Java中的集合框架
概念与作用
集合概念
现实生活中：很多事物凑在一起
数学中的集合：具有共同属性的事物的总体
java中的集合类：是一种工具类，就像是容器，储存任意数量的具有共同属性的对象
在编程时，常常需要集中存放多个数据，当然我们可以使用数组来保存多个对象。但数组长度不可变化，一旦初始化数组时指定了数组长度，则这个数组长度是不可变的，如果需要保存个数变化的数据，数组就有点无能为力了；而且数组无法保存具有映射关系的数据，如成绩表：语文-79，数学-80，这种数据看上去像两个数组，但这个两个数组元素之间有一定的关联关系。
为了保存数量不确定的数据，以及保存具有映射关系的数据（也被称为关联数组），java提供集合类。集合类主要负责保存、盛装其他数据，因此集合类也被称为容器类。所有集合类都位于java.util包下。
集合类和数组不一样，数组元素既可以是基本类型的值，也可以是对象（实际上保存的是对象的引用变量）；而集合里只能保存对象（实际上也是保存对象的引用变量，但通常习惯上认为集合里保存的是对象）。
集合的作用
集合与数组对比
集合框架的体系结构
Java的集合类主要由两个接口派生而出：Collection和Map，
Collection和Map是Java集合框架的根接口，这两个接口又包含了一些子接口或实现类。
图7.1是Collection接口、子接口及其实现类的继承树。
图7.1中的粗线圈出的Set和List接口是Collection接口派生出的两个子接口，它们分别代表了无序集合和有序集合，阴影部分HashSet和ArrayList是两个主要的实现类。
图7.2是Map体系的继承数，所有的Map实现类用于保存具有映射关系的数据（也就是前面介绍的关系数组）
图7.2中显示了Map接口的众多实现类，这些实现类在功能、用法上存在一定的差异，但它们都有一个功能特征：Map保存的每项数据都是Key-value对，也就是有key和value两个值组成。就像前面介绍的成绩单：语文-79，数学-80，每项成绩都由2个值组成。Map里的key是不可重复的，key用于标识集合里每项数据，如果需要查阅Map中数据时，总是根据Map的key来获取。
根据图7.1和图7.2中粗线标识的3个接口，我们可以把java的所有集合分成三大类：其中Set集合类似于一个罐子，把一个对象添加到Set集合时，Set集合无法记住这个元素的顺序，所以Set里的元素不能重复（否则系统无法准确识别这个元素）；List集合非常像一个数组，它可以记住每次添加元素的顺序，只是List的长度是可变的。Map集合也像一个罐子，只是它里面的每项数据都由两个值组成。
如果访问List集合中的元素，可以直接根据元素的索引来访问；如果需要访问Map集合中的元素，可以根据每项元素的key来访问其value；如果希望访问Set集合中的元素，则只能根据元素本身来访问（这也是Set集合里元素不允许重复的原因）。
对于List、Set和Map三种集合，最常用的实现类在图7.1、7.2中以灰色区域覆盖，分别是HashSet、ArrayList和HashMap三个实现类。
Collection接口和List接口简介
List接口是一个有序集合，其元素以线性方法存储，集合中允许存放重复的元素。
List接口及其实现类——ArrayList
ArrayList 类是数组列表类，实现了可变长度的数组，允许对集合中的元素进行快速的访问，但向ArrayList 集合中插入或删除速度较慢。。（需要移动元素）
ArrayList 集合允许所有的元素，包括null。
每一个ArrayList 实例都有一个默认的容量，即存储元素的个数，这个容量可以随着元素的增加而自动变大。
链表类：LinkedList类
LinkedList 是链表类，采用链表结构保存元素。链表结构的优点是便于向集合中插入和删除元素。
因为在插入或删除元素时，不需要移动任何元素。
List的增删改查的方法
实现功能
创建Course类
真正工程中应将所有的属性私有化，通过get和set方法去访问属性
创建学生类
学生能选课，就有很多课程信息，把他的课程信息存放在set类型的属性courses里
因为Set是一个接口，所以不能直接实例化，通过HashSet这个实现类来进行实例化。
创建一个备选课程类ListTest类
创建List类型的属性courseToselect(用于存放备选课程的List)
添加ListTest构造方法，并初始化courseToselect属性，因为List是一个接口，所以在构造方法中不能直接实例化，而通过它的实现类ArrayList来实例化。
对象存入集合当中的时候都会变成Object类型，取出时需要进行类型转换
如果添加到List中的长度大于他目前的长度，则系统会出现异常，即数组下表越界异常。
List是接口，所以在构造方法中不能直接实例化，而通过ArrayList实例化。
用ArrayList的addall方法时，需要将添加的数据转换为列表类型，用asList方法。Arrays.asList(a) 将a由数据类型转变为列表类型list。
用List的add(Object e)和add(int index,Object e)可以向List中添加单个元素，用addall(Collextion c)和addall(int index,Collextion c)可以添加集合（多个元素）。若在index位置有元素，则此元素及后面的元素向下移动。
用List的add(Object e)和add(int index,Object e)可以想List中添加单个元素，用addall(Collextion c)和addall(int index,Collextion c)可以添加集合（多个元素），
通过get()方法，可以把List中相应的索引位置上的元素给取出来。那么如果想要取得List中每一个元素的值，需要用一个for循环像遍历数组一样遍历List。
创建一个testGet方法，为依次遍历List中的元素，首先我们需要取得List的长度，通过调用List的Size()方法来实现。
1.用for循环配合get()方法遍历集合
-
迭代器：获取集合迭代器lt--while(lt.hasNext())循环遍历集合--将lt.Next()强转成集合元素类型并用其接收。注意：迭代器只遍历不存储，必须依赖集合存在。
Iterator本身也是一个接口，Iterator接口。有一个hasNext方法（参数布尔类型）
修改List中的元素
List中有个set方法
set(int index, E element)方法，修改列表中的元素
参数：index - 要替换的元素的索引，element - 要在指定位置存储的元素
返回：以前在指定位置的元素
删除List中的元素
remove（Object e）
remove（int index）
removeAll()
泛型
创建一个TestGeneric类(测试泛型)
添加一个带有泛型的List类型的属性。在构造器中初始化courses属性 
测试循环遍历，用for（Course cr: courses）
是把元素作为Course类型取出来，而不是作为Object类型取出来
泛型集合不仅可以存入泛型类型的对象实例，还可以添加泛型的子类型的对象实例
新建一个继承Course类的ChildCourse类。Course类如果只有含参构造器的话，编译器就不会自动添加隐式的无参构造器。子类中必须调用父类的隐式构造器ChildCourse类就会报错。需要手动的在父类中加一个无参构造器。
在TestGeneric类中添加一个testChild方法
泛型集合可以添加泛型的子类型的对象实例
泛型集合中，不能添加泛型规定的类型及其子类型以外的对象，否则会报错。
泛型应该注意的地方：
1.泛型集合中的限定类型不能使用基本数据类型。必须是引用数据类型。
2.如果非要使用基本数据类型时，必须使用它们的包装类 如：int->Integer
Set
Set接口及其实现类--HashSet
list有序的，Set无序的 ，所以Set没有set()这个给定指定索引位置去修改元素的方法。
案例功能
创建一个SetTest类
将Student类中Set类型的属性修改一下，添加一个Course类型的泛型。
在SetTest类添加一个带有泛型Course的List类型的属性courseToSelect，创建SetTest的构造器，初始化courseToSelect属性
因为课程的ID是一个字符串，是一个对象，用equals方法跟输入的字符串比较是否相等。
set特点：无序，不可重复
无序：循环遍历set时只能用foreach或者迭代器iterator方法，不能用get()方法，因为set是无序的，没有index。遍历输出也是乱序的。
不可重复：如果添加几个相同的元素，则只会保留一个！
散列级：HashSet 类
HashSet类是按照哈希算法来存取集合中的元素的，使用哈希算法可以提高存取的效率。当向HashSet 集合中添加元素时，就会调用该元素的hashCode() 方法，获取哈希码值，然后根据这个哈希码值计算出该元素的存放位置。
HashSet 集合具有以下特点：
- 不能保证元素的排列顺序，集合中元素的顺序随时有可能发生改变。
- 集合中最多允许存在一个null元素
- HashSet 集合不是线程同步的。
Map和HashMap简介
Collection存储的都是单个元素。而Map提供了一种映射的关系（key到value的映射）。
因此，Map集合中保存这两组值，一组用于保存key,另一组用于保存value,key和value都可以是任何引用数据类型。Map集合中的key不允许重复，每一个key只能映射一个value。
Map接口
通过put()方法添加一个键值对的映射
put
将指定的值与此映射中的指定键关联（可选操作）。如果此映射以前包含一个该键的映射关系，则用指定值替换旧值（当且仅当 m.containsKey(k) 返回 true 时，才能说映射 m 包含键 k 的映射关系）。
参数：
key - 与指定值关联的键
value - 与指定键关联的值
返回：
以前与 key 关联的值，如果没有针对 key 的映射关系，则返回 null。（如果该实现支持 null 值，则返回 null 也可能表示此映射以前将 null 与 key 关联）。
Map接口提供三种方法：1.
2.
|
Collection<V> |
values() 返回此映射中包含的值的 Collection 视图。 |
3.
HashMap类
案例功能
集合工具类：Collections
Collections 类是用于操作List、Set和Map等集合的工具类，该类提供了大量的方法可以对集合元素进行排序、查询和修改等操作。
Collections 类是java.util包下的。它所提供的方法均为静态方法，可以直接通过“类名.方法”的形式调用。
小结
- 集合的长度是可变的，但是只能存放引用数据类型的数据，不能存放基本数据类型的数据；
- Collection 是集合类的基本接口，其主要的子接口有List 和 Set。而Map 不是其子接口。Collection 接口声明所有集合类的核心方法，一般情况下都不会使用Collection 接口，而是使用其子类List和Set集合。
- List 是有序的Collection，使用List 接口可以精确地控制每个元素插入的位置，也可以通过索引来访问List集合中的元素。List接口常用的实现类有ArrayList 和LinkedList。List 集合允许存放重复的元素。
- Set 是一个不包含重复元素的Collection，Set允许包含null元素，但不能包含重复的元素。一般重写类的equals() 和 hashCode() 方法来区别Set集合中元素是否相同。
- Set 接口常用的子类有HashSet 和TreeSet，其中HashSet 是按照哈希算法来存取集合中的元素的，其存取的效率高。HashSet 类是无序存放元素的，而TreeSet 是有序存放元素的，但是需要使用Comparable 进行排序操作。
- 集合的输出有多种方式，其中使用Iterator 迭代器是标准的输出方式，在JDK1.5 之后集合也支持了foreach 方式。
- Map 没有继承Collection 接口，可以用于保存具有映射关系的数据，其提供的是key 到value的映射。
- Map接口常用实现类有HashMap 和TreeMap。HashMap 类是基于哈希表的Map接口的实现，对于元素的添加和删除有着较高的效率。TreeMap 集合主要是对所有的key进行排序，从而保证所有的key-value 映射关系处于有序状态。TreeMap 集合在元素的添加、删除和定位映射性能较低。
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