Java基础学习笔记十五 集合、迭代器、泛型
Collection
集合，集合是java中提供的一种容器，可以用来存储多个数据。
在前面的学习中，我们知道数据多了，可以使用数组存放或者使用ArrayList集合进行存放数据。那么，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。
- 集合中存储的元素必须是引用类型数据
集合继承关系图
ArrayList的继承关系:
查看ArrayList类发现它继承了抽象类AbstractList同时实现接口List，而List接口又继承了Collection接口。Collection接口为最顶层集合接口了。
源代码：
interface List extends Collection { } public class ArrayList extends AbstractList implements List{ }
集合继承体系：
这说明我们在使用ArrayList类时，该类已经把所有抽象方法进行了重写。那么，实现Collection接口的所有子类都会进行方法重写。
- Collecton接口常用的子接口有：List接口、Set接口
- List接口常用的子类有：ArrayList类、LinkedList类
- Set接口常用的子类有：HashSet类、LinkedHashSet类
Collection
集合Collection的方法，是集合中所有实现类必须拥有的方法
Object[] toArray() 集合中的元素,转成一个数组中的元素, 集合转成数组
/* Collection接口方法 * Object[] toArray() 集合中的元素,转成一个数组中的元素, 集合转成数组 * 返回是一个存储对象的数组, 数组存储的数据类型是Object */ private static void function_2() { Collection<String> coll = new ArrayList<String>(); coll.add("abc"); coll.add("itcast"); coll.add("itheima"); coll.add("money"); coll.add("123"); Object[] objs = coll.toArray(); for(int i = 0 ; i < objs.length ; i++){ System.out.println(objs[i]); } }
学习Java中三种长度表现形式：
- 数组.length 属性 返回值 int
- 字符串.length() 方法,返回值int
- 集合.size()方法, 返回值int
boolean contains(Object o) 判断对象是否存在于集合中,对象存在返回true
/* * Collection接口方法 * boolean contains(Object o) 判断对象是否存在于集合中,对象存在返回true * 方法参数是Object类型 */ private static void function_1() { Collection<String> coll = new ArrayList<String>(); coll.add("abc"); coll.add("itcast"); coll.add("itheima"); coll.add("money"); coll.add("123"); boolean b = coll.contains("itcast"); System.out.println(b); }
void clear() 清空集合中的所有元素
/* * Collection接口的方法 * void clear() 清空集合中的所有元素 * 集合容器本身依然存在 */ public static void function(){ //接口多态的方式调用 Collection<String> coll = new ArrayList<String>(); coll.add("abc"); coll.add("bcd"); System.out.println(coll); coll.clear(); System.out.println(coll); }
boolean remove(Object o)移除集合中指定的元素
/* * Collection接口方法 * boolean remove(Object o)移除集合中指定的元素 */ private static void function_3(){ Collection<String> coll = new ArrayList<String>(); coll.add("abc"); coll.add("money"); coll.add("itcast"); coll.add("itheima"); coll.add("money"); coll.add("123"); System.out.println(coll); boolean b = coll.remove("money"); System.out.println(b); System.out.println(coll); }
迭代器
java中提供了很多个集合，它们在存储元素时，采用的存储方式不同，我们要取出这些集合中的元素，可通过一种通用的获取方式来完成。
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。
每种集合的底层的数据结构不同,例如ArrayList是数组,LinkedList底层是链表,但是无论使用哪种集合,我们都会判断是否有元素，以及取出里面的元素的动作,那么Java为我们提供一个迭代器定义了统一的判断元素和取元素的方法。
迭代器的实现原理
集合中的迭代器:获取集合中元素方式
接口 Iterator : 两个抽象方法
- boolean hasNext() 判断集合中还有没有可以被取出的元素,如果有返回true
- next() 取出集合中的下一个元素
Iterator接口,找实现类.
Collection接口定义方法：Iterator iterator()
ArrayList 重写方法 iterator(),返回了Iterator接口的实现类的对象
使用ArrayList集合的对象
Iterator it =array.iterator(),运行结果就是Iterator接口的实现类的对象
it是接口的实现类对象,调用方法 hasNext 和 next 集合元素迭代
迭代器的代码实现
package cn.itcast.demo; import java.util.ArrayList; import java.util.Collection; import java.util.Iterator; /* * 集合中的迭代器: * 获取集合中元素方式 * 接口 Iterator : 两个抽象方法 * boolean hasNext() 判断集合中还有没有可以被取出的元素,如果有返回true * next() 取出集合中的下一个元素 * * Iterator接口,找实现类. * Collection接口定义方法 * Iterator iterator() * ArrayList 重写方法 iterator(),返回了Iterator接口的实现类的对象 * 使用ArrayList集合的对象 * Iterator it = array.iterator(),运行结果就是Iterator接口的实现类的对象 * it是接口的实现类对象,调用方法 hasNext 和 next 集合元素迭代 */ public class IteratorDemo { public static void main(String[] args) { Collection<String> coll = new ArrayList<String>(); coll.add("abc1"); coll.add("abc2"); coll.add("abc3"); coll.add("abc4"); //迭代器,对集合ArrayList中的元素进行取出 //调用集合的方法iterator()获取出,Iterator接口的实现类的对象 Iterator<String> it = coll.iterator(); //接口实现类对象,调用方法hasNext()判断集合中是否有元素 //boolean b = it.hasNext(); //System.out.println(b); //接口的实现类对象,调用方法next()取出集合中的元素 //String s = it.next(); //System.out.println(s); //迭代是反复内容,使用循环实现,循环的条件,集合中没元素, hasNext()返回了false while(it.hasNext()){ String s = it.next(); System.out.println(s); } /*for (Iterator<String> it2 = coll.iterator(); it2.hasNext(); ) { System.out.println(it2.next()); }*/ } }
迭代器的执行过程
while(it.hasNext()) { System.out.println(it.next()); } //cursor记录的索引值不等于集合的长度返回true,否则返回false public boolean hasNext() { return cursor != size; //cursor初值为0 } //next()方法作用: //①返回cursor指向的当前元素 //②cursor++ public Object next() { int i = cursor; cursor = i + 1; return elementData[lastRet = i]; } //for循环迭代写法: for (Iterator<String> it2 = coll.iterator(); it2.hasNext(); ) { System.out.println(it2.next()); }
集合迭代中的转型
在使用集合时，我们需要注意以下几点：
1、集合中存储的其实都是对象的地址。
2、集合中可以存储基本数值吗？jdk1.5版本以后可以存储了。因为出现了基本类型包装类，它提供了自动装箱操作（基本类型对象），这样，集合中的元素就是基本数值的包装类对象。
3、存储时提升了Object。取出时要使用元素的特有内容，必须向下转型。 注意：如果集合中存放的是多个对象，这时进行向下转型会发生类型转换异常。
Collection coll = new ArrayList(); coll.add("abc"); coll.add("aabbcc"); coll.add("shitcast"); Iterator it = coll.iterator(); while (it.hasNext()) { //由于元素被存放进集合后全部被提升为Object类型 //当需要使用子类对象特有方法时，需要向下转型 String str = (String) it.next(); System.out.println(str.length()); }
4、Iterator接口也可以使用<>来控制迭代元素的类型的。代码演示如下：
Collection<String> coll = new ArrayList<String>(); coll.add("abc"); coll.add("aabbcc"); coll.add("shitcast"); Iterator<String> it = coll.iterator(); while (it.hasNext()) { String str = it.next(); //当使用Iterator<String>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()); }
增强for循环遍历数组
/* * JDK1.5新特性,增强for循环 * JDK1.5版本后,出现新的接口 java.lang.Iterable * Collection开是继承Iterable * Iterable作用,实现增强for循环 * * 格式: * for( 数据类型 变量名 : 数组或者集合 ){ * sop(变量); * } */ public static void function_1(){ //for对于对象数组遍历的时候,能否调用对象的方法呢 String[] str = {"abc","itcast","cn"}; for(String s : str){ System.out.println(s.length()); } }
/* * 实现for循环,遍历数组 * 好处: 代码少了,方便对容器遍历 * 弊端: 没有索引,不能操作容器里面的元素 */ public static void function(){ int[] arr = {3,1,9,0}; for(int i : arr){ System.out.println(i+1); } System.out.println(arr[0]); }
增强for循环遍历集合
/* * 增强for循环遍历集合 * 存储自定义Person类型 */ public static void function_2(){ ArrayList<Person> array = new ArrayList<Person>(); array.add(new Person("a",20)); array.add(new Person("b",10)); for(Person p : array){ System.out.println(p);// System.out.println(p.toString()); } }
泛型
泛型的引入
在前面学习集合时，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。比如下面程序：
public class GenericDemo { public static void main(String[] args) { List list = new ArrayList(); list.add("abc"); list.add("itcast"); list.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 //相当于:Object obj=new Integer(5); Iterator it = list.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();//String str=(String)obj; //编译时期仅检查语法错误,String是Object的儿子可以向下转型 //运行时期String str=(String)(new Integer(5)) //String与Integer没有父子关系所以转换失败 //程序在运行时发生了问题java.lang.ClassCastException System.out.println(str.length()); } } }
泛型的定义和使用
JDK1.5 出现新的安全机制,保证程序的安全性，泛型指明了集合中存储数据的类型 <数据类型>
public class GenericDemo { public static void main(String[] args) { function(); } public static void function(){ Collection<String> coll = new ArrayList<String>(); coll.add("abc"); coll.add("rtyg"); coll.add("43rt5yhju"); // coll.add(1); Iterator<String> it = coll.iterator(); while(it.hasNext()){ String s = it.next(); System.out.println(s.length()); } } }
Java中的伪泛型
Java中的伪泛型：泛型只在编译时存在,编译后就被擦除,在编译之前我们就可以限制集合的类型,起到作用
例如:ArrayList<String> al=new ArrayList<String>(); 编译后:ArrayList al=new ArrayList();
泛型类
定义格式： 修饰符 class 类名<代表泛型的变量> { }
class ArrayList<E>{ public boolean add(E e){ } public E get(int index){ } }
使用格式：创建对象时，确定泛型的类型
//例如，ArrayList<String> list = new ArrayList<String>(); //此时，变量E的值就是String类型 class ArrayList<String>{ public boolean add(String e){ } public String get(int index){ } } //例如，ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>(); //此时，变量E的值就是Integer类型 class ArrayList<Integer>{ public boolean add(Integer e){ } public Integer get(int index){ } }
泛型方法
定义格式： 修饰符 <代表泛型的变量> 返回值类型 方法名(参数){ }
泛型方法的使用：
例如，API中的ArrayList集合中的方法：
public <T> T[] toArray(T[] a){ } //该方法，用来把集合元素存储到指定数据类型的数组中，返回已存储集合元素的数组
使用格式：调用方法时，确定泛型的类型
//例如: ArrayList<String> list = new ArrayList<String>(); String[] arr = new String[100]; String[] result = list.toArray(arr); //此时，变量T的值就是String类型。变量T，可以与定义集合的泛型不同 public <String> String[] toArray(String[] a){ } //例如: ArrayList<String> list = new ArrayList<String>(); Integer[] arr = new Integer[100]; Integer [] result = list.toArray(arr); //此时，变量T的值就是Integer类型。变量T，可以与定义集合的泛型不同 public <Integer> Integer[] toArray(Integer[] a){ }
泛型接口
/* * 带有泛型的接口 * * public interface List <E>{ * abstract boolean add(E e); * } * * 实现类,先实现接口,不理会泛型 * public class ArrayList<E> implements List<E>{ * } * 调用者 : new ArrayList<String>() 后期创建集合对象的时候,指定数据类型 * * * 实现类,实现接口的同时,也指定了数据类型 * public class XXX implements List<String>{ * } * new XXX() */
泛型的好处
将运行时期的ClassCastException，转移到了编译时期。
避免了类型强转的麻烦。
public class GenericDemo { public static void main(String[] args) { List<String> list = new ArrayList<String>(); list.add("abc"); list.add("itcast"); //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<String> it = list.iterator(); while(it.hasNext()){ String str = it.next(); System.out.println(str.length()); //当使用Iterator<String> //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 } } }
泛型的通配符
? 泛型的通配,匹配所有的数据类型
/* * 泛型的通配符 */ public class GenericDemo { public static void main(String[] args) { ArrayList<String> array = new ArrayList<String>(); HashSet<Integer> set = new HashSet<Integer>(); array.add("123"); array.add("456"); set.add(789); set.add(890); iterator(array); iterator(set); } /* * 定义方法,可以同时迭代2个集合 * 参数: 怎么实现 , 不能写ArrayList,也不能写HashSet * 参数: 或者共同实现的接口 * 泛型的通配,匹配所有的数据类型 ? */ public static void iterator(Collection<?> coll){ Iterator<?> it = coll.iterator(); while(it.hasNext()){ //it.next()获取的对象,什么类型 System.out.println(it.next()); } } }
泛型的限定
? extends Employee 限制的是父类, 上限限定
? super Employee 限制的是子类, 下限限定
/* * 将的酒店员工,厨师,服务员,经理,分别存储到3个集合中 * 定义方法,可以同时遍历3集合,遍历三个集合的同时,可以调用工作方法 */ import java.util.ArrayList; import java.util.Iterator; public class GenericTest { public static void main(String[] args) { //创建3个集合对象 ArrayList<ChuShi> cs = new ArrayList<ChuShi>(); ArrayList<FuWuYuan> fwy = new ArrayList<FuWuYuan>(); ArrayList<JingLi> jl = new ArrayList<JingLi>(); //每个集合存储自己的元素 cs.add(new ChuShi("张三", "后厨001")); cs.add(new ChuShi("李四", "后厨002")); fwy.add(new FuWuYuan("翠花", "服务部001")); fwy.add(new FuWuYuan("酸菜", "服务部002")); jl.add(new JingLi("小名", "董事会001", 123456789.32)); jl.add(new JingLi("小强", "董事会002", 123456789.33)); // ArrayList<String> arrayString = new ArrayList<String>(); iterator(jl); iterator(fwy); iterator(cs); } /* * 定义方法,可以同时遍历3集合,遍历三个集合的同时,可以调用工作方法 work * ? 通配符,迭代器it.next()方法取出来的是Object类型,怎么调用work方法 * 强制转换: it.next()=Object o ==> Employee * 方法参数: 控制,可以传递Employee对象,也可以传递Employee的子类的对象 * 泛型的限定 本案例,父类固定Employee,但是子类可以无限? * ? extends Employee 限制的是父类, 上限限定, 可以传递Employee,传递他的子类对象 * ? super Employee 限制的是子类, 下限限定, 可以传递Employee,传递他的父类对象 */ public static void iterator(ArrayList<? extends Employee> array) { Iterator<? extends Employee> it = array.iterator(); while (it.hasNext()) { //获取出的next() 数据类型,是什么Employee Employee e = it.next(); e.work(); } } }
归纳总结
