Java基础：Collection、泛型

创始人

2024-03-20 20:09:36

第一章 `Collection`集合

1.1 集合概述

在前面使用过集合ArrayList，那么集合到底是什么呢？

集合：集合是java中提供的一种容器，可以用来存储多个数据。

集合和数组既然都是容器，它们有啥区别呢？

数组的长度是固定的。集合的长度是可变的。

数组中存储的是同一类型的元素，可以存储基本数据类型值。集合存储的都是对象。而且对象的类型可以不一致。在开发中一般当对象多的时候，使用集合进行存储。

1.2 集合框架

JAVASE提供了满足各种需求的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，从而达到灵活应用。

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和双列集合java.util.Map。

Collection：单列集合类的根接口，用于存储一系列符合某种规则的元素，它有两个重要的子接口，分别是java.util.List和java.util.Set。其中， List 的特点是元素有序、元素可重复。Set的特点是元素无序，而且不可重复。List接口的主要实现类有java.util.ArrayList和java.util.LinkedList，Set接口的主要实现类有java.util.HashSet和java.util.TreeSet。

从上面的描述可以看出JDK中提供了丰富的集合类库，为了便于介绍，接下来通过一张图来描述整个集合类的继承体系。
在这里插入图片描述

集合本身是一个工具，它存放在java.util包中。在Collection接口定义着单列集合框架中最最共性的内容。

1.3 `Collection`常用功能

Collection是所有单列集合的父接口，因此在Collection中定义了单列集合（List和Set）通用的一些方法，这些方法可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，存储到数组中。

方法演示：

package com.dcxuexi.java15;import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;/**** @Title Collection_Demo01* @Description TOTD* @Auter DongChuang* @Date 2022/12/5 20:45* @Version 1.0.0*/
public class Collection_Demo01 {public static void main(String[] args) {// 创建集合对象// 使用多态形式Collection coll = new ArrayList();// 使用方法// 添加功能  boolean  add(String s)coll.add("小李广");coll.add("扫地僧");coll.add("石破天");System.out.println(coll);// boolean contains(E e) 判断o是否在集合中存在System.out.println("判断  扫地僧 是否在集合中"+coll.contains("扫地僧"));//boolean remove(E e) 删除在集合中的o元素System.out.println("删除石破天："+coll.remove("石破天"));System.out.println("操作之后集合中元素:"+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());}
}

在这里插入图片描述

有关Collection中的方法可不止上面这些，其他方法可以自行查看API学习。

第二章 `Iterator`迭代器

2.1 `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，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。

想要遍历Collection集合，那么就要获取该集合迭代器完成迭代操作，下面介绍一下获取迭代器的方法：

public Iterator iterator()：获取集合对应的迭代器，用来遍历集合中的元素的。

下面介绍一下迭代的概念：

迭代：即Collection集合元素的通用获取方式。在取元素之前先要判断集合中有没有元素，如果有，就把这个元素取出来，继续在判断，如果还有就再取出出来。一直把集合中的所有元素全部取出。这种取出方式专业术语称为迭代。

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。

接下来介绍如何使用Iterator迭代集合中元素：

package com.dcxuexi.java15;import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;/**** @Title Iterator_Demo* @Description TOTD* @Auter DongChuang* @Date 2022/12/5 20:53* @Version 1.0.0*/
public class Iterator_Demo {public static void main(String[] args) {// 使用多态方式 创建对象Collection coll = new ArrayList();// 添加元素到集合coll.add("串串星人");coll.add("吐槽星人");coll.add("汪星人");//遍历//使用迭代器 遍历   每个集合对象都有自己的迭代器Iterator it = coll.iterator();//  泛型指的是 迭代出 元素的数据类型while(it.hasNext()){ //判断是否有迭代元素String s = it.next();//获取迭代出的元素System.out.println(s);}}
}

在进行集合元素取出时，如果集合中已经没有元素了，还继续使用迭代器的next方法，将会发生java.util.NoSuchElementException没有集合元素的错误。

2.2 迭代器的实现原理

当遍历集合时，首先通过调用集合的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，迭代器的工作原理通过一个图例来演示Iterator对象迭代元素的过程：
在这里插入图片描述

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。

2.3 增强`for`

增强for循环（也称for each循环）是JDK1.5以后出来的一个高级for循环，专门用来遍历数组和集合的。它的内部原理其实是个Iterator迭代器，所以在遍历的过程中，不能对集合中的元素进行增删操作。

格式：

for(元素的数据类型  变量 : Collection集合or数组){ //写操作代码
}

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

package com.dcxuexi.java15;/**** @Title ForEach_Demo01* @Description TOTD* @Auter DongChuang* @Date 2022/12/5 20:58* @Version 1.0.0*/
public class ForEach_Demo01 {public static void main(String[] args) {int[] arr = {3,5,6,87};//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);}}
}

在这里插入图片描述

练习2：遍历集合

package com.dcxuexi.java15;import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;/**** @Title ForEach_Demo02* @Description TOTD* @Auter DongChuang* @Date 2022/12/5 21:01* @Version 1.0.0*/
public class ForEach_Demo02 {public static void main(String[] args) {Collection coll = new ArrayList();coll.add("小河神");coll.add("老河神");coll.add("神婆");//使用增强for遍历for(String s:coll){ //接收变量s代表 代表被遍历到的集合元素System.out.println(s);}}
}

在这里插入图片描述

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

3.1 泛型概述

我们都知道集合中是可以存放任意对象的，只要把对象存储集合后，那么这时他们都会被提升成Object类型。当我们在取出每一个对象，并且进行相应的操作，这时必须采用类型转换。

大家观察下面代码：

package com.dcxuexi.java15;import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;/**** @Title Generic_Demo* @Description TOTD* @Auter DongChuang* @Date 2022/12/5 21:04* @Version 1.0.0*/
public class Generic_Demo {public static void main(String[] args) {Collection coll = new ArrayList();coll.add("hello");coll.add("dcxuexi");coll.add(5);//由于集合没有做任何限定，任何类型都可以给其中存放Iterator it = coll.iterator();while(it.hasNext()){//需要打印每个字符串的长度,就要把迭代出来的对象转成String类型String str = (String) it.next();System.out.println(str.length());}}
}

在这里插入图片描述

程序在运行时发生了问题java.lang.ClassCastException。

为什么会发生类型转换异常呢？

我们来分析下：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。

怎么来解决这个问题呢？

Collection虽然可以存储各种对象，但实际上通常Collection只存储同一类型对象。例如都是存储字符串对象。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。

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。

3.2 使用泛型的好处

将运行时期的ClassCastException，转移到了编译时期变成了编译失败。

避免了类型强转的麻烦。

通过我们如下代码体验一下：

package com.dcxuexi.java15;import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;/**** @Title Generic_Demo02* @Description TOTD* @Auter DongChuang* @Date 2022/12/5 21:08* @Version 1.0.0*/
public class Generic_Demo02 {public static void main(String[] args) {Collection list = new ArrayList();list.add("hello");list.add("dcxuexi.com");// list.add(5);//当集合明确类型后，存放类型不一致就会编译报错// 集合已经明确具体存放的元素类型，那么在使用迭代器的时候，迭代器也同样会知道具体遍历元素类型Iterator it = list.iterator();while(it.hasNext()){String str = it.next();//当使用Iterator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());}}
}

在这里插入图片描述

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。

3.3 泛型的定义与使用

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

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：

public class ArrayList{ 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 list = new ArrayList();

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：

public class ArrayList{ public boolean add(String e){ }public String get(int index){  }...
}

再例如， ArrayList list = new ArrayList();

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：

public class ArrayList { public boolean add(Integer e) { }public Integer get(int index) {  }...
}

举例自定义泛型类

package com.dcxuexi.java15;/**** @Title MyGenericClass* @Description TOTD* @Auter DongChuang* @Date 2022/12/5 21:12* @Version 1.0.0*/
public class MyGenericClass {//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：

package com.dcxuexi.java15;/**** @Title GenericClassDemo* @Description TOTD* @Auter DongChuang* @Date 2022/12/5 21:13* @Version 1.0.0*/
public class GenericClassDemo {public static void main(String[] args) {// 创建一个泛型为String的类MyGenericClass my = new MyGenericClass();// 调用setMVPmy.setMVP("大胡子登登");// 调用getMVPString mvp = my.getMVP();System.out.println(mvp);//创建一个泛型为Integer的类MyGenericClass my2 = new MyGenericClass();my2.setMVP(123);Integer mvp2 = my2.getMVP();}
}

在这里插入图片描述

含有泛型的方法

定义格式：

修饰符 <代表泛型的变量> 返回值类型 方法名(参数){  }

例如：

package com.dcxuexi.java15;/**** @Title MyGenericMethod* @Description TOTD* @Auter DongChuang* @Date 2022/12/5 21:31* @Version 1.0.0*/
public class MyGenericMethod {public  void show(MVP mvp) {System.out.println(mvp.getClass());}public  MVP show2(MVP mvp) {return mvp;}
}

使用格式：调用方法时，确定泛型的类型

package com.dcxuexi.java15;/**** @Title GenericMethodDemo* @Description TOTD* @Auter DongChuang* @Date 2022/12/5 21:33* @Version 1.0.0*/
public class GenericMethodDemo {public static void main(String[] args) {// 创建对象MyGenericMethod mm = new MyGenericMethod();// 演示看方法提示mm.show("aaa");mm.show(123);mm.show(12.45);}
}

在这里插入图片描述

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> {  }

例如：

package com.dcxuexi.java15;/**** @Title MyGenericInterface* @Description TOTD* @Auter DongChuang* @Date 2022/12/5 21:36* @Version 1.0.0*/
public interface MyGenericInterface {public abstract void add(E e);public abstract E getE();
}

使用格式：

1、定义类时确定泛型的类型

例如：

package com.dcxuexi.java15;/**** @Title MyGenericInterfaceImpl* @Description TOTD* @Auter DongChuang* @Date 2022/12/5 21:36* @Version 1.0.0*/
public class MyGenericInterfaceImpl implements MyGenericInterface {@Overridepublic void add(String s) {// TOTDSystem.out.println(s);}@Overridepublic String getE() {return null;}
}

此时，泛型E的值就是String类型。

2、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：

package com.dcxuexi.java15;/**** @Title MyGenericInterfaceImpl02* @Description TOTD* @Auter DongChuang* @Date 2022/12/5 21:38* @Version 1.0.0*/
public class MyGenericInterfaceImpl02 implements MyGenericInterface  {@Overridepublic void add(E e) {// TOTDSystem.out.println(e);}@Overridepublic E getE() {return null;}
}

确定泛型：

package com.dcxuexi.java15;/**** @Title GenericInterface* @Description TOTD* @Auter DongChuang* @Date 2022/12/5 21:40* @Version 1.0.0*/
public class GenericInterface {public static void main(String[] args) {MyGenericInterfaceImpl02  my = new MyGenericInterfaceImpl02();my.add("aa");}
}

在这里插入图片描述

3.4 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。

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。

举个例子大家理解使用即可：

package com.dcxuexi.java15;import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;/**** @Title Generic_Demo03* @Description TOTD* @Auter DongChuang* @Date 2022/12/5 21:44* @Version 1.0.0*/
public class Generic_Demo03 {public static void main(String[] args) {Collection list1 = new ArrayList();getElement(list1);Collection list2 = new ArrayList();getElement(list2);}public static void getElement(Collection coll){}//？代表可以接收任意类型
}

泛型不存在继承关系Collection list = new ArrayList();这种是错误的。

通配符高级使用----受限泛型

之前设置泛型的时候，实际上是可以任意设置的，只要是类就可以设置。但是在JAVA的泛型中可以指定一个泛型的上限和下限。

泛型的上限：

格式：类型名称对象名称
意义：只能接收该类型及其子类

泛型的下限：

格式：类型名称对象名称
意义：只能接收该类型及其父类型

比如：现已知Object类，String类，Number类，Integer类，其中Number是Integer的父类

package com.dcxuexi.java15;import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;/**** @Title Generic_Demo04* @Description TOTD* @Auter DongChuang* @Date 2022/12/5 21:48* @Version 1.0.0*/
public class Generic_Demo04 {public static void main(String[] args) {Collection list1 = new ArrayList();Collection list2 = new ArrayList();Collection list3 = new ArrayList();Collection

Java基础：Collection、泛型

第一章 `Collection`集合

1.1 集合概述

1.2 集合框架

1.3 `Collection`常用功能

第二章 `Iterator`迭代器

2.1 `Iterator`接口

2.2 迭代器的实现原理

2.3 增强`for`

练习1：遍历数组

练习2：遍历集合

第三章泛型

3.1 泛型概述

3.2 使用泛型的好处

3.3 泛型的定义与使用

定义和使用含有泛型的类

含有泛型的方法

含有泛型的接口

1、定义类时确定泛型的类型

2、始终不确定泛型的类型，直到创建对象时，确定泛型的类型

3.4 泛型通配符

通配符基本使用

通配符高级使用----受限泛型

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2.2 迭代器的实现原理

2.3 增强for

练习1：遍历数组

练习2：遍历集合

第三章 泛型

3.1 泛型概述

3.2 使用泛型的好处

3.3 泛型的定义与使用

定义和使用含有泛型的类

含有泛型的方法

含有泛型的接口

1、定义类时确定泛型的类型

2、始终不确定泛型的类型，直到创建对象时，确定泛型的类型

3.4 泛型通配符

通配符基本使用

通配符高级使用----受限泛型

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