Java入門教程十二(集合與泛型)

在 Java 中數組的長度是不可修改的。然而在實際應用的很多情況下，無法確定數據數量。這些數據不適合使用數組來保存，這時候就需要使用集合。

Java 的集合就像一個容器，用來存儲 Java 類的對象。有些容器內部存放的東西在容器內部是不可操作的，像水瓶裡的水，除了將其裝入和倒出之外，就不能再進行別的操作了，但是很容易裝入和倒出；而有些容器內部存放的東西在容器內部是可以操作的，例如，衣櫃裡面擺放的衣服，不僅可以將衣服存放到衣櫃中，還可以將衣服有序地擺放，以便在使用時快速查找，但是卻不容易取出。Java 的集合類比這些容器功能還多，其中有些是方便放入和取出的，有些是方便查找的。在集合中經常會用到泛型來使集合更加安全。

集合

集合類都位於 java.util 包，其中提供了一個表示和操作對象集合的統一構架，包含大量集合接口，以及這些接口的實現類和操作它們的算法。一個集合是一個對象，但它表示一組對象，Java 集合中實際存放的是對象的引用值，不能存放基本數據類型值。

集合中的接口

集合框架是一個類庫的集合，包含實現集合的接口。接口是集合的抽象數據類型，提供對集合中所表示的內容進行單獨操作的可能。

Collection 接口：該接口是最基本的集合接口，一個 Collection 代表一個元素。

List 接口：該接口實現了 Collection 接口。List 是有序集合，允許有相同的元素。使用 List 能夠精確地控制每個元素插入的位置，用戶能夠使用索引（元素在 List 中的位置，類似於數組下標）來訪問 List 中的元素，與數組類似。

Set 接口：該接口也實現了 Collection 接口。它不能包含重複的元素，SortedSet 是按升序排列的 Set 集合。

Map 接口：包含鍵值對，Map 不能包含重複的鍵。SortedMap 是一個按升序排列的 Map 集合。

接口實現類

Java 平臺提供了許多數據集接口的實現類。例如實現 Set 接口的常用類有 HashSet 和 TreeSet，它們都可以容納所有類型的對象，但是不能保證序列順序永久不變

實現 List 接口的常用類有 ArrayList 和 LinkedList，它們也可以容納所有類型的對象包括 null，並且都保證元素的存儲位置。

實現 Map 映射的類是 HashMap，可實現一個鍵到值的映射。

HashSet：為優化査詢速度而設計的 Set。它是基於 HashMap 實現的，HashSet 底層使用 HashMap 來保存所有元素，實現比較簡單。

TreeSet：該類不僅實現了 Set 接口，還實現了 java.util.SortedSet 接口，該實現類是一個有序的 Set，這樣就能從 Set 裡面提取一個有序序列。

ArrayList：一個用數組實現的 List，能進行快速的隨機訪問，效率高而且實現了可變大小的數組。

LinkedList：對順序訪問進行了優化，但隨機訪問的速度相對較慢。此外它還有 addFirst()、addLast()、getFirst()、getLast()、removeFirst() 和 removeLast() 等方法，能把它當成棧（Stack）或隊列（Queue）來用。

Collection接口

Collection 接口是 List 接口和 Set 接口的父接口，通常情況下不被直接使用。Collection 接口定義了一些通用的方法，通過這些方法可以實現對集合的基本操作。因為 List 接口和 Set 接口繼承自 Collection 接口，所以也可以調用這些方法

boolean add(E e)	向集合中添加一個元素，E 是元素的數據類型
boolean addAll(Collection c)	向集合中添加集合 c 中的所有元素
void clear()	刪除集合中的所有元素
boolean contains(Object o)	判斷集合中是否存在指定元素
boolean containsAll(Collection c)	判斷集合中是否包含集合 c 中的所有元素
boolean isEmpty()	判斷集合是否為空
Iteratoriterator()	返回一個 Iterator 對象，用於遍歷集合中的元素
boolean remove(Object o)	從集合中刪除一個指定元素
boolean removeAll(Collection c)	從集合中刪除所有在集合 c 中出現的元素
boolean retainAll(Collection c)	僅僅保留集合中所有在集合 c 中出現的元素
int size()	返回集合中元素的個數
Object[] toArray()	返回包含此集合中所有元素的數組
public static void main(Strmg[] args)
{
 ArrayList list1=new ArrayList(); //創建集合 iist1
 ArrayList list2=new ArrayList(); //創建集合 Iist2
 list1.add("one"); //向 list1 添加一個元素
 list1.add("two"); //向 list1 添加一個元素
 list2.addAll(list1); //將 list1 的所有元素添加到 list2
 list2.remove(0); //刪除第一個元素 
}
 

pist集合

List 接口實現了 Collection 接口，它主要有兩個實現類：ArrayList 類和 LinkedList 類。在 List 集合中允許出現重複元素。與 Set 集合不同的是，在 List 集合中的元素是有序的，可以根據索引位置來檢索 List 集合中的元素，第一個添加到 List 集合中的元素的索引為 0，第二個為 1，依此類推

ArrayList 類

ArrayList 類提供了快速的基於索引的成員訪問方式，對尾部成員的增加和刪除支持較好。使用 ArrayList 創建的集合，允許對集合中的元素進行快速的隨機訪問

ArrayList()：構造一個初始容量為 10 的空列表。
ArrayList(Collectionc)：構造一個包含指定 Collection 的元素的列表，這些元素是按照該 Collection 的迭代器返回它們的順序排列的。

ArrayList 類除了包含 Collection 接口中的所有方法之外，還包括 List 接口

E get(int index)獲取此集合中指定索引位置的元素，E 為集合中元素的數據類型

int index(Object o)返回此集合中第一次出現指定元素的索引，如果此集合不包含該元

素，則返回 -1

int lastIndexOf(Obj ect o)返回此集合中最後一次出現指定元素的索引，如果此集合不包含該

元素，則返回 -1

E set(int index, E element)將此集合中指定索引位置的元素修改為 element 參數指定的對象。

此方法返回此集合中指定索引位置的原元素

List subList(int fromlndex, int tolndex)返回一個新的集合，新集合中包含 fromlndex 和 tolndex 索引之間的所有元素。包含 fromlndex 處的元素，不包含 tolndex 索引處的元素

List list = new ArrayList();

list.add("1");

list.add("2");

list.add("3");

list.add("4");

list.get(0);//得到1

List sublist=new ArrayList();

sublist=list.subList(0,2); //subList 為1,2

LinkList類

LinkedList 類採用鏈表結構保存對象，這種結構的優點是便於向集合中插入或者刪除元素。需要頻繁向集合中插入和刪除元素時，使用 LinkedList 類比 ArrayList 類效果高

LinkedList 類除了包含 Connection 接口和 List 接口

void addFirst(E e)	將指定元素添加到此集合的開頭
void addLast(E e)	將指定元素添加到此集合的末尾
E getFirst()	返回此集合的第一個元素
E getLast()	返回此集合的最後一個元素
E removeFirst()	刪除此集合中的第一個元素
E removeLast()	刪除此集合中的最後一個元素
```
LinkedList products=new LinkedList(); //創建集合對象
String product1=new String("product1");
String product2=new String("product2");
products.getFirst();//得到product1

Set集合

Set 集合也實現了 Collection 接口，它主要有兩個實現類：HashSet 類和 TreeSet類。Set 集合中的對象不按特定的方式排序，只是簡單地把對象加入集合，集合中不能包含重複的對象，並且最多隻允許包含一個 null 元素

HashSet

HashSet 類是按照哈希算法來存儲集合中的元素，使用哈希算法可以提高集合元素的存儲速度，當向 Set 集合中添加一個元素時，HashSet 會調用該元素的 hashCode() 方法，獲取其哈希碼，然後根據這個哈希碼計算出該元素在集合中的存儲位置,

HashSet()：構造一個新的空的 Set 集合。
HashSet(Collection extends E>c)：構造一個包含指定 Collection 集合元素的新 Set 集合。其中，“< >”中的 extends 表示 HashSet 的父類，即指明該 Set 集合中存放的集合元素類型。c 表示其中的元素將被存放在此 Set 集合中。
HashSet hs=new HashSet(); //調用無參的構造函數創建HashSet對象
HashSet hss=new HashSet(); //創建泛型的 HashSet 集合對象
String name=new String("HelloWorld");
String name1=new String("HelloWorld1");
hss(name); 
hss(name1); 
 

如果向 Set 集合中添加兩個相同的元素，則後添加的會覆蓋前面添加的元素，即在 Set 集合中不會出現相同的元素

TreeSet

TreeSet 類同時實現了 Set 接口和 SortedSet 接口。SortedSet 接口是 Set 接口的子接口，可以實現對集合升序排序。TreeSet 只能對實現了 Comparable 接口的類對象進行排序，因為 Comparable 接口中有一個 compareTo(Object o) 方法用於比較兩個對象的大小

包裝類（BigDecimal、Biglnteger、 Byte、Double、
Float、Integer、Long 及 Short)	按數字大小比較
Character	按字符的 Unicode 值的數字大小比較
String	按字符串中字符的 Unicode 值的數字大小比較

TreeSet 類除了實現 Collection 接口的所有方法之外，還有以下方法

E first()	返回此集合中的第一個元素。其中，E 表示集合中元素的數據 類型
E last()	返回此集合中的最後一個元素
E poolFirst()	獲取並移除此集合中的第一個元素
E poolLast()	獲取並移除此集合中的最後一個元素
SortedSet subSet(E fromElement,E toElement)	返回一個新的集合，新集合包含原集合中 fromElement 對象與 toElement
對象之間的所有對象。包含 fromElemen t對象，不包含 toElement 對象
SortedSet headSet tailSet(E fromElement)	返回一個新的集合，新集合包含原集合中 fromElement 對象之後的所有對
象。包含 fromElement 對象
TreeSet treeSet=new TreeSet(); 
treeSet.add(0.02);
treeSet.add(0.01);
treeSet.add(0.03);
for(int i=0;i headTreeSet =scores.headSet(0.02); //headTreeSet內只有0.01

自然排序時只能向 TreeSet 集合中添加相同數據類型的對象，否則會拋出 ClassCastException 異常

Map集合

Map 是一種鍵-值對（key-value）集合，Map 集合中的每一個元素都包含一個鍵對象和一個值對象。其中，鍵對象不允許重複，而值對象可以重複，並且值對象還可以是 Map 類型的，Map 接口主要有兩個實現類：HashMap 類和 TreeMap 類。其中，HashMap 類按哈希算法來存取鍵對象，而 TreeMap 類可以對鍵對象進行排序

Map 接口中提供的常用方法

V get(Object key)返回 Map 集合中指定鍵對象所對應的值。V 表示值的數據類型

V put(K key, V value)向 Map 集合中添加鍵-值對，返回 key 以前對應的 value，如果沒有， 則返回 null

V remove(Object key)從 Map 集合中刪除 key 對應的鍵-值對，返回 key 對應的 value，如 果沒有，則返回null

Set entrySet()返回 Map 集合中所有鍵-值對的 Set 集合，此 Set 集合中元素的數據 類型為 Map.Entry

Set keySet()返回 Map 集合中所有鍵對象的 Set 集合

Map map=new HashMap();

map.put("1","HelloWorld");

map.put("2","HelloWorld");

Collection類

Collections 類提供了許多操作集合的靜態方法，藉助這些靜態方法可以實現集合元素的排序、填充和複製等操作

正向排序

sort() 方法主要有如下兩種重載形式。

void sort(List list)：根據元素的自然順序對集合中的元素進行升序排序。

void sort(List list,Comparator comparator)：按 comparator 參數指定的排序方式對集合中的元素進行排序。

List test=new ArrayList();

test.add(2);

test.add(1);

test.add(3);

Collections.sort(test); //此時數組為1，2，3

逆向排序

調用 reverse() 靜態方法可以對指定集合元素進行逆向排序

void reverse(List list) //對集合中的元素進行反轉排序
List test=new ArrayList();
test.add(2);
test.add(1);
test.add(3);
Collections.reverse(test); //此時數組為3，2，1

複製

Collections 類的 copy() 靜態方法用於將指定集合中的所有元素複製到另一個集合中

void copy(List super T> dest,List extends T> src)

List srcList=new ArrayList();

destList.add("1");

destList.add("2");

List destList=new ArrayList();

Collections.copy(destList,srcList);//此時destList為1，2

填充

Collections 類的 fill() 靜態方法可以對指定集合的所有元素進行填充操作

void fill(List super T> list,T obj) //使用指定元素替換指定列表中的所有元素
List test=new ArrayList();
test.add("1");
test.add("2");
Collections.fill(srcList,"0"); //此時List裡全是0

泛型

泛型可以在編譯的時候檢查類型安全，並且所有的強制轉換都是自動和隱式的，提高了代碼的重用率。

泛型集合

泛型本質上是提供類型的“類型參數”，也就是參數化類型。我們可以為類、接口或方法指定一個類型參數，通過這個參數限制操作的數據類型，從而保證類型轉換的絕對安全。

public class Person{
	 private String name;
	 public Person(String _name)
 {
 this.name=_name;
 }
}
Map persons=new HashMap(); //定義泛型 Map 集合
persons.add(new Person("HelloWorld"));

Map persons =new HashMap();”創建了一個鍵類型為 Integer、值類型為 Person 的泛型集合，即指明瞭該 Map 集合中存放的鍵必須是 Integer 類型、值必須為 Person 類型，否則編譯出錯。

Person preson = persons.get(0);//在獲取 Map 集合中的元素時，不需要將"persons.get(id);"獲取的值強制轉換為 Person 類型，程序會隱式轉換

泛型類

除了可以定義泛型集合之外，還可以直接限定泛型類的類型參數。

public class class_name{}
//泛型類一般用於類中的屬性類型不確定的情況下。
private data_type1 property_name1;

在實例化泛型類時，需要指明泛型類中的類型參數，並賦予泛型類屬性相應類型的值

public class Person{
	private T param;
	public T getParam(){
 return param;
 }
 public void setParam(T _param){
 this. param = _param;
 }
}
public class Employee{
	//類型體
}
public static void main(String[] args){
	//約束為整形
	Person intergerPerson = new Person();
	intergerPerson. setParam(1);
	//約束為字符串類型
	Person intergerPerson1 = new Person();
	intergerPerson1. setParam("String");
	//除基礎類型外，也可以約束為自定義類型
	Person intergerPerson2 = new Person();
	intergerPerson1. setParam(new Employee());
}

泛型類中的類型參數可以有多個

public class Person{
	//使用同上
}

泛型方法

泛型同樣可以在類中包含參數化的方法，而方法所在的類可以是泛型類，也可以不是泛型類。

泛型方法使得該方法能夠獨立於類而產生變化。如果使用泛型方法可以取代類泛型化，那麼就應該只使用泛型方法。另外，對一個 static 的方法而言，無法訪問泛型類的類型參數。因此，如果 static 方法需要使用泛型能力，就必須使其成為泛型方法。

[訪問權限修飾符][static][final]返回值類型方法名([形式參數列表])
public static void Test(T t){
}
String helloWorld = "HelloWorld";
Test("HelloWorld");