集合泛型，集合遍历，集合工具类

集合泛型,集合遍历,集合工具类

一.集合泛型

在Java中，集合泛型（Collection Generics）是Java泛型（Generics）在集合框架（Collections Framework）中的一个重要应用。泛型提供了一种编译时类型安全检测机制，允许程序员在编译时期而不是运行时检查非法的类型。当将泛型应用于集合时，可以指定集合中元素的类型，这样就可以确保集合中只包含特定类型的对象，并且在编译时就能捕获到类型错误。

泛型集合的好处

1. 类型安全：通过指定集合中元素的类型，可以在编译时检查到类型错误，避免了类型转换时可能出现的ClassCastException。
2. 消除强制类型转换：使用泛型后，从集合中获取元素时不需要再进行强制类型转换，因为编译器已经知道了集合中元素的类型。
3. 提高代码的重用率：泛型方法或类可以被不同类型的参数所重用。

如何使用泛型集合

在声明集合时，可以在尖括号<>中指定集合元素的类型。例如，声明一个只能存储String类型的ArrayList：

复制代码

ArrayList<String> stringList = new ArrayList<>();  
stringList.add("Hello");  
stringList.add("World");  
// stringList.add(123); // 编译错误，因为尝试添加一个int类型的对象  
  
for (String str : stringList) {  
    System.out.println(str); // 不需要强制类型转换  
}

泛型方法

泛型不仅可以用于类，还可以用于方法。泛型方法允许在调用方法时指定参数类型。例如：

复制代码

public static <T> void printArray(T[] inputArray) {  
    for (T element : inputArray) {  
        System.out.printf("%s ", element);  
    }  
    System.out.println();  
}  
  
// 使用  
Integer[] intArray = { 1, 2, 3, 4, 5 };  
printArray(intArray);  
  
String[] stringArray = { "Hello", "World" };  
printArray(stringArray);

泛型与继承

在使用泛型时，需要注意的是泛型与继承的关系。Java的泛型不支持协变（Covariance）和逆变（Contravariance），这意味着你不能将一个泛型集合的子类型赋值给其父类型的集合，反之亦然。但是，你可以使用通配符（Wildcard）?来绕过这个限制，或者使用extends和super关键字来指定边界。

注意事项

• 泛型类型在运行时会被擦除（Type Erasure），这意味着泛型信息在运行时是不可用的。因此，不能通过反射来检查一个泛型对象的实际类型参数。
• 原始类型（Raw Type）是指没有指定泛型参数的集合类型，例如ArrayList而不是ArrayList<String>。使用原始类型将失去泛型带来的类型安全特性，因此应该尽量避免使用原始类型。
• 在使用泛型时，应该尽量指定具体的类型参数，而不是使用无界通配符?，除非确实需要。无界通配符会限制你可以对集合进行的操作。

二.集合遍历

在Java中，集合遍历是处理集合元素的一个基本操作。根据Java的版本和集合的类型，可以选择不同的遍历方式。以下是您提到的几种遍历方式的详细解释：

1. For循环（传统方式）

对于数组或实现了List接口的集合（如ArrayList、LinkedList），可以直接使用传统的for循环遍历其元素。但是，这种方式对于Set、Map等集合不太适用，因为它们不保证元素的顺序或者不是通过索引来访问元素。

复制代码

int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};  
for (int i = 0; i < numbers.length; i++) {  
    System.out.println(numbers[i]);  
}  
  
List<String> list = Arrays.asList("Java", "Python", "C++");  
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {  
    System.out.println(list.get(i));  
}

2. For-Each循环（增强型for循环）

For-Each循环是Java 5引入的一种简化集合遍历的语法。它适用于实现了Iterable接口的集合（如List、Set），以及数组。

复制代码

List<String> list = Arrays.asList("Java", "Python", "C++");  
for (String str : list) {  
    System.out.println(str);  
}  
  
int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};  
for (int num : numbers) {  
    System.out.println(num);  
}

3. Iterator迭代器

Iterator是Java集合框架中的一个重要接口，它提供了一种统一的方法来遍历集合中的元素，而无需知道集合的内部结构。通过调用集合的iterator()方法可以获得一个迭代器实例。

复制代码

List<String> list = Arrays.asList("Java", "Python", "C++");  
Iterator<String> iterator = list.iterator();  
while (iterator.hasNext()) {  
    String str = iterator.next();  
    System.out.println(str);  
    // 可以在这里调用iterator.remove()来删除元素  
}

4. Stream流处理（Java 8+）

Stream API是Java 8引入的一个关键抽象，它允许你以声明性方式处理数据集合（包括数组、集合等）。Stream操作可以是中间操作（返回流本身，允许链式调用）或终端操作（返回结果或副作用）。

复制代码

List<String> list = Arrays.asList("Java", "Python", "C++");  
list.stream()  
    .forEach(System.out::println);  
  
// 使用Stream进行复杂的数据处理  
list.stream()  
    .filter(s -> s.startsWith("J"))  
    .map(String::toUpperCase)  
    .forEach(System.out::println);

注意事项

• 修改集合：在遍历过程中修改集合（添加或删除元素）时，需要谨慎。for-each循环和Stream API的某些操作（如forEach）在底层可能使用了迭代器，因此直接修改集合可能会导致ConcurrentModificationException异常。如果需要在遍历过程中修改集合，应使用迭代器的remove()方法（对于迭代器遍历）或使用其他集合操作（如先收集要删除的元素，遍历后再统一删除）。
• 性能：对于大型集合，Stream API的并行流处理可以显著提高性能，但需要注意线程安全和并行处理的开销。
• 适用场景：选择哪种遍历方式取决于具体的需求和场景。例如，对于简单的遍历操作，for-each循环和Stream API的forEach操作足够简洁；而对于需要复杂数据处理逻辑的场景，Stream API提供了更多的灵活性和强大的功能。

三.集合工具类

集合工具类在Java中主要指的是java.util.Collections和java.util.Arrays，以及java.util.stream.Collectors（Java 8及以上版本）。以下是对这些工具类的简要说明：

1. java.util.Collections

Collections 类提供了一系列静态方法来操作或返回集合对象，包括：

• 排序：sort(), sort(List<T> list, Comparator<? super T> c)。
• 洗牌：shuffle(List<?> list)。
• 反转：reverse(List<?> list)。
• 查找：min(), max(), binarySearch(List<T> list, T key)。
• 复制：copy(), copy(List<T> dest, List<? extends T> src)。
• 空集合：返回不可变空集合，如emptyList(), emptySet(), emptyMap()。
• 不可修改集合：unmodifiableCollection(Collection<T> c)。
• 填充集合：nCopies(int n, T element)。

2. java.util.Arrays

Arrays 类提供了一系列静态方法来操作数组，包括：

• 排序：sort(), sort(Object[] a, Comparator c)。
• 二分查找：binarySearch()。
• 填充：fill()。
• 转换为列表：asList(Object... a)。
• 比较：equals()。

3. java.util.stream.Collectors

在Java 8及以上版本中，Collectors 类提供了一系列工厂方法，用于将流（Stream）转换成集合或进行归约操作，包括：

• 收集到列表：toList()。
• 收集到集合：toSet(), toCollection(Supplier<C> collectionFactory)。
• 分组：groupingBy(Function<? super T, ? extends K> classifier)。
• 分区：partitioningBy(Predicate<? super T> predicate)。
• 联接：joining()。
• 归约：reducing()。

4. java.util.Properties

Properties 类是用于管理属性表的类，通常用于读取和写入配置文件：

• 加载属性：load(Reader reader), load(InputStream inStream)。
• 保存属性：store(Writer writer, String comments), store(OutputStream out, String comments)。
• 获取属性：getProperty(String key)。
• 设置属性：setProperty(String key, String value)。

示例用法

以下是使用 Collections 和 Arrays 类的一些示例：

复制代码

import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class CollectionUtilExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = Arrays.asList("Apple", "Banana", "Cherry");

        // 使用Collections工具类对列表进行排序
        Collections.sort(list);

        // 使用Arrays工具类对数组进行排序
        int[] numbers = {5, 3, 9, 1};
        Arrays.sort(numbers);

        // 打印排序后的结果
        System.out.println(list);
        System.out.println(Arrays.toString(numbers));
    }
}