Java基础知识（18）- Java 集合框架 (Collection Framework)

2022-11-17 20:36:05

1. Java 集合简介

    Java 的初期版本提供了 Dictionary, Vector, Stack, 和 Properties 等类用来存储和操作对象组。

    这些类的功能很有用，但是它们缺少一个核心的、统一的主题（或基类），相互之间缺乏互操作性。比如，使用 Vector 类和使用 Properties 类的方式有很大的不同，两者的兼容性很差。

    之后 Java 的版本提供了集合，集合就是一个用来存放对象的容器，比如 ArrayList、HashMap 等。

    1) 集合的特点：

        (1) 长度可以发生改变；
        (2) 只能存储对象；
        (3) 可以存储多种类型对象；

    2) 集合与数组区别：

                                      数组                 集合
        长度                          固定                 可变
        存储元素           基本类型/引用类型      引用类型
        元素类型的一致性     必须一致              可以不一致

2. Java 集合框架

3. Collection 接口

    Collection 接口是 Java 集合框架的一个基础接口，Collection 也称为单列集合，一次可以添加一个元素。

    Collection 接口有 3 种子类型集合: List、Set 和 Queue，常用的实现类有 ArrayList、LinkedList、HashSet、LinkedHashSet、ArrayBlockingQueue 等。

    Collection 的方法:

        boolean add(Object obj): 向集合中添加一个元素
        boolean addAll(Collection c)：向集合中添加一个集合的元素。

        void clear()：删除集合中的所有元素。
        boolean remove(Object obj)：从集合中删除指定的元素
        boolean removeAll(Collection c): 从集合中删除一个指定的集合元素。

        boolean isEmpty()：判断集合是否为空。
        boolean contains(Object obj)：判断集合中是否存在指定的元素。
        boolean containsAll(Collection c)：判断集合中是否存在指定的一个集合中的元素。

        Iterator iterator(): 就是用来获取集合中每一个元素。

        int size(): 获取集合中的元素个数
        boolean retainAll(Collection c): 判断两个集合中是否有相同的元素。???
        Object[] toArray(): 把集合变成数组。

4. Map 接口

    Map 接口也是 Java 集合框架的一个基础接口，Map 也被称为双列集合，每次可以添加一对元素。双列集合就是以键值对的形式存储数据，键不能重复，键具有唯一性。

    Map 保存具有映射关系的数据，因此 Map 集合里保存着两组数，一组值是 Map 里的 key，另一组是 Map 里的 value，key 和 value 都可以是任何引用类型的数据。

    Map 的方法：

        Object put(Object k, Object v): 将指定的值与此映射中的指定键关联（可选操作）。
        void putAll(Map m): 从指定映射中将所有映射关系复制到此映射中（可选操作）。

        void clear(): 从此映射中移除所有映射关系（可选操作）。
        Object remove(Object k): 如果存在一个键的映射关系，则将其从此映射中移除（可选操作）。

        boolean isEmpty(): 如果此映射未包含键-值映射关系，则返回 true。
        boolean containsKey(Object k): 如果此映射包含指定键的映射关系，则返回 true。
        boolean containsValue(Object v): 如果此映射将一个或多个键映射到指定值，则返回 true。
        boolean equals(Object obj): 比较指定的对象与此映射是否相等。

        Object get(Object k): 返回指定键所映射的值；如果此映射不包含该键的映射关系，则返回 null。
        int size(): 返回此映射中的键-值映射关系数。

        int hashCode(): 返回此映射的哈希码值。
        Set entrySet(): 返回此映射中包含的映射关系的 Set 视图。
        Set keySet(): 返回此映射中包含的键的 Set 视图。
        Collection values(): 返回此映射中包含的值的 Collection 视图。

5. Iterator（迭代器）

    Java 集合框架的集合类(或称为容器)，容器的种类有很多种，比如 ArrayList、LinkedList、HashSet 等，每种容器都有自己的特点，每种容器都有自己特有的数据结构。

    因为容器的内部结构不同，很多时候可能不知道该怎样去遍历一个容器中的元素。所以为了使对容器内元素的操作更为简单，Java引入了迭代器模式！把访问逻辑从不同类型的集合类中抽取出来，从而避免向外部暴露集合的内部结构。

    迭代器模式：就是提供一种方法对一个容器对象中的各个元素进行访问，而又不暴露该对象容器的内部细节。

    Iterator（迭代器）不是一个集合，它是一种用于访问集合的方法，Iterator 是 Java 迭代器最简单的实现。

    Iterator（迭代器）的基本操作：

        (1) next 返回迭代器的下一个元素，并且更新迭代器的状态;
        (2) hasNext() 用于检测集合中是否还有元素;
        (3) remove() 将迭代器返回的元素删除;

    这里以 ArrayList 为例，操作迭代器：

 1         // 创建 ArrayList 集合
 2         ArrayList<String> testList = new ArrayList<String>();
 3         testList.add("Array List");
 4         testList.add("Tree Set");
 5         testList.add("Hash Map");
 6 
 7         // 获取迭代器
 8         Iterator<String> it = testList.iterator();
 9 
10         // 遍历集合
11         while(it.hasNext()) {
12             System.out.println(it.next());
13         }

实例：

 1     import java.util.ArrayList;
 2     import java.util.Iterator;
 3     import java.util.HashMap;
 4 
 5     public class App {
 6         public static void main( String[] args ) {
 7 
 8             // 创建 ArrayList 集合
 9             ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<String>();
10             arrayList.add("Array List");
11             arrayList.add("Tree Set");
12             arrayList.add("Hash Map");
13             System.out.println(arrayList);
14 
15             // 用迭代器遍历集合
16             Iterator<String> it = arrayList.iterator();
17             while (it.hasNext()) {
18                 System.out.println("arrayList(iterator): " + it.next());
19             }
20 
21             // 用 for 循环遍历集合
22             for (String str : arrayList) {
23                 System.out.println("arrayList(for): " + str);
24             }
25 
26             // 删除元素
27             arrayList.remove(1);
28             System.out.println(arrayList);
29 
30             System.out.println("-------------------------------------------------");
31 
32             // 创建 HashMap 集合
33             HashMap<Integer, String> map = new HashMap<Integer, String>();
34             map.put(1, "Hash Map");
35             map.put(2, "Hash Set");
36             map.put(3, "String Map");
37             map.put(4, "String Set");
38 
39             // 输出 key 和 value
40             for (Integer i : map.keySet()) {
41                 System.out.println("key: " + i + ", value: " + map.get(i));
42             }
43 
44             // 输出 value
45             for (String value: map.values()) {
46                 System.out.println(value);
47             }
48 
49         }
50     }

输出：

    [Array List, Tree Set, Hash Map]
    arrayList(iterator): Array List
    arrayList(iterator): Tree Set
    arrayList(iterator): Hash Map
    arrayList(for): Array List
    arrayList(for): Tree Set
    arrayList(for): Hash Map
    [Array List, Hash Map]
    -------------------------------------------------
    key: 1, value: Hash Map
    key: 2, value: Hash Set
    key: 3, value: String Map
    key: 4, value: String Set
    Hash Map
    Hash Set
    String Map
    String Set

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2. Java 集合框架

3. Collection 接口

4. Map 接口

5. Iterator（迭代器）

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