第2節 集合（上）

因為已經有數據結構的基礎，前面有關數據結構的知識就不單獨整理了，直接上Java的集合類的知識。

一、類集（集合類）

1.1 集合概述

集合： 集合是java中提供的一種容器，可以用來存儲多個數據。

集合和數組的區別：

• 數組的長度固定，集合的長度可變；

• 數組中存儲的是同一個類型的元素，可以存儲基本數據類型值，集合存儲的都是對象，而且對象的類型可以不一致，在開發中一般當對象多的時候，使用集合來進行存儲。

對象數組有哪些問題？普通的對象數組的最大問題在于數組中的元素個數是固定的，不能動態的擴充大小，所以最早的時候可以通過鏈表實現一個動態對象數組，但是這樣畢竟太復雜了，所以在Java中為了方便用戶操作各個數據結構，引入了類集的概念，有時候就可以把類集稱為java對數據結構的實現 。

1.2 集合框架

JavaSE提供了滿足各種需求的API，在使用這些API前，先了解其繼承與接口操作架構，才能了解何時采用哪個類，以及類之間如何彼此合作，從而達到靈活運用。

集合按照其存儲結構可以分為兩大類，分別是單列集合java.util.Collection和雙列集合java.util.Map。

類集中最大的幾個操作接口：Collection、Map、Iterator，這三個接口為以后要使用的最重點的接口。所有的類集操作的接口或類都在java.util包中。

Java類集的結構圖：

二、Collection接口

2.1 Collection介紹

Collection接口是在整個Java類集中保存單值 的最大操作父接口（Map是保存雙值/鍵值對的最大操作父接口），里面每次操作的時候都只能保存一個對象的數據，此接口定義在java.util包中。

有兩個重要的子接口，分別是java.util.List和java.util.Set。其中，List的特點是元素有序、元素可重復；Set的特點是元素無序，而且不可重復。List接口的主要實現類有 java.util.ArrayList和 java.util.LinkedList ， Set接口的主要實現類有 java.util.HashSet和java.util.TreeSet 。

此接口定義如下：

public interface Collection<E> extends Iterable<E>

注意這里使用了泛型，所以后面在使用具體實現類的時候都需要傳入具體類型。

常用方法：

其中像add、iterator、size等方法很常用，此接口的全部子類或子接口就將全部繼承以上的方法。

但是，在開發中不會直接使用 Collection接口，而比較常使用它的子接口 List和 Set。

三、List接口

3.1 List概述

習慣性地會將實現了List接口的對象稱為List集合，在List集合中允許出現重復元素，所有的元素是以一種線性方式存儲的，可以通過索引來訪問集合中的指定元素。

List接口的特點：

它是一個元素存取有序 的集合，例如：存元素的順序是11、22、33，那么集合中元素的存儲就是按照11、22、33的順序完成的。（與Set相對）

它是一個帶有索引 的集合，通過索引可以精確地操作集合中的元素（與數組的索引是一個道理）。

集合中可以有重復 的元素，通過元素的equals方法，來比較是否為重復的元素。

3.2 常用方法

除了繼承了Collection接口的方法外，還有如下常用的擴充方法：

了解了List接口之后，需要找到此接口的實現類，常用的實現類由如下三個：

ArrayList（95%） 、 Vector（4%） 、 LinkedList（1%）

3.3 ArrayList類

ArrayList是 List接口的子類， 此類的定義如下：

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, Serializable

ArrayList集合數據存儲的結構是數組結構，元素增刪慢，查找快，由于日常開發中使用的最多的功能為查詢數據、遍歷數據，所以ArrayList是最常用的集合。

3.3.1 構造方法

這里涉及到一個容易被問的地方，初始容量是一開始就給了容量為10的空間嗎？

這要從源碼來解釋：

ArrayList<String> all = new ArrayList<String>();

從創建ArrayList開始，進入空參數構造方法：

public ArrayList() {this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA; }

來查看DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA的值：

private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

是一個空的對象數組，所以使用無參構造方法新創建的ArrayList對象，初始容量是0。

但是一旦add一個數據進入，會發生什么，進入add看一下：

不論是哪種方式的add，當元素存滿了的時候，總要調用grow方法，下面來看grow方法：

private Object[] grow(int minCapacity) {return elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity(minCapacity)); }private Object[] grow() {return grow(size + 1); }

無參grow方法會調用有參grow，并且傳入當前容量+1作為擴容的最小容量，有參grow內部是調用了Arrays.copyOf函數，將擴容后的數組給了elementData，再看newCapacity(minCapacity)：

新擴容的容量為原來的1.5倍，如果比給定的最小容量小或相等，判斷elementData==DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA，而DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA就是空數組，所以一個新創建的ArrayList必然會進入到這里，返回了DEFAULT_CAPACITY, minCapacity兩個中的較大值，而新創建的minCapacity為1，這時來看一下DEFAULT_CAPACITY：

這才是初始容量為10的地方。

綜上，使用無參構造方法新創建的ArrayList對象起始的elementData為空數組，只有在加入一個元素的時候才會初始化為10.

3.3.2 具體使用

使用格式：

ArrayList<Integer> data = new ArrayList<>();

例子：

package org.listdemo.arraylistdemo; import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class ArrayListDemo01 {public static void main(String[] args) {List<String> all = new ArrayList<String>(); // 實例化List對象， 并指定泛型類型all.add("hello "); // 增加內容， 此方法從Collection接口繼承而來all.add(0, "LAMP ");// 增加內容， 此方法是List接口單獨定義的all.add("world"); // 增加內容， 此方法從Collection接口繼承而來System.out.println(all); // 打印all對象調用toString()方法} }結果如下： [LAMP , hello , world] package org.listdemo.arraylistdemo; import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class ArrayListDemo02 {public static void main(String[] args) {List<String> all = new ArrayList<String>(); // 實例化List對象， 并指定泛型類型all.add("hello "); // 增加內容， 此方法從Collection接口繼承而來all.add(0, "LAMP ");// 增加內容， 此方法是List接口單獨定義的all.add("world"); // 增加內容， 此方法從Collection接口繼承而來all.remove(1); // 根據索引刪除內容， 此方法是List接口單獨定義的all.remove("world");// 刪除指定的對象System.out.print("集合中的內容是： ");for (int x = 0; x < all.size(); x++) { // size()方法從Collection接口繼承而來System.out.print(all.get(x) + "、 "); // 此方法是List接口單獨定義的}} }結果如下： 集合中的內容是： LAMP 、

3.4 Vector類

3.4.1 概述與使用

與 ArrayList 一樣， Vector 本身也屬于 List 接口的子類， 此類的定義如下：

public class Vector<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, Serializable

它的使用及操作與使用ArrayList本身基本沒有什么區別：

package org.listdemo.vectordemo; import java.util.List; import java.util.Vector; public class VectorDemo01 {public static void main(String[] args) {List<String> all = new Vector<String>(); // 實例化List對象， 并指定泛型類型all.add("hello "); // 增加內容， 此方法從Collection接口繼承而來all.add(0, "LAMP ");// 增加內容， 此方法是List接口單獨定義的all.add("world"); // 增加內容， 此方法從Collection接口繼承而來all.remove(1); // 根據索引刪除內容， 此方法是List接口單獨定義的all.remove("world");// 刪除指定的對象System.out.print("集合中的內容是： ");for (int x = 0; x < all.size(); x++) { // size()方法從Collection接口繼承而來System.out.print(all.get(x) + "、 "); // 此方法是List接口單獨定義的}} }結果為： 集合中的內容是： LAMP 、

Vector 屬于 Java 元老級的操作類， 是最早的提供了動態對象數組的操作類， 在 JDK 1.0 的時候就已經推出了此類的使用，只是后來在 JDK 1.2 之后引入了 Java 類集合框架。但是為了照顧很多已經習慣于使用 Vector 的用戶，所以在JDK 1.2 之后將 Vector 類進行了升級了， 讓其多實現了一個 List 接口， 這樣才將這個類繼續保留了下來。

3.4.2 Vector與ArrayList類的區別（重點）

3.5 LinkedList類

3.5.1 概述

LinkedList集合數據存儲的結構是鏈表結構，方便元素添加、刪除的集合。

LinkedList是一個雙向鏈表。

3.5.2 使用

除了繼承的List中的方法外，還有一些關于隊列或棧操作的方法，以及涉及到首尾操作：

例子：

import java.util.LinkedList; import java.util.Queue; public class TestDemo {public static void main(String[] args) {Queue<String> queue = new LinkedList<String>();queue.add("A");queue.add("B");queue.add("C");int len=queue.size();//把queue的大小先取出來， 否則每循環一次， 移除一個元素， 就少一個元素， 那么queue.size()在變小， 就不能循環queue.size()次了。for (int x = 0; x <len; x++) {System.out.println(queue.poll());}System.out.println(queue);} }結果如下： A B C []

四、Iterator迭代器（接口）

4.1 Iterator概述

在程序開發中，經常需要遍歷集合中的所有元素，針對這種需求，JDK專門提供了一個接口java.util.Iterator。也是Java集合中的一員，但是它與Collection、Map接口有所不同，Collection接口與Map接口主要用于存儲元素，而Iterator主要用于迭代訪問（即遍歷）Collection中的元素，因此Iterator對象也被稱為迭代器。

此接口定義如下： public interface Iterator<E>

要想使用此接口， 則必須使用 Collection 接口， 在 Collection接口中規定了一個 iterator()方法， 可以用于為 Iterator 接口進行實例化操作，其實要到ArrayList類這一級別（因為是接口的實現類）中才對Iterator接口進行了實現。

4.2 方法

此接口定義了以下三個方法：

通過Collection接口為其進行實例化之后，一定要記住，Iterator中的操作指針是在第一條元素之上， 當調用next()方法的時候， 獲取當前指針指向的值并向下移動， 使用 hasNext()可以檢查序列中是否還有元素。

看個例子：

import java.util.ArrayList; import java.util.Collection; import java.util.Iterator; public class IteratorDemo01 {public static void main(String[] args) {Collection<String> all = new ArrayList<String>();all.add("A");all.add("B");all.add("C");all.add("D");all.add("E");Iterator<String> iter = all.iterator();while (iter.hasNext()) {// 判斷是否有下一個元素String str = iter.next(); // 取出當前元素System.out.print(str + "、 ");}} }結果如下： A、 B、 C、 D、 E、

Iterator接口本身可以完成輸出的功能， 但是此接口只能進行由前向后的單向輸出。 如果要想進行雙向輸出， 則必須使用其子接口 —— ListIterator。

4.3 ListIterator（理解）

ListIterator是可以進行雙向輸出的迭代接口，是 Iterator的子接口， 此接口中定義了以下的操作方法：

看一下它的輸出：

import java.util.ArrayList; import java.util.List; import java.util.ListIterator; public class ListIteratorDemo01 {public static void main(String[] args) {List<String> all = new ArrayList<String>();all.add("A");all.add("B");all.add("C");all.add("D");all.add("E");ListIterator<String> iter = all.listIterator();System.out.print("從前向后輸出： ");while (iter.hasNext()) {System.out.print(iter.next() + "、 ");} System.out.print("\n從后向前輸出： ");while (iter.hasPrevious()) {System.out.print(iter.previous() + "、 ");}} }結果如下： 從前向后輸出： A、 B、 C、 D、 E、 從后向前輸出： E、 D、 C、 B、 A、

但是， 此處有一點需要注意的是， 如果要想進行由后向前的輸出， 則首先必須先進行由前向后的輸出。

而且它的add方法也是在指向的位置插入，不是在末尾插入，總之，此接口一般使用較少，理解為主。

五、增強for循環

forEach：增強for循環，最早出現在C#中，用于迭代數組 或 集合（只能是Collection下的集合）

語法： for(數據類型 變量名:集合或數組的名稱) {}

作用： 代替傳統for循環的復雜寫法，進行了簡化。

看一段代碼即可，注意只能用于數組或Collection下的集合 ：

package com.kaikeba.coreclasslibrary.set; import java.util.ArrayList; import java.util.Collection;public class foreach {public static void main(String[] args) {int[] arr = {6,5,4,2,1};//傳統for循環遍歷/*for(int i=0; i<arr.length; i++) {System.out.println(arr[i]);}*///forEach循環遍歷for(int a:arr) {System.out.println(a);}System.out.println("------------------------");ArrayList<String> data = new ArrayList<>();data.add("鋤禾日當午");data.add("汗滴禾下土");data.add("誰知盤中餐");data.add("粒粒皆辛苦");for(String s:data) {System.out.println(s);}} }結果如下： 6 5 4 2 1 ------------------------ 鋤禾日當午 汗滴禾下土 誰知盤中餐 粒粒皆辛苦

總結

以上是生活随笔為你收集整理的JavaSE——类集（上）（Collection、List、Iterator、forEach）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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