15.collection

数据结构

常见数据结构:栈

数据进入栈的过程称为: 压/进栈

数据离开栈的过程称为: 弹/出栈

栈底和栈顶元素, 栈是一种先进后出的数据结构

常见数据结构:队列

数据从后端进入队列过程称为: 入队列

数据从前端离开队列过程称为: 出队列

队列是一种先进先出的模型

常见数据结构: 数组

查询数据通过索引定位, 查询任意数据耗时相同, 插叙效率高

删除数据时, 要将原始数据删除, 同时后面每个数据迁移, 删除效率低

添加元素时, 添加位置后的每个数据后移, 在添加元素, 添加效率极低.

数组是一种查询快, 增删慢的模型

常见数据结构: 链表

链表存储过程

添加元素过程

删除元素过程

查询过程

无论是查询哪一个数据,都需要从head开始遍历

链表是一种增删快,查询慢的数据结构

常见数据结构: 哈希表

哈希表

JDK8之后, 底层采用数组+链表实现, 可以说是一个元素为链表的数组
JDK8之后, 长度比较长的时候, 底层实现了优化

collection

集合类体系结构

特点: 提供一种存储空间可变的存储类型, 存储的数据内容可以随时发生改变

集合:

Collection: 单列集合*
- List: 可重复*
  - ArrayList
  - LinkedList
- Set: 不可重复*
  - HashSet
  - TreeSet
Map: 双列集合*
- HashMap

注:其中带*的是接口, 不带的是实现类

概述

collection集合

单列集合的顶层接口, 表示一组对象, 这些对象也称为Collection的元素
JDK不提供此接口的任何直接实现类, 他提供更具体的子接口(如Set和List)实现

创建Collection集合的对象

多态的方式
具体的实现类ArrayList

常用方法

方法名	说明
Boolean add(E e)	添加元素
boolean remove(Object)	从集合中移除指定的元素
void clear()	清空集合中的元素
Boolean contains(Object o)	判断集合中是否存在指定的元素
boolean isEmpty()	判断集合是否为空
int size()	集合的长度, 也就是集合中元素的个数

demo

package commonApi.collection;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
/*
    Alt+7打开窗口查看类的方法
 */

public class CollectionDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建对象
        Collection<String> c = new ArrayList<String>();

        // boolean add(E e): 添加元素
        System.out.println(c.add("hello"));
        System.out.println(c.add("world"));
        System.out.println(c.add("world"));

        // boolean remove(E e): 移除元素
        // System.out.println(c.remove("java"));
        // System.out.println(c.remove("hello"));
        
        // void clear(): 清空集合元素
        // c.clear();
        
        // boolean contains(Object o): 判断集合中是否存在指定元素
        System.out.println(c.contains("java"));
        System.out.println(c.contains("javaee"));
        
        // boolean isEmpty(): 判断集合是否为空
        System.out.println(c.isEmpty());
        
        // int size(): 集合的长度
        System.out.println(c.size());

        System.out.println(c);
    }
}

集合的遍历

Iterator: 迭代器, 集合的专用遍历方式

Iterator<E> iterator(): 返回此集合中元素的迭代器, 通过集合的iterator()方法得到
迭代器是通过集合的iterator()方法得到的, 所以我们说它是依赖于集合而存在的

Iterator中的常用方法:

E next(): 返回迭代器中的下一个元素
boolean hashNext(): 如果迭代器具有更多元素, 则返会true

demo

package commonApi.collection;

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

public class IteratorDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建集合对象
        Collection<String> c = new ArrayList<String>();

        // 添加元素
        c.add("hello");
        c.add("world");
        c.add("java");

        // Iterator<E> iterator(): 返回集合元素中的迭代器
        Iterator<String> it = c.iterator();
        /*
            public Iterator<E> iterator() {
                return new Itr();
            }

            private class Itr implements Iterator<E> {
                ...
            }
         */
        // E next(): 返回迭代中的下一元素
        /*
        System.out.println(it.next());
        System.out.println(it.next());
        System.out.println(it.next());
        System.out.println(it.next());  // NoSuchElementException
        System.out.println(it.next());

         */

        // boolean hasNext(); 如果迭代中有元素, 返回true
        /*
        if (it.hasNext()) {
            System.out.println(it.next());
        }
        if (it.hasNext()) {
            System.out.println(it.next());
        }
        if (it.hasNext()) {
            System.out.println(it.next());
        }
        if (it.hasNext()) {
            System.out.println(it.next());
        }

         */

        // 用while循环改进判断
        while (it.hasNext()) {
            String s = it.next();
            System.out.println(s);
        }
    }
}

List

list概述

有序集合(也称为序列), 用户可以精确控制列表汇总每个元素的插入位置. 用户可以通过整数索引访问元素, 并搜索列表中的元素.

与set集合不同, 列表通常允许重复的元素

ListDemo

package commonApi.list;


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

public class ListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建集合对象
        List<String> list = new ArrayList<String>();

        // 添加元素
        list.add("hello");
        list.add("world");
        list.add("java");
        list.add("hello");

        // 输出集合对象
        System.out.println(list);

        // 迭代器方式遍历
        Iterator<String> it = list.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            String s = it.next();
            System.out.println(it.next());
        }

    }
}

常用方法

方法名	说明
void add(int index, E element)	在此集合指定位置插入指定元素
E remove(int index)	删除指定索引出的元素, 返回被删除的元素
E set(int index, E element)	修改指定索引出的元素, 返回被修改的元素
E get(int index)	返回指定所引处的元素

ListDemo

package commonApi.list;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class ListDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建集合对象
        List<String> list = new ArrayList<String>();

        // 添加元素
        list.add("hello");
        list.add("world");
        list.add("java");
        // void add(int index, E element)
        list.add(1,"javaee");
        // list.add(11,"javaee");  // IndexOutOfBoundsException

        // E remove(int index)
        list.remove(1);
        // list.remove(11);  // IndexOutOfBoundsException

        // E set(int index, E element)
        System.out.println(list.set(1, "python"));
        // System.out.println(list.set(11, "python"));  // IndexOutOfBoundsException

        // E get(int index)
        System.out.println(list.get(1));
        // System.out.println(list.get(11));  // IndexOutOfBoundsException

        // 输出集合对象
        System.out.println(list);

        // 遍历集合
        for (int i=0; i<list.size(); i++) {
            System.out.println(list.get(i));
        }
    }
}

List并发修改

并发修改异常: ConcurrentModificationException

原因: 迭代器遍历过程中, 通过集合对象修改了集合的长度, 造成了迭代器获取元素中判断预期修改值和实际修改值不一致.

解决: 用for循环, 然后用集合对象做对应的操作即可

源码分析

public interface List<E> {
 Iterator<E> iterator();
 boolean add(E e);
}
public abstract class AbstractList<E> {
 protected int modCount = 0;
}

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>{
 public Iterator<E> iterator() {
     return new Itr();
 }
 private class Itr implements Iterator<E> {
     int expectedModCount = modCount;
     /*
         modCount: 实际修改集合的次数
         expectModCount: 预期修改集合的次数
     */

     public boolean add(E e) {
         modCount++;
         add(e, elementData, size);
         return true;
     }

     public E next() {
         checkForComodification();
         int i = cursor;
         if (i >= size)
             throw new NoSuchElementException();
         Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
         if (i >= elementData.length)
             throw new ConcurrentModificationException();
         cursor = i + 1;
         return (E) elementData[lastRet = i];
     }

     final void checkForComodification() {
         if (modCount != expectedModCount)
             throw new ConcurrentModificationException();
     }
 }
}

示例

package commonApi.list;

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

/*
    ConcurrentModificationException: 当不允许这样的修改时, 可以通过检车到对象的并发修改的方法来抛出此异常
 */

public class ConcurrenceModify {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建list集合
        List<String> list = new ArrayList<String>();

        // 添加元素
        list.add("hello");
        list.add("world");
        list.add("java");

        // 遍历集合, 得到每个元素, 如果有"world"元素, 添加一个"javaee"
        Iterator<String> it = list.iterator();
        /*
        while (it.hasNext()) {
            String s = it.next();  // ConcurrentModificationException
            if (s.equals("world")) {
                list.add("javaee");
                // 迭代器遍历时, 迭代器元素个数发生了改变, 类似python中遍历时修改列表大小,也会报错
            }
        }
         */

        for (int i=0; i<list.size(); i++) {
            String s = list.get(i);
            if (s.equals("world")) {
                list.add("javaee");
            }
        }
        System.out.println(list);
    }
}

ListIterator

列表迭代器

通过List集合的iterator()方法得到, 所以说它是List集合特有的迭代器
用于允许沿任意方向遍历列表的列表迭代器, 在迭代期间修改列表, 并获取列表中迭代器的当前位置

ListIterator中的常用方法

方法名	说明
E next():	返回迭代器中下一个元素
boolean hasNext()	如果迭代器中具有更多元素, 则返回true
E previous()	返回列表中的上一个元素
boolean hasPrevious()	如果此列表迭代器在相反方向遍历列表时具有更多元素, 则返回true
void add(E e)	将指定元素插入列表

demo

package commonApi.list;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.ListIterator;

public class ListIteratorDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建集合对象
        List<String> list = new ArrayList<String>();

        // 添加元素
        list.add("hello");
        list.add("world");
        list.add("java");

        // 通过list集合的listIterator()方法得到
        ListIterator<String> lit = list.listIterator();

        while(lit.hasNext()) {
            String s = lit.next();
            System.out.println(s);
        }
        System.out.println("----------");

        while(lit.hasPrevious()) {
            String s = lit.previous();
            System.out.println(s);
        }

        // 获取列表迭代器
        while(lit.hasNext()) {
            String s = lit.next();
            if (s.equals("world")) {
                lit.add("javaee");
            }
        }

        System.out.println(list);
    }
}

ListIterator不会并发异常源码分析

public interface List<E> {
 Iterator<E> iterator();
 ListIterator<E> listIterator();
}
public abstract class AbstractList<E> {
 protected int modCount = 0;
}

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E> {

 public Iterator<E> iterator() {
     return new Itr();
 }
 private class Itr implements Iterator<E> {
     ...
 }
 }
 public ListIterator<E> listIterator() {
     return new ListItr(0);
 }

 private class ListItr extends Itr implements ListIterator<E> {
     public void add(E e) {
         checkForComodification();

         try {
             int i = cursor;
             ArrayList.this.add(i, e);
             cursor = i + 1;
             lastRet = -1;
             expectedModCount = modCount;  // 修改后会把实际修改值赋值给预期修改值, 所以不会触发异常
         } catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
             throw new ConcurrentModificationException();
         }
     }
 }
}

增强for循环

增强for: 简化数组和Collection集合的遍历

实现Iterable接口的类允许其对象成为增强型for语句的目标
JDK5后出现, 内部原理是一个Iterator迭代器

格式:

for(元素数据类型 变量名: 数组或者Collection集合) {
	// 在此使用变量即可, 该变量就是元素
}

范例

int [] arr = {1, 2, 3};
for(int i: arr) {
	System.out.println(i);
}

Demo

package commonApi.list;

import modifier.pkgs.Parent;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class EnforceForDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int [] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
        for (int i: arr) {
            System.out.println(i);
        }

        System.out.println("--------");

        String [] strArray = {"hello", "world", "java"};
        for (String s: strArray) {
            System.out.println(s);
        }
        System.out.println("--------");

        List<String> list = new ArrayList<String>();
        list.add("hello");
        list.add("world");
        list.add("java");

        for (String s: list) {
            System.out.println(s);
        }
        
        // 内部是一个迭代器
        for(String s: list) {
            if (s.equals("world")) {
                list.add("javaee");  // ConcurrentModificationException, 说明内部原理还是一个迭代器
            }
        }
    }
}

List集合子类特点

常用List子类: ArrayList, LinkedList

ArrayList: 底层数据结构是数组, 查询快, 增删慢

LinkedList: 底层数据结构是链表, 增删快, 查询慢

Demo

package commonApi.list;

import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;

public class LinkedAndArrayList {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建
        ArrayList<String> array = new ArrayList<String>();

        array.add("hello");
        array.add("world");
        array.add("java");

        // 遍历
        for (String s: array) {
            System.out.println(s);
        }

        System.out.println("----------");

        LinkedList<String> linkedList = new LinkedList<String>();
        linkedList.add("hello");
        linkedList.add("world");
        linkedList.add("java");
        
        for(String s: linkedList) {
            System.out.println(s);
        }
    }
}

LinkedList集合

特有功能

方法名	说明
public void addFirst(E e)	在改列表开头插入指定元素
public void addLast(E e)	将指定的元素追加到此列表末尾
public E getFirst()	获取列表中第一个元素
public E getLast()	获取列表中最后一个元素
public E removeFirst()	移除并返回列表第一个元素
public E removeLast()	移除并返回列表最后一个元素

Demo

package commonApi.list;

import java.util.LinkedList;

public class LinkedListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建LinkedList对象
        LinkedList<String> linkedList = new LinkedList<String>();
        linkedList.add("hello");
        linkedList.add("world");
        linkedList.add("java");

        // public void addFirst(E e)
        linkedList.addFirst("javaee");
        // public void addLast(E e)
        linkedList.addLast("javaee");
        //public E getFirst() 获取列表中第一个元素
        System.out.println(linkedList.getFirst());
        // public E getLast() 获取列表中最后一个元素
        System.out.println(linkedList.getLast());
        // public E removeFirst() 移除并返回列表第一个元素
        System.out.println(linkedList.removeFirst());
        // public E removeLast() 移除并返回列表最后一个元素
        System.out.println(linkedList.removeLast());
        System.out.println(linkedList);
    }
}

Set集合

set集合特点:

不包含重复元素的集合
没有带索引的方法, 所以不能使用普通for循环遍历

Demo

package commonApi.list;

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class SetDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建集合对象
        Set<String> st = new HashSet<String>();

        // 添加元素
        st.add("hello");
        st.add("world");
        st.add("java");
        // st.add("java");  // Set不能包含重复元素

        // 遍历
        for(String s: st) {
            System.out.println(s);
        }
    }
}

哈希值

哈希值: 是JDK根据对象的地址或者字符串或者数字算出来的int类型的数值.

Object类中有一个方法可以获取对象的哈希值

public int hashCode(): 返回对象的哈希码值

哈希值的特点:

同一个对象调用多次hashCode方法返回的哈希值是相同的
默认情况下, 不同对象的哈希值是不同的. 重写hashCode()方法, 可以实现让不同对象的哈希值相同.

Demo

package commonApi.hash;

public class HashCodeDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建学生对象
        Student s1 = new Student("林青霞", 30);

        // 对一个对象多次调用hashCode()方法返回哈希值一样
        System.out.println(s1.hashCode());  // 41903949
        System.out.println(s1.hashCode());  // 41903949

        // 默认情况下, 两个对象使用hashCode方法, 哈希值不一样
        Student s2 = new Student("林青霞", 30);
        System.out.println(s1.hashCode());  // 41903949
        System.out.println(s2.hashCode());  // 488970385

        // 重写hashCode()方法,可以修改hashCode()返回的哈希值

        System.out.println("hello".hashCode());  // 99162322
        System.out.println("world".hashCode());  // 113318802

        // 不同值哈希值一样的情况
        System.out.println("重地".hashCode());  // 1179395
        System.out.println("通话".hashCode());  // 1179395
    }
}

HashSet集合

Set的接口实现类, 特点:

底层数据结构是哈希表
对集合的迭代顺序不做保证, 存储和取出顺序可能不一致
没有带索引的方法, 所以不能用for循环
不包含重复元素

Demo

package set;

import java.util.HashSet;

public class HashSetDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建集合对象
        HashSet<String> hs = new HashSet<String>();
        // 添加元素
        hs.add("hello");
        hs.add("world");
        hs.add("java");
        hs.add("java");

        // 遍历
        for(String s: hs) {
            System.out.println(s);
        }
    }
}

add源码分析

public boolean add(E e) {
 return map.put(e, PRESENT)==null;
}

static final int hash(Object key) {
 int h;
 return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

public V put(K key, V value) {
 return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}

// hash值和元素的hashCode()方法相关
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict) {
 Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
 // 如果哈希表未初始化, 则对其进行初始化
 if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
     n = (tab = resize()).length;
 // 根据对象的哈希值计算对象的存储位置, 如果该位置没有元素, 就存储元素
 if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
     tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
 else {
     Node<K,V> e; K k;
     /*
         存入的元素和以前的元素比较哈希值
             如果哈希值不同, 会继续向下执行, 把元素添加到集合
             如果哈希值相同, 调用对象的equals()方法
                 如果返回false, 会继续向下执行, 把元素添加到集合
                 如果返回true, 说明元素重复, 不存储
     */
     if (p.hash == hash &&
         ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
         e = p;
     else if (p instanceof TreeNode)
         e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
     else {
         for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
             if ((e = p.next) == null) {
                 p.next = newNode(hash, key, value, null);
                 if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                     treeifyBin(tab, hash);
                 break;
             }
             if (e.hash == hash &&
                 ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                 break;
             p = e;
         }
     }
     if (e != null) { // existing mapping for key
         V oldValue = e.value;
         if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
             e.value = value;
         afterNodeAccess(e);
         return oldValue;
     }
 }
 ++modCount;
 if (++size > threshold)
     resize();
 afterNodeInsertion(evict);
 return null;
}

LinkedHashSet集合

特点:

哈希表和链表实现的Set接口, 具有可预测的迭代顺序
链表保证元素有序
哈希表保证元素唯一

Demo

package set;

import java.util.LinkedHashSet;

public class LinkedHashSetDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建集合对象
        LinkedHashSet<String> linkedHashSet = new LinkedHashSet<String>();

        // 添加元素
        linkedHashSet.add("hello");
        linkedHashSet.add("world");
        linkedHashSet.add("java");
        linkedHashSet.add("world");  // 不会存储

        // 遍历
        for(String s: linkedHashSet) {
            System.out.println(s);
        }
    }
}

TreeSet集合

特点:

元素有序, 这个顺序不是值存储和取出的顺序, 而是按照一定的规则进行排序, 具体排序方式取决于构造方法
- TreeSet(): 根据其元素的自然排序进行排序
- TreeSet(Comparator comparator): 根据指定的比较器进行排序
没有带索引的方法, 所以不能使用普通for循环
不包含重复元素

Demo

package set;

import java.util.TreeSet;

public class TreeSetDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建集合对象
        TreeSet<Integer> ts = new TreeSet<Integer>();

        // 添加元素
        ts.add(10);
        ts.add(50);
        ts.add(30);
        ts.add(40);

        ts.add(50);

        // 遍历几个
        for(Integer i: ts) {
            System.out.println(i);
        }
    }
}

自然排序Comparable的使用

创建学生对象并遍历, 创建TreeSet集合使用无参构造方法

要求: 年龄从小到大排序, 年龄相同, 按照姓名的字母顺序排序

方式一:

Student

package set;

public class Student implements Comparable<Student> {  // 指定泛型
    private String name;
    private int age;

    public Student() {};
    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

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

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public int getAge() {
        return this.age;
    }

    @Override
    public int compareTo(Student s) {
        // return 0;  // 会把所有元素当成同一元素, 只会出一个
        // return 1;  // 会认为前者比后者小, 按照存储顺序输出
        // return -1;  // 会认为前者比后者大, 按照存储的倒序输出
        int num =  this.age - s.age;  // 升序
        int num2 = num==0?this.name.compareTo(s.name): num;  // num==0,也就是年龄相同, 则比较姓名字母排序
        return num2;
    }
}

ComparableDemo

package set;

import java.util.TreeSet;

public class ComparableDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建集合对象
        TreeSet<Student> ts = new TreeSet<Student>();

        // 创建学生
        Student s1 = new Student("xishi",29);
        Student s2 = new Student("wangzhaojun",28);
        Student s3 = new Student("diaochan",30);
        Student s4 = new Student("yangyuhuan",33);

        Student s5 = new Student("lingqingxia",33);
        Student s6 = new Student("lingqingxia",33);

        // 添加学生到集合
        ts.add(s1);
        ts.add(s2);
        ts.add(s3);
        ts.add(s4);
        ts.add(s5);
        ts.add(s6);

        // 遍历集合
        for(Student s: ts) {
            System.out.println(s.getName() + "," + s.getAge());
        }

    }
}

方式二:

Student

package set.comparableDemo2;

public class Student {
    private String name;
    private int age;

    public Student() {};
    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

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

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public int getAge() {
        return this.age;
    }

}

ComparableDemo

package set.comparableDemo2;

import set.Student;
/*
    在构造方法中使用带参数构造方法实现
 */
import java.util.Comparator;
import java.util.TreeSet;

public class ComparableDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建集合对象
        TreeSet<Student> ts = new TreeSet<Student>(new Comparator<Student>() {
            @Override
            public int compare(Student s1, Student s2) {
                // return 0;
                // this.age - s.age, s1, s2
                int num = s1.getAge() - s2.getAge();
                int num2 = num==0?s1.getName().compareTo(s2.getName()): num;
                return num2;
            }
        });  // 匿名内部类实现

        // 创建学生
        Student s1 = new Student("xishi",29);
        Student s2 = new Student("wangzhaojun",28);
        Student s3 = new Student("diaochan",30);
        Student s4 = new Student("yangyuhuan",33);

        Student s5 = new Student("lingqingxia",33);
        Student s6 = new Student("lingqingxia",33);

        // 添加学生到集合
        ts.add(s1);
        ts.add(s2);
        ts.add(s3);
        ts.add(s4);
        ts.add(s5);
        ts.add(s6);

        // 遍历集合
        for(Student s: ts) {
            System.out.println(s.getName() + "," + s.getAge());
        }

    }
}

总结:

使用TreeSet集合存储自定义对象, 带参构造方法使用的是比较器排序对元素进行排序的
比较器排序, 就是让集合构造方法接受Comparator的实现类对象, 重写compareTo(T o1, T o2)方法
重写方法时, 一定要注意排序规则要求的主要条件和次要条件来写

泛型

概述

JDK5后引入的特性, 提供了编译时类型安全监测机制, 该机制允许在编译时检测到非法的类型. 他的本质是参数化类型, 也就是说所有操作的数据类型被指定为一个参数.

参数化类型:

就是讲类型有原来具体的类型参数化, 然后在使用/调用时传入具体的类型
可以用在类, 方法和接口中, 分别被称为泛型类, 泛型方法, 泛型接口

泛型定义格式:

<类型>: 指定一种类型格式, 这里的类型可以看成是形参
<类型1, 类型2...>: 指定多种类型的格式, 多种类型之间用逗号隔开. 这里的类型可以看成是形参.
将来具体调用的时候给定的类型可以看成是实参, 并且实参的类型只能是引用数据类型.

泛型的好处:

把运行时期的问题提前到了编译期间
避免了强制类型转换

Demo

package set;

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

public class GenericDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // Collection存储字符, 遍历
        // Collection c = new ArrayList();  // 未使用泛型, 会报错
        Collection<String> c = new ArrayList<String>();

        // 添加元素
        c.add("hello");
        c.add("world");
        c.add("java");
        // c.add(100);  // 1.泛型会在编译中就发现错误

        //遍历集合
        // Iterator it = c.iterator();  // 未使用泛型
        Iterator<String> it = c.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            // Object o = it.next();
            // System.out.println(o);
            // String s = (String)it.next();  // ClassCastException: 类型转换错误
            String s = it.next();  // 2.避免使用强制转换
            System.out.println(s);
        }
    }
}

泛型类

定义格式:

格式: 修饰符 class 类型名<类型> {}
范例: pulic class Ceneric<T> {}, 此处T可以随便写为任意标识, 常见的如T,E,K,V等形式的参数常用语表示泛型.

Demo

package set.generic;
/*
    实现一个参数接受多种数据类型, 使用泛型类
 */
public class GenericDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        Student s = new Student();
        s.setName("林青霞");
        System.out.println(s.getName());

        Teacher t = new Teacher();
        t.setAge(30);
        System.out.println(t.getAge());

        System.out.println("--------");
        Generic<String> g1 = new Generic<String>();
        g1.setT("林青霞");
        System.out.println(g1.getT());

        Generic<Integer> g2 = new Generic<Integer>();
        g2.setT(30);
        System.out.println(g2.getT());

        Generic<Boolean> g3 = new Generic<Boolean>();
        g3.setT(true);
        System.out.println(g3.getT());
    }
}

泛型方法

泛型方法格式

格式: 修饰符 <类型> 返回值类型方法名(类型变量名) {}
范例: public <T> void show(T t) {}

Generic

package set.generic.genericFunction;
/*
// 这种方式实现很麻烦
public class Generic {
    public void show(String s) {
        System.out.println(s);
    }

    public void show(Integer i) {
        System.out.println(i);
    }

    public void show(Boolean b) {
        System.out.println(b);
    }
}

 */

/*
// 泛型类改进
public class Generic<T> {
    public void show(T t) {
        System.out.println(t);
    }
}
 */

// 泛型方法改性
public class Generic {
    public <T> void show(T t) {
        System.out.println(t);
    }
}

GenericFunction

package set.generic.genericFunction;

public class GenericFunction {
    public static void main(String[] args) {
        /*
        Generic g = new Generic();
        g.show("林青霞");
        g.show(30);
        g.show(true);
        // g.show(12.34);  // 报错
         */

        // 泛型类的实现
        /*
        Generic<String> g1 = new Generic<String>();
        g1.show("林青霞");

        Generic<Integer> g2 = new Generic<Integer>();
        g2.show(30);

        Generic<Boolean> g3 = new Generic<Boolean>();
        g3.show(true);
         */

        // 泛型方法实现
        Generic g = new Generic();
        g.show("林青霞");
        g.show(30);
        g.show(true);
        g.show(12.34);
    }
}

泛型接口

泛型接口的定义格式

格式: 修饰符 interface 接口名 <类型> {}
范例: public interface Generic <T t> {}

Generic

package set.generic.genericInterface;

public interface Generic<T> {
    void show(T t);
}

GenericImpl

package set.generic.genericInterface;

public class GenericImpl<T> implements Generic<T> {
    @Override
    public void show(T t) {
        System.out.println(t);
    }
}

GenericDemo

package set.generic.genericInterface;

public class GenericDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Generic<String> g1 = new GenericImpl<String>();
        g1.show("林青霞");

        Generic<Integer> g2 = new GenericImpl<Integer>();
        g2.show(30);
    }
}

类型通配符

为表示各种泛型List的父类, 可以使用类型通配符

类型通配符: <?>
List<?>: 表示元素类型位置的List, 他的元素可以匹配任何的类型, 但是只能是单一类型
仅表示他是各种泛型List的父类, 并不能把元素添加到其中

如果我们不希望List<?>是任何泛型List的父类, 只希望他代表某一类泛型List的父类, 可以使用类型通配符的上限.

类型通配符上限: <?extends类型>
List<? extends Number>: 表示的类型是Number或者其子类型

除了可以指定类型通配符上限, 也可以表示类型通配符的下线

类型通配符下限: <?super类型>
List<?super Number>: 他表示类型是Number或者其父类

GenericDemo

package set.generic.typeGeneric;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class GenericDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 类型通配符 <?>
        List<?> list1 = new ArrayList<Object>();
        List<?> list2 = new ArrayList<Number>();
        List<?> list3 = new ArrayList<Integer>();
        System.out.println("--------");

        // 类型通配符上限: <? extends 类型>
        // List<? extends Number> list4 = new ArrayList<Object>();  // 超过了Number的上限
        List<? extends Number> list5 = new ArrayList<Number>();
        List<? extends Number> list6 = new ArrayList<Integer>();

        // 类型通配符下限: <? super 类型>
        List<? super Number> list7 = new ArrayList<Object>();
        List<? super Number> list8 = new ArrayList<Number>();
        // List<? super Number> list9 = new ArrayList<Integer>();  // 超过Number下限
    }
}

可变参数

可变参数又称为参数个数可变, 用作方法的形参出现, 那么方法参数个数就是可变的

格式: 修饰符返回值类型方法名(数据类型...变量名) {}
范例: public static int sum(int ... a) {}

VariableArgsDemo

package set.generic.variableParams;

public class VariableArgsDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // System.out.println(sum(10, 20));
        // System.out.println(sum(10,20, 30));
        // System.out.println(sum(10,20, 30, 40));

        System.out.println(sum(10, 20, 30, 40));
        System.out.println(sum(10, 20, 30, 40, 50));
        System.out.println(sum(10, 20, 30, 40, 50, 60));

    }
    /*
    public static int sum(int a, int b) {
        return a + b;
    }

    public static int sum(int a, int b, int c) {
        return a + b + c;
    }

    public static int sum(int a, int b, int c, int d) {
        return a + b + c + d;
    }
     */

    public static int sum(int ... a) {
        // System.out.println(a);  // a 是个数组
        int sum = 0;
        for(int i : a) {
            sum += i;
        }
        return sum;
    }

    public static int sum(int a, int ... b) {
        // 多个参数包含可变参数, 可变参数放在最后
        int sum = 0;
        for(int i : b) {
            sum += i;
        }
        return sum;
    }
}

注意:

可变参数的变量是一个数组
如果方法有多个参数,包含可变参数, 可变参数要放在最后

可变参数的使用

Arrays工具类中有一个静态方法

public static <T> List <T> asList(T ... a): 返回由指定数组支持的固定大小的列表
不能做增删操作, 可以修改

List接口中有一个静态方法:

public static <E> List<E> of(E ... elements): 返回包含任意数量元素的不可变列表
不能做增删改操作

Set接口中有一个静态方法:

public static Set of(E ... elements): 返回一个包含任意数量元素的不可变集合
不能给重复的元素
返回的集合不能做增删操作, 没有修改方法

ArgsFunctionDemo

package set.generic.variableParams;

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.Set;

public class ArgsFunctionDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // public static <T> List <T> asList(T ... a): 返回由指定数组支持的固定大小的列表
        List<String> list = Arrays.asList("hello", "world", "java");
        // list.add("javaee");  // UnsupportedOperationException
        // list.remove("world");  // UnsupportedOperationException
        list.set(1, "javaee");
        System.out.println(list);

        // public static <E> List <E> of(E ... elements): 返回包含任意数量元素的不可变列表
        List<String> list1 = List.of("hello", "world", "java", "world");
        // list1.add("javaee");  // UnsupportedOperationException
        // list1.remove("java");  // UnsupportedOperationException
        // list1.set(1, "javaee");  // UnsupportedOperationException
        System.out.println(list1);

        // public static <E> Set <E> of(E ... elements): 返回一个包含任意数量元素的不可变集合
        // Set<String> list2 = Set.of("hello", "world", "java", "world");  // IllegalArgumentException
        Set<String> list2 = Set.of("hello", "world", "java");
        // list2.add("javaee");  // UnsupportedOperationException
        // list2.remove("java");  // UnsupportedOperationException
        System.out.println(list2);
    }
}

Map集合

Map集合和概述

k-v类型数据结构

Interface Map<K, V>: K-键的类型, V-值的类型
将键映射到值的对象; 不能包含重复的键; 每一个键可以映射到最多一个值
举例: 学生的学号和姓名

Demo

package map.hashMap;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class MapDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建集合对面
        Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();

        // V put(K key, V value) 将指定的值与该映射中的指定键相关联
        map.put("oldboy01", "林青霞");
        map.put("oldboy02", "张曼玉");
        map.put("oldboy03", "王祖贤");
        map.put("oldboy03", "刘岩");

        // 输出
        System.out.println(map);
        // {oldboy02=张曼玉, oldboy01=林青霞, oldboy03=刘岩}
    }
}

注意:

键唯一

Map集合的基本方法

方法名	说明
V put(K key, V value)	添加元素
V remove(Object Key)	根据键删除键值对元素
void clear()	移除所有的键值对元素
boolean containsKey(Object Key)	判断集合是否包含指定的键
boolean containsValue(Object value)	判断集合是否包含指定的值
boolean isEmpty()	判断集合是否为空
int size()	集合的长度, 也就是集合中键值对的个数

Demo

package map.hashMap;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class MapFunction {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建集合对象
        Map<String, String> map = new HashMap<>();

        // V put(K key, V value): 添加元素
        map.put("张无忌", "赵敏");
        map.put("郭靖", "黄蓉");
        map.put("杨过", "小龙女");

        // V remove(Object Key): 根据键删除键值对元素
        System.out.println(map.remove("郭靖"));
        System.out.println(map.remove("郭镶"));

        // void clear(): 移除所有的键值对元素
        // map.clear();

        // boolean containsKey(Object Key): 判断集合是否包含指定的键
        System.out.println(map.containsKey("郭靖"));
        System.out.println(map.containsKey("郭镶"));

        // boolean isEmpty(): 判断集合是否为空
        System.out.println(map.isEmpty());

        // int size(): 集合的长度, 也就是集合中键值对的个数
        System.out.println(map.size());

        // 输出集合
        System.out.println(map);
    }
}

Map集合的过去方法

方法名	说明
V get(Object key)	根据键获取值
Set keySet()	获取所有键的集合
Collection values()	获取所有值的集合
Set<Map.Entry<K, V>> entrySet()	获取所有键值对对象的集合

Demo

package map.hashMap;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class MapGetFunction {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建集合对象
        Map<String, String> map = new HashMap<>();

        // V put(K key, V value): 添加元素
        map.put("张无忌", "赵敏");
        map.put("郭靖", "黄蓉");
        map.put("杨过", "小龙女");

        // V get(Object key): 根据键获取值
        System.out.println(map.get("张无忌"));
        System.out.println(map.get("张三丰"));

        // Set<K> KeySet(): 获取所有键的集合
        System.out.println(map.keySet());
        for(String s: map.keySet()) {
            System.out.println(s);
        }

        // Collection <V> values(): 获取所有值的集合
        System.out.println(map.values());

    }
}

Map集合的遍历

方法一:

获取所有键的集合, keySet
遍历所有的键, 获取每一个键, 增强for
根据键去找值, 用get(Object key)方法

Demo

package map.hashMap;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;

public class MapTravel {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建集合对象
        Map<String, String> map = new HashMap<>();

        // V put(K key, V value): 添加元素
        map.put("张无忌", "赵敏");
        map.put("郭靖", "黄蓉");
        map.put("杨过", "小龙女");

        Set<String> keySet = map.keySet();
        for(String key: keySet) {
            String value = map.get(key);
            System.out.println(key + "," + value);
        }
    }
}

方式二:

获取每一个键值对对象的集合, Set<Map.Entry<K, V>> entrySet()
遍历对象集合, 获取每一个键值对, 增强for遍历 map.entry
根据键值对获取键和值
- getKey()得到键
- getValue()得到值

Demo

package map.hashMap;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;

public class MapTravel {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建集合对象
        Map<String, String> map = new HashMap<>();

        // V put(K key, V value): 添加元素
        map.put("张无忌", "赵敏");
        map.put("郭靖", "黄蓉");
        map.put("杨过", "小龙女");
        // 方式一:
        /*
        Set<String> keySet = map.keySet();
        for(String key: keySet) {
            String value = map.get(key);
            System.out.println(key + "," + value);
        }
         */

        // 方式二:
        Set<Map.Entry<String, String>> entries = map.entrySet();
        for(Map.Entry<String, String> entry: entries) {
            System.out.println(entry.getKey() + "," + entry.getValue());
        }
    }
}

Collections

针对集合操作的工具类

Collections常用方法:

Public static <T extends Comparable<? Super T>> void sort(List < T > list): 将指定的列表按照升序排序
public static void reverse(List < ? > list): 反转指定列表中元素的顺序
public static void shuffle(List < ? > list): 使用默认的随机源随机排序指定的列表

Demo

package collections;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class CollectionsDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建集合对象
        List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();

        // 添加元素
        list.add(30);
        list.add(20);
        list.add(50);
        list.add(10);
        list.add(40);

        // Public static <T extends Comparable<? Super T>> void sort(List < T > list): 将指定的列表按照升序排序
        Collections.sort(list);

        // public static void reverse(List < ? > list): 反转指定列表中元素的顺序
        Collections.reverse(list);

        // public static void shuffle(List < ? > list): 使用默认的随机源随机排序指定的列表
        Collections.shuffle(list);

        System.out.println(list);
    }
}

斗地主扑克牌案例

package collections.poker;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;

public class PokerDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个牌盒, 存储牌
        ArrayList<String> array = new ArrayList<String>();

        // 往牌盒里面装牌
        /*
            ♦2, ♦3,...,♦A
            ♣2, ♣3,...,♣A
            ♥2, ♥3,...,♥A
            ♠2, ♠3,...,♠A
            大王, 小王
         */
        // 定义花色组
        String[] colors = {"♦", "♣", "♥", "♠"};
        // 定义点数
        String[] numbers = {"2", "3", "4", "5", "6", "7", "8", "9", "10", "J", "Q", "K", "A"};
        for(String color: colors) {
            for(String number: numbers) {
                array.add(color + number);
            }
        }
        array.add("大王");
        array.add("小王");

        // 洗牌
        Collections.shuffle(array);

        // 发牌
        ArrayList<String> array1 = new ArrayList<String>();
        ArrayList<String> array2 = new ArrayList<String>();
        ArrayList<String> array3 = new ArrayList<String>();
        ArrayList<String> array4 = new ArrayList<String>();  // 底牌

        for(int i=0; i<array.size(); i++){
            String poker = array.get(i);
            if (i>=array.size()-3) {
                array4.add(poker);
            } else if(i%3==0){
                array1.add(poker);
            } else if(i%3==1){
                array2.add(poker);
            } else if(i%3==2){
                array3.add(poker);
            }
        }

        // 看牌
        lookPoker("array1", array1);
        lookPoker("array2", array2);
        lookPoker("array3", array3);
        lookPoker("array4", array4);
    }

    // 看牌方法
    public static void lookPoker(String name, ArrayList<String> array) {
        System.out.print(name + "手牌是:");
        for(String poker: array) {
            System.out.print(poker + " ");
        }
        System.out.println();
    }
}

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