java基礎學習——24、容器
Java中有一些對象被稱為容器(container)。容器中可以包含多個對象，每個對象稱為容器中的一個元素。容器是用對象封裝的數據結構(data structure)。
充滿夢想的容器
不同的數據結構有不同的組織元素的方式，也可以有不同的操作。根據具體實施的不同，數據結構的操作效率也各有差別。Java中的容器也是這樣。我們要選擇適當的容器，以應對變化的需求。
(關於數據結構更多的內容，可參考紙上談兵: 算法與數據結構)
數組
數組(array)是最常見的數據結構。數組是相同類型元素的有序集合，並有固定的大小(可容納固定數目的元素)。數組可以根據下標(index)來隨機存取(random access)元素。在內存中，數組通常是一段連續的存儲單元。
Java支持數組這一數據結構。我們需要說明每個數組的類型和大小。如下:
public class Test
{
public static void main(String[] args)
{
Human[] persons = new Human[2]; // array size 2
persons[0] = new Human(160);
persons[1] = new Human(170);
int[] a = {1, 2, 3, 7, 9}; // array size 5
System.out.println(a[2]);
String[] names = {"Tom", "Jerry", "Luffy"}; // array size 3
System.out.println(names[0]);
}
}
在說明類型時，在類型說明(Human)後面增加一個[]，來說明是一個數組。使用new創建容器時，需要說明數組的大小。
我們可以使用 數組名[下標] 的方式來調用某個元素。我們可以逐個的初始化數組的元素，也可以在聲明的同時使用{}初始化數組。
對於非基本類型的數組，比如Human[]，數組中存儲的是對象的引用。
我們可以調用System.arraycopy()方法來有效的復制數組:
public class Test
{
public static void main(String[] args)
{
int[] aFrom = {1, 2, 3, 7, 9}; // array size 5
int[] aTo = new int[3];
System.arraycopy(aFrom, 1, aTo, 0, 3);
System.out.println(aTo[1]);
}
}
System.arraycopy()中，aFrom為想要復制出去的數組，aTo為想要復制到的數組，1為aFrom的想要復制出去的元素起始位置，0為aTo中想要存儲復制來元素的起始位置，3為所要復制的元素總數。
Collection
表(List)和集合(Set)是java.util中定義的兩個接口(interface)。這兩個接口都繼承自Collection接口。通過實施接口，我們可以獲得相應的容器。
我們之前都是使用類(class)來說明引用的類型。事實上，我們也可以用接口(interface)來說明引用的類型。該類型引用所指向的對象必須實施了該接口。
我們先來使用表(List)容器。List是有序的元素集合，所以可以使用下標來說明元素的位置。集合中的元素可以相等:
import java.util.*;
public class Test
{
public static void main(String[] args)
{
List<String> l1 = new ArrayList<String>();
l1.add("good");
l1.add("bad");
l1.add("shit");
l1.remove(0);
System.out.println(l1.get(1));
System.out.println(l1.size());
}
}
當我們在定義接口和創建容器時，我們使用<class>的方式來說明容器中所能容納元素的類型。我們將只能在容器中放入class類及其衍生類的對象。
容器的引用為List類型，但容器的實施為ArrayList類。這裏是將接口與實施分離。事實上，同一種抽象數據結構(ADT)都可以有多種實施方法(比如棧可以實施為數組和鏈表)。這樣的分離允許我們更自由的選擇ADT的實施方式。
我們可以定義<Object>類型的容器。由於Java中的所有類都繼承自Object類，這樣的容器實際上可以放入任意類型的對象。
在上面的程序中，容器為String類型。我們用
- add()方法加入新的元素
- get()方法可以獲取容器中的元素，傳遞一個整數下標作為參數
- remove()方法可以刪除容器中的元素，傳遞一個整數下標作為參數。(有另一個remove()，傳遞元素自身作為參數)
- size()方法用來返回容器中元素的總數。
List的官方文檔
集合(set)也是元素的集合。集合中不允許有等值的元素，集合的元素沒有順序:
import java.util.*;
public class Test
{
public static void main(String[] args)
{
Set<Integer> s1 = new HashSet<Integer>();
s1.add(4);
s1.add(5);
s1.add(4);
s1.remove(5);
System.out.println(s1);
System.out.println(s1.size());
}
}
重復加入的元素4只被放入容器一次。由於Set是無序的，在remove()中，我們直接傳遞目標元素本身作為參數。
Set的官方文檔
List和Set都繼承自Collection接口。Collection代表了對象的集合。上面List和Set接口中的許多方法實際上繼承自Collection，比如:
add("good") 加入元素
size() 返回元素的總數
contains("bad") 是否包含元素
remove("good") 刪除元素
Collection的官方文檔
Collection還有一個iterator()的方法。該方法將Collection容器封裝成循環器(Iterator)。循環器是元素的集合，它有next()方法，用於每次返回一個元素，直到循環器中元素窮盡。
import java.util.*;
public class Test
{
public static void main(String[] args)
{
List<Integer> l1 = new ArrayList<Integer>();
l1.add(4);
l1.add(5);
l1.add(2);
Iterator i = l1.iterator();
while(i.hasNext()) {
System.out.println(i.next());
}
}
}
Iterator的官方文檔
Map
Map是鍵值對的集合。Map中的每個元素是一個鍵值對，即一個鍵(key)和它對應的對象值(value)。對於Map容器，我們可以通過鍵來找到對應的對象。
哈希表是Map常見的一種實施方式，參考紙上談兵: 哈希表 (hash table)
我們需要聲明Map的鍵和值的類型。我們下面實施一個HashMap:
import java.util.*;
public class Test
{
public static void main(String[] args)
{
Map<String, Integer> m1 = new HashMap<String, Integer>();
m1.put("Vamei", 12);
m1.put("Jerry", 5);
m1.put("Tom", 18);
System.out.println(m1.get("Vamei"));
}
}
在Map中，我們使用put()方法來添加元素，用get()方法來獲得元素。
Map還提供了下面的方法，來返回一個Collection:
keySet() 將所有的鍵轉換為Set
values() 將所有的值轉換為List
總結
Java中，容器的接口與實施分離。這給了Java程序員更大的選擇自由，當然，也為編程增加了難度。
接口為我們提供了合法的操作。在效果層面上看，不同的實施都有相同的效果。當然，不同的情境下，實施的細節將決定運行效率。
最後，是我們提到的各個類與接口的關系:
java基礎學習——24、容器