02【Collection、泛型】

阿新 • • 發佈：2020-08-07

主要內容

Collection集合
迭代器
增強for
泛型

第一章 Collection集合

1.1 集合概述

在前面基礎班我們已經學習過並使用過集合ArrayList<E> ,那麼集合到底是什麼呢?

集合：集合是java中提供的一種容器，可以用來儲存多個數據。

集合和陣列既然都是容器，它們有啥區別呢？

陣列的長度是固定的。集合的長度是可變的。
陣列中儲存的是同一型別的元素，可以儲存基本資料型別值。集合儲存的都是物件。而且物件的型別可以不一致。在開發中一般當物件多的時候，使用集合進行儲存。

1.2 集合框架

JAVASE提供了滿足各種需求的API，在使用這些API前，先了解其繼承與介面操作架構，才能瞭解何時採用哪個類，以及類之間如何彼此合作，從而達到靈活應用。

集合按照其儲存結構可以分為兩大類，分別是單列集合java.util.Collection和雙列集合java.util.Map，今天我們主要學習Collection集合，在day04時講解Map集合。

Collection：單列集合類的根介面，用於儲存一系列符合某種規則的元素，它有兩個重要的子介面，分別是java.util.List和java.util.Set。其中，List的特點是元素有序、元素可重複。Set的特點是元素無序，而且不可重複。List介面的主要實現類有java.util.ArrayList和java.util.LinkedList，Set介面的主要實現類有java.util.HashSet

和java.util.TreeSet。

從上面的描述可以看出JDK中提供了豐富的集合類庫，為了便於初學者進行系統地學習，接下來通過一張圖來描述整個集合類的繼承體系。

其中，橙色框裡填寫的都是介面型別，而藍色框裡填寫的都是具體的實現類。這幾天將針對圖中所列舉的集合類進行逐一地講解。

集合本身是一個工具，它存放在java.util包中。在Collection介面定義著單列集合框架中最最共性的內容。

1.3 Collection 常用功能

Collection是所有單列集合的父介面，因此在Collection中定義了單列集合(List和Set)通用的一些方法，這些方法可用於操作所有的單列集合。方法如下：

public boolean add(E e)：把給定的物件新增到當前集合中。
public void clear() :清空集合中所有的元素。
public boolean remove(E e): 把給定的物件在當前集合中刪除。
public boolean contains(E e): 判斷當前集合中是否包含給定的物件。
public boolean isEmpty(): 判斷當前集合是否為空。
public int size(): 返回集合中元素的個數。
public Object[] toArray(): 把集合中的元素，儲存到陣列中。

方法演示：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;

public class Demo1Collection {
  public static void main(String[] args) {
        // 建立集合物件 
       // 使用多型形式
       Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
       // 使用方法
       // 新增功能  boolean  add(String s)
       coll.add("小李廣");
       coll.add("掃地僧");
       coll.add("石破天");
       System.out.println(coll);

       // boolean contains(E e) 判斷o是否在集合中存在
       System.out.println("判斷  掃地僧 是否在集合中"+coll.contains("掃地僧"));

       //boolean remove(E e) 刪除在集合中的o元素
       System.out.println("刪除石破天："+coll.remove("石破天"));
       System.out.println("操作之後集合中元素:"+coll);
       
       // size() 集合中有幾個元素
        System.out.println("集合中有"+coll.size()+"個元素");

        // Object[] toArray()轉換成一個Object陣列
       Object[] objects = coll.toArray();
       // 遍歷陣列
       for (int i = 0; i < objects.length; i++) {
            System.out.println(objects[i]);
        }

        // void  clear() 清空集合
        coll.clear();
        System.out.println("集合中內容為："+coll);
        // boolean  isEmpty()  判斷是否為空
        System.out.println(coll.isEmpty());     
    }
}

tips: 有關Collection中的方法可不止上面這些，其他方法可以自行檢視API學習。

第二章 Iterator迭代器

2.1 Iterator介面

在程式開發中，經常需要遍歷集合中的所有元素。針對這種需求，JDK專門提供了一個介面java.util.Iterator。Iterator介面也是Java集合中的一員，但它與Collection、Map介面有所不同，Collection介面與Map介面主要用於儲存元素，而Iterator主要用於迭代訪問（即遍歷）Collection中的元素，因此Iterator物件也被稱為迭代器。

想要遍歷Collection集合，那麼就要獲取該集合迭代器完成迭代操作，下面介紹一下獲取迭代器的方法：

public Iterator iterator(): 獲取集合對應的迭代器，用來遍歷集合中的元素的。

下面介紹一下迭代的概念：

迭代：即Collection集合元素的通用獲取方式。在取元素之前先要判斷集合中有沒有元素，如果有，就把這個元素取出來，繼續在判斷，如果還有就再取出出來。一直把集合中的所有元素全部取出。這種取出方式專業術語稱為迭代。

Iterator介面的常用方法如下：

public E next():返回迭代的下一個元素。
public boolean hasNext():如果仍有元素可以迭代，則返回 true。

接下來我們通過案例學習如何使用Iterator迭代集合中元素：

public class IteratorDemo {
    public static void main(String[] args) {
    // 使用多型方式 建立物件
    Collection<String> coll = new ArrayList<String>();

    // 新增元素到集合
    coll.add("串串星人");
    coll.add("吐槽星人");
    coll.add("汪星人");
    //遍歷
    //使用迭代器 遍歷  每個集合物件都有自己的迭代器
    Iterator<String> it = coll.iterator();
    //  泛型指的是 迭代出 元素的資料型別
    while(it.hasNext()){ //判斷是否有迭代元素
      String s = it.next();//獲取迭代出的元素
      System.out.println(s);
     }
    }
}

tips:：在進行集合元素取出時，如果集合中已經沒有元素了，還繼續使用迭代器的next方法，將會發生java.util.NoSuchElementException沒有集合元素的錯誤。

2.2 迭代器的實現原理

我們在之前案例已經完成了Iterator遍歷集合的整個過程。當遍歷集合時，首先通過呼叫t集合的iterator()方法獲得迭代器物件，然後使用hashNext()方法判斷集合中是否存在下一個元素，如果存在，則呼叫next()方法將元素取出，否則說明已到達了集合末尾，停止遍歷元素。

Iterator迭代器物件在遍歷集合時，內部採用指標的方式來跟蹤集合中的元素，為了讓初學者能更好地理解迭代器的工作原理，接下來通過一個圖例來演示Iterator物件迭代元素的過程：

在呼叫Iterator的next方法之前，迭代器的索引位於第一個元素之前，不指向任何元素，當第一次呼叫迭代器的next方法後，迭代器的索引會向後移動一位，指向第一個元素並將該元素返回，當再次呼叫next方法時，迭代器的索引會指向第二個元素並將該元素返回，依此類推，直到hasNext方法返回false，表示到達了集合的末尾，終止對元素的遍歷。

2.3 增強for

增強for迴圈(也稱for each迴圈)是JDK1.5以後出來的一個高階for迴圈，專門用來遍歷陣列和集合的。它的內部原理其實是個Iterator迭代器，所以在遍歷的過程中，不能對集合中的元素進行增刪操作。

格式：

for(元素的資料型別 變數 : Collection集合or陣列){ 
    //寫操作程式碼
}

它用於遍歷Collection和陣列。通常只進行遍歷元素，不要在遍歷的過程中對集合元素進行增刪操作。

練習1：遍歷陣列

public class NBForDemo1 {
  public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {3,5,6,87};
     //使用增強for遍歷陣列
        for(int a : arr){//a代表陣列中的每個元素
            System.out.println(a);
        }
    }
}

練習2:遍歷集合

public class NBFor {
  public static void main(String[] args) {    
       Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
       coll.add("小河神");
       coll.add("老河神");
       coll.add("神婆");
       //使用增強for遍歷
       for(String s :coll){//接收變數s代表 代表被遍歷到的集合元素
           System.out.println(s);
       }
    }
}

tips: 新for迴圈必須有被遍歷的目標。目標只能是Collection或者是陣列。新式for僅僅作為遍歷操作出現。

第三章泛型

3.1 泛型概述

在前面學習集合時，我們都知道集合中是可以存放任意物件的，只要把物件儲存集合後，那麼這時他們都會被提升成Object型別。當我們在取出每一個物件，並且進行相應的操作，這時必須採用型別轉換。

大家觀察下面程式碼：

public class GenericDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("abc");
        coll.add("itcast");
        coll.add(5);//由於集合沒有做任何限定，任何型別都可以給其中存放
        Iterator it = coll.iterator();
        while(it.hasNext()){
            //需要列印每個字串的長度,就要把迭代出來的物件轉成String型別
            String str = (String) it.next();
            System.out.println(str.length());
        }
    }
}

程式在執行時發生了問題java.lang.ClassCastException。為什麼會發生型別轉換異常呢？我們來分析下：由於集合中什麼型別的元素都可以儲存。導致取出時強轉引發執行時 ClassCastException。怎麼來解決這個問題呢？ Collection雖然可以儲存各種物件，但實際上通常Collection只儲存同一型別物件。例如都是儲存字串物件。因此在JDK5之後，新增了泛型(Generic)語法，讓你在設計API時可以指定類或方法支援泛型，這樣我們使用API的時候也變得更為簡潔，並得到了編譯時期的語法檢查。

泛型：可以在類或方法中預支地使用未知的型別。

tips:一般在建立物件時，將未知的型別確定具體的型別。當沒有指定泛型時，預設型別為Object型別。

3.2 使用泛型的好處

上一節只是講解了泛型的引入，那麼泛型帶來了哪些好處呢？

將執行時期的ClassCastException，轉移到了編譯時期變成了編譯失敗。
避免了型別強轉的麻煩。

通過我們如下程式碼體驗一下：

public class GenericDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
    Collection<String> list = new ArrayList<String>();
    list.add("abc");
    list.add("itcast");
    // list.add(5);//當集合明確型別後，存放型別不一致就會編譯報錯
    // 集合已經明確具體存放的元素型別，那麼在使用迭代器的時候，迭代器也同樣會知道具體遍歷元素型別
    Iterator<String> it = list.iterator();
    while(it.hasNext()){
      String str = it.next();
      //當使用Iterator<String>控制元素型別後，就不需要強轉了。獲取到的元素直接就是String型別
      System.out.println(str.length());
     }
    }
}

tips:泛型是資料型別的一部分，我們將類名與泛型合併一起看做資料型別。

3.3 泛型的定義與使用

我們在集合中會大量使用到泛型，這裡來完整地學習泛型知識。

泛型，用來靈活地將資料型別應用到不同的類、方法、介面當中。將資料型別作為引數進行傳遞。

定義和使用含有泛型的類

定義格式：

修飾符 class 類名<代表泛型的變數> {  }

例如，API中的ArrayList集合：

class ArrayList<E>{ 
  public boolean add(E e){ }

  public E get(int index){ }
   ....
}

使用泛型：即什麼時候確定泛型。

在建立物件的時候確定泛型

例如，ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();

此時，變數E的值就是String型別,那麼我們的型別就可以理解為：

class ArrayList<String>{ 
   public boolean add(String e){ }

   public String get(int index){  }
   ...
}

再例如，ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();

此時，變數E的值就是Integer型別,那麼我們的型別就可以理解為：

class ArrayList<Integer> { 
   public boolean add(Integer e) { }

   public Integer get(int index) {  }
   ...
}

舉例自定義泛型類

public class MyGenericClass<MVP> {
    //沒有MVP型別，在這裡代表 未知的一種資料型別 未來傳遞什麼就是什麼型別
    private MVP mvp;
   
  public void setMVP(MVP mvp) {
    this.mvp = mvp;
   }
   
  public MVP getMVP() {
    return mvp;
   }
}

使用:

public class GenericClassDemo {
    public static void main(String[] args) {         
     // 建立一個泛型為String的類
     MyGenericClass<String> my = new MyGenericClass<String>();     
     // 呼叫setMVP
     my.setMVP("大鬍子登登");
     // 呼叫getMVP
     String mvp = my.getMVP();
     System.out.println(mvp);
     //建立一個泛型為Integer的類
     MyGenericClass<Integer> my2 = new MyGenericClass<Integer>(); 
     my2.setMVP(123);       
     Integer mvp2 = my2.getMVP();
   }
}

含有泛型的方法

定義格式：

修飾符 <代表泛型的變數> 返回值型別 方法名(引數){  }

例如，

public class MyGenericMethod {   
  public <MVP> void show(MVP mvp) {
       System.out.println(mvp.getClass());
   }
  
  public <MVP> MVP show2(MVP mvp) {   
       return mvp;
   }
}

使用格式：呼叫方法時，確定泛型的型別

public class GenericMethodDemo {
  public static void main(String[] args) {
    // 建立物件
    MyGenericMethod mm = new MyGenericMethod();
    // 演示看方法提示
    mm.show("aaa");
    mm.show(123);
    mm.show(12.45);
   }
}

含有泛型的介面

定義格式：

修飾符 interface介面名<代表泛型的變數> {  }

例如，

public interface MyGenericInterface<E>{
    public abstract void add(E e);
    
    public abstract E getE(); 
}

使用格式：

1、定義類時確定泛型的型別

例如

public class MyImp1 implements MyGenericInterface<String> {
    @Override
  public void add(String e) {
    // 省略...
   }

    @Override
    public String getE() {
        return null;
    }
}

此時，泛型E的值就是String型別。

2、始終不確定泛型的型別，直到建立物件時，確定泛型的型別

例如

public class MyImp2<E> implements MyGenericInterface<E> {
    @Override
    public void add(E e) {
      // 省略...
    }

    @Override
    public E getE() {
        return null;
    }
}

確定泛型：

/*
 * 使用
 */
public class GenericInterface {
  public static void main(String[] args) {
    MyImp2<String> my = new MyImp2<String>(); 
    my.add("aa");
   }
}

3.4 泛型萬用字元

當使用泛型類或者介面時，傳遞的資料中，泛型型別不確定，可以通過萬用字元<?>表示。但是一旦使用泛型的萬用字元後，只能使用Object類中的共性方法，集合中元素自身方法無法使用。

萬用字元基本使用

泛型的萬用字元:不知道使用什麼型別來接收的時候,此時可以使用?,?表示未知萬用字元。

此時只能接受資料,不能往該集合中儲存資料。

舉個例子大家理解使用即可：

public static void main(String[] args) {
  Collection<Intger> list1 = new ArrayList<Integer>();
  getElement(list1);
  Collection<String> list2 = new ArrayList<String>();
  getElement(list2);
}
public static void getElement(Collection<?> coll){}
//？代表可以接收任意型別

tips:泛型不存在繼承關係 Collection<Object> list = new ArrayList<String>();這種是錯誤的。

萬用字元高階使用----受限泛型

之前設定泛型的時候，實際上是可以任意設定的，只要是類就可以設定。但是在JAVA的泛型中可以指定一個泛型的上限和下限。

泛型的上限：

格式： 型別名稱 <? extends 類 > 物件名稱
意義： 只能接收該型別及其子類

泛型的下限：

格式： 型別名稱 <? super 類 > 物件名稱
意義： 只能接收該型別及其父型別

比如：現已知Object類，String 類，Number類，Integer類，其中Number是Integer的父類

public static void main(String[] args) {
  Collection<Integer> list1 = new ArrayList<Integer>();
  Collection<String> list2 = new ArrayList<String>();
  Collection<Number> list3 = new ArrayList<Number>();
  Collection<Object> list4 = new ArrayList<Object>();
  
  getElement(list1);
  getElement(list2);//報錯
  getElement(list3);
  getElement(list4);//報錯
 
  getElement2(list1);//報錯
  getElement2(list2);//報錯
  getElement2(list3);
  getElement2(list4);
 
}
// 泛型的上限：此時的泛型?，必須是Number型別或者Number型別的子類
public static void getElement1(Collection<? extends Number> coll){}
// 泛型的下限：此時的泛型?，必須是Number型別或者Number型別的父類
public static void getElement2(Collection<? super Number> coll){}

第四章集合綜合案例

4.1 案例介紹

按照鬥地主的規則，完成洗牌發牌的動作。具體規則：

使用54張牌打亂順序,三個玩家參與遊戲，三人交替摸牌，每人17張牌，最後三張留作底牌。

4.2 案例分析

準備牌：

牌可以設計為一個ArrayList<String>,每個字串為一張牌。每張牌由花色數字兩部分組成，我們可以使用花色集合與數字集合巢狀迭代完成每張牌的組裝。牌由Collections類的shuffle方法進行隨機排序。
發牌

將每個人以及底牌設計為ArrayList<String>,將最後3張牌直接存放於底牌，剩餘牌通過對3取模依次發牌。

看牌

直接列印每個集合。

4.3 程式碼實現

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;

public class Poker {
  public static void main(String[] args) {
    /*
    * 1: 準備牌操作
    */
    //1.1 建立牌盒 將來儲存牌面的 
    ArrayList<String> pokerBox = new ArrayList<String>();
    //1.2 建立花色集合
    ArrayList<String> colors = new ArrayList<String>();

    //1.3 建立數字集合
    ArrayList<String> numbers = new ArrayList<String>();

    //1.4 分別給花色 以及 數字集合新增元素
    colors.add("♥");
    colors.add("♦");
    colors.add("♠");
    colors.add("♣");

    for(int i = 2;i<=10;i++){
      numbers.add(i+"");
     }
    numbers.add("J");
    numbers.add("Q");
    numbers.add("K");
    numbers.add("A");
    //1.5 創造牌  拼接牌操作
    // 拿出每一個花色  然後跟每一個數字 進行結合  儲存到牌盒中
    for (String color : colors) {
      //color每一個花色 
      //遍歷數字集合
      for(String number : numbers){
        //結合
        String card = color+number;
        //儲存到牌盒中
        pokerBox.add(card);
       }
     }
    //1.6大王小王
    pokerBox.add("小☺");
    pokerBox.add("大☠");  
    // System.out.println(pokerBox);
    //洗牌 是不是就是將  牌盒中 牌的索引打亂 
    // Collections類  工具類  都是 靜態方法
    // shuffer方法  
    /*
     * static void shuffle(List<?> list) 
     *   使用預設隨機源對指定列表進行置換。 
     */
    //2:洗牌
    Collections.shuffle(pokerBox);
    //3 發牌
    //3.1 建立 三個 玩家集合  建立一個底牌集合
    ArrayList<String> player1 = new ArrayList<String>();
    ArrayList<String> player2 = new ArrayList<String>();
    ArrayList<String> player3 = new ArrayList<String>();
    ArrayList<String> dipai = new ArrayList<String>();   

    //遍歷 牌盒  必須知道索引  
    for(int i = 0;i<pokerBox.size();i++){
      //獲取 牌面
      String card = pokerBox.get(i);
      //留出三張底牌 存到 底牌集合中
      if(i>=51){//存到底牌集合中
        dipai.add(card);
       } else {
        //玩家1  %3  ==0
        if(i%3==0){
            player1.add(card);
         }else if(i%3==1){//玩家2
            player2.add(card);
         }else{//玩家3
            player3.add(card);
         }
       }
     }
    //看看
    System.out.println("令狐沖："+player1);
    System.out.println("田伯光："+player2);
    System.out.println("綠竹翁："+player3);
    System.out.println("底牌："+dipai); 
    }
}

02【Collection、泛型】

主要內容

第一章 Collection集合

1.1 集合概述

1.2 集合框架

1.3 Collection 常用功能

第二章 Iterator迭代器

2.1 Iterator介面

2.2 迭代器的實現原理

2.3 增強for

練習1：遍歷陣列

練習2:遍歷集合

第三章 泛型

3.1 泛型概述

3.2 使用泛型的好處

3.3 泛型的定義與使用

定義和使用含有泛型的類

含有泛型的方法

含有泛型的介面

3.4 泛型萬用字元

萬用字元基本使用

萬用字元高階使用----受限泛型

第四章 集合綜合案例

4.1 案例介紹

4.2 案例分析

4.3 程式碼實現

相關推薦

第三章泛型

第四章集合綜合案例