【0】README

0.1） 本文描述轉(zhuǎn)自 core java volume 1， 源代碼 diy 的， 旨在理解 java集合框架——集合接口+迭代器接口 的相關(guān)知識(shí)；
0.2） for full source code , please visit https://github.com/pacosonTang/core-java-volume/tree/master/chapter13

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【1】將集合的接口與實(shí)現(xiàn)分離

1.1）java集合類庫(kù)將 接口與實(shí)現(xiàn)分離。 我們看一下， 隊(duì)列是如何分離的；
1.2）隊(duì)列接口指出可以再隊(duì)列的尾部添加元素， 在隊(duì)列的頭部刪除元素， 并可以查找隊(duì)列中元素的個(gè)數(shù)；

• 1.2.1）一個(gè)隊(duì)列接口的最小形式類似下面這樣：

interface Queue<E> {void add(E element);E remove();int size; }

• 1.2.2）隊(duì)列通常有兩種實(shí)現(xiàn)方式： 一種是使用循環(huán)數(shù)組， 另一種是使用鏈表；
  
• 1.2.3）每一個(gè)實(shí)現(xiàn)都可以通過(guò)一個(gè)實(shí)現(xiàn)了 Queue接口的類表示：

class CircularArrayQueue<E> implements Queue<E> // not an actual library class {CircularArrayQueue(int capacity) {...}pubilc void add(E element) {...}public E remove() {...}public int size(){...}private E[] elements;private int head;private int tail; } class LinkedListQueue<E> implements Queue<E> // not an actual library class {LinkedListQueue() {}pubilc void add(E element) {...}public E remove() {...}public int size(){...}private Link head;private Link tail; }

Annotation）

• A1）如果需要使用循環(huán)數(shù)組隊(duì)列： 可以使用 ArrayDeque 類；
• A2）如果需要使用 一個(gè)鏈表隊(duì)列： 就直接使用 LinkedList 類， 這個(gè)類實(shí)現(xiàn)了 Queue接口；

1.3）使用接口類型存放集合的引用：

Queue<Customer> expressLane = new CircularArrayQueue<>(100); expressLane.add(new Customer("Harry"));

• 1.3.1）只需要對(duì)程序的一個(gè)地方做出修改，即調(diào)用構(gòu)造器的地方， 如果覺(jué)得LinkedListQueue是個(gè)更好的選擇，將代碼修改為：

Queue<Customer> expressLane = new LinkedListQueue<>(100); expressLane.add(new Customer("Harry")); // nothing changed

• 1.3.2）因?yàn)檠h(huán)數(shù)組要比鏈表效率高，因此多數(shù)人優(yōu)先選擇循環(huán)數(shù)組；循環(huán)數(shù)組是一個(gè)有界集合， 即容量有限。如果程序中要收集的對(duì)象數(shù)量沒(méi)有上限， 就最好使用鏈表來(lái)實(shí)現(xiàn)；
• 1.3.3）在研究API文檔時(shí)，發(fā)現(xiàn)另外一組名字為 Abstract開頭的類： 如， AbstractQueue， 這些類是為類庫(kù)實(shí)現(xiàn)者而設(shè)計(jì)的， 如果想要實(shí)現(xiàn)自己的隊(duì)列類，會(huì)發(fā)現(xiàn)擴(kuò)展AbstractQueue類要比實(shí)現(xiàn)Queue接口中的所有方法要輕松得多；

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【2】java類庫(kù)中的集合接口和迭代器接口

2.1）在java類庫(kù)中， 集合類的基本接口是 Collection 接口，有兩個(gè)基本方法：

public interface Collection<E> {boolean add(E element); Iterator<E> iterator(); }

對(duì)上述代碼的分析（Analysis）：

• A1）add方法： 用于向集合添加元素，如果添加元素確實(shí)改變了集合就返回ture， 否則返回false；如，如果試圖向集合中添加一個(gè)對(duì)象， 而這個(gè)對(duì)象在集合中已經(jīng)存在， 這個(gè)添加請(qǐng)求就沒(méi)有實(shí)效了，因?yàn)榧现胁辉试S有重復(fù)的對(duì)象；
• A2）iterator方法：該方法用于返回一個(gè)實(shí)現(xiàn)了 Iterator接口的對(duì)象 。 可以使用這個(gè)迭代器對(duì)象依次訪問(wèn)集合中的元素：

2.2）迭代器， Iterator接口包含3個(gè)方法：

public interface Iterator<E> {E next();boolean hasNext();void remove(); }

• 2.2.1）通過(guò)反復(fù)調(diào)用 next方法， 可以逐個(gè)訪問(wèn)集合中的每個(gè)元素。但是， 如果達(dá)到了集合的末尾，next方法將拋出一個(gè) NoSuchElementException；因此，需要在 next之前調(diào)用 hasNext方法；
• 2.2.2）看個(gè)荔枝：

Collection<String> c = ...; //集合 Iterator<String> iter = c.iterator(); //集合迭代器 while(iter.hasNext()) //判斷集合中是否還有下一元素 {String element = iter.next();do sth with element }

Attention）從Java SE 5.0 后， 可以使用for each循環(huán)表示上述操作：

for(String elements : c) {do sth with element }

對(duì)上述代碼的分析（Analysis）：

• A1）編譯器將簡(jiǎn)單地將 “for each”循環(huán)翻譯為 帶有迭代器的循環(huán)；
• A2）for each循環(huán)可以與任何實(shí)現(xiàn)了 Iterator接口的對(duì)象一起工作，這個(gè)接口只包含一個(gè)方法：

public interface Iterable<E> {Iterator<E> iterator(); }

Attention）Collection接口擴(kuò)展了 Iterable 接口， 因此， 對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)類庫(kù)中的任何集合都可以使用 for each；

• 2.2.3）元素被訪問(wèn)的順序取決于集合類型

  • 2.2.3.1）如果對(duì) ArrayList進(jìn)行迭代， 迭代器將從索引0開始；
  • 2.2.3.2）如果訪問(wèn) HashSet中的元素， 每個(gè)元素將會(huì)按照某種隨機(jī)的次序出現(xiàn)；雖然可以確定在迭代過(guò)程中能夠遍歷到集合中的所有元素， 但卻無(wú)法預(yù)知元素被訪問(wèn)的順序；
    
    Annotation）編程老手會(huì)注意到： Iterator接口的next 和 hasNext方法 與 Enumeration 接口的nextElement 和 hasMoreElements 方法的作用一樣。 java集合類庫(kù)的設(shè)計(jì)者可以選擇使用Enumeration接口。但是， 它們不喜歡這個(gè)接口累贅的方法名， 于是引入了較短的方法名的新接口；

• 2.2.4）java迭代器：應(yīng)該將java迭代器認(rèn)為是位于 兩個(gè)元素之間， 當(dāng)調(diào)用next 方法時(shí)， 迭代器就越過(guò)下一個(gè)元素， 并返回剛剛越過(guò)的那個(gè)元素的引用；

Annotation）有用的類推：可以將Iterator.next 和 InputStream.read 看做是等效的。從數(shù)據(jù)流中讀取一個(gè)字節(jié)， 就會(huì)自動(dòng)地消耗掉這個(gè)字節(jié)。下一次調(diào)用read將會(huì)消耗并返回輸入的下一個(gè)字節(jié)。用同樣的方式， 反復(fù)地調(diào)用next 就可以讀取集合中所有元素了；

2.3）刪除元素

• 2.3.1）Iterator的remove方法 將會(huì)刪除上次調(diào)用next方法時(shí)返回的 元素。在大多數(shù)情況下，在決定刪除某個(gè)元素前應(yīng)該先看一下這個(gè)元素是很具有實(shí)際意義的。然而， 如果想要?jiǎng)h除指定位置上的元素， 仍然需要越過(guò)這個(gè)元素。
• 2.3.2）看個(gè)荔枝（如何刪除集合中第一個(gè)元素）：

Iterator<String> it = c.iterator(); it.next(); // skip over the first element it.remove(); // now remove it

• 你要記住， 要?jiǎng)h除某個(gè)元素， 你得要先越過(guò)這個(gè)元素；
• 2.3.3）對(duì)next方法 和 remove方法的調(diào)用具有相互依賴性。 如果調(diào)用 remove 之前沒(méi)有調(diào)用next 將是不合法的。 如果這樣做， 會(huì)拋出一個(gè) IllegalStateException 異常；
• 2.3.4）看個(gè)荔枝： 如果想刪除兩個(gè)相鄰元素， 不能直接這樣調(diào)用：

it.remove(); it.remove(); //ERROR 正確的方法是： it.remove(); it.next(); it.remove();

2.4）泛型使用方法
* 2.4.1）由于Collection 和 Iterator 都是泛型接口，可以編寫操作任何集合類型的實(shí)用方法。看個(gè)荔枝：下面是一個(gè)檢測(cè)任意寄賀卡是否包含指定元素的泛型方法：

public static<E> boolean contains(Collection<E> e, Object obj) {for(E element : c)if(element.equals(obj))return true;return false; }

• 2.4.2）事實(shí)上， Collection接口聲明了很多有用的方法， 所有的實(shí)現(xiàn)類都必須提供這些方法， 下面列舉了部分：

int size() boolean isEmpty() boolean contains(Object obj) boolean containsAll(Collection<?> c)： 這個(gè)集合包含other 集合中的所有元素，則返回true； boolean equals(Object other) boolean addAll(Collection<? extends E> from) boolean remove(Object obj) boolean removeAll(Collection<?> c) void clear() ：移除集合中的所有元素； boolean retainAll(Collection<?> c) ： 從集合中移除所有與 other 集合中的元素不同的元素。如果這個(gè)調(diào)用改變了集合，返回true； Object[] toArray(); ： 返回這個(gè)集合的對(duì)象數(shù)組； <T> T[] toArray(T[] arrtyToFill[])： 返回這個(gè)集合的對(duì)象數(shù)組。如果arrayToFill 數(shù)組足夠大， 就將集合中的元素填入這個(gè)數(shù)組中。 剩余空間填補(bǔ) null ； 否則， 分配一個(gè)新數(shù)組， 其成員類型與 arrayToFill 的成員類類型相同， 其長(zhǎng)度等于集合的大小， 并添入集合元素；

• 2.4.3）AbstractCollection：當(dāng)然， 如果實(shí)現(xiàn) Collection接口的每個(gè)類都要提供如此多的例行方法是一件很煩人的事情。為了能夠讓實(shí)現(xiàn)者更容易地實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口，java類庫(kù)提供了一個(gè) 類 AbstractCollection ， 它將基礎(chǔ)方法 size 和 iterator 抽象化了；
  （我的理解為： 抽象類AbstractCollection實(shí)現(xiàn)部分的例行方法， 其他可變的方法交給用戶去實(shí)現(xiàn)）

public abstract class AbstractCollection<E> implements Collection<E> {...public abstract Iterator<E> iterator();public boolean contains(Object obj){for(E element: this) // calls iterator()if(element.equals(obj))return true;return false;}...... }

對(duì)以上代碼的分析（Analysis）：

• A1）一個(gè)具體集合類可以擴(kuò)展 AbstractCollection類了；
• A2）現(xiàn)在要由具體的集合類提供 iterator 方法， 而 contains 方法已由 AbstractCollection超類提供了；

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的java集合——集合接口+迭代器接口的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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