Chapter14【Collection、泛型】

Chapter14【Collection、泛型】

主要内容

• Collection集合
• 迭代器
• 增强for
• 泛型

教学目标

• [ ] 能够说出集合与数组的区别
• [ ] 说出Collection集合的常用功能
• [ ] 能够使用迭代器对集合进行取元素
• [ ] 能够说出集合的使用细节
• [ ] 能够使用集合存储自定义类型
• [ ] 能够使用foreach循环遍历集合
• [ ] 能够使用泛型定义集合对象
• [ ] 能够理解泛型上下限
• [ ] 能够阐述泛型通配符的作用

集合

1.集合框架的学习方式

1. 学习顶层：学习顶层的接口/抽象类中共性的方法，所有子类都可以使用。
2. 使用底层：底层不是接口就是抽象类，无法直接创建对象使用。需要使用底层的子类创建对象使用

2.学习集合的目标

1. 会使用集合储存数据
2. 会遍历集合，把数据取出来
3. 掌握每种集合的特性

继承：子类共性抽取，形成父类（接口）

第一章 Collection集合

集合概述

• 集合：集合是Java中提供的一种容器，可以用来存储多个数据。

集合和数组都是容器，区别

• 数组的长度固定。
• 数组存储的是同一类型的元素，可以存储基本数据类型的值。
• 集合的长度是可变的。
• 集合存储的都是对象。而且对象可以不一致。在开发中一般对象多的是后续，使用集合进行存储。

集合框架

JAVASE提供了满足需求的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，从而达到灵活运用。

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和双集合java。util.Map

继承：子类共性抽取，形成父类（接口）

Collection接口

• 定义的是所有单列集合中共性的方法
• 所有的单列集合都可以使用共性的方法
• 没有带索引的方法

Collection接口包括

1.List接口

1. 有序的集合（储存和取出元素顺序相同）
2. 允许存储重复的元素
3. 有索引，可以使用普通的for循环遍历

List接口包括

• Vector集合
• ArrayList集合
• LinkedList集合

2.Set接口

无序的集合：

储存和取出元素的顺序有可能不一致

1. 不允许重复元素
2. 没有索引（不能使用普通的for循环遍历）

Set接口包括

• TreeSet集合
• HashSet集合
  • LinkedHashSet集合（继承自HashSet集合）

1.3 Collection常用功能

Collecntion是所有单列集合的父接口，因此在Collecntion中定义了单列集合（List和Set）通用的一些方法，这些方法可以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。
• public boolean remove（E e）：把给定的对象在当前集合中删除。
• public 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，储存到数组中。

方法演示：

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

public class Demo01Collection{
    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("雷神");
        coll.add("火舞");
        coll.add("蜘蛛侠");
        System.out.println(coll);
        
        // boolean contains(E e) 判断是否在集合中存在
        System.out.println("判断 雷神是否存在集合中"+coll.contains("雷神"));
        
        // boolean remove(E e) 删除在集合中的元素
        System.out.println("删除蜘蛛侠："+coll.remove("蜘蛛侠"));
        System.out.println("删除之后集合中的元素："+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());
    }
}

tips:有关Collection中的方法布置这些，其他方法可以自行查看API学习。

第二章 集合遍历的方式

Iterator迭代器

Iterator接口

Iterator接口对数组进行遍历

在程序开发中，经常需要遍历集合中的所有元素。针对需求，JDK专门提供了一个接口java.util.Iterator.Iterator接口也是java结合中的一员。

Collection接口与Map接口主要用于储存元素，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

java.util.Iterator接口：迭代器（对接口进行遍历）

有两个常用方法

boolean hasNext() 如果仍有元素可以迭代，则返回 true

​ 就是判断集合中还有没有下一个元素，有就返回 true ，没有就返回false

E next() 返回迭代的下一个元素

​ --> 取出集合中的下一个元素。

Iterator迭代器，是一个接口，无法直接使用，需要使用Iterator接口的实现类对象，获取实现类的方式比较特殊。

Collection接口中有一个方法，叫iterator()，这个方法返回的就是迭代器得到实现类对象

​ Iterator iterator() 返回在此 collection 集合的元素上进行迭代的迭代器

使用步骤（重点）

1. 使用集合中的方法iterator（）获取迭代器的实现类对象，使用Iterator接口接收（多态）。

   注意：

   ​ Iterator 接口中也是有泛型的，迭代器的泛型和集合的一致。

2. 使用Iterator接口中的方法hasNext判断还有没有下一个元素

3. 使用Iterator接口中的方法next取出集合中的下一个元素

public class Demo02Iterator {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个集合对象
        Collection<String> coll = new ArrayList<>();
        // 往集合中添加元素
        coll.add("姚明");
        coll.add("科比");
        coll.add("詹姆斯");
        coll.add("麦迪");
        coll.add("艾弗森");
        /*
        * 使用集合中的方法iterator（）获取迭代器的实现类对象，使用Iterator接口接收（多态）。
        注意：
            Iterator<E> 接口中也是有泛型的，迭代器的泛型和集合的一致。
        * */
        // 多态   接口          实现类对象
        Iterator<String> it = coll.iterator();

        // 或者使用循环
        // while循环
        while (it.hasNext()) {
            String s = it.next();
            System.out.println(s);
        }
        System.out.println("-------------");
        // for 循环
        for (Iterator<String> it2 = coll.iterator(); it2.hasNext(); ) {
            String e = it2.next();
            System.out.println(e);
        }
       /* // 2.使用Iterator接口中的方法hasNext判断还有没有下一个元素
        boolean b = it.hasNext();
        System.out.println(b);

        // 3. 使用Iterator接口中的方法next取出集合中的下一个元素
        String s = it.next();
        System.out.println(s);

        s = it.next();
        System.out.println(s);
        s = it.next();
        System.out.println(s);
        s = it.next();
        System.out.println(s);
        s = it.next();
        System.out.println(s);
        b = it.hasNext();
        System.out.println(b);
    */
    }
}

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。

增强for

增强for循环：底层使用的是迭代器，使用for循环的格式简化了迭代器的书写

是JDK1.5之后出现的新特性
Collectionextends Iterable：所有的单列集合都可以使用增强for循环
public interface Iterable实现这个接口允许对象成为“foreach”语句的目标

增强for循环：用来遍历集合和数组

格式

​ For(集合/数组的数据类型 变量名 ：数组名/集合名){
​ // 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。

练习1：遍历数组

public static void main(String[] args) {
	int[] arr = {1,2,3,5,6,9};
    // 使用增强for遍历数组
    for(int i:arr){
        // i 代表数组中的每个元素
        System.out.println(i);
    }
}

练习2:遍历集合

public static void main(String[] args) {
    	Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
    coll.add("神婆");
    coll.add("巫女");
    coll.add("神算子");
    // 使用增强for遍历
    for(String str:coll){
        // 接收变量str代表被便利的集合元素
        System.out.println(str);
    }
}

tips: 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。

第三章 泛型

在JDK5之后，新增了泛型(Generic)语法，让你在设计API时可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:可以看做是一种未知的数据类型，不知道使用什么数据类型的时候，可以使用泛型

泛型也可以看成是一个变量，用来接收数据类型

E e：Element 元素

T t：Type 类型

泛型概述

集合可以存放任意对象，只要把对象储存集合后，那么都会被提升为Object类型。

代码如下

/**
    创建集合对象，不使用泛型
     好处：
        集合不使用泛型，默认的类型就是Object类型，可以存储任意类型的数据
     弊端：
        不安全，会引发异常
    */
public static void main(String[] args){
    Collection coll = new ArrayList();
   	// 集合没有限制   可以存放任意类型
    coll.add("abc");
    coll.add("itcast");
    coll.add(1);
    
    // 使用迭代器  Iterator迭代器，是一个接口，无法直接使用，需要使用Iterator接口的实现类对象，获取实现类的方式比较特殊。
    Iterator it = coll.iterator();
    while(it.hasNext()){
        // 获取元素
        Object next = it.next();
        System.out.println(next);
        
        // 想要使用string类特有的方法，length获取字符串的长度；不能使用  多态 object obj = "abc"
        // 就需要把迭代出来的对象转成String类型
        String str = (String) it.next();
        System.out.println(it.length());
        
    }
    
}

程序在运行的时候发生异常

java.lang.ClassCastException。

发生类型转换异常的原因：

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。

Collection集合虽然可以存储各种对象，但实际上只能储存同一类型的对象。

因此在JDK5之后，新增了泛型(Generic)语法，让你在设计API时可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。

tips: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。

使用泛型的好处

创建集合，使用泛型
好处：
1.避免了类型转换的麻烦，储存的类型固定
2.把运行期异常（代码运行之后会抛出的异常），提升到了编译器（写代码的时候会报错）
弊端：
泛型是什么类型，只能存什么类型

public static void main(String[] args){
    Collection<String> list = new ArrayList<>();
    list.add("abc");
    list.add("iteraton");
    // list.add(6);  当集合存储类型确定后，存放的类型不一致就会报错
    Iterator<String> it = list.iterator();
    while(it.hasNaxt){
        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());
        
    }
}

tips: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。

泛型的定义与使用

泛型，用来灵活的将数据类型应用到不同的类、方法、接口中。将数据类型作为参数进行传递

1.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){ }
   	....
}

使用泛型： 即什么时候确定泛型。

在创建对象的时候确定泛型

例如，ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();

此时，变量E的值就是String类型,那么我们的类型就可以理解为：

class ArrayList<String>{ 
     public boolean add(String e){ }

     public String 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("大胡子登登");
         // 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();
    }
}

2.定义含有泛型的方法

定义含有泛型的方法：泛型定义在方法的修饰符合返回值类型之间

定义格式：

修饰符 <泛型> 返回值类性 方法名（参数列表（使用泛型））{
        方法体；
 }

含有泛型的方法，在调用的方法的时候确定泛型的数据类型
传递什么类型的参数，泛型就是什么类型

定义泛型类

public class GenericMethod{
    public <M> void method1(M m){
        System.out.println(m);
    }
    // 静态方法
    public static <S> void method2(S s){
        System.out.println(s);
    }
}

定义测试类：

public static void main(String[] args){
    // 创建GenericMethod对象
    GenericMethod gm = new GenericMethod();
    /*
    调用含有泛型的方法method01
    传递什么类型，泛型就是什么类型
    */
    gm.method01("acb");
    gm.method01(1);
    
    // 静态方法不建议创建对象
    // 直接通过类名.方法名调用
    Generic.method02("静态方法");
    Generic.method02(123);
}

3.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>{
    
}

使用格式：

1.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

定义含有泛型的接口

public interface GenericInterface<I>{
    public abstract void method(I i):
}

接口的实现类

/**
 * 含有泛型的接口，第一种使用方式：定义接口的实现类，实现接口，指定接口的泛型
 * public interface Interctor<E>{
 *     E next();
 * }
 * Scanner类实现了Iterator接口，并指定接口的泛型为String，所以重写的next方法默认的就是String
 * public final class Scanner implements Iterator<String>{
 *     public String next(){}
 * }</>
 * */
public class GenericInterfaceImpl1 implements GenericInterface<String> {
    @Override
    public void method(String s) {
        System.out.println(s);
    }
}

测试类

public class Demo04GenericInterface {
    public static void main(String[] args) {
        GenericInterfaceImpl1 impl1 = new GenericInterfaceImpl1();
        impl1.method("abc");
        impl1.method("字符串");
    }
}

2.定义类时确定泛型的类型

定义含有泛型的接口

public interface GenericInterface<I>{
    public abstract void method(I i):
}

接口的实现类

public class GenericInterfaceImpl2<I> implements GenericInterface<I>{
    @Override
    public void method(I i) {
        System.out.println(i);
    }
}

测试类

public class Demo04GenericInterface {
    public static void main(String[] args) {
        GenericInterfaceImpl1<String> impl1 = new GenericInterfaceImpl1();
        impl1.method("abc");
        impl1.method("字符串");
    }

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。

1.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。

示例代码：

public static void main(String[] args){
    ArrayList<String> list1 = new ArrayList<>();
    list1.add("a");
    list1.add("b");
    
    // 使用多态写法
    Collection<Integer> list2 = new ArrayList<>();
    list2.add(1);
    list2.add(2);
    
    method(list1);
    method(list2);
}
/*
定义一个方法，能遍历所有类型的ArrayList集合
因为不确定ArrayList集合的数据类型，所以使用泛型的通配符？来接收数据类型
注意：
	泛型没有继承的概念的
*/
public static void method(Collection<?> list){
    // 使用迭代器遍历集合
    Iterator<?> it = list.iterator();
    while(it.hasNext()){
        // it.next()方法，取出的元素是object，可以接受任意的数据类型
        Object o = it.next();
        System.out.println(o);
    }
}

tips:泛型不存在继承关系，Collection