Iterator迭代器2
1.1 Iterator迭代器概述
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。
集合中把这种取元素的方式描述在Iterator接口中。Iterator接口的常用方法如下：
hasNext（）方法：用来判断集合中是否有下一个元素可以迭代。如果返回true,说明可以迭代。
next（）方法：用来返回迭代的下一个元素，并把指针向后移动一位。
迭代集合元素图解：
1.2 Iterator迭代方式的代码体现
在Collection接口描述了一个抽象方法iterator方法，所有Collection子类都实现了这个方法，并且有自己的迭代形式。
进行代码演示：
//1，创建集合对象。
Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
coll.add("abc1");
coll.add("abc2");
coll.add("abc3");
coll.add("abc4");
//2.获取容器的迭代器对象。通过iterator方法。
Iterator it = coll.iterator();
//3,使用具体的迭代器对象获取集合中的元素。参阅迭代器的方法
while(it.hasNext()){
System.out.println(it.next());
}
/*
迭代器for循环的形式的使用
for (Iterator it = coll.iterator(); it.hasNext(); ) {
System.out.println(it.next());
}
*/
注意：在进行集合元素取出时，如果集合中已经没有元素了，还继续使用迭代器的next方法，将会发生java.util.NoSuchElementException没有集合元素的错误。
1.3 集合元素的向下转型
学习到这里，基本知道了Collection接口的简单使用。可是集合中可以存储任何对象，那么存放进去的数据都是还是原来类型吗？不是了，提升成了Object。
在使用集合时，我们需要注意以下几点：
集合中存储其实都是对象的地址。
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。
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。
Collection coll = new ArrayList();
coll.add("abc");
coll.add("aabbcc");
coll.add(1);
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());
}
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。
提示：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("cat");
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());
}
第2章 增强for循环
增强for循环是JDK1.5以后出来的一个高级for循环，专门用来遍历数组和集合的。它的内部原理其实是个Iterator迭代器，所以在遍历的过程中，不能对集合中的元素进行增删操作。
格式：
for(元素的数据类型 变量 : Collection集合or数组){
}
它用于遍历Collection和数组。通常只进行遍历元素，不要在遍历的过程中对集合元素进行增删操作。
练习一：遍历数组int[] arr = new int[]{11,22,33};
for (int n : arr) {//变量n代表被遍历到的数组元素
System.out.println(n);
}
练习二:遍历集合
Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
coll.add("a1");
coll.add("a2");
coll.add("a3");
coll.add("a4");
for(String str : coll){//变量Str代表被遍历到的集合元素
System.out.println(str);
}
增强for循环和老式的for循环有什么区别？
注意：新for循环必须有被遍历的目标。目标只能是Collection或者是数组。
建议：遍历数组时，如果仅为遍历，可以使用增强for如果要对数组的元素进行 操作，使用老式for循环可以通过角标操作。
第3章 泛型
3.1 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("oracle");
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
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();
System.out.println(str.length());
}
}
}
程序在运行时发生了问题java.lang.ClassCastException
为什么会发生类型转换异常呢？我们来分析下：
由于集合中什么类型的元素都可以存储。导致取出时，如果出现强转就会引发运行时 ClassCastException。怎么来解决这个问题呢？使用集合时，必须明确集合中元素的类型。这种方式称为：泛型。
3.2 泛型的定义与使用
我们在集合中会大量使用到泛型，这里来完整地学习泛型知识。
泛型，用来灵活地将数据类型应用到不同的类、方法、接口当中。将数据类型作为参数进行传递。
3.2.1 含有泛型的类
定义格式：修饰符 class 类名<代表泛型的变量> { }
例如，API中的ArrayList集合：
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){ }
}
3.2.2 含有泛型的接口
定义格式：修饰符 interface接口名<代表泛型的变量> { }
例如，API中的Iterator迭代器接口
public interface Iterator<E> {
public abstract E next();
}
使用格式：
1、定义类时确定泛型的类型
例如
public final class Scanner implements Iterator<String> {
public String next(){
}
}
此时，变量E的值就是String类型。
2、始终不确定泛型的类型，直到创建对象时，确定泛型的类型
例如
ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
Iterator<String> it = list.iterator();
此时，变量E的值就是String类型。
public interface Iterator<String> {
public abstract String next();
}
3.3 使用泛型的好处
将运行时期的ClassCastException，转移到了编译时期变成了编译失败。
避免了类型强转的麻烦。
演示下列代码：
public class GenericDemo {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("abc");
list.add("oracle");
//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();
//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());
}
}
}
3.4 泛型通配符
泛型是在限定数据类型，当在集合或者其他地方使用到泛型后，那么这时一旦明确泛型的数据类型，那么在使用的时候只能给其传递和数据类型匹配的类型，否则就会报错。
代码演示：
定义迭代集合元素的方法
public static void printCollection(Collection<Person> list) {
Iterator<Person> it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {
System.out.println(it.next());
}
}
调用方法
Collection<Student> list = new ArrayList<Student>();
printCollection(list);
上面调用方法语句属于语法错误，因为泛型限定不一致。方法要的是Collection<Person>类型，传入的是Collection<Student>，二者类型不匹配。
上述定义的printCollection方法中，由于定义的是打印集合的功能，应该是可以打印任意集合中元素的。但定义方法时，根本无法确定具体集合中的元素类型是什么。为了解决这个"无法确定具体集合中的元素类型"问题，java中，为我们提供了泛型的通配符<?>。
对上面的方法，进行修改后，实现了可迭代任意元素类型集合的方法
public static void printCollection(Collection<?> list) {
Iterator<?> it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {
System.out.println(it.next());
}
}
总结一下：
当使用泛型类或者接口时，传递的数据中，泛型类型不确定，可以通过通配符<?>表示。但是一旦使用泛型的通配符后，只能使用Object类中的共性方法，集合中元素自身方法无法使用。
3.5 泛型限定
上述打印集合的功能，看似很强大，可以打印任意集合，可是问题也来了。如果想要对被打印的集合中的元素类型进行限制，只在指定的一些类型，进行打印。怎么做呢？
要解决这个问题，我们就要学习泛型的限定。
限定泛型的上限：
格式：? extends E
? 代表接收E类型或者E的子类型的元素
例如，泛型限定为：? extends Person
则 ? 代表接收Person类型或者Person子类型的元素
限定泛型的下限：
格式：? super E
? 代表接收E类型或者E的父类型的元素
例如，泛型限定为：? super Student
则 ? 代表接收Student类型或者Student父类型的元素
练习：修改下面的方法，使该方法可以打印学生和工人的集合
class Student extends Person{ }
class Worker extends Person{ }
public static void printCollection(Collection<?> list) {
Iterator<?> it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {
System.out.println(it.next());
}}
分析一下，我们可以找到学生和工人的共性类型Person。那么，泛型的限定可以这样书写：
? extends Person : 接收Person类型或者Person的子类型。修改方法如下：
public static void printCollection(Collection<? extends Person> list) {
Iterator<? extends Person> it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {
System.out.println(it.next());
}
}
第4章 List接口
我们掌握了Collection接口的使用后，再来看看Collection接口中的子类，他们都具备那些特性呢？
接下来，我们一起学习Collection中的常用几个子类（List集合、Set集合）。
4.1 List接口介绍
查阅API，看List的介绍。有序的 collection（也称为序列）。此接口的用户可以对列表中每个元素的插入位置进行精确地控制。用户可以根据元素的整数索引（在列表中的位置）访问元素，并搜索列表中的元素。与 set 不同，列表通常允许重复的元素。
看完API，我们总结一下：
List接口：
l 它是一个元素存取有序的集合。例如，存元素的顺序是11、22、33。那么集合中，元素的存储就是按照11、22、33的顺序完成的）。
l 它是一个带有索引的集合，通过索引就可以精确的操作集合中的元素（与数组的索引是一个道理）。
l 集合中可以有重复的元素，通过元素的equals方法，来比较是否为重复的元素。
List接口的常用子类有：
l ArrayList集合
l LinkedList集合
4.2 List接口中常用的方法
l 增加元素方 法
n add(Object e)：向集合末尾处，添加指定的元素
n add(int index, Object e)：向集合指定索引处，添加指定的元素，原有元素依次后移
l 删除元素删除
n remove(Object e)：将指定元素对象，从集合中删除，返回值为被删除的元素
n remove(int index)：将指定索引处的元素，从集合中删除，返回值为被删除的元素
l 替换元素方法
n set(int index, Object e)：将指定索引处的元素，替换成指定的元素，返回值为替换前的元素
l 查询元素方法
n get(int index)：获取指定索引处的元素，并返回该元素
方法演示：
List<String> list = new ArrayList<String>();
//1,添加元素。
list.add("小红");
list.add("小梅");
list.add("小强");
//2,插入元素。插入元素前的集合["小红","小梅","小强"]
list.add(1, "老王"); //插入元素后的集合["小红","老王","小梅","小强"]
//3,删除元素。
list.remove(2);// 删除元素后的集合["小红","老王","小强"]
//4,修改元素。
list.set(1, "隔壁老王");// 修改元素后的集合["小红","隔壁老王","小强"]
Iterator<String> it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {
String str = it.next();
System.out.println(str);
}
由于List集合拥有索引，因此List集合迭代方式除了使用迭代器之外，还可以使用索引进行迭代。
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
String str = list.get(i);
System.out.println(str);
}
4.2.1 Iterator的并发修改异常
在list集合迭代元素中，对元素进行判断，一旦条件满足就添加一个新元素。代码如下
public class IteratorDemo {
//在list集合迭代元素中，对元素进行判断，一旦条件满足就添加一个新元素
public static void main(String[] args) {
//创建List集合
List<String> list = new ArrayList<String>();
//给集合中添加元素
list.add("abc1");
list.add("abc2");
list.add("abc3");
list.add("abc4");
//迭代集合，当有元素为"abc2"时，集合加入新元素"a"
Iterator<String> it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
String str = it.next();
//判断取出的元素是否是"abc2"，是就添加一个新元素
if("abc2".equals(str)){
list.add("a");// 该操作会导致程序出错
}
}
//打印容器中的元素
System.out.println(list);
}
}
运行上述代码发生了错误 java.util.ConcurrentModificationException[L1] 这是什么原因呢？
在迭代过程中，使用了集合的方法对元素进行操作。导致迭代器并不知道集合中的变化，容易引发数据的不确定性。
并发修改异常解决办法：在迭代时，不要使用集合的方法操作元素。
那么想要在迭代时对元素操作咋办？通过ListIterator迭代器操作元素是可以的，ListIterator的出现，解决了使用Iterator迭代过程中可能会发生的错误情况。
4.3 List集合存储数据的结构
List接口下有很多个集合，它们存储元素所采用的结构方式是不同的，这样就导致了这些集合有它们各自的特点，供给我们在不同的环境下进行使用。数据存储的常用结构有：堆栈、队列、数组、链表。我们分别来了解一下：
l 堆栈，采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：
n 先进后出（即，存进去的元素，要在它后面的元素依次取出后，才能取出该元素）。例如，子弹压进弹夹，先压进去的子弹在下面，后压进去的子弹在上面，当开枪时，先弹出上面的子弹，然后才能弹出下面的子弹。
n 栈的入口、出口的都是栈的顶端位置
n 压栈：就是存元素。即，把元素存储到栈的顶端位置，栈中已有元素依次向栈底方向移动一个位置。
n 弹栈：就是取元素。即，把栈的顶端位置元素取出，栈中已有元素依次向栈顶方向移动一个位置。
l 队列，采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：
n 先进先出（即，存进去的元素，要在后它前面的元素依次取出后，才能取出该元素）。例如，安检。排成一列，每个人依次检查，只有前面的人全部检查完毕后，才能排到当前的人进行检查。
n 队列的入口、出口各占一侧。例如，下图中的左侧为入口，右侧为出口。
l 数组，采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：
n 查找元素快：通过索引，可以快速访问指定位置的元素
n 增删元素慢：
u 指定索引位置增加元素：需要创建一个新数组，将指定新元素存储在指定索引位置，再把原数组元素根据索引，复制到新数组对应索引的位置。如下图
u 指定索引位置删除元素：需要创建一个新数组，把原数组元素根据索引，复制到新数组对应索引的位置，原数组中指定索引位置元素不复制到新数组中。如下图
l 链表，采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：
n 多个节点之间，通过地址进行连接。例如，多个人手拉手，每个人使用自己的右手拉住下个人的左手，依次类推，这样多个人就连在一起了。
n 查找元素慢：想查找某个元素，需要通过连接的节点，依次向后查找指定元素
n 增删元素快：
u 增加元素：操作如左图，只需要修改连接下个元素的地址即可。
u 删除元素：操作如右图，只需要修改连接下个元素的地址即可。
4.4 ArrayList集合
ArrayList集合数据存储的结构是数组结构。元素增删慢，查找快，由于日常开发中使用最多的功能为查询数据、遍历数据，所以ArrayList是最常用的集合。
许多程序员开发时非常随意地使用ArrayList完成任何需求，并不严谨，这种用法是不提倡的。
4.5 LinkedList集合
LinkedList集合数据存储的结构是链表结构。方便元素添加、删除的集合。实际开发中对一个集合元素的添加与删除经常涉及到首尾操作，而LinkedList提供了大量首尾操作的方法。如下图
LinkedList是List的子类，List中的方法LinkedList都是可以使用，这里就不做详细介绍，我们只需要了解LinkedList的特有方法即可。在开发时，LinkedList集合也可以作为堆栈，队列的结构使用。
方法演示：
LinkedList<String> link = new LinkedList<String>();
//添加元素
link.addFirst("abc1");
link.addFirst("abc2");
link.addFirst("abc3");
//获取元素
System.out.println(link.getFirst());
System.out.println(link.getLast());
//删除元素
System.out.println(link.removeFirst());
System.out.println(link.removeLast());
while(!link.isEmpty()){ //判断集合是否为空
System.out.println(link.pop()); //弹出集合中的栈顶元素
}
4.6 Vector集合
Vector集合数据存储的结构是数组结构，为JDK中最早提供的集合。Vector中提供了一个独特的取出方式，就是枚举Enumeration，它其实就是早期的迭代器。此接口Enumeration的功能与 Iterator 接口的功能是类似的。Vector集合已被ArrayList替代。枚举Enumeration已被迭代器Iterator替代。
l Vector常见的方法：
l Enumeration枚举常见的方法：
l Vector集合对ArrayList集合使用的对比
第5章 Set接口
学习Collection接口时，记得Collection中可以存放重复元素，也可以不存放重复元素，那么我们知道List中是可以存放重复元素的。那么不重复元素给哪里存放呢？那就是Set接口，它里面的集合，所存储的元素就是不重复的。
5.1 Set接口介绍
查阅Set集合的API介绍，通过元素的equals方法，来判断是否为重复元素，
5.2 HashSet集合介绍
查阅HashSet集合的API介绍：此类实现Set接口，由哈希表支持（实际上是一个 HashMap集合）。HashSet集合不能保证的迭代顺序与元素存储顺序相同。
HashSet集合，采用哈希表结构存储数据，保证元素唯一性的方式依赖于：hashCode()与equals()方法。
5.3 HashSet集合存储数据的结构（哈希表）
什么是哈希表呢？
哈希表底层，使用的也是数组机制数组中也存放对象，而这些对象往数组中存放时的位置比较特殊，当需要把这些对象给数组中存放时，那么会根据这些对象的特有数据结合相应的算法，计算出这个对象在数组中的位置，然后把这个对象存放在数组中。而这样的数组就称为哈希数组，即就是哈希表。
当向哈希表中存放元素时，需要根据元素的特有数据结合相应的算法，这个算法其实就是Object类中的hashCode方法。由于任何对象都是Object类的子类，所以任何对象有拥有这个方法。即就是在给哈希表中存放对象时，会调用对象的hashCode方法，算出对象在表中的存放位置，这里需要注意，如果两个对象hashCode方法算出结果一样，这样现象称为哈希冲突，这时会调用对象的equals方法，比较这两个对象是不是同一个对象，如果equals方法返回的是true，那么就不会把第二个对象存放在哈希表中，如果返回的是false，就会把这个值存放在哈希表中。
总结：保证HashSet集合元素的唯一，其实就是根据对象的hashCode和equals方法来决定的。如果我们往集合中存放自定义的对象，那么保证其唯一，就必须复写hashCode和equals方法建立属于当前对象的比较方式。
5.4 HashSet存储JavaAPI中的类型元素
给HashSet中存储JavaAPI中提供的类型元素时，不需要重写元素的hashCode和equals方法，因为这两个方法，在JavaAPI的每个类中已经重写完毕，如String类、Integer类等。
l 创建HashSet集合，存储String对象。
public class HashSetDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建HashSet对象
HashSet<String> hs = new HashSet<String>();
//给集合中添加自定义对象
hs.add("zhangsan");
hs.add("lisi");
hs.add("wangwu");
hs.add("zhangsan");
//取出集合中的每个元素
Iterator<String> it = hs.iterator();
while(it.hasNext()){
String s = it.next();
System.out.println(s);
}
}
}
输出结果如下，说明集合中不能存储重复元素：
wangwu
lisi
zhangsan
5.5 HashSet存储自定义类型元素
给HashSet中存放自定义类型元素时，需要重写对象中的hashCode和equals方法，建立自己的比较方式，才能保证HashSet集合中的对象唯一
l 创建自定义对象Student
public class Student {
private String name;
private int age;
public Student(String name, int age) {
super();
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "Student [name=" + name + ", age=" + age + "]";
}
@Override
public int hashCode() {
final int prime = 31;
int result = 1;
result = prime * result + age;
result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
return result;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (this == obj)
return true;
if(!(obj instanceof Student)){
System.out.println("类型错误");
return false;
}
Student other = (Student) obj;
return this.age == other.age && this.name.equals(other.name);
}
}
l 创建HashSet集合，存储Student对象。
public class HashSetDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建HashSet对象
HashSet hs = new HashSet();
//给集合中添加自定义对象
hs.add(new Student("zhangsan",21));
hs.add(new Student("lisi",22));
hs.add(new Student("wangwu",23));
hs.add(new Student("zhangsan",21));
//取出集合中的每个元素
Iterator it = hs.iterator();
while(it.hasNext()){
Student s = (Student)it.next();
System.out.println(s);
}
}
}
输出结果如下，说明集合中不能存储重复元素：
Student [name=lisi, age=22]
Student [name=zhangsan, age=21]
Student [name=wangwu, age=23]
5.6 LinkedHashSet介绍
我们知道HashSet保证元素唯一，可是元素存放进去是没有顺序的，那么我们要保证有序，怎么办呢？
在HashSet下面有一个子类LinkedHashSet，它是链表和哈希表组合的一个数据存储结构。
演示代码如下：
public class LinkedHashSetDemo {
public static void main(String[] args) {
Set<String> set = new LinkedHashSet<String>();
set.add("bbb");
set.add("aaa");
set.add("abc");
set.add("bbc");
Iterator it = set.iterator();
while (it.hasNext()) {
System.out.println(it.next());
}
}
}
输出结果如下，LinkedHashSet集合保证元素的存入和取出的顺序：
bbb
并发修改异常
