String,String> yureban=new HashMap<String,String>();
//创建就业班集合
HashMap<String,String> jiuyeban=new HashMap<String,String>();
//学校集合
HashMap<String,HashMap<String,String>> czbk=new HashMap<String,HashMap<String,String>>();
//存入教室名和对应的教室。
czbk.put("yureban",yureban);
czbk.put("jiuyueban",jiuyeban);
//预热班级中存入学号和对应的学生名。
yureban.put("01","zhangsan");
yureban.put("02","lisi");
//预热班级中存入学号和对应的学生名。
jiuyeban.put("01","wangwu");
jiuyeban.put("02","zhouqi");
//获取每个学生信息
for (Iterator<String> it=czbk.keySet().iterator();it.hasNext();)
{ //教室名称
String roomName= it.next();
System.out.println(roomName+":");
//获取到每个教室
HashMap<String,String> stu=czbk.get(roomName);
//获取每个教室中的学生信息
for (Iterator<String> it1=stu.keySet().iterator();it1.hasNext();)
{ //学号、姓名
String id=it1.next();
String name=stu.get(id);
System.out.println(id+"..."+name);
}
}
}
}
Collections是集合框架的一个工具类，它里面的方法都是静态的，不需要创建对象，并没封装特有数据。在Collections中大部分方法是用来对List集合进行操作的，如比较、二分查找、随机排序等。
常见操作：
1、排序
sort(List<T>list)按自然顺序排序
sort(List<T>list,Comparator<? super T> c) 根据比较器排序
2.查找
T max(Collection<? extends T> coll) 根据集合的自然顺序，获取最大值
T max(Collection<? extends T> coll，Comparator<? super T>c) 根据比较器，获取最大值
int binarySearch(List<? extends Comparable<? super T> c>list,T key) 二分法查找
3.替换
void fill(List<? super T>list, T obj) 集合中的元素全部替换成指定指定元素
boolean replaceAll(List<T>list,T oldVal,T newVal) 替换指定元素
void swap(List list,int i,int j)位置置换
void shuffle（List<T>list）随机置换
4、反转
void reverse(List<?>list)
reverseOrder() 强行逆转Comparable接口
reverseOrder(Comparator<T>comp)强行逆转一个比较器，返回一个比较器。
5.同步
LIST<T> synchronizedList(List<T> list) 返回支持的同步List集合。
Map<K、V> synchronizedMap(Map<K、V>m) 返回支持的同步map集合。
下面通过代码，看一下Collections的使用，如下：
List<String> list=new ArrayList<String>();Collections和Collection的区别：
list.add("abc");
list.add("abd");
list.add("cbd");
list.add("a");
//给集合中的元素排序
Collections.sort(list);
//取最大值
String s=Collections.max(list);
//替换指定元素
Collections.replaceAll(list, "abc", "ff");
//全部替换
Collections.fill(list,"kkk");
//反转
Collections.reverse(list);
Collection是集合框架的一个顶层接口，里面定义了单列集合的共性方法，常用的子接口是List和Set；Collections是集合框架中的一个工具类，该类中的方法都是静态的，提供的方法可以对List集合进行排序、二分查找等方法。集合通常都是线程不安全的，因为要提高效率，如果多线程操作这些集合时，可以通过Collections的同步方法，将不安全的集合变成安全的。
七、Arrays
Arrays是用于操作数组的工具类，方法都是静态的，不需要创建对象。
常见方法：
1.List<T> asList(T....a) 将数组变为集合
把数组变成集合后，可以使用集合的方法操作数组中的元素。但要注意：.转变后，不可以使用集合的增删方法，因为数组的长度是固定的，如果进行增删操作，则产生UnsupportedOperationException异常。数组中的元素如果都是对象，则这些元素转变后直接变成数组中的元素；如果数组中的元素都是基本数据类型，则将数组变为集合中的一个元素存在。
2.binarySearch、fill、sort等
特点：可对数组进行对应操作，可以接收boolean型之外的基本数据类型及有序的应用类型数组的参数，且还可以对指定的元素的范围，并对指定的范围进行操作。如：sort（T[ ] a,int fromIndex,int toIndex）;
3.toString(T[]t )可以将各种类型的数组转换为字符串。
如下：
String[]str={"dbc","adef","bgh"};
//对数组进行排序
Arrays.sort(str);
//查找数值,若不存在，返回-1
int a= Arrays.binarySearch(str, "abc");
System.out.println(a);
//将数组变为字符串
System.out.println(Arrays.toString(str));
//将数组变为集合。
List list= Arrays.asList(str);
System.out.println(list.get(1));
注意：数组可以变成集合，集合也可以变成数组，通过Collections接口中的toArray方法。格式：<T>T[] toArray(T[]a)。集合转成数组时，当指定数组的长度小于集合的长度时，该方法内部会创建一个新的数组，长度是集合的size；相反如果大于集合的长度，则方法中直接使用传递进来的数组。我们在使用此方法时，一般设定数组的长度为集合的长度。为了限定对元素的操作，无法再进行增删操作了。使用该方法如下：
ArrayList<String> al = new ArrayList<String>();
al.add("abc1");
al.add("abc2");
al.add("abc3");
//将集合转变为数组
String[] arr = al.toArray(new String[al.size()]);
//再将数组变成字符串
System.out.println(Arrays.toString(arr));
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