《Core Java》读书笔记——第13章

集合

(这一部分涉及的内容较多，我打算先从Core Java 书上的内容讲起，如何使用它们。其次从源码的角度讲解部分集合框架，然后介绍一点Java 8 的新特性，因为Java 8 引入的lambda表达式很大程度上影响了集合框架的使用，并且源码中也多了函数式接口的编程以及接口中默认方法的实现，这些都是Java 8 的新特性。最后希望通过一个小小的项目来结束这一章的内容。)

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13.1 集合接口

13.1.1 将集合的接口与实现分离。

Java的集合类库将接口与实现分离。先来熟悉一下队列（queue）是如何分离的。
队列接口指出可以在队列的尾部添加元素，在队列的头部删除元素，并且可以查找队列中元素的个数。一个队列接口的最小形式可能类似下面这样：

    interface Queue<E>  
    {  
        void add(E Element);  
        E remove();  
        int size();
    }

接口只是提供了一组方法，具体怎么实现并不做要求。例如，队列通常有两种实现方式：一种使用循环数组，另一种使用链表。每一个实现都可以通过一个实现了Queue接口的类表示。

    class CircularArrayQueue implements Queue   //not an actual library class
    {
        CircularArrayQueue(int capacity) {...}
        public void add(E element) {...}
        public E remove() {...}
        public int size() {...}
        private E[] elements;
        private int head;
        private int tail;
    }

链表实现

    class LinkedListQueue implements Queue    //not an actual library 
    {
        LinkedListQueue(){...}
        public void add(E element){...}
        pubilc E remove() {...}
        public int size() {...}

        private Link head;
        private Link tail;
    }

只有在构建集合对象时，使用具体的类才有意义。可以使用接口类型存放集合的引用（在第六章讲接口的时候说过这种用法。）
API文档中，有另外一组名字以Abstract开头的类，这些类是为类库实现者设计的，这些类中已经实现了很多方法，如果用户想要实现自己的集合类，继承这些类要方便很多。例如，扩展AbstractQueue要比实现Queue接口中的所有方法轻松得多。

13.1.2 Java类库中的集合接口和迭代器接口

在Java类库中，集合类的基本接口是Collection接口，这个接口有两个基本方法

    public interface Collection
    {
        boolean add(E element)
        Iterator iterator();
    }

add方法用于向集合中添加元素。如果添加元素确实改变了集合就返回true，如果集合没有发生变化就返回false。
iterator方法用于返回一个实现了Iterator接口的对象。可以使用这个迭代器对象依次访问集合中的元素。

1. 迭代器

Iterator接口包含3个方法

    public interface Iterator
    {
        E next();
        boolean hasNext();
        void remove();
    }

通过反复调用next方法，可以逐个访问集合中的每个元素。但是在调用next之前需要调用hasNext方法来判断是否还有元素可供访问。从JavaSE 5.0起，可以采用“for each”循环来访问任何实现了Iterable接口的对象。

    for(String element: c)
    {
        do something with element
    }

Iterable接口只有一个方法 (Java 8 还包含了两个default方法)：

    public interface Iterable
    {
        Iterator iterator();
    }

Collection接口扩展了Iterable接口。因此，对于标准库中的任何集合都可以使用“for each”循环

Java 中的迭代器认为是位于两个元素之间。当调用next时，迭代器就越过下一个元素，并返回刚刚越过的那个元素的引用。

1. 删除引用
   Iterator 接口的remove方法将会删除上次调用next方法时返回的元素。举个例子，如何删除字符串集合中第一个元素：

    Iterator it = c.iterator();
    it.next();
    it.remove();

对next方法和remove方法的调用具有依赖性。如果调用remove之前没有调用next将是不合法的。如果这样做，将会抛出一个IllegalStateException异常。如果想要删除两个相邻的元素，不能直接这样调用：

    it.remove();
    it.remove();  //Error

而是要这样调用：

    it.remove();
    it.next();
    it.remove();  //OK

3.泛型实用方法
由于Collection与Iterator都是泛型接口，可以编写操作任何集合类型的使用方法。例如，下面是一个检测任意集合是否包含指定元素的泛型方法：

    public static  boolean contains(Collection c, Object obj)
    {
        for(E element : c)
            if(element.equals(obj))
                return true;
        return false;
    }

由于这种特性，Abstract系列的类中，可以提供很多有用的例行方法。这就使得数据结构的实现者并没有实现所有例行方法的负担。

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13.2 具体的集合

Java的集合主要有两个分支，一种是实现了Collection接口的，一种是实现了Map接口的。

13.2.1 链表

数组的缺陷在于从数组的中间删除一个元素（或者插入）要付很大的代价，因为会让中间位置之后的元素都要移动。链表则没有这种缺陷。Java中直接提供了LinkedList这个类，并且Java中的链表都是双向的。下面通过简单的代码示例，来看看链表的基本操作。

    List<String> staff = new LinkedList<>();
    staff.add("Amy");
    staff.add("Bob");
    staff.add("Carl");
    Iterator it = staff.iterator();
    String first = it.next();      //visit first element
    String second = it.next();     //visit second element
    it.remove();                   //remove last visited element (means second)

上面的图乍看上去会让人有一种误解，真正的first难道不是第一个元素，而是第一个元素的前驱结点？事实上不是这样的。阅读LinkedList源码可以发现，默认的add是向链表结尾插入的。上面的first“结点”（其实上面那张图画的first并不是一个真正的结点）只是为了方便理解，它就是指向第一个元素的引用而已。并不想C或者C++那样，链表的两种组织方式，有的有一种组织方式是有一个head节点的，Java不存在这个东西，不要误解了。（我这里表述的不是很清楚，如果看不明白也就算了，不是很重要，实在想理解的，就看看源码吧，直接动手画画链表怎么插入的，就一目了然了。）
链表的删除就更简单了