由浅入深理解java集合(一)——集合框架 Collection、Map

Love The Way You Lie 2023-10-10 00:51 81阅读 0赞

Java 提供了一套完整的集合类（也可以叫做容器类）来管理一组长度可变的对象（也就是集合的元素），其中常见的类型包括 List、Set、Queue 和 Map。从我个人的编程经验来看，List 的实现类 ArrayList 和 Map 的实现类 HashMap 使用频率最高，其它实现类只能望其项背了

**Java的集合类主要由两个接口派生而出：Collection和Map,Collection和Map是Java集合框架的根接口。**  
![在这里插入图片描述][c82b5478d08a489080856c0e49b22196.png_pic_center]  
List、Set 和 Queue 都是 Collection 的子接口，但各有各的好。List 按照插入的顺序保存元素，Set 不会有重复的元素，Queue 通常（但并非一定）以 FIFO（先进先出）的方式排序各个元素。

Map 与 Collection 最大的不同就在于，它是一组“键值对”，可以快速地通过键来查找值；Collection 是没有键的，因此需要按照某种规则来查找值（这里说的值就是元素）。

**Java集合和数组的区别：**  
1.\*\*数组长度在初始化时指定，意味着只能保存定长的数据。\*\***而集合可以保存数量不确定的数据。同时可以保存具有映射关系的数据（即关联数组，键值对 key-value）。**  
2.数组元素即可以是基本类型的值，也可以是对象。集合里只能保存对象（实际上只是保存对象的引用变量），基本数据类型的变量要转换成对应的包装类才能放入集合类中。

Collection接口：  
简介  
Collection接口是Set,Queue,List的父接口。Collection接口中定义了多种方法可供其子类进行实现，以实现数据操作。  
![在这里插入图片描述][44e1db9e81ac4ffb8fbb18f3cccec64a.webp_pic_center]

可以看出Collection用法有：添加元素，删除元素，返回Collection集合的个数以及清空集合等。  
**其中重点介绍iterator()方法，该方法的返回值是Iterator。**

使用Iterator遍历集合元素  
Iterator接口经常被称作迭代器，它是Collection接口的父接口。但Iterator主要用于遍历集合中的元素。  
Iterator接口中主要定义了2个方法：

![在这里插入图片描述][b573505074224b90aa2186882c523227.webp_pic_center]

下面程序简单示范了通过Iterator对象逐个获取元素的逻辑。

public class IteratorExample {
        
        public static void main(String[] args){
        
            //创建集合，添加元素  
            Collection<Day> days = new ArrayList<Day>();
            for(int i =0;i<10;i++){
        
                Day day = new Day(i,i*60,i*3600);
                days.add(day);
            }
            //获取days集合的迭代器
            Iterator<Day> iterator = days.iterator();
            while(iterator.hasNext()){
        //判断是否有下一个元素
                Day next = iterator.next();//取出该元素
                //逐个遍历，取得元素后进行后续操作
                .....
            }
        }
    
    }

注意：当使用Iterator对集合元素进行迭代时，Iterator并不是把集合元素本身传给了迭代变量，而是把集合元素的值传给了迭代变量（就如同参数传递是值传递，基本数据类型传递的是值，引用类型传递的仅仅是对象的引用变量），所以修改迭代变量的值对集合元素本身没有任何影响。  
下面的程序演示了这一点：

public class IteratorExample {
        
        public static void main(String[] args){
        
            List<String> list =Arrays.asList("java语言","C语言","C++语言");
            Iterator<String> iterator = list.iterator();
            while(iterator.hasNext()){
        
                String next = iterator.next();//集合元素的值传给了迭代变量，仅仅传递了对象引用。保存的仅仅是指向对象内存空间的地址
                next ="修改后的";
                System.out.println(next);
                
            }
            System.out.println(list);
        }
    
    }

输出结果如下：

修改后的
    修改后的
    修改后的
    [java语言, C语言, C++语言]

下面具体介绍Collection接口的三个子接口Set，List，Queue。

Set集合  
简介  
Set集合与Collection集合基本相同，没有提供任何额外的方法。实际上Set就是Collection，只是行为略有不同（Set不允许包含重复元素）。  
Set集合不允许包含相同的元素，如果试图把两个相同的元素加入同一个Set集合中，则添加操作失败，add()方法返回false，且新元素不会被加入。

List集合  
简介  
List集合代表一个元素有序、可重复的集合，集合中每个元素都有其对应的顺序索引。List集合允许使用重复元素，可以通过索引来访问指定位置的集合元素 。List集合默认按元素的添加顺序设置元素的索引，例如第一个添加的元素索引为0，第二个添加的元素索引为1…  
List作为Collection接口的子接口，可以使用Collection接口里的全部方法。而且由于List是有序集合，因此List集合里增加了一些根据索引来操作集合元素的方法。

接口中定义的方法  
void add(int index, Object element): 在列表的指定位置插入指定元素（可选操作）。  
\*\*boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) : \*\* 将集合c 中的所有元素都插入到列表中的指定位置index处。  
Object get(index):返回列表中指定位置的元素。  
int indexOf(Object o): 返回此列表中第一次出现的指定元素的索引；如果此列表不包含该元素，则返回 -1。  
int lastIndexOf(Object o):返回此列表中最后出现的指定元素的索引；如果列表不包含此元素，则返回 -1。  
\*\*Object remove(int index): \*\* 移除列表中指定位置的元素。  
Object set(int index, Object element):用指定元素替换列表中指定位置的元素。  
\*\*List subList(int fromIndex, int toIndex): \*\*返回列表中指定的 fromIndex（包括 ）和 toIndex（不包括）之间的所有集合元素组成的子集。  
Object\[\] toArray(): 返回按适当顺序包含列表中的所有元素的数组（从第一个元素到最后一个元素）。

**除此之外，Java 8还为List接口添加了如下两个默认方法。**  
void replaceAll(UnaryOperator operator):根据operator指定的计算规则重新设置List集合的所有元素。  
void sort(Comparator c):根据Comparator参数对List集合的元素排序。

Queue集合  
简介  
\*\*Queue用户模拟队列这种数据结构，队列通常是指“先进先出”(FIFO，first-in-first-out)的容器。\*\*队列的头部是在队列中存放时间最长的元素，队列的尾部是保存在队列中存放时间最短的元素。新元素插入（offer）到队列的尾部，访问元素（poll）操作会返回队列头部的元素。通常，队列不允许随机访问队列中的元素。

**接口中定义的方法**  
![在这里插入图片描述][5ddad89070bb4ec8b01cf5aa64f48c07.png_pic_center]

Map集合  
简介  
Map用户保存具有映射关系的数据，因此Map集合里保存着两组数，一组值用户保存Map里的key,另一组值用户保存Map里的value，key和value都可以是任何引用类型的数据。Map的key不允许重复，即同一个Map对象的任何两个key通过equals方法比较总是返回false。  
如下图所描述，key和value之间存在单向一对一关系，即通过指定的key,总能找到唯一的、确定的value。从Map中取出数据时，只要给出指定的key，就可以取出对应的value。  
![在这里插入图片描述][78df8b3c3e7e4f69b359890bc03f2262.webp_pic_center]

Map集合与Set集合、List集合的关系  
1.与Set集合的关系  
如果 把Map里的所有key放在一起看，它们就组成了一个Set集合（所有的key没有顺序，key与key之间不能重复），实际上Map确实包含了一个keySet()方法，用户返回Map里所有key组成的Set集合。  
2.与List集合的关系  
如果把Map里的所有value放在一起来看，它们又非常类似于一个List：元素与元素之间可以重复，每个元素可以根据索引来查找，只是Map中索引不再使用整数值，而是以另外一个对象作为索引。

接口中定义的方法  
![在这里插入图片描述][02a101216b0149a79d54937e46390a92.png_pic_center]  
Map中还包括一个内部类Entry，该类封装了一个key-value对。Entry包含如下三个方法：  
![在这里插入图片描述][89e972a379ae422a9b08ce8e0e27cf95.webp_pic_center]  
Map集合最典型的用法就是成对地添加、删除key-value对，然后就是判断该Map中是否包含指定key，是否包含指定value，也可以通过Map提供的keySet()方法获取所有key组成的集合，然后使用foreach循环来遍历Map的所有key，根据key即可遍历所有的value。下面程序代码示范Map的一些基本功能：

public class MapTest {
        
        public static void main(String[] args){
        
            Day day1 = new Day(1, 2, 3);
            Day day2 = new Day(2, 3, 4);
            Map<String,Day> map = new HashMap<String,Day>();
            //成对放入key-value对
            map.put("第一个", day1);
            map.put("第二个", day2);
            //判断是否包含指定的key
            System.out.println(map.containsKey("第一个"));
            //判断是否包含指定的value
            System.out.println(map.containsValue(day1));
            //循环遍历
            //1.获得Map中所有key组成的set集合
            Set<String> keySet = map.keySet();
            //2.使用foreach进行遍历
            for (String key : keySet) {
        
                //根据key获得指定的value
                System.out.println(map.get(key));
            }
            //根据key来移除key-value对
            map.remove("第一个");
            System.out.println(map);
        }
    
    }

输出结果：

true
    true
    Day [hour=2, minute=3, second=4]
    Day [hour=1, minute=2, second=3]
    {
        第二个=Day [hour=2, minute=3, second=4]}

[c82b5478d08a489080856c0e49b22196.png_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/c82b5478d08a489080856c0e49b22196.png#pic_center
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[02a101216b0149a79d54937e46390a92.png_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/02a101216b0149a79d54937e46390a92.png#pic_center
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