Java 集合類詳解（一）

為什么要使用集合

存盤多個資料可以使用陣列，但由于陣列在記憶體中是連續存盤的，所以會有一些限制，比如陣列在創建時就要指定長度，即可以容納的元素個數，且指定后無法更改；陣列在創建時需要指定元素的型別，并且所有元素都必須是該型別或其子類；添加或洗掉陣列中的元素需要創建一個新陣列再進行元素復制，比較麻煩，下面是 Person 陣列擴容的示意代碼，

// 給 people1 陣列末尾添加一個元素
public class PersonArray {
    public static void main(String[] args) {
        Person[] people1 = new Person[1];
        people1[0] = new Person();

        // 創建新陣列
        Person[] people2 = new Person[people1.length + 1];
        // 復制 people1 陣列的元素到 people2
        for (int i = 0; i < people1.length; i++) {
            people2[i] = people1[i];
        }
        // 添加新元素
        people2[people2.length - 1] = new Person();
    }
}

陣列可以通過索引快速訪問和操作元素，在許多場景下仍然是非常有用的，但如果需要動態調整大小或保存不同型別的元素，則可以考慮使用集合類來代替陣列，集合類還提供了一系列增加、洗掉、修改和查找元素的方法，集合框架中還提供了多種優化和封裝好的實作類，通過使用合適的集合類可以更高效地組織和操作資料，

集合框架體系

Java 的集合類很多，主要有Collection和Map兩個介面，層次關系如下圖，

Collection介面有List和Set這兩個重要的子介面，它們的實作子類都是單列集合，其中List介面表示有序的、可以包含重復元素的集合，常見的實作類有ArrayList、LinkedList和Vector，Set介面表示無序的且不包含重復元素的集合，常見的實作類有HashSet、TreeSet和LinkedHashSet，

Map介面實作子類是雙列集合，表示一組鍵值對的映射，其中每個鍵都是唯一的，常見的實作類有HashMap、Hashtable和Properties，

public class AddElements() {
  public static void main(String[] args) {
    ArrayList<Object> list = new ArrayList<>();
    list.add("黃蓉");
    list.add("郭靖");

    HashMap hashMap = new HashMap();
    hashMap.put("001", "黃蓉");
    hashMap.put("002", "郭靖");
  }
}

Collection 介面和常用方法

Collection 介面實作類的特點

Collection實作類（通常通過其中一個子介面間接實作Collection）可以存放多個 Object 型別的元素，有些Collection介面的實作類可以存放重復的元素，有些則不可以，有些Collection介面的實作類是有序的（List），有些是無序的（Set），Collection介面沒有直接實作類，提供了更具體的子介面（如Set和List ）的實作，

所有通用的Collection實作類都會提供兩個"標準"構造方法：一個無參構造方法，來創建一個空的集合，以及一個帶有單個Collection型別引數的構造方法，創建一個與引數集合具有相同元素的新集合，實際上，后一種構造方法可以復制任何集合，生成一個與引數集合元素相同的所需型別的集合，

public class CollectionMethod() {
  public static void main(String[] args) {
    ArrayList list = new ArrayList();
    list.add(1);
    list.add(2);
    list.add(3);
    System.out.println(list);// [1, 2, 3]

    Vector<Object> vector = new Vector<>(list);
    System.out.println(vector);// [1, 2, 3]
  }
}

Collection 介面常用方法

下面的代碼以其間接實作類ArrayList演示Collection介面的常用方法，

public class CollectionMethod() {
  public static void main(String[] args) {
    Collection collection = new ArrayList<>();
    
    // boolean add(E e)
    // 給集合中添加指定的元素，添加成功則回傳 true，
    // 如果此集合不允許重復元素并且已經包含了指定的元素，則回傳 false，
    // 支持此操作的實作類可能會對添加到該集合中的元素進行限制，
    // 如果一個集合拒絕添加某個特定元素的原因不是因為集合已經包含該元素，
    // 會拋出一個例外（而不是回傳 false），
    collection.add("hello");
    collection.add(10);
    collection.add(true);
    // 下面一條陳述句執行后輸出：collection = [hello, 10, true]
    System.out.println("collection = " + collection);
    
    // boolean remove(Object o)
    // 從集合中移除指定元素的一個實體，如果集合包含多個滿足
    // (o==null ? e==null : o.equals(e))條件的元素 e，
    // 則移除第一個元素 e，移除完成后回傳 true，
    collection.remove("hello");
    // 下面一條陳述句執行后輸出：collection = [10, true]
		System.out.println("collection = " + collection);
    
    // boolean contains(Object o)
    // 如果此集合包含指定元素，則回傳 true，更準確地說，當且僅當此集合包含至少
    // 一個滿足(o==null ? e==null : o.equals(e))條件的元素 e 時，回傳 true，
    System.out.println(collection.contains(10));// true
    
    // int size()
    // 回傳此集合中的元素數量，
    System.out.println(collection.size());// 2
    
    // boolean isEmpty()
    // 判斷集合是否為空，
    System.out.println(collection.isEmpty());// false
    
    // void clear()
    // 清空集合中的元素，
    collection.clear();
    // 下面一條陳述句執行后輸出：collection = []
    System.out.println("collection = " + collection);
    
    // boolean addAll(Collection<? extends E> c)
    // 將指定集合中的所有元素添加到此集合中，
    Collection collection1 = new ArrayList();
    collection1.add("Mary");
    collection1.add("Luck");
    collection.addAll(collection1);
    // 下面一條陳述句執行后輸出：collection = [Mary, Luck]
    System.out.println("collection = " + collection);
   
    // boolean containsAll(Collection<?> c)
    // 判斷此集合是否包含指定集合中的所有元素
    System.out.println(collection.containsAll(collection1));// true

    // boolean removeAll(Collection<?> c)
    // 從此集合中移除與指定集合中相同的所有元素，
    // 在此呼叫回傳后，此集合將不包含與指定集合共有的任何元素，
    collection.add("King");
    collection.removeAll(collection1);
    // 下面一條陳述句執行后輸出：collection = [King]
    System.out.println("collection = " + collection);
  }
}

Collection 介面如何遍歷元素

使用 Iterator（迭代器）

Iterator介面是集合的迭代器，主要用于遍歷Collection集合中的元素，所有實作了Collection介面的實作類，都有一個iterator()方法，用以回傳一個實作了Iterator介面的物件，即可以回傳一個迭代器，

Iterator介面的方法：

// 判斷是否還有下一個元素
boolean hasNext()
  
// 回傳集合中的下一個元素
E next()

// 從底層集合中移除此迭代器回傳的最后一個元素，每次呼叫 next() 只能呼叫此方法一次，
// 如果在呼叫此方法之前尚未呼叫過 next() 方法，或者在最后一次呼叫 next() 方法之后
// 已經呼叫了過一次 remove() 方法，則拋出 IllegalStateException 例外，
default void remove() 

// 對剩余的每個元素執行給定的操作，直到所有元素被處理完或操作拋出例外為止，
default void forEachRemaining(Consumer<? super E> action)

迭代器的使用示例代碼：

public class CollectionIterateor() {
  public static void main(String[] args) {
    Collection col = new ArrayList();
    col.add("紅樓夢");
    col.add("西游記");
    col.add("三國演義");
    col.add("水滸傳");

    // 遍歷 col 集合
    // 先獲得 col 對應的迭代器
    Iterator iterator = col.iterator();
    // 使用 while 回圈遍歷
    while (iterator.hasNext()) {// 判斷是否還有元素
      Object obj = iterator.next(); // 回傳下一個元素，型別是 Object
      System.out.println("obj = " + obj);
    }
    
    // 當退出 while 回圈后，iterator 迭代器指向最后一個元素
    // 此時再呼叫 next() 會拋出 NoSuchElementException 例外
    // iterator.next();
    
    // 如果需要再次遍歷，需要重制迭代器
    System.out.println("===第二次遍歷===");
    iterator = col.iterator();
    while (iterator.hasNext()) {
      Object obj = iterator.next();
      System.out.println("obj = " + obj);
    }
  }
}

由于當迭代器中不存在下一個元素時，直接呼叫 iterator.next() 方法會拋出 NoSuchElementException 例外，所以呼叫 iterator.next() 方法之前需要呼叫 iterator.hasNext() 方法，

增強 for 回圈

增強 for 回圈是簡化版的 iterator，本質一樣，只能用來遍歷集合或陣列，基本語法如下：

for(元素型別 元素名 : 集合名或陣列名){
	訪問元素;
}

public class EnhancedFor() {
  public static void main(String[] args) {
    Collection collection = new ArrayList();

    collection.add("mary");
    collection.add(true);
    collection.add(10);

    for (Object o : collection) {
      System.out.println("o = " + o);
    }
  }
}

標籤：其他

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