Java基础day14笔记：集合框架|迭代器|ArrayList

2018-12-26 本文已影响0人楠楠喜欢泡枸杞

2019/7/1 二刷结束留念

mark：重写equals和hashCode方法的情景~

01-集合框架(体系概述)

为什么会出现集合类呢？

面向对象语言对事物的体现都是以对象的形式，所以为了方便对多个对象的操作，就对对象进行存储，集合就是存储对象最常用的一种方式。

那存到哪里去捏？

有两种存储的地方可以用，第一种是数组，第二种是集合。

对象多了用集合存，数据多了用对象存，像姓名年龄这些都是数据~

可是已经有数组啦，为什么还要有集合呢？

数组是固定长度的，集合是可变长度的。

而且，数组当中存储对象的时候，它只能存储同一种类型的对象，比如说全存Demo或者全存Person，因为数组定义的时候已经指定了数据类型啦。

而集合不是，对它来说只要是对象就行。先存一个new Person()进去，再存一个new Demo()进去，都没问题哒。

所以，集合的特点是：集合的长度是可变的，集合可以存储不同类型的对象。

集合作为一种容器，也划分成了很多种。对它们不断的进行共性抽取，就形成了一个体系，我们叫做集合框架。

嘿嘿，这个图看着理解一下：

这个体系里面包含很多内容。

框架产生之后，我们一般会先看什么呢?

是不是会先看顶层呀~因为顶层当中定义的是这个体系当中最共性、最基本的行为，把这个顶层看明白之后，这个体系的基本功能就了解了。

看完了顶层之后，找底层来用~

为什么呢？

有两点原因：

1，不断向上抽取出来的东西很有可能是不能创建对象的，它可能是抽象的。

2，创建子类对象，方法更多一些。

所以说，参阅顶层，创建底层。

而这个顶层，就叫Collection，收集、集合的意思。

集合框架是工具包中的一个成员，它在java.util这个包中。

Collection是一个接口。在不断向上抽取的过程中，全变成抽象辣~它有很多实现类，也有很多子接口。

因为子接口太多，就不挨个讲啦。重点讲两个：List和Set。

把刚刚那个示意图简单填充了一下：

这些就是我们要重点讲的内容。

那么问题来啦，为什么要出现这么多种容器呢？

因为每一个容器对数据的存储方式都有不同。

这个存储方式称之为：数据结构。

02-集合框架(共性方法)

我们先从Collection开始学起~

Colletion是Colletion层次结构中的跟接口。

方法摘要：

在上述方法中，我们发现了一些不清楚的数据类型：

我们看到的这些不懂的字母，就先把它们理解成Object类~

顶层方法看完该建立子类对象啦，我们先建立ArrayList对象吧~

add方法的参数类型是Object，以便于接收任意类型对象。

集合中存储的都是对象的引用(地址)。就像这样，简单示意图：

打印集合对象：

删除元素：

运行结果：

写这句就全删啦（这个叫清空集合）：

判断元素：

取交集：

取交集，al1中只会保留和al2中相同的元素~

再试试removeAll，是将和al2中相同的元素删掉~

03-集合框架(迭代器)

在Collection中，有一个方法叫iterator：

它是一个接口诶：

这个接口中有三个方法：

试着用一下：

Iterator it=al.iterator();//获取迭代器，用于取出集合中的元素。

我们发现它将集合中的前两个元素拿出来啦。

但是如果这个集合中元素很多，这样一个一个写就太麻烦了。

我们有更方便的方法呢：

那么什么是迭代器呢？

其实就是集合的取出元素的方式。

对于取出这个动作，一个函数不能完全描述，需要用多个功能来体现，这种情况下，就需要将功能们封装到一个对象中去。

画个图解释一下迭代器的特点，这里有三种容器，每个容器中都有一个取出的对象：

而且，因为数据结构的不同，每个取出对象中的实现方式也不一样。

那么，这个取出就需要被描述一下，怎么描述呢？

通过一个类来完成，而这个类，就定义在了集合的内部。

为什么定义在集合内部呢？

因为元素就在集合内部，如果想要操作这些元素，是不是集合的内部类最方便啦。

一般取出分为两步：1，判断元素是否存在2，若存在则取出。

根据容器数据结构的不同，每个容器判断和取出的具体实现细节不一样。但是它们都是有共性内容：判断和取出，那么可以将共性抽取，形成一个接口，这个接口就是Iterator：

这些内部类都符合一个规则，该规则就是Iterator。

如何获取集合的取出对象呢？

通过一个对外提供的方法：iterator()；

这个对外提供的方法就相当于娃娃机外面的操纵杆，而夹子就相当于迭代器，它是封装在娃娃机里面的，可以取出娃娃，只对外暴露了操纵杆这个方法，可以让人使用。不同的娃娃机，它们的夹子也不一样，有两个钩的，有五个钩的，实现方法都不一样，但它们都是夹子~

后面我们再定义新的容器，只要将它的取出方法实现Iterator接口就可以啦：

取出方式就这样被统一啦，再新加集合也不怕~

除了用while循环，它也可以用for循环写：

这两种循环有什么不同呢？

推荐用for循环，因为for循环结束后，it就释放了，不再占用内存空间，而while循环的话则依然占用内存空间。

04-集合框架(List集合共性方法)

Collection

|——List：元素是有序的，元素可以重复，因为该集合体系有索引。

|——Set：元素是无序，元素不可以重复，该集合当中没有索引。

我们先讲List。

我们去List类中看一看它的方法~共性方法就不说啦，它的特有方法有：

在指定位置插入指定元素：

通过索引获取元素：

获取元素的索引：

List集合特有的迭代器：

移除指定元素：

改变指定位置的元素：

获取指定区间元素（包含头不包含尾）：

综上，凡是可以操作角标的方法都是List体系特有的方法。

总结一下：

接下来挨个演示一遍。

在指定位置添加元素：

删除指定位置的元素：

修改元素：

通过角标获取元素：

获取所有元素：

如上，List集合有自己特殊的取值方式，就是遍历。

我们用迭代器也可以实现这个功能：

05-集合框架(ListIterator)

通过indexOf获取对象的位置、获取指定区间的元素：

接下来看一下列表迭代器listIterator。

它和普通迭代器到底有什么不同呢？

看示例：

程序运行过程中挂掉了：

我们来看一下这个异常：

我们来分析一下：

所以就存在安全隐患啦。不能同时用多种方式操作同一种元素，否则可能会发生并发修改异常。

那该怎么解决呢？

要么全用集合的方法，要么全用迭代器的方法。

全用迭代器的方法：

java02不是被删除了吗？为什么篮框部分还被打印了呢？

因为虽然这个元素的引用被移除了，可是在移除前它还被obj使用了，后面打印的是obj~

注意，刚刚用的都是迭代器的操作，做了判断、取出和移除，迭代器只能做这三个动作，添加和修改动作它做不了，有局限性。

不要怕~

它也知道自己有局限性，所以安排了一个小弟：

列表迭代器ListIterator有指针，有角标，所以它的方法比它的爸爸Iterator多多啦：

增删查改样样都可以呢。

List集合特有的迭代器：ListIterator是Iterator的子接口。

我们用一下~

添加：

修改：

除了hasNext，它还有hasPrevious：

试一下~

我们反向取一次：

实际开发中逆向遍历用的少一些，正向遍历用的多一些。

ListIterator出现后，可以对集合进行在遍历过程中的增删改查。

06-集合框架(List集合具体对象的特点)

Colletion中List集合的共性方法说完以后，介绍一下List集合中常见的三个子类对象： ArrayList、LinkedList、Vetor。

这三个子类对象的出现，是因为底层的数据结构不一样而出现的，那么它们的底层到底是什么样的数据结构呢？换句话说，它们的底层到底是怎样对数据进行存储的呢？

ArrayList：底层的数据结构使用的是数组结构。特点：查询速度快。但是增删稍慢（元素不多还好，多了之后慢得就比较明显）。线程不同步。

数组数据结构

LinkedList：底层使用的链表数据结构。特点：增删速度很快，查询稍慢。

链表数据结构

Vector：底层是数组数据结构。线程同步。（它1.0就出现了，那个时候还木有集合框架呢，而ArrayList是1.2出现的）被ArrayList替代了。

ArrayList和Vector中，建议用ArrayList，因为效率高，无论增删还是查询，Vector都稍慢。

那多线程怎么办呐？

可以自己加锁~

那我自己加锁不安全怎么办呢？

就怕你不会加所以Java的集合框架中提供了另外一个功能，专门帮助小笨笨来加锁的~

怎么加呢？“把你的不安全的给我，我给你个安全的。”好霸道总裁。。。

还有一个小问题~ArrayList和Vector都是数组数据结构，而数组数据结构的特点是它的长度是固定的，集合却是可变长度的，所以ArrayList和Vector是可变长度的数组。什么叫可变长度的数组呢？

ArrayList默认的长度是10：

当长度超过之后，它会new一个新的数组，长度是多少呢？50%延长，变15。然后，把原来数组中的元素copy到新数组中来，再把新元素拼接到它们后面。

而Vector长度也是10，超过之后new的新数组是100%延长。

两者相比，ArrayList好一些，因为它既可以延长又可以节省空间。Vector就比较浪费空间啦。

总的来说Vector现在都不用了，像这张图中都没有Vector：

最常用的就是加粗的这四块。

07-集合框架(Vector中的枚举)

接下来讲一下Vector的特点。（不能理解既然它都不用了还要讲它的特点是为什么。。。）

Collection通用的方法：

Vector特有的方法（一般带Element的都是它的特有方法）：

添加元素：

查找元素：

插入：

删除：

还有其他的：

我们来看一下这个方法：

这是什么东西鸭，木有见过呢：

点进去这个接口看一下（这个接口叫枚举）：

那这个接口都有什么方法呢：

话不多说，先玩一下~

枚举就是Vector特有的取出方式。

发现枚举和迭代器很像。

其实，枚举和迭代是一样的。

因为枚举的名称以及方法的名称都过长，所以被迭代器取代了，枚举郁郁而终了。

但是IO当中有一个对象用到了枚举，因为那个对象也是1.0粗现的，那个时候没有迭代，只有枚举。

Vector和ArrayList的区别是什么？

Vector支持枚举，ArrayList没有枚举。

08-集合框架(LinkedList)

我们来看一看LinkedList里面有什么特有方法~

试一下，addFirst：

再一次，addLast和getFirst、getLast：

removeFirst：

get...()和remove...()方法的区别：get可以获取元素但不删除元素，remove获取元素，但是元素被删除。

想把里面元素全取出来~

正着取：

倒着取：

removeFirst方法会抛出异常：

到了后期，LinkedList方法升级了，它里面加了一个新的方法，pollFirst/Last：

如果列表为空它不再抛出异常，而是返回null，这是1.6版本出现的，以后推荐用这个方法喔。

获取但不移除元素的新方法：

插入元素的新方法：

它们替代了之前旧的方法。

09-集合框架(LinkedList练习)

练习：使用LinkedList模拟一个堆栈或者队列数据结构。

描述队列：

封装好之后，我们就可以直接使用啦：

注意哦，像这样的封装很常见。

为什么要封装呢？我们直接用LinkedList不就可以完成了吗？

但是LinkedList只有自身的含义，叫做链表，我们想把它做成跟我们项目相关的一些容器，那么我们需要起一些特定的名称来用更方便一些，这个时候我们就会将原有的集合封装进我们的描述当中，并且对外提供一个自己更容易识别的方法名称。

好啦，存完之后该取啦：

10-集合框架(ArrayList练习)

练习：去除ArrayList中的重复元素。

思路：创建一个新容器，将旧容器的东西一个个放进去，放的时候判断它是否已存在在新容器~

代码：

接下来删除重复的：

11-集合框架(ArrayList练习2)

练习：将自定义对象作为元素存储到ArrayList集合总，并去除重复元素。

比如：存人对象。将同姓名同年龄，视为同一个人，为重复元素。

思路：

Person类：

主函数中：

可是为什么这样写会出错呢？

因为在往容器里面存Person的时候，add的其实是Object，al.add(Object obj)，因为只有它能接收任意对象。把Person传进去，其实相当于Object obj=new Person("lisi01",30);，这时Person就被提升为Object了。而后面的it.next()往回返的时候，返回的是Object，Object中并没有getName方法，多态编译失败。

应该改成这样：