java基础(18):集合、Iterator迭代器、增强for循环、泛型

1. 集合

1.1 集合介绍

集合,集合是java中提供的一种容器,可以用来存储多个数据。
在前面的学习中,我们知道数据多了,可以使用数组存放或者使用ArrayList集合进行存放数据。那么,集合和数组既然都是容器,它们有啥区别呢?

数组的长度是固定的。集合的长度是可变的。
集合中存储的元素必须是引用类型数据

1.2 ArrayList集合存储元素

练习一:ArrayList集合存储5个int类型元素

 public static void main(String[] args) {
          ArrayList list = new ArrayList();
          list.add(111);
          list.add(111);
          list.add(111);
          list.add(111);
          list.add(111);
          for(int i=0; i){
                System.out.println(list.get(i));
         }              
}

练习二:ArrayList集合存储5个Person类型元素

public static void main(String[] args) {
    ArrayList list = new ArrayList();
    list.add(new Person("小强"));
    list.add(new Person("老王"));
    list.add(new Person("小虎"));
    list.add(new Person("小明"));
    list.add(new Person("小红"));
    for(int i=0; i){
        Person p = list.get(i);
        System.out.println(p);
    }
}

1.3 集合的继承实现关系

查看ArrayList类发现它继承了抽象类AbstractList同时实现接口List,而List接口又继承了Collection接口。Collection接口为最顶层集合接口了。
源代码:

interface List extends Collection {
}
public class ArrayList extends AbstractList implements List{
}

这说明我们在使用ArrayList类时,该类已经把所有抽象方法进行了重写。那么,实现Collection接口的所有子类都会进行方法重写。

Collecton接口常用的子接口有:List接口、Set接口
List接口常用的子类有:ArrayList类、LinkedList类
Set接口常用的子类有:HashSet类、LinkedHashSet类

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1.4 Collection接口概述

既然Collection接口是集合中的顶层接口,那么它定义的所有功能子类都可以使用。查阅API中描述的Collection接口。Collection层次结构中的根接口。Collection表示一组对象,这些对象也称为Collection的元素。一些Collection允许有重复的元素,而另外一些则不允许,一些Collection是有序的,而另外一些则是无序的。

继续查阅API,发现Collection接口中很多集合的操作方法,那么这些方法都具体能做什么呢?

1.5 Collection接口的基本方法

java基础(18):集合、Iterator迭代器、增强for循环、泛型_第2张图片

 

 

 这里我们不关心具体创建的Collection中的那个子类对象,这里重点演示的是Collection接口中的方法。

创建集合的格式:

方式1:Collection<元素类型> 变量名 = new ArrayList<元素类型>();
方式2:Collection  变量名 = new ArrayList();

方式1创建的集合,只能存储<>中指定的元素类型,该方式为常用方式。

方式2创建的集合,集合的元素类型默认为Object类型,即任何类型的元素都可以存储。

Collection接口方法

/*
 *  Object[] toArray() 集合中的元素,转成一个数组中的元素, 集合转成数组
 *  返回是一个存储对象的数组, 数组存储的数据类型是Object
 */
private static void function_2() {
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("abc");
        coll.add("itcast");
        coll.add("itheima");
        coll.add("money");
        coll.add("123");
        
        Object[] objs = coll.toArray();
        for(int i = 0 ; i < objs.length ; i++){
              System.out.println(objs[i]);
        }
}
      /*
       * 学习Java中三种长度表现形式
       *   数组.length 属性  返回值 int
       *   字符串.length() 方法,返回值int
       *   集合.size()方法, 返回值int
       */
      
/*
 * Collection接口方法
 * boolean contains(Object o) 判断对象是否存在于集合中,对象存在返回true
 * 方法参数是Object类型
 */
private static void function_1() {
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("abc");
        coll.add("itcast");
        coll.add("itheima");
        coll.add("money");
        coll.add("123");
        
        boolean b = coll.contains("itcast");
        System.out.println(b);
}


/*
 * Collection接口的方法
 * void clear() 清空集合中的所有元素
 * 集合容器本身依然存在
 */
public static void function(){
        //接口多态的方式调用
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("abc");
        coll.add("bcd");
        System.out.println(coll);
        
        coll.clear();
        
        System.out.println(coll);
        
      }
}

/*
 * Collection接口方法
 * boolean remove(Object o)移除集合中指定的元素
 */
private static void function_3(){
      Collection coll = new ArrayList();
      coll.add("abc");
      coll.add("money");
      coll.add("itcast");
      coll.add("itheima");
      coll.add("money");
      coll.add("123");  
      System.out.println(coll);
      
      boolean b = coll.remove("money");
      System.out.println(b);
      System.out.println(coll);
}

2. Iterator迭代器

2.1 Iterator迭代器概述

java中提供了很多个集合,它们在储存元素时,采用的储存方式不同。我们要取出这些集合中的元素,可通过一种通用的获取方式来完成。

Collection集合元素的通用获取方式:在取元素之前先要判断集合中有没有元素,如果有,就把这个元素取出来,继续在判断,如果还有就再取出来。一直把集合中的所有元素全部取出。这种取出方式专业术语称为迭代。

集合中把这种元素的方式描述在Iterator接口中。Iterator接口的常用方法如下:

java基础(18):集合、Iterator迭代器、增强for循环、泛型_第3张图片

 

 

 2.2 Iterator迭代方式的代码体现

在Collection接口描述了一个车厢方法iterator方法,所有Collection子类都实现了这个方法,并且有自己的迭代形式。

 

 

 

public static void main(String[] args) {
          //1.创建集合对象
          Collection coll = new ArrayList();
          coll.add("abc1");
          coll.add("abc2");
          coll.add("abc3");
          coll.add("abc4");
        
          //2.获取容器的迭代器对象。通过iterator方法。
          Iterator it = coll.iterator();
          
          //3.使用具体的迭代器对象获取集合中的元素
          while(it.hasNext()){
                   String s = it.next();
                   System.out.println(s);
          }
          /*
迭代器for循环形式的使用 for(Iterator it = coll.iterator(); it.hasNext() ){ System.out.println(it.next()); } */ }

注意:在进行集合元素取出时,如果集合中已经没有元素了,还继续使用迭代器的next方法,将会发生java.util.NoSuchElementException没有集合元素的错误。

2.3 集合元素的向下转型

学习到这里,基本知道了Collection接口的简单使用。可是集合中可以存储任何对象,那么存放进去的数据都还是原来的类型吗?当然不是了,全部提升成了Object。

在使用集合时,我们需要注意以下几点:

集合中存储其实都是对象的地址。

集合中可以存储基本数值吗?jdk1.5版本以后可以存储了。因为出现了基本类型包装类,它提供了自动装箱操作(基本类型--->对象),这样,集合中的元素就是基本数值的包装类对象。

存储时提升了Object.取出时要使用元素的特有内容,必须向下转型。

Collection coll = new ArrayList();
coll.add("abc");
coll.add("aabbcc");
coll.add("shitcast");
Iterator it = coll.iterator();
while (it.hasNext()) {
  //由于元素被存放进集合后全部被提升为Object类型
  //当需要使用子类对象特有方法时,需要向下转型
  String str = (String) it.next();
  System.out.println(str.length());
}

注意:如果集合中存放的是多个对象,这时进行向下转型会发生类型转换异常。

提示:Iterator接口也可以使用<>来控制迭代元素的类型的。代码演示如下:

Collection coll = new ArrayList();
coll.add("abc");
coll.add("aabbcc");
coll.add("shitcast");
Iterator it = coll.iterator();
while (it.hasNext()) {
     String str =  it.next(); 
     //当使用Iterator控制元素类型后,就不需要强转了。获取到的元素直接就是String类型
     System.out.println(str.length());
}

3. 增强for循环

JDK1.5新特性,增强for循环
JDK1.5版本后,出现新的接口 java.lang.Iterable
Collection开是继承Iterable
Iterable作用,实现增强for循环

格式:

for( 数据类型 变量名 : 数组或者集合 ){
  System.out.println(变量);
}

增强for循环用于遍历Collection和数组。通常只进行遍历元素,不要在遍历的过程中对元素进行增删操作。

遍历数组:

String[] str = {"abc","itcast","cn"};
for(String s : str){//遍历s表示被遍历到的数组元素
     System.out.println(s.length());
}

遍历集合:

ArrayList array = new ArrayList();
array.add(new Person("a",20));
array.add(new Person("b",10));
for(Person p : array){
    System.out.println(p);// System.out.println(p.toString());
}

好处: 代码少了,方便对容器遍历
弊端: 没有索引,不能操作容器里面的元素

int[] arr = {3,1,9,0};
for(int i : arr){
    System.out.println(i+1);
}
System.out.println(arr[0]);

增强for循环和老式的for循环有什么区别?

注意:增强for循环必须有被遍历的目标。目标只能是Collection或者是数组。

建议:遍历数组时,如果仅为遍历,可以使用增强for;如果要都数组的元素进行操作,使用老式for循环可以通过索引操作

4. 泛型

4.1 泛型的引入

在前面学习集合时,我们都知道集合中是可以存放任意对象的,只要把对象存储集合后,那么这时他们都会被提升为Object类型。当什么在取出每一个对象,并且进行对应的操作,这时必须采用类型转换。比如下面程序:

public class GenericDemo {
      public static void main(String[] args) {
          List list = new ArrayList();
          list.add("abc");
          list.add("itcast");
          list.add(5);//由于集合没有做任何限定,任何类型都可以给其中存放
            //相当于:Object obj=new Integer(5);
        
          Iterator it = list.iterator();
          while(it.hasNext()){
              //需要打印每个字符串的长度,就要把迭代出来的对象转成String类型
              String str = (String) it.next();//String str=(String)obj;
                 //编译时期仅检查语法错误,String是Object的儿子可以向下转型
                 //运行时期String str=(String)(new Integer(5))
                 //String与Integer没有父子关系所以转换失败
                 //程序在运行时发生了问题java.lang.ClassCastException
              System.out.println(str.length());
        }
      }
}
程序在运行时发生了问题java.lang.ClassCastException
为什么会发生类型转换异常呢?我们来分析下:
由于集合中什么类型的元素都可以存储。导致取出时,如果出现强转就会引发运行时ClassCastExceotion。
怎么来解决这个问题呢?使用集合时,必须明确集合中元素的类型。这种方式称为:泛型。

4.2 泛型的定义与使用

我们在集合中会大量使用到泛型,这里来完整的学习泛型知识。

泛型,原来灵活的将数据类型应用到不同的类,方法、接口当中。将数据类型作为参数进行传递。

4.2.1 含有泛型的类

定义格式:修饰符 class 类名<代表泛型的变量> { }
例如,API中的ArrayList集合:

class ArrayList{ 
    public boolean add(E e){ }
    public E get(int index){ }
}

使用格式:创建对象时,确定泛型的类型
例如,ArrayList list = new ArrayList();
此时,变量E的值就是String类型

class ArrayList{ 
    public boolean add(String e){ }
    public String get(int index){ }
}

例如,ArrayList list = new ArrayList();
此时,变量E的值就是Integer类型

class ArrayList{ 
    public boolean add(Integer e){ }
    public Integer get(int index){ }
}

4.2.2 含有泛型的方法

定义格式:修饰符 <代表泛型的变量> 返回值类型 方法名(参数){ }
例如,API中的ArrayList集合中的方法:

public  T[] toArray(T[] a){ } 
//该方法,用来把集合元素存储到指定数据类型的数组中,返回已存储集合元素的数组

使用格式:调用方法时,确定泛型的类型
例如:

ArrayList list = new ArrayList();
String[] arr = new String[100];
String[] result = list.toArray(arr);

此时,变量T的值就是String类型。变量T,可以与定义集合的泛型不同

public  String[] toArray(String[] a){ } 

例如:

ArrayList list = new ArrayList();
Integer[] arr = new Integer[100];
Integer [] result = list.toArray(arr);

此时,变量T的值就是Integer类型。变量T,可以与定义集合的泛型不同

public  Integer[] toArray(Integer[] a){ }

4.2.3 含有泛型的接口

定义格式:修饰符 interface 接口名<代表泛型的变量>{}

例如,API中的Iterator迭代器接口

public interface List {
     public abstract E next();
}

使用格式:

1、定义类时确定泛型的类型

例如:

public final class Scanner implements Iterator{
     public String next(){}
}

此时,变量E的值就是String类型。

2.始终不确定泛型的类型,直到创建对象时,确定泛型的类型

例如

ArrayList list = new ArrayList();
Iterator it = list.iterator();

 

此时,变量E的值就是String类型。

public interface Iterator{
        public abstract String next();      
}

4.3 使用泛型的好处

将运行时期的ClassCastException,转移到了编译时期变成了编译失败。
避免了类型强转的麻烦。
演示下列代码:

public class GenericDemo {
      public static void main(String[] args) {
            List list = new ArrayList();
            list.add("abc");
            list.add("itcast");
            //list.add(5);//当集合明确类型后,存放类型不一致就会编译报错
             //集合已经明确具体存放的元素类型,那么在使用迭代器的时候,迭代器也同样会知道具体遍历元素类型
       
            Iterator it = list.iterator();
            while(it.hasNext()){
                   String str = it.next();
                   System.out.println(str.length()); //当使用Iterator      
                    //控制元素类型后,就不需要强转了。获取到的元素直接就是String类型
            }
      }
}

4.4 泛型通配符

public static void main(String[] args) {
      ArrayList array = new ArrayList();
      
      HashSet set = new HashSet();
      
      array.add("123");
      array.add("456");
      
      set.add(789);
      set.add(890);
      
      iterator(array);
      iterator(set);
}
    /*
     *  定义方法,可以同时迭代2个集合
     *  参数: 怎么实现 , 不能写ArrayList,也不能写HashSet
     *  参数: 或者共同实现的接口
     *  泛型的通配,匹配所有的数据类型  ?
     */
public static void iterator(Collection coll){
       Iterator it = coll.iterator();
       while(it.hasNext()){
             //it.next()获取的对象,什么类型
             System.out.println(it.next());
       }
}

4.5 泛型的限定

/*
 *  将的酒店员工,厨师,服务员,经理,分别存储到3个集合中
 *  定义方法,可以同时遍历3集合,遍历三个集合的同时,可以调用工作方法
 */
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
public class GenericTest {
    public static void main(String[] args) {
        //创建3个集合对象
        ArrayList cs = new ArrayList();
        ArrayList fwy = new ArrayList();
        ArrayList jl = new ArrayList();
      
        //每个集合存储自己的元素
        cs.add(new ChuShi("张三", "后厨001"));
        cs.add(new ChuShi("李四", "后厨002"));
      
        fwy.add(new FuWuYuan("翠花", "服务部001"));
        fwy.add(new FuWuYuan("酸菜", "服务部002"));
      
        jl.add(new JingLi("小名", "董事会001", 123456789.32));
        jl.add(new JingLi("小强", "董事会002", 123456789.33));
      
//        ArrayList arrayString = new ArrayList();
        iterator(jl);
        iterator(fwy);
        iterator(cs);
    
    }
    /*
     * 定义方法,可以同时遍历3集合,遍历三个集合的同时,可以调用工作方法 work
     * ? 通配符,迭代器it.next()方法取出来的是Object类型,怎么调用work方法
     * 强制转换:  it.next()=Object o ==> Employee
     * 方法参数: 控制,可以传递Employee对象,也可以传递Employee的子类的对象
     * 泛型的限定  本案例,父类固定Employee,但是子类可以无限?
     *   ? extends Employee 限制的是父类, 上限限定, 可以传递Employee,传递他的子类对象
     *   ? super   Employee 限制的是子类, 下限限定, 可以传递Employee,传递他的父类对象
     */
    public static void iterator(ArrayListextends Employee> array){
      
         Iteratorextends Employee> it = array.iterator();
         while(it.hasNext()){
             //获取出的next() 数据类型,是什么Employee
             Employee e = it.next();
               e.work();
           }
      }
}

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