学习笔记：Java集合——Collection

梦里梦外; 2022-05-13 12:48 194阅读 0赞

集合：一种用来储存数据的容器。

数组也是一种存储数据的容器，既然已经有了数据，为什么还要有集合？实际中，我们很多时候并不知道数据规模（数据的量），而数组的长度在初始化时就要给定，并且数组的长度是不可变的，那么就会出现一个问题，如果现在要将一堆数字存在数组中，那么，在数组初始化的时候，长度给多少合适？给小了，存不下，给多了，浪费资源；初次之外，一个数组中，只能存放类型相同的元素，无法存放具有映射关系的数据，如：“张三-语文-90分”。

集合类就应运而生了，主要负责保存、盛装其他数据。所有的集合都位于java.util包下

那么，集合和数组有什么区别：

①数组是定长的，既可以存放基本类型又可以存放引用类型，且存放类型一致的；

② 集合长度是可变的,只能存放引用类型(基本数据会自动装箱为包装类)

![70][] 图1. 集合（部分）知识体系

Java集合框架主要有两大根接口：Collection 和 Map。这两个包含了一些子接口和实现类。

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.List和java.util.Set。其中，List的特点是元素有序、元素可重复。Set的特点是元素无序，而且不可重复。List接口的主要实现类有java.util.ArrayList和java.util.LinkedList，Set接口的主要实现类有java.util.HashSet和java.util.TreeSet。

# Collection #

Collection 是 List接口 和 Set接口的父接口。

不同容器的的数据结构不同，但是他们都有一些共性，抽取之后是Collection。

vector的特点是，查询快 增删慢 。但已经过时，不在过多详述。

Collection 的主要方法如下：

//创建一个集合，由于接口无法实例化，所以暂时创建一个子接口的实现类
            Collection collection = new ArrayList();
    
    //        1. add：添加元素，返回值boolean，成功为true。
            boolean b = collection.add("张三");
            System.out.println(b);
            System.out.println("添加后的元素：" + collection);
            System.out.println("*********************");
    
    //        2. clear：清空集合中的所有元素。集合容器本身不会改变,继续使用
            collection.clear();
            System.out.println("清空集合后" + collection);
            System.out.println("*********************");
    
    //        3. remove：移除集合中的单个实例（参数obj），移除成功返回true
            collection.add("张三");
            collection.add("李四");
            System.out.println("移除李四前：" + collection);
            boolean b1 = collection.remove("李四");
            System.out.println(b1 + " 移除李四后： " + collection);
            System.out.println("*********************");
    
    //        4. isEmpty： 判断当前集合是否为空
            boolean b2 = collection.isEmpty();
            System.out.println(b2 + "  "  + collection);
            System.out.println("*********************");
    
    //        5. contains ：包含某个元素，如果有返回true,区分大小写
            System.out.println("集合现有" + collection);
            boolean b3 = collection.contains("张三");
            boolean b4 = collection.contains("李四");
            System.out.println("包含张三吗？" + b3);
            System.out.println("包含李四吗？" + b4);
            System.out.println("*********************");
    
    //        6. size：获取大小
            System.out.println("集合现有" + collection);
            System.out.println(collection.size());
            System.out.println("*********************");
    
    //        7. toArray：集合中的元素,变成数组。集合存储的数据类型不确定,返回的数组只能是Object
            System.out.println("集合现有" + collection);
            Object[] objects = collection.toArray();
    
    
        }

### 迭代器 ###

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Collection 、Map 接口有所不同，Collection 接口与Map 接口主要用于存储元素，而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，继续在判断，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  
术语称为迭代。*

*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：  
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。

// 使用多态方式 创建对象，因为接口不能被直接创建需要new其一个子类
    Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
    // 添加元素到集合
    coll.add("aaa");
    coll.add("bbb");
    coll.add("汪星人");
    //遍历
    //使用迭代器 遍历 每个集合对象都有自己的迭代器
    Iterator<String> it = coll.iterator();
    // 泛型指的是 迭代出 元素的数据类型
    while(it.hasNext()){ //判断是否有迭代元素
        String s = it.next();//获取迭代出的元素
        System.out.println(s);
    }

迭代器原理：

![70 1][] 图2. 迭代器原理

### 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。

格式：  for(元素的数据类型 变量 : Collection集合or数组)\{   //写操作代码   \}

/* 例1 */
    int[] arr = {3,5,6,87};
    //使用增强for遍历数组
    for(int a : arr){//a代表数组中的每个元素
        System.out.println(a);
    }
    
    /* 例2 */
    Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
    coll.add("小河神");
    coll.add("老河神");
    coll.add("神婆");
    for(String s :coll){
        System.out.println(s);
    }

### [List、Set][List_Set] ###

### [Map][] ###

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> 可变参数  
> 在JDK1.5之后，如果我们定义一个方法需要接受多个参数，并且多个参数类型一致，我们可以对其简化成如下格  
> 式：
> 
> 修饰符 返回值类型 方法名(参数类型... 形参名)\{ \}  
> 其实这个书写完全等价与
> 
> 修饰符 返回值类型 方法名(参数类型\[\] 形参名)\{ \}  
> 只是后面这种定义，在调用时必须传递数组，而前者可以直接传递数据即可。JDK1.5以后。出现了简化操作。... 用在参数上，称之为可变参数。

### Collections  ###

java.utils.Collections 是集合工具类，用来对集合进行操作

boolean addAll(Collection<T> c, T... elements) :往集合中添加一些元素。  
void shuffle(List<?> list) 打乱顺序:打乱集合顺序。  
void sort(List<T> list) :将集合中元素按照默认规则排序。  
void sort(List<T> list，Comparator<? super T> ) :将集合中元素按照指定规则排序。

//采用工具类 完成 往集合中添加元素
    Collections.addAll(list, 5, 222, 1，2);
    System.out.println(list);
    //排序方法
    Collections.sort(list);
    System.out.println(list);

### Comparator比较器  ###

两个对象之间比较大小，在JAVA中提供了两种比较实现的方式，一种是比较死板的采用java.lang.Comparable 接口去实现，一种是灵活的当我需要做排序的时候在去选择的java.util.Comparator 接口完成。

我们采用的public static <T> void sort(List<T> list) 这个方法完成的排序，实际上要求了被排序的类型  
需要实现**Comparable**接口完成比较的功能，在String类型上如下：

>          public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence \{  ...  \}

那比如我想要字符串按照第一个字符降序排列，那么这样就要修改String的源代码，这是不可能的了，那么这个时候我们可以使用  public static <T> void sort(List<T> list，Comparator<? super T> ) 方法灵活的完成，这个里面就涉及到了**Comparator**这个接口，位于位于java.util包下，排序是comparator能实现的功能之一,该接口代表一个比较器，比较器具有可比性！顾名思义就是做排序的，通俗地讲需要比较两个对象谁排在前谁排在后，那么比较的方法就是：

>           public int compare(String o1, String o2) ：比较其两个参数的顺序。  
> 两个对象比较的结果有三种：大于，等于，小于。  
> 如果要按照升序排序， 则o1 小于o2，返回（负数），相等返回0，01大于02返回（正数） 如果要按照  
> 降序排序 则o1 小于o2，返回（正数），相等返回0，01大于02返回（负数）

ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
    list.add("cba");
    list.add("aba");
    list.add("sba");
    list.add("nba");
    //排序方法 按照第一个单词的降序
    Collections.sort(list, new Comparator<String>() {
            @Override
            public int compare(String o1, String o2) {
                return o2.charAt(0) ‐ o1.charAt(0);
            }
    });
    System.out.println(list);

**Comparable和Comparator两个接口的区别**  
         Comparable：强行对实现它的每个类的对象进行整体排序。这种排序被称为类的自然排序，类的compareTo方法被称为它的自然比较方法。只能在类中实现compareTo()一次，不能经常修改类的代码实现自己想要的排序。实现此接口的对象列表（和数组）可以通过Collections.sort（和Arrays.sort）进行自动排序，对象可以用作有序映射中的键或有序集合中的元素，无需指定比较器。  
         Comparator强行对某个对象进行整体排序。可以将Comparator 传递给sort方法（如Collections.sort或Arrays.sort），从而允许在排序顺序上实现精确控制。还可以使用Comparator来控制某些数据结构（如有序set或有序映射）的顺序，或者为那些没有自然顺序的对象collection提供排序。

> 关于比较器，还可以参考文章：
> 
> 译文链接：[http://www.codeceo.com/article/java-objects-sort.html][http_www.codeceo.com_article_java-objects-sort.html]  
> 英文原文：[How To Sort Objects In Java][]  
> 翻译作者：[码农网][Link 1] – 小峰

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## JDK9对集合添加的优化  ##

Java 9，添加了几种集合工厂方法,更方便创建少量元素的集合、map实例。新的List、Set、Map的静态工厂方法可以更方便地创建集合的不可变实例。  
例子：

Set<String> str1=Set.of("a","b","c");
    //str1.add("c");这里编译的时候不会错，但是执行的时候会报错，因为是不可变的集合
    System.out.println(str1);
    Map<String,Integer> str2=Map.of("a",1,"b",2);
    System.out.println(str2);
    List<String> str3=List.of("a","b");
    System.out.println(str3);

> 1:of()方法只是Map，List，Set这三个接口的静态方法，其父类接口和子类实现并没有这类方法，比如  
> HashSet，ArrayList等待；  
> 2:返回的集合是不可变的；

[70]: /images/20220513/dd53bd37f6df4e868e005199a183c747.png
[70 1]: /images/20220513/e39617164f274c209f0445d50d633233.png
[List_Set]: https://blog.csdn.net/weixin_38816084/article/details/82867269
[Map]: https://blog.csdn.net/weixin_38816084/article/details/82872235
[http_www.codeceo.com_article_java-objects-sort.html]: http://www.codeceo.com/article/java-objects-sort.html
[How To Sort Objects In Java]: https://dzone.com/articles/how-to-sort-objects-in-java
[Link 1]: http://www.codeceo.com/