java集合1

2022-05-15 02:56:47

数组的缺点

集合

集合的框架

（单列集合) Collection接口和它的实现类

ArrayList类的介绍：

数组的缺点

1、长度开始时必须指定，一旦指定，不能更改
2、保存的必须是同一数据类型的元素
3、对数组元素的增删改查(crud)操作比较麻烦

集合

1、可以动态保存任意多个对象(类型可以不同) ，如果是基本数据类型会自动装包
2、集合含有许多方法，方便进行crud操作

集合的框架

图一：

图二：

分析：
1、集合主要主要是两组(单列集合[图一] 、双列集合[图二])
2、Collection 接口有两个重要的子接口 List Set , 他们的实现子类都是单列集合
3、Map 接口的实现子类是双列集合，存放的K-V

（单列集合) Collection接口和它的实现类

Collection接口下又有两个接口继承了它，分别是List接口和 Set接口
分析：
1、Collection接口的所有实现子类可以存放多个元素，每个元素都可以是Object
2、对于List接口的实现子类，可以存放重复的元素，而对于Set接口的实现子类，不允许存放重复元素
3、List接口的实现子类中的元素是有序的，而Set接口中的实现子类是无序的

对Collection集合作进一步说明
Collection接口形式：public interface Collection<E> extends Iterable<E>

说明：
1、 <E>是泛型，集合可以使用泛型向集合中传入一个参数(引用类型)，来指定元素存储的类型，如果不传默认是Object
2、在创建对象时可以使用泛型来限定元素的存储类型
3、集合存储的元素是引用类型(对象)，如果存储基本数据类型，系统自动会包装成引用类型对象
具体实现：Collection是一个接口，所以只能通过实现子类来创建对象，这里以ArrayList来创建对象

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        /*
        Collection<E> c = new ArrayList<T>();
        在多态实现时，编译看左边，左边的泛型就会控制集合中元素的类型必须是 E 或者是E的子类
                    右边的泛型，是运行时类型其中的T必须和E一致 或者 是E的子类
                    一般形式：左边的泛型存在右边没有，或者右边的泛型存在左边没有

        例如：Collection<String> c = new ArrayList<T>();
        要求 c这个集合中 只能添加String 类型的元素 通过add方法 添加元素
        Collection<String> c = new ArrayList<>();
        c.add("hello world");
        c.add("!");
        System.out.println(c);
        结果是：[hello world, !]

        如果添加的元素不是String类型，则会直接编译不通过
         */
        Collection<String> c = new ArrayList<>();
        c.add("hello world");
        c.add("!");
        System.out.println(c);
    }
}

ArrayList类的介绍：

ArrayList是一个集合类，可以存储多个重复的元素，且底层是一个数组

ArrayList类的构造方法：
1、无参构造器

public ArrayList() {
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }
// DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 是一个空数组

在使用无参构造器创建对象时，在底层的数组会是一个空数组

当添加第一个元素时，它会自动扩容成含有10个容量的数组

可以发现，数组的容量发生了变化
查阅源码得到

private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }
        return minCapacity;
    }
//DEFAULT_CAPACITY数值为10 无参构造器minCapacity=0

会得到一个容量为10的数组

2、有参构造器

 public ArrayList(int initialCapacity) {
        if (initialCapacity > 0) {
            this.elementData = new Object[initialCapacity];
        } else if (initialCapacity == 0) {
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        }
    }

会得到一个给定容量大小的数组

ArrayList集合类的扩容

实质：对底层数组的更新，通过Arrays.copyOf返回一个新的长度的数组
扩容的细节：1、使用无参构造器构造对象，初始化容量为0，第一次添加元素，则扩容为10，如果还需要再次扩容，则扩大为1.5倍
2、使用有参构造器构造对象，初始化容量为指定的大小，如果需要扩容，则直接扩大1.5倍

Collection中定义的一些抽象方法，在这里具体通过ArrayList创建的对象，所以这里的方法我们认为是ArrayList重写Collection的方法

ArrayList类中的add 方法
源码：

 public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }

对源码的解释说明：
1、ArrayList集合类的底层是一个数组：transient Object[] elementData;
elementData数组存储着元素，ArrayList类对它进行维护
2、在进行添加元素之前需要先进行一个判断，判断这个底层数组是否已经被装满，如果被装满就需要对数组进行扩容，如果没有就直接在末尾添加元素即可
判断是否需要扩容的源码

private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;

        // overflow-conscious code
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }

3、因为集合可以动态扩容，所以需要有个变量来记录存储了多少元素，size来记录已经存储的元素的个数

ArrayList类中的size 方法

作用：得到ArrayList对象中的元素个数
格式：对象名.size();
实例演示：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
      ArrayList list = new ArrayList();
      list.add("中");
      list.add("国");
        System.out.println(list.size());
        /*
        结果：2
         */
    }
}

ArrayList类中的get 方法

作用：通过索引取得索引位置上的元素
格式：对象名.get(int index);
实例演示：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
      ArrayList list = new ArrayList();
      list.add("中");
      list.add("国");
        System.out.println(list.get(0));
        /*
        结果：中
         */
    }
}

ArrayList类中的indexOf方法
作用：返回此列表中指定元素的第一次出现的索引，如果此列表不包含元素，则返回-1
格式：对象名.indexOf(Object o);
实例演示：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
      ArrayList list = new ArrayList();
      list.add("中");
      list.add("国");
        System.out.println(list.indexOf("中"));
    }
}

类似的方法还有：
对象名.remove(int index); 删除并返回指定索引的元素
对象名.remove(Object o); 删除指定的对象并返回布尔值，如果删除成功则返回true,否则返回false
对象名.set(int index,Object o); 用指定的对象替换指定索引位置的元素

ArrayList类中的sort 方法
作用：对数组元素按照比较器排序
格式：对象名.sort(Comparator<? super E> c)
sort括号中接口的定义
方法一：匿名内部类

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Integer> alist = new ArrayList<>();
        alist.add(1);
        alist.add(0);
        alist.add(-3);
        alist.sort(new Comparator<Integer>() {
            @Override
            public int compare(Integer o1, Integer o2) {
                return o2-o1;
            }
        });
        System.out.println(alist);
    }
}

方法二：创建类来实现

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Integer> alist = new ArrayList<>();
        alist.add(1);
        alist.add(0);
        alist.add(-3);
        ComparatorDemo c = new ComparatorDemo();
        alist.sort(c);
        System.out.println(alist);
    }
}
class ComparatorDemo implements Comparator<Integer>{

    @Override
    public int compare(Integer o1, Integer o2) {
        return o1-o2;
    }
}

方法三：直接将方法作为参数

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Integer> alist = new ArrayList<>();
        alist.add(1);
        alist.add(0);
        alist.add(-3);
        alist.sort((Integer o1,Integer o2)->{ return o1-o2; });
        System.out.println(alist);
    }
}

未完待续......

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ArrayList类的介绍：

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