JavaSE - 集合类-工具类
JavaSE - 集合类-工具类
本节学习目标：
- 了解和掌握迭代器的使用方法；
- 了解和掌握比较器的使用方法；
- 了解和掌握选择器的使用方法；
- 了解和掌握Collections工具类中的常用方法。
1. 集合工具接口
Java对集合框架提供了很多工具接口，我们可以实现或使用这些接口来对集合进行修改与定制化。
1.1 迭代器
1. Iterable 接口
Iterable接口位于java.lang包下，意为可遍历的。
Collection接口继承了Iterable接口，所以Collection集合是可以使用迭代器进行遍历。Iterable接口提供的方法：
| 方法 | 返回值 | 功能 |
|---|---|---|
iterator() |
Iterator |
获取当前集合的迭代器 |
2. Iterator 接口
Iterator接口位于java.util包下，实现Iterator接口的类被称为迭代器，可以使用迭代器对Collection集合进行遍历等操作，Iterator接口提供的方法：
| 方法 | 返回值 | 功能 |
|---|---|---|
hasNext() |
boolean |
返回游标的下一个位置是否存在元素 |
next() |
E |
返回游标下一个位置的元素 |
remove() |
void |
移除游标位置的元素 |
编写代码进行测试：
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
public class TestIterator {
public static void main(String[] args) {
List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(57);
list.add(6);
list.add(-64);
Iterator<Integer> iterator1 = list.iterator();
while (iterator1.hasNext()) {
if (iterator1.next().equals(6)) {
iterator1.remove();
}
}
Iterator<Integer> iterator2 = list.iterator();
while (iterator2.hasNext()) {
System.out.print(iterator2.next() + " ");
}
}
}
// 运行结果
// 57 -64
迭代器的特性：
- 迭代器拥有一个游标，刚获取的迭代器的游标指向集合中第一个元素的前一个元素（
null）； - 调用
hasNext()方法会检查游标指向位置的后一个位置是否存在元素，是返回true，否返回false，可用于循环的控制条件。 - 调用
next()方法后游标会先向后移动一个元素，然后返回移动后游标位置的元素。如果游标已到达集合末尾（即hasNext()方法返回false），这时再调用next()方法会抛出NoSuchElementException异常； - 调用
remove()方法后游标会移除当前位置的元素。如果此时还未调用next()方法，或已经调用remove()方法，这时游标指向的元素为null。再次调用remove()方法后会抛出IllegalStateException异常； - 每次调用
iterator()方法返回的是新的迭代器，与之前已经获取的迭代器独立，游标位置是初始位置。
Collection集合的除了可以使用迭代器进行遍历，还可以使用foreach循环语句（即增强for循环）进行遍历：
public class TestIterator {
public static void main(String[] args) {
List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(57);
list.add(6);
list.add(-64);
for (Integer i : list) {
System.out.println(i);
}
}
}
// 运行结果
// 57 6 -64
1.2 比较器
比较器在使用TreeSet和TreeMap集合的时候比较常用，可以将元素或键值对的键按照某一属性进行排序。
有两种排序方式：
- 自然排序：让元素或键值对的键实现
Comparable接口并重写compareTo()方法； - 定制排序：编写外部比较器，实现
Comparator接口并重写compare()方法。
1. Comparable 接口
Comparable接口位于java.lang包下，它被称为内部比较器，定义在需要排序的JavaBean类内部。它只有一个方法：
| 方法 | 返回值 | 功能 |
|---|---|---|
compareTo(T o) |
int |
内部比较方法，当前对象与参数对象进行比较 |
元素和键值对的键可以实现Comparable接口，重写compareTo()方法，以实现自然排序：
public class Person implements Comparable<Integer> {
private Integer age;
private String name;
@Override
public int compareTo(Integer o) {
if (o == null) {
throw new IllegalArgumentException();
}
// 对age进行排序
// 如果相等返回0
if (this.age.equals(o)) {
return 0;
// age从小到大排序
// 如果当前age比参数大返回一个正数（1）
} else if (this.age > o) {
return 1;
// 如果当前age比参数晓返回一个负数（-1）
} else {
return -1;
}
}
// 省略其他代码
}
编写代码进行测试：
import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;
public class TestComparable {
public static void main(String[] args) {
Set<Person> set = new TreeSet<>();
set.add(new Person().setAge(32).setName("张三"));
set.add(new Person().setAge(24).setName("李四"));
set.add(new Person().setAge(35).setName("王五"));
set.add(new Person().setAge(18).setName("赵六"));
for (Person p : set) {
System.out.println(p);
}
}
}
/* 运行结果
Person{age=18, name='赵六'}
Person{age=24, name='李四'}
Person{age=32, name='张三'}
Person{age=35, name='王五'}
*/
2. Comparator 接口
Comparator接口位于java.util包下，它被称为外部比较器，定义在JavaBean类的外部，是独立的类（大多数使用内部类形式）。
它被@FunctionalInterface注解标注，所以可以使用lambda表达式实现。它的主要方法：
| 方法 | 返回值 | 功能 |
|---|---|---|
compare(T o1, T o2) |
int |
外部比较方法，对象o1和对象o2进行比较 |
外部比较器实现Comparator接口，并重写compare()方法，然后让集合使用，以实现定制排序：
public class TestComparable {
public static void main(String[] args) {
// 使用内部类编写外部比较器
// lambda表达式写法：
// Comparator comparator = (o1, o2) -> {
// if (o1 == null || o2 == null) {
// throw new IllegalArgumentException();
// }
// if (o1.getAge().equals(o2.getAge())) {
// return 0;
// } else if (o1.getAge() > o2.getAge()) {
// return -1;
// } else {
// return 1;
// }
// };
Comparator<Person> comparator = new Comparator<Person>() {
@Override
public int compare(Person o1, Person o2) {
if (o1 == null || o2 == null) {
throw new IllegalArgumentException();
}
// 对age进行排序
// 如果相等返回0
if (o1.getAge().equals(o2.getAge())) {
return 0;
// age从大到小排序
// 如果o1的age比o2大返回一个负数（-1）
} else if (o1.getAge() > o2.getAge()) {
return -1;
// 如果o1的age比o2小返回一个正数（1）
} else {
return 1;
}
}
};
// 使用集合的有参构造方法，传入比较器进行定制排序
Set<Person> set = new TreeSet<>(comparator);
set.add(new Person().setAge(32).setName("张三"));
set.add(new Person().setAge(24).setName("李四"));
set.add(new Person().setAge(35).setName("王五"));
set.add(new Person().setAge(18).setName("赵六"));
for (Person p : set) {
System.out.println(p);
}
}
}
/* 运行结果
Person{age=35, name='王五'}
Person{age=32, name='张三'}
Person{age=24, name='李四'}
Person{age=18, name='赵六'}
*/
1.3 过滤器（Predicate 接口）
Predicate接口位于java.util.function包下，它可以用来以某个条件筛选集合中的数据，所以被称为过滤器。
它被@FunctionalInterface注解标注，因此可以使用lambda表达式实现。它的主要方法：
| 方法 | 返回值 | 功能 |
|---|---|---|
test(T t) |
boolean |
测试方法，如果返回true则符合条件，返回false不符合条件 |
使用1.2节的Person类，编写代码进行测试：
public class TestPredicate {
public static void main(String[] args) {
// 过滤器
// lambda表达式写法：
// Predicate filter = person -> {
// return person.getAge() > 30;
// };
Predicate<Person> filter = new Predicate<Person>() {
@Override
public boolean test(Person person) {
// 筛选age大于30的person对象
return person.getAge() > 30;
}
};
Set<Person> set = new TreeSet<>();
set.add(new Person().setAge(32).setName("张三"));
set.add(new Person().setAge(24).setName("李四"));
set.add(new Person().setAge(35).setName("王五"));
set.add(new Person().setAge(18).setName("赵六"));
// 移除符合过滤器条件的person对象
set.removeIf(filter);
for (Person p : set) {
System.out.println(p);
}
}
}
/* 运行结果
Person{age=18, name='赵六'}
Person{age=24, name='李四'}
*/
2. Collections 工具类
Collections工具类位于java.util包下，它提供了大量静态方法用于对Collection集合以及Map集合的各种操作。
2.1 查询方法
Collections工具类提供的查询方法：
| 方法 | 返回值 | 功能 |
|---|---|---|
max(Collection coll) |
T |
以自然排序方式返回Collection集合coll中的最大元素 |
max(Collection coll, Comparator comp) |
T |
传入比较器comp以定制排序方式返回Collection集合 coll中的最大元素 |
min(Collection coll) |
T |
以自然排序方式返回Collection集合coll中的最小元素 |
min(Collection coll, Comparator comp) |
T |
传入比较器comp以定制排序方式返回Collection集合 coll中的最小元素 |
frequency(Collection c, Object o) |
int |
返回元素o在Collection集合c中出现的次数 |
2.2 操作方法
Collections工具类提供的操作方法：
| 方法 | 返回值 | 功能 |
|---|---|---|
addAll(Collection c, T... elements) |
boolean |
向Collection集合c中添加元素，可以添加多个元素 |
copy(List dest, List src) |
void |
将List集合src中的元素复制至List集合desc中，复制后元素的索引不变， desc长度至少与src长度相同 |
fill(List list, T obj) |
void |
将obj填充到List集合list中 |
replaceAll(List |
boolean |
将List集合list中所有元素oldVal替换为元素newVal |
swap(List list, int i, int j) |
void |
将List集合list中索引为i和j位置的元素交换 |
2.3 排序方法
Collections工具类提供的排序方法：
| 方法 | 返回值 | 功能 |
|---|---|---|
reverse(List list) |
void |
将List集合list中的元素反转为倒序 |
shuffle(List list) |
void |
将List集合list中的元素进行随机排序 |
shuffle(List list, Random rnd) |
void |
使用指定随机数产生器rnd对List集合list中的元素进行随机排序 |
sort(List |
void |
按照元素的某一属性对List集合list中的元素进行自然排序 |
sort(List |
void |
传入比较器c对List集合list中的元素进行定制排序 |
2.4 单例集合方法
这些方法会返回一个只有一个元素的不可变集合，并且长度只有1，可节省内存空间：
| 方法 | 返回值 | 功能 |
|---|---|---|
singleton(T o) |
Set |
返回一个只有元素o的不可变Set集合 |
singletonList(T o) |
List |
返回一个只有元素o的不可变List集合 |
singletonMap(K key, V value) |
Map |
返回一个只有一个键值对的不可变Map集合， 键值对的键为 key，键值对的值为value |
2.5 空集合方法
这些方法会返回一个空的不可变集合，可节省内存空间：
| 方法 | 返回值 | 功能 |
|---|---|---|
emptyList() |
List |
返回一个不可变的空List集合 |
emptySet() |
Set |
返回一个不可变的空Set集合 |
emptyMap() |
Map |
返回一个不可变的空Map集合 |
2.6 同步集合方法
这些方法将传入的集合包装为线程安全的集合，以适用于多线程环境：
| 方法 | 返回值 | 功能 |
|---|---|---|
synchronizedList(List |
List |
将List集合list包装为线程安全的List集合 |
synchronizedSet(Set |
Set |
将Set集合s包装为线程安全的Set集合 |
synchronizedSortedSet(SortedSet |
SortedSet |
将SortedSet集合s包装为线程安全的SortedSet集合 |
synchronizedNavigableSet(NavigableSet |
NavigableSet |
将NavigableSet集合s包装为线程安全的NavigableSet集合 |
synchronizedMap(Map |
Map |
将Map集合m包装为线程安全的Map集合 |
synchronizedSortedMap(SortedMap |
SortedMap |
将SortedMap集合m包装为线程安全的SortedMap集合 |
synchronizedNavigableMap(NavigableMap |
NavigableMap |
将NavigableMap集合m包装为线程安全的NavigableMap集合 |