集合常见问题

1.1 集合概述

集合的概念理解:

• 集合 ：集合就是 Java 中提供的一种容器，可以用来存储多个数据。

集合和数组都是容器，它们的区别在哪？

• 数组大的长度是固定的。集合的长度是可变的。
• 数组中存储的是同一类型的元素，可以存储基本数据类型。集合存储的都是对象，而且对象的类型可以不一致。在开发中一般当对象多的时候，可以使用集合存储。

1.2 集合框架

集合按照其存储结构可分为两大类，分别是单列集合 java.util.Collection 和 双列集合 java.util.Map。

• Collection ：单列集合类的根接口，用于存储一系列符合某种规则的元素，它有两个重要的子接口，分别是java.util.List 和 java.util.Set 。其中，List 的特点是元素有序、元素可重复。Set 的特点是元素无序，而且不可重复。List 接口的主要实现类有 java.util.ArrayList 和 java.util.LinkedList ，Set 接口的主要实现类有 java.util.HashSet 和 java.util.TreeSet 。

• 集合的关系下图 ：

  

1.3 Collection 常用功能

Collection 是所有单列集合的父接口，因此在 Collection 中定义了单列集合( List 和 Set )通用的一些方法，这些方法可用于操作所有的单列集合。

• public boolean add(E e)： 把给定的对象添加到当前集合中 。
• public void clear() :清空集合中所有的元素。
• public boolean remove(E e): 把给定的对象在当前集合中删除。
• public boolean contains(E e): 判断当前集合中是否包含给定的对象。
• public boolean isEmpty(): 判断当前集合是否为空。
• public int size(): 返回集合中元素的个数。
• public Object[] toArray(): 把集合中的元素，存储到数组中。

代码演示：

  import java.util.ArrayList;
  import java.util.Collection;
  
  public class Demo1Collection {
      public static void main(String[] args) {
  		// 创建集合对象 
      	// 使用多态形式
      	Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
      	// 使用方法
      	// 添加功能  boolean  add(String s)
      	coll.add("小李广");
      	coll.add("扫地僧");
      	coll.add("石破天");
      	System.out.println(coll);
  
      	// boolean contains(E e) 判断o是否在集合中存在
      	System.out.println("判断  扫地僧 是否在集合中"+coll.contains("扫地僧"));
  
      	//boolean remove(E e) 删除在集合中的o元素
      	System.out.println("删除石破天："+coll.remove("石破天"));
      	System.out.println("操作之后集合中元素:"+coll);
      	
      	// size() 集合中有几个元素
  		System.out.println("集合中有"+coll.size()+"个元素");
  
  		// Object[] toArray()转换成一个Object数组
      	Object[] objects = coll.toArray();
      	// 遍历数组
      	for (int i = 0; i < objects.length; i++) {
  			System.out.println(objects[i]);
  		}
  
  		// void  clear() 清空集合
  		coll.clear();
  		System.out.println("集合中内容为："+coll);
  		// boolean  isEmpty()  判断是否为空
  		System.out.println(coll.isEmpty());  	
  	}
  }

有关 Collection 中的方法可不止上面这些，其他方法可以自行查看 API 学习。

2.1 Iterator接口

程序开发中，需要经常遍历集合中的所有元素。JDK 专门提供了一个接口 java.util.Iterator 。 Iterator 接口也是 Java 集合中的一员，但与 Collection 、 Map 接口有所不同， Collection 接口与 Map 接口主要用于存储元素，而 Iterator 主要用于迭代访问（即遍历） Collection 中的元素，因此 Iterator 对象也被称为迭代器。

遍历Collection集合，需要获取该集合迭代器完成迭代操作，获取迭代器的方法：

• public Iterator iterator(): 获取集合对应的迭代器，用来遍历集合中的元素的。

迭代的概念：

迭代：即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。直到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。

Iterator接口的常用方法：

• public E next():返回迭代的下一个元素。
• public boolean hasNext():如果仍有元素可以迭代，则返回 true。

如何使用Iterator迭代集合中元素：

public class IteratorDemo {
  	public static void main(String[] args) {
        // 使用多态方式 创建对象
        Collection<String> coll = new ArrayList<String>();

        // 添加元素到集合
        coll.add("串串星人");
        coll.add("吐槽星人");
        coll.add("汪星人");
        //遍历
        //使用迭代器 遍历   每个集合对象都有自己的迭代器
        Iterator<String> it = coll.iterator();
        //  泛型指的是 迭代出 元素的数据类型
        while(it.hasNext()){ //判断是否有迭代元素
            String s = it.next();//获取迭代出的元素
            System.out.println(s);
        }
  	}
}

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。

2.2 迭代器的实现原理

Iterator 遍历集合时，首先通过调用集合的 iterator() 方法获得迭代器对象，然后使用 hashNext() 方法判断集合中是否存在下一个元素，如果存在，则调用 next() 方法将元素取出，否则说明已到达了集合末尾，停止遍历元素。

Iterator 迭代器对象在遍历集合时，内部采用指针的方式来跟踪集合中的元素，下图演示 Iterator 对象迭代元素的过程：

用 Iterator 的 next 方法之前，迭代器的索引位于第一个元素之前，不指向任何元素，当第一次调用迭代器的 next 方法后，迭代器的索引会向后移动一位，指向第一个元素并将该元素返回，当再次调用 next 法时，迭代器的索引会指向第二个元素并将该元素返回，依此类推，直到 hasNext 方法返回 false，表示到达了集合的末尾，终止对元素的遍历。

2.3 增强for

增强 for 循环(也称for each循环)是一个高级 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。

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。

3.1 泛型概述

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。

代码演示：

public class GenericDemo {
	public static void main(String[] args) {
		Collection coll = new ArrayList();
		coll.add("abc");
		coll.add("IT 民工");
		coll.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 = coll.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。

原因：由于集合中什么类型的元素都可以存储。导致取出时强转引发运行时 ClassCastException。

解决：Collection 虽然可以存储各种对象，但实际上通常 Collection 只存储同一类型对象。因此在 JDK5 之后，新增了泛型(Generic)语法，在设计 API 时可以指定类或方法支持泛型，这样我们使用 API 的时候也变得更为简洁，并得到了编译时期的语法检查。

• 泛型：可以在类或方法中预支地使用未知的类型。

一般在创建对象时，将未知的类型确定具体的类型。当没有指定泛型时，默认类型为Object类型。

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。

演示代码：

public class GenericDemo2 {
	public static void main(String[] args) {
        Collection<String> list = new ArrayList<String>();
        list.add("abc");
        list.add("IT 民工");
        // 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());
        }
	}
}