集合（上） - Carlos_Ouyang - 博客园
集合（上）
传统的容器(数组)在进行增、删等破坏性操作时，需要移动元素，可能导致性能问题；同时添加、删除等算法和具体业务耦合在一起，增加了程序开发的复杂度。Java集合框架提供了一套性能优良、使用方便的接口和类，它们位于java.util包中。
1 Collection 接口Collection是java集合框架(collection-frame)中的顶层接口。Collection接口是一个容器，容器中只能存储引用数据类型，建议存同一类型的引用类型，方便后续遍历等操作。容器中的元素可以是有序的、可重复的，称为List接口；也可能是无序的、唯一的，称为Set接口。
1.1 集合常用方法 1 public static void main(String[] args) {
2
3 /**
4 * 增:add/addAll
5 * 删:clear/remove/removeAll/retainAll
6 * 改:
7 * 查:contains/containsAll/isEmpty/size
8 */
9
10 Collection c1 = new ArrayList();
11
12 // 追加
13 c1.add("apple"); // Object object = new String("apple");
14 // c1.add(1); // Object object = new Integer(1);
15 c1.add("banana");
16 System.out.println(c1);
17
18 // 追加一个集合
19 Collection c2 = new ArrayList();
20 c2.add("java");
21 c2.add("c++");
22 c1.addAll(c2);
23 System.out.println(c1);
24
25 System.out.println(c1.contains("apple"));
26 c2.add("js");
27 System.out.println(c1.containsAll(c2));
28 // c1.clear();
29 System.out.println(c1.isEmpty());
30 // 返回集合元素的个数
31 System.out.println(c1.size());
32
33 System.out.println(c1.equals(c2));
34 }
1.3 集合的遍历
Iterable 是一个可遍历的接口，集合接口继承于它，集合支持快速遍历。
for (Object item : c1) {
System.out.println(item.toString());
}
快速遍历的本质：
Collection 继承 Iterable 接口，表示集合支持快速遍历。Iterable 接口定义了一个方法iterator()用于获取集合的迭代器，是一个 Iterator 接口类型，iterator()内部返回一个实现类实现类 Iterator 接口。这个实现类一定具有 hasNext 和 next 方法用于判断是否有下一个元素和获取下一个元素。快速遍历就是基于迭代器工作的。
1 public static void main(String[] args) {
2
3 Collection c1 = new ArrayList();
4 c1.add("apple");
5 c1.add("banana");
6 c1.add("coco");
7
8 // 快速遍历
9 // for-each
10 // Object 表示元素类型
11 // item表示迭代变量
12 // c1表示集合
13 for (Object item : c1) {
14 System.out.println(item.toString());
15 }
16
17 // 方法1
18 Iterator it = c1.iterator();
19 while(it.hasNext()) {
20 Object item = it.next();
21 System.out.println(item.toString());
22 }
23
24 // 方法2（推荐）
25 for(Iterator it2=c1.iterator();it2.hasNext();) {
26 Object item = it2.next();
27 System.out.println(item.toString());
28 }
29 }
查看源码可以看到 next 方法的实现
1 @SuppressWarnings("unchecked")
2 public E next() {
3 checkForComodification();
4 int i = cursor;
5 if (i >= size)
6 throw new NoSuchElementException();
7 Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
8 if (i >= elementData.length)
9 throw new ConcurrentModificationException();
10 cursor = i + 1;
11 return (E) elementData[lastRet = i];
12 }
iterator 方法会返回一个私有类 Itr 的实例，该类中定义了一个 cursor 变量，初始值为 0，表示当前”光标“指向的元素索引；定义了一个 lastRet 变量初始值为 -1，表示上一个遍历过的元素的索引。每次使用 next 后，将 cursor 赋给 i ，光标 cursor 后移一位，同时返回当前 i 指向的元素，并将 i 赋给 lastRet。
iterator 是线程不安全的，不支持在遍历的同时修改集合元素。每次使用 next 的时候，会首先使用 checkForComodification 方法，查看源码可知，该方法会判断两个变量 modcount、expectedModCount 是否相等，如果不相等就抛出“同时修改异常”。modcount 是 ArrayList 的父类 AbstractList 中定义的一个变量，Arraylist 的 add 方法每次执行时，会先调用 ensureCapacityInternal 方法判断容量并自动扩容，该方法又调用了 ensureExplicitCapacity 方法，该方法每次调用时 modcount 会自加一次。而expectedMoCount 是在创建 Itr 实例时生成的，将ArrayList 的 modcount 赋给它，所以当在遍历过程中修改集合元素，next 方法调用时就会抛出“同时修改异常”。
1 private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
2 ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
3 }
4
5 private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
6 modCount++;
7
8 // overflow-conscious code
9 if (minCapacity - elementData.length > 0)
10 grow(minCapacity);
11 }
2 List 接口
List 继承 Collection。List 接口中的元素时有序的、可重复的。List接口中的元素通过索引(index)来确定元素的顺序。可以对列表中每个元素的插入位置进行精确地控制。用户可以根据元素的整数索引（在列表中的位置）访问元素，并搜索列表中的元素。
2.1 List 常用方法 1 public static void main(String[] args) {
2
3 /**
4 * 增:add/addAll/add(index,el)/addAll(index,collection)
5 * 删:clear/remove/removeAll/remove(index)
6 * 改:set(index,el)
7 * 查:get(index)/indexOf/lastIndexOf()
8 * 其他:contains/containsAll/isEmpty/size
9 */
10 List list1 = new ArrayList();
11 // 添加元素
12 list1.add("apple");
13 list1.add("banana");
14 // 在指定位置添加元素
15 list1.add(0, "coco");
16
17 System.out.println(list1);
18
19 List list2 = new ArrayList();
20 list2.add("java");
21 list2.add("c++");
22
23 list1.addAll(1, list2);
24 System.out.println(list1);
25
26 // 删除
27 list1.remove(0);
28 System.out.println(list1);
29
30 // 修改
31 list1.set(0, "javax");
32 System.out.println(list1);
33
34 // 查
35 System.out.println(list1.get(0));
36 list1.add("apple");
37 list1.add("apple");
38 System.out.println(list1);
39 System.out.println(list1.indexOf("apple"));
40 System.out.println(list1.lastIndexOf("apple"));
41 }
2.2 List 接口的遍历
ListIterator 继承于Iterator，在Iterator的基础上提供了以正向遍历集合，也可以以逆序遍历集合。hasNext/next 以正向遍历；hasPrevious/previous 以逆序遍历。
1 public static void main(String[] args) {
2
3 List list1 = new ArrayList();
4 list1.add("apple");
5 list1.add("banana");
6 list1.add("coco");
7
8 // 【1】快速遍历
9 System.out.println("--for each--");
10 for (Object item : list1) {
11 System.out.println(item.toString());
12 }
13
14 // 【2】普通for
15 System.out.println("--for--");
16 for(int i=0;i
3 ArrayList/Vector
ArrayList 是List接口的实现类，底层数据结构是数组，实现大小可变的数组。ArrayList 线程不安全，从 jdk1.2 开始使用。ArrayList 底层数据结构是数组，默认数组大小是10,如果添加的元素个数超过默认容量，ArrayList会自动拓容，拓容原则:newCapacity = oldCapacity + oldCapacity / 2；如果未来确定序列的元素不在增加，通过调用trimToSize()调制容量至合适的空间。ArrayList作为List接口的实现类，常用方法和遍历方法参考List接口。
Vector 是List接口的实现类，底层数据结构也是数组，也是大小可变的数组。Vector是线程安全的，从 jdk1.0 开始使用。Vector底层数据结构是数组，默认数组大小是10,如果添加的元素个数超过默认容量，Vector会自动拓容，拓容原则:newCapacity = oldCapacity +capacityIncrement(增长因子);如果未来确定序列的元素不在增加，通过调用trimToSize()调制容量至合适的空间。
注意:Vector 在实现List接口的同时，同添加了自身特有的方法xxxElement,未来使用时为了程序的可拓展性，一定要按照接口来操作Vector。4 LinkedList
LinkedList是List接口的实现类，底层数据结构是链表。LinekList常用方法和遍历方法参照List接口。LinkedList 线程不安全。
除了实现List接口， 还实现了栈接口（后进先出 LIFO），通过 push 和 pop 方法实现栈的操作。
1 public static void main(String[] args) {
2 LinkedList list = new LinkedList();
3 list.push("apple");
4 list.push("banana");
5 list.push("coco");
6
7
8 System.out.println(list.pop()); //coco
9 System.out.println(list.pop()); //banana
10 System.out.println(list.pop());
11
12 // java.util.NoSuchElementException
13 System.out.println(list.pop());
14 }
也实现了队列接口（先进先出 FIFO），提供两套方法实现。
add/remove/element() 可能会出现NoSuchElementException异常
1 public static void main(String[] args) {
2
3 LinkedList queue = new LinkedList();
4 // 入队
5 /**
6 * 队列头 队列尾
7 *<----- <-----
8 * [apple, banana, coco]
9 */
10 queue.add("apple");
11 queue.add("banana");
12 queue.add("coco");
13 System.out.println(queue);
14
15 // 出队
16 System.out.println(queue.remove()); //返回队列头元素，并从队列中移除
17 System.out.println(queue.remove());
18 System.out.println(queue.remove());
19 System.out.println(queue);
20
21 // java.util.NoSuchElementException
22 System.out.println(queue.remove());
23
24
25 // 获取表头元素
26 System.out.println(queue.element());
27 }
offer/poll/peek 可能会返回特殊值(null)
1 public static void main(String[] args) {
2
3 LinkedList queue = new LinkedList();
4 // 入队
5 /**
6 * 队列头 队列尾
7 *<----- <-----
8 * [apple, banana, coco]
9 */
10 queue.offer("apple");
11 queue.offer("banana");
12 queue.offer("coco");
13
14 // 出队列
15 //System.out.println(queue.poll());
16 //System.out.println(queue.poll());
17 //System.out.println(queue.poll());
18 System.out.println(queue);
19
20 //System.out.println(queue.poll());//输出 null
21
22 // 获取表头元素
23 System.out.println(queue.peek());
24
25 }
同时也继承了双向队列接口，两头可进可出，一样提供两套方法，一个会抛异常，一个会返回 null。
用法如上面代码类似。
5 ListIterator正如上文讲遍历时所说的，Iterator 不支持遍历的过程中修改集合元素，而 ListIterator 正好弥补了这个缺陷，ArrayList 对象可以使用 listIterator 方法获得一个 ListIterator 的实例。ListIterator允许程序员按任一方向遍历列表、迭代期间修改列表，并获得迭代器在列表中的当前位置。
1 public static void main(String[] args) {
2 ArrayList list = new ArrayList();
3 list.add("apple");
4 list.add("banana");
5 list.add("coco");
6
7 ListIterator it = list.listIterator();
8 while(it.hasNext()) {
9 String item = (String) it.next();
10 if(item.equals("banana")) {
11 it.add("test");
12 //在当前光标（cursor）位置插入一个元素，这个 add 方法是属于ListIterator 的
13 // next 方法调用后，光标 cursor 会后移
14 }
15 }
16
17 System.out.println(list); //[apple, banana, test, coco]
18 }
6 泛型（generic）
6.1 概念
泛型允许开发者在强类型程序设计语言（java）编写代码时定义一些可变部分，这些部分在使用前必须作出指明。泛型就是将类型参数化。
ArrayList泛型在编译器起作用，运行时jvm察觉不到泛型的存在。泛型在运行时已经被擦除了。
1 public static void main(String[] args) {
2 ArrayList list = new ArrayList();
3 list.add("apple");
4 System.out.println(list instanceof ArrayList); //true
5 System.out.println(list instanceof ArrayList);
6 //Cannot perform instanceof check against parameterized type ArrayList.
7 // Use the form ArrayList instead since further generic type information will
8 //be erased at runtime
9 }
6.3 泛型的应用
泛型类
当一个类中属性的数据类型不确定时，具体是什么类型由使用者来确定时，使用泛型。泛型类的形式：
1 public class 类名{ 2 3 }
定义一个泛型类：
1 class FanClass{ 2 private T t; 3 4 public T getT() { 5 return t; 6 } 7 8 public void setT(T t) { 9 this.t = t; 10 } 11 12 public FanClass(T t) { 13 super(); 14 this.t = t; 15 } 16 17 public FanClass() { 18 super(); 19 } 20 } 21 public class Test01 { 22 public static void main(String[] args) { 23 FanClass fan = new FanClass (); 24 fan.setT("apple"); 25 26 FanClass fan2 = new FanClass (); 27 fan2.setT(1); 28 } 29 }
泛型方法
当一个方法的参数类型不确定时，具体是什么类型由使用者来确定，可以考虑使用泛型方法，泛型方法在调用时确定(指明)类型。形式：
1 publicvoid xxx(T a) { 2 System.out.println(a); 3 }
举例：
1 class Student {
2 public void showInfo(T a) {
3 System.out.println(a);
4 }
5 }
6 public class test {
7 public static void main(String[] args) {
8 Student stu = new Student();
9 stu.showInfo(1);
10 stu.showInfo("apple");
11 stu.showInfo(1.0f); //传入的参数是什么类型，T 就是什么类型
12 }
13 } 
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