第十三天:Collection、迭代器、泛型

一.Collection集合

(一)集合概述

  • 集合:集合是java中提供的一种容器,可以用来存储多个数据。
  • 数组的长度是固定的。集合的长度是可变的。
  • 数组中存储的是的元素,可以存储值。集合存储的都是。而且对象的类型可以不一致。在开发中一般当对象多的时候,使用集合进行存储。

(二)集合框架

集合按照其存储结构可以分为两大类,分别是单列集合java.util.Collection和双列集合java.util.Map

Collection:单列集合类的根接口,用于存储一系列符合某种规则的元素,它有两个重要的子接口,分别是java.util.Listjava.util.Set

  • List的特点是元素有序、元素可重复。
    List接口的主要实现类有java.util.ArrayListjava.util.LinkedList
  • Set的特点是元素无序,而且不可重复。
    Set接口的主要实现类有java.util.HashSetjava.util.TreeSet
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(三)Collection 常用功能

Collection是所有单列集合的父接口,因此在Collection中定义了单列集合(ListSet)通用的一些方法,这些方法可用于操作所有的单列集合。方法如下:

  • public boolean add(E e): 把给定的对象添加到当前集合中 。
  • public void clear() :清空集合中所有的元素。
  • public boolean remove(E e): 把给定的对象在当前集合中删除。
  • public boolean contains(E e): 判断当前集合中是否包含给定的对象。
  • public boolean isEmpty(): 判断当前集合是否为空。
  • public int size(): 返回集合中元素的个数。
  • public Object[] toArray(): 把集合中的元素,存储到数组中。

代码:

public class CollectionTest {
    public static void main(String[] args) {
        Collection coll = new ArrayList<>();
        boolean b1 = coll.add("张三");
        System.out.println("添加数据张三是否成功: " + b1);
        coll.add("李四");
        coll.add("王五");
        coll.add("赵六");
        coll.add("田七");
        System.out.println("集合中元素为: "+coll);
        System.out.println("==============");

        boolean b2 = coll.remove("田七");
        System.out.println("删除数据田七是否成功: " + b2);
        boolean b3 = coll.remove("赵四");
        System.out.println("删除数据赵四是否成功: " + b3);
        System.out.println("集合中元素为: "+coll);
        System.out.println("==============");

        boolean b4 = coll.contains("张三");
        System.out.println("coll集合中是否包含张三: " + b4);
        boolean b5 = coll.contains("赵四");
        System.out.println("coll集合中是否包含赵四: " + b5);
        System.out.println("==============");

        int num = coll.size();
        System.out.println("coll集合中元素的个数为: " + num);
        System.out.println("==============");

        boolean b6 = coll.isEmpty();
        System.out.println("coll集合中是否为空: " + b6);
        System.out.println("==============");

        Object[] arr = coll.toArray();
        System.out.println("转化为数组...");
        System.out.print("数组中元素为: ");
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.print(arr[i] + " ");
        }
        System.out.println("\n==============");

        System.out.println("清空集合!");
        coll.clear();

        boolean b7 = coll.isEmpty();
        System.out.println("coll集合中是否为空: " + b7);
    }
}

运行结果:

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二.Iterator迭代器

(一)概述

在程序开发中,经常需要遍历集合中的所有元素。针对这种需求,JDK专门提供了一个接口java.util.Iterator

  • Iterator接口也是Java集合中的一员,但它与CollectionMap接口有所不同。
  • Collection接口与Map接口主要用于存储元素。
  • Iterator主要用于迭代访问(即遍历)Collection中的元素。

因此Iterator对象也被称为迭代器。

  • 迭代:即Collection集合元素的通用获取方式。在取元素之前先要判断集合中有没有元素,如果有,就把这个元素取出来,继续判断,如果还有就再取出出来。一直把集合中的所有元素全部取出。这种取出方式专业术语称为。

(二)获取Iterator的方法

  • public Iterator iterator(): 获取集合对应的迭代器,用来遍历集合中的元素的。
    Iterator接口的常用方法如下:

(三)Iterator接口的常用方法

  • public E next():返回迭代的下一个元素。
  • public boolean hasNext():如果仍有元素可以迭代,则返回 true。

代码:

public class IteratorTest {
    public static void main(String[] args) {
        Collection coll = new ArrayList<>();
        coll.add("张三");
        coll.add("李四");
        coll.add("王五");
        coll.add("赵六");
        coll.add("田七");
        // 多态
        Iterator iterator = coll.iterator();
        // 使用while循环遍历集合
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.print(iterator.next() + " ");
        }
        System.out.println("\n========================");
        // 使用for循环遍历集合
        for (Iterator i = coll.iterator(); i.hasNext(); ) {
            System.out.print(i.next() + " ");
        }
    }
}

运行结果:

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(四)迭代器的实现原理

当遍历集合时,首先通过调用集合的iterator()方法获得迭代器对象,然后使用hasNext()方法判断集合中是否存在下一个元素,如果存在,则调用next()方法将元素取出,否则说明已到达了集合末尾,停止遍历元素。

Iterator迭代器对象在遍历集合时,内部采用的方式来跟踪集合中的元素。
在调用Iteratornext()方法之前,迭代器的索引位于第一个元素之前,不指向任何元素,当第一次调用迭代器的next()方法后,迭代器的索引会向后移动一位,指向第一个元素并将该元素返回,当再次调用next()方法时,迭代器的索引会指向第二个元素并将该元素返回,依此类推,直到hasNext()方法返回false,表示到达了集合的末尾,终止对元素的遍历。

(五)增强for

增强for循环(也称for each循环)是JDK1.5以后出来的一个高级for循环,专门用来遍历数组和集合的。它的内部原理其实是个Iterator迭代器,所以在遍历的过程中,不能对集合中的元素进行增删操作。

public class ForEachTest {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
        Collection coll = new ArrayList<>();
        coll.add("张三");
        coll.add("李四");
        coll.add("王五");
        coll.add("赵六");
        //增强for循环:底层使用的也是迭代器,使用for循环的格式,简化了迭代器的书写

        // 遍历数组
        for (int i : arr) {
            System.out.print(i + " ");
        }
        // 遍历集合
        System.out.println("\n=======================");
        for (String str : coll) {
            System.out.print(str + " ");
        }
    }
}

运行结果:

image.png

三.泛型

(一)泛型概述

Collection虽然可以存储各种对象,但实际上通常Collection只存储同一类型对象。例如都是存储字符串对象。因此在JDK5之后,新增了泛型(Generic)语法,让你在设计API时可以指定类或方法支持泛型,这样我们使用API的时候也变得更为简洁,并得到了编译时期的语法检查。

  • 泛型:可以在类或方法中预支地使用未知的类型。

注意事项:一般在创建对象时,将未知的类型确定具体的类型。当没有指定泛型时,默认类型为Object类型。

(二)Java泛型中的标记符含义:

E - Element (在集合中使用,因为集合中存放的是元素)
T - Type(Java 类)
K - Key(键)
V - Value(值)
N - Number(数值类型)
? - 表示不确定的java类型

(三)使用泛型的好处

  • 将运行时期的ClassCastException,转移到了编译时期变成了编译失败。
  • 避免了类型强转的麻烦,存储的是什么类型,取出的就是什么类型。

代码:

public class GenericTest {
    public static void main(String[] args) {
        show1();
        System.out.println("=================");
        show2();
    }

    /*
    创建集合对象,不使用泛型
    好处:
        集合不使用泛型,默认的类型就是Object类型,可以存储任意类型的数据
    弊端:
        不安全,会引发异常
    */
    private static void show1() {
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("a");
        coll.add(1);
        Iterator it = coll.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            Object obj = it.next();
            System.out.println(obj);
            //会抛出ClassCastException类型转换异常,不能把Integer类型转换为String类型
            // String str = (String)obj;
            // System.out.println(str+"-->length: "+str.length());
        }
    }

    /*
    创建集合对象,使用泛型
    好处:
       1.避免了类型转换的麻烦,存储的是什么类型,取出的就是什么类型
       2.把运行期异常(代码运行之后会抛出的异常),提升到了编译期(写代码的时候会报错)
    弊端:
       泛型是什么类型,只能存储什么类型的数据
    */
    private static void show2() {
        Collection coll = new ArrayList<>();
        coll.add("a");
        coll.add("b");
        // add(java.lang.String)in ArrayList cannot be applied to (int)
        // coll.add(1);
        Iterator it = coll.iterator();
        while(it.hasNext()){
            System.out.println(it.next());
        }
    }
}

运行结果:

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(四)泛型擦除

泛型只是编译器的一个标识,在运行期间泛型的类型会被擦除,也就是说List.classList.class是一种类型。并不能区分。它只在编译期区分,这个容器能够装什么。形象点说 容器相当于一个篮子,而泛型就是在篮子上贴上了一个 标签,当运行时期这个标签就会被去除,装有不同东西的篮子,在运行期都是可以看做是一样的了。

注意事项:泛型是数据类型的一部分,我们将类名与泛型合并一起看做数据类型。

(五)泛型的定义与使用

泛型,用来灵活地将数据类型应用到不同的类、方法、接口当中。将数据类型作为参数进行传递。

1.含有泛型的类

(1) 定义格式:

修饰符 class 类名<代表泛型的变量> {  }

(2) 使用泛型: 即什么时候确定泛型。
在创建对象的时候确定泛型的类型

代码:
MyGenericClass.java

public class MyGenericClass {
    private int num;
    private MVP mvp;

    public MyGenericClass() {
    }

    public MyGenericClass(int num, MVP mvp) {
        this.num = num;
        this.mvp = mvp;
    }

    public int getNum() {
        return num;
    }

    public void setNum(int num) {
        this.num = num;
    }

    public MVP getMvp() {
        return mvp;
    }

    public void setMvp(MVP mvp) {
        this.mvp = mvp;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "MyGenericClass{" +
                "num=" + num +
                ", mvp=" + mvp +
                '}';
    }
}

MyGenericClassTest.java

public class MyGenericClassTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个泛型为String的类
        MyGenericClass mgc = new MyGenericClass<>();
        mgc.setNum(10);
        mgc.setMvp("张三");
        System.out.println(mgc);

        // 创建一个泛型为Integer的类
        MyGenericClass mgc2 = new MyGenericClass<>();
        mgc2.setNum(20);
        mgc2.setMvp(18);
        System.out.println(mgc2);
    }
}

运行结果:

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2.含有泛型的方法

(1) 定义格式:

修饰符 <代表泛型的变量> 返回值类型 方法名(参数){  }

(2) 使用格式: 即什么时候确定泛型。
调用方法时,确定泛型的类型

代码:

public class MyGenericMethod {
    public static void main(String[] args) {
        MyGenericMethod mgm = new MyGenericMethod();
        mgm.method("张三");
        mgm.method(1);
        mgm.method(8.8);
        mgm.method(true);
        method1("李四");
    }

    // 静态方法使用泛型
    public static  void method1(MVP mvp) {
        System.out.println("静态方法-->mvp: " + mvp);
    }

    // 普通方法使用泛型
    public  void method(MVP mvp) {
        System.out.println("普通方法-->mvp: " + mvp);
    }
}

运行结果:

image.png
3.含有泛型的接口

(1) 定义格式:

修饰符 interface 接口名<代表泛型的变量> {  }

(2) 使用格式: 即什么时候确定泛型。

  • 定义实现类时确定泛型的类型

代码:
MyGenericInterface.java

public interface MyGenericInterface {
    void method(MVP mvp);
}

MyGenericInterfaceImpl1.java

//含有泛型的接口,第一种使用方式:定义接口的实现类,实现接口,指定接口的泛型
public class MyGenericInterfaceImpl1 implements MyGenericInterface {
    @Override
    public void method(String mvp) {
        System.out.println("mvp: " + mvp);
    }
}

MyGenericInterfaceTest1.java

public class myGenericInterfaceTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        MyGenericInterfaceImpl1 impl = new MyGenericInterfaceImpl1();
        impl.method("张三");
    }
}

运行结果:

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  • 始终不确定泛型的类型,直到创建对象时,确定泛型的类型

代码:
MyGenericInterface.java

public interface MyGenericInterface {
    void method(MVP mvp);
}

MyGenericInterfaceImpl2.java

// 含有泛型的接口第二种使用方式:接口使用什么泛型,实现类就使用什么泛型,类跟着接口走
// 就相当于定义了一个含有泛型的类,创建对象的时候确定泛型的类型
public class MyGenericInterfaceImpl2 implements MyGenericInterface {
    @Override
    public void method(MVP mvp) {
        System.out.println("mvp: " + mvp);
    }
}

MyGenericInterfaceTest2.java

public class MyGenericInterfaceTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        MyGenericInterfaceImpl2 impl = new MyGenericInterfaceImpl2<>();
        impl.method(100);
    }
}

运行结果:

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4.泛型通配符

当使用泛型类或者接口时,传递的数据中,泛型类型不确定,可以通过通配符表示。但是一旦使用泛型的通配符后,只能使用Object类中的共性方法,集合中元素自身方法无法使用。
(1) 通配符基本使用
泛型的通配符:不知道使用什么类型来接收的时候,此时可以使用?,?表示未知通配符。

  • 此时只能接受数据,不能往该集合中存储数据。
  • 不能创建对象使用
  • 只能作为方法的参数使用

代码:

public class GenericGeneral {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList listString = new ArrayList<>();
        listString.add("张三");
        listString.add("李四");
        ArrayList listInteger = new ArrayList<>();
        listInteger.add(100);
        listInteger.add(200);
        printArray(listString);
        System.out.println("=====================");
        printArray(listInteger);
    }

    private static void printArray(ArrayList list) {
        Iterator it = list.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            Object obj = it.next();
            System.out.println(obj);
        }
    }
}

运行结果:

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5.泛型通配符高级使用—受限泛型

之前设置泛型的时候,实际上是可以任意设置的,只要是类就可以设置。但是在JAVA的泛型中可以指定一个泛型的上限下限

泛型的上限

  • 格式类型名称 对象名称
  • 意义只能接收该类型及其子类

泛型的下限

  • 格式类型名称 对象名称
  • 意义只能接收该类型及其父类型

代码:

public class GenericGeneralAdvancedUse {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList listObject = new ArrayList<>();
        ArrayList listString = new ArrayList<>();
        ArrayList listNumber = new ArrayList<>();
        ArrayList listInteger = new ArrayList<>();


        // getElement1(listObject); //报错
        // getElement1(listString); //报错
        getElement1(listNumber);
        getElement1(listInteger);

        getElement2(listObject);
        // getElement2(listString); //报错
        getElement2(listNumber);
        // getElement2(listInteger); //报错
    }

    // 泛型的上限:此时的泛型?,必须是Number类型或者Number类型的子类
    public static void getElement1(ArrayList coll) {
    }

    // 泛型的下限:此时的泛型?,必须是Number类型或者Number类型的父类
    public static void getElement2(ArrayList coll) {
    }
}
 

                            
                        
                    
                    
                    

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