【0】README

0.1） 本文描述轉自 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 的相關知識；
0.2） for full source code , please visit https://github.com/pacosonTang/core-java-volume/tree/master/chapter13

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【1】將集合的接口與實現分離

1.1）java集合類庫將 接口與實現分離。 我們看一下， 隊列是如何分離的；
1.2）隊列接口指出可以再隊列的尾部添加元素， 在隊列的頭部刪除元素， 并可以查找隊列中元素的個數；

• 1.2.1）一個隊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）隊列通常有兩種實現方式： 一種是使用循環數組， 另一種是使用鏈表；
  
• 1.2.3）每一個實現都可以通過一個實現了 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）如果需要使用循環數組隊列： 可以使用 ArrayDeque 類；
• A2）如果需要使用 一個鏈表隊列： 就直接使用 LinkedList 類， 這個類實現了 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）只需要對程序的一個地方做出修改，即調用構造器的地方， 如果覺得LinkedListQueue是個更好的選擇，將代碼修改為：

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

• 1.3.2）因為循環數組要比鏈表效率高，因此多數人優先選擇循環數組；循環數組是一個有界集合， 即容量有限。如果程序中要收集的對象數量沒有上限， 就最好使用鏈表來實現；
• 1.3.3）在研究API文檔時，發現另外一組名字為 Abstract開頭的類： 如， AbstractQueue， 這些類是為類庫實現者而設計的， 如果想要實現自己的隊列類，會發現擴展AbstractQueue類要比實現Queue接口中的所有方法要輕松得多；

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【2】java類庫中的集合接口和迭代器接口

2.1）在java類庫中， 集合類的基本接口是 Collection 接口，有兩個基本方法：

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

對上述代碼的分析（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對象， 而這個對象在集合中已經存在， 這個添加請求就沒有實效了，因為集合中不允許有重復的對象；
• A2）iterator方法：該方法用于返回一個實現了 Iterator接口的對象 。 可以使用這個迭代器對象依次訪問集合中的元素：

2.2）迭代器， Iterator接口包含3個方法：

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

• 2.2.1）通過反復調用 next方法， 可以逐個訪問集合中的每個元素。但是， 如果達到了集合的末尾，next方法將拋出一個 NoSuchElementException；因此，需要在 next之前調用 hasNext方法；
• 2.2.2）看個荔枝：

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循環表示上述操作：

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

對上述代碼的分析（Analysis）：

• A1）編譯器將簡單地將 “for each”循環翻譯為 帶有迭代器的循環；
• A2）for each循環可以與任何實現了 Iterator接口的對象一起工作，這個接口只包含一個方法：

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

Attention）Collection接口擴展了 Iterable 接口， 因此， 對于標準類庫中的任何集合都可以使用 for each；

• 2.2.3）元素被訪問的順序取決于集合類型

  • 2.2.3.1）如果對 ArrayList進行迭代， 迭代器將從索引0開始；
  • 2.2.3.2）如果訪問 HashSet中的元素， 每個元素將會按照某種隨機的次序出現；雖然可以確定在迭代過程中能夠遍歷到集合中的所有元素， 但卻無法預知元素被訪問的順序；
    
    Annotation）編程老手會注意到： 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集合類庫的設計者可以選擇使用Enumeration接口。但是， 它們不喜歡這個接口累贅的方法名， 于是引入了較短的方法名的新接口；

• 2.2.4）java迭代器：應該將java迭代器認為是位于 兩個元素之間， 當調用next 方法時， 迭代器就越過下一個元素， 并返回剛剛越過的那個元素的引用；

Annotation）有用的類推：可以將Iterator.next 和 InputStream.read 看做是等效的。從數據流中讀取一個字節， 就會自動地消耗掉這個字節。下一次調用read將會消耗并返回輸入的下一個字節。用同樣的方式， 反復地調用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 將會刪除上次調用next方法時返回的 元素。在大多數情況下，在決定刪除某個元素前應該先看一下這個元素是很具有實際意義的。然而， 如果想要刪除指定位置上的元素， 仍然需要越過這個元素。
• 2.3.2）看個荔枝（如何刪除集合中第一個元素）：

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

• 你要記住， 要刪除某個元素， 你得要先越過這個元素；
• 2.3.3）對next方法 和 remove方法的調用具有相互依賴性。 如果調用 remove 之前沒有調用next 將是不合法的。 如果這樣做， 會拋出一個 IllegalStateException 異常；
• 2.3.4）看個荔枝： 如果想刪除兩個相鄰元素， 不能直接這樣調用：

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用方法。看個荔枝：下面是一個檢測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）事實上， Collection接口聲明了很多有用的方法， 所有的實現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。如果這個調用改變了集合，返回true； Object[] toArray(); ： 返回這個集合的對象數組； <T> T[] toArray(T[] arrtyToFill[])： 返回這個集合的對象數組。如果arrayToFill 數組足夠大， 就將集合中的元素填入這個數組中。 剩余空間填補 null ； 否則， 分配一個新數組， 其成員類型與 arrayToFill 的成員類類型相同， 其長度等于集合的大小， 并添入集合元素；

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

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;}...... }

對以上代碼的分析（Analysis）：

• A1）一個具體集合類可以擴展 AbstractCollection類了；
• A2）現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

以上是生活随笔為你收集整理的java集合——集合接口+迭代器接口的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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