Java中的集合框架（上）

由於Java中的集合框架的內容比較多，在這裏分為三個部分介紹Java的集合框架，內容是從淺到深，如果已經有java基礎的小夥伴可以直接跳到<淺入深出之Java集合框架（下）>。

目錄：

淺入深出之Java集合框架（上）

淺入深出之Java集合框架（中） 努力趕制中。。關註後更新會提醒哦！

淺入深出之Java集合框架（下）　努力趕制中。。關註後更新會提醒哦！

一、集合概述

1）集合的概念

現實生活中的集合：很多事物湊在一起。

數學中的集合：具有共同屬性的事物的總體。

Java中的集合類：是一種工具類，就像是容器，儲存任意數量的具有共同屬性的對象。

2）集合的作用

如果一個類的內部有多相同類型的屬性，並且它們的作用和意義是一樣的。比如說，一個學生可以選多個課程，對於一個學生類來說，XX課程就是他的一個屬性，而xx課程通常不只有一個。對於像這種情況，如果把每一個課程都定一個屬性就太繁瑣了，這裏我們就要用到集合的概念。

綜上所述，集合的作用有以下幾點：

1. 在類的內部，對數據進行組織。
2. 簡單而快速的搜索大數量的條目。
3. 有的集合接口，提供了一系列排列有序的元素，並且可以在序列中間快速的插入或者刪除有關元素。
4. 有的集合接口，提供了映射關系，可以通過關鍵字（key）去快速查找到對應的唯一對象，而這個關鍵字可以是任意類型。

3)集合和數組的對比

可以看出集合和數組的功能類似，都是把一系列的數據放入到一個容器中，但是在類的內部我們為什麽要用集合而不是數組呢？

1. 數組的長度固定，集合長度可變。集合的優勢就在於，集合的長度是隨著裏面的內容而擴充的，而數組的長度是已經定義好的。
2. 數組只能通過下標訪問元素，類型固定（數組下標只能是整形的），而有的集合可以通過任意類型查找所映射的具體對象（key關鍵字可以是任意類型）。

二、Java集合框架體系結構

我們來簡單看一下java集合框架：(還有很多接口和類沒有列出，這裏只列出常用的接口和類)

如圖所示，JAVA集合框架體系結構：Collection與Map是兩個根接口。

Collection接口：

1、List接口：序列，存儲元素排列有序且可重復。實現類:ArrayList，數組序列；實現類：LinkedList，鏈表。

2、Queue接口：隊列，存儲元素排列有序且可重復。實現類：LinkedList，鏈表。

3、Set接口：集，存儲元素無序且不可重復。實現類：HashSet，哈希集。

Map接口：內部以<Key,Value>（任意類型）的一個映射去存儲數據，這一個映射就是Entry類（Map的內部類）的實例。包括：實現類：HashMap，哈希表。

Collection接口是List、Set、Queue接口的父接口，Collection接口定義了可用於操作List、Set和Queue的方法--增刪改查。（具體的Collection接口的方法可以通過查API，這裏就不列舉了。）

其中，ArrayList、HashSet和HashMap是使用最多的三個實現類，這裏我們將逐個介紹這三個實現類。

在這篇文章中將先介紹ArrayList的用法。

三、ArrayList實現類

List接口及其實現類--ArrayList

List可以精確的控制每個元素的插入位置，或刪除某個位置元素；

List有add()插入方法和get()獲取方法；

ArrayList--數組序列，是List的一個重要實現類

ArrayList底層是由數組實現的，這也是其名字的由來。

那麽如何使用這些集合呢？我們來通過一個小例子，寫一個小程序來更直觀的學習集合的使用方法。（之後的文章的例子也是基於此的）

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程序功能——模擬學生選課功能

1. 選擇課程（往集合添加課程）
2. 刪除所選的某門課程（刪除集合中的元素）
3. 查看所選課程
4. 修改所選課程

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以下是該程序的代碼片段，因為是用於測試來介紹集合的使用，所以請不要在意細節，代碼會一步步改進的。

1)創建學生類和課程類

 1 /**
 2  * 學生類
 3  * @author hysum
 4  *
 5  */
 6 public class Student implements {
 7     private String name;//學生姓名
 8     private String id;//學生id
 9     private Set courses;//所選課程的set集合
10     
11     public Student(){}
12     public Student(String id,String name){
13         this.id=id;
14         this.name=name;
15         this.courses=new HashSet();//初始化集合
16     }
17     public String getName() {
18         return name;
19     }
20     public void setName(String name) {
21         this.name = name;
22     }
23     public String getId() {
24         return id;
25     }
26     public void setId(String id) {
27         this.id = id;
28     }
29     public Set getCourses() {
30         return courses;
31     }
32     public void setCourses(Set courses) {
33         this.courses = courses;
34     }

 1 /**
 2  * 課程類
 3  * @author hysum
 4  *
 5  */
 6 public class Course {
 7 private String id;//課程id
 8     private String name;//課程名稱
 9     
10     public Course(){
11         
12     }
13     public Course(String name){
14         this.name=name;
15     }
16     public String getId() {
17         return id;
18     }
19     public void setId(String id) {
20         this.id = id;
21     }
22     public String getName() {
23         return name;
24     }
25     public void setName(String name) {
26         this.name = name;
27     }
28     public Course(String id,String name){
29         this.id=id;
30         this.name=name;
31     }
32 }

2）創建備選課程類

 1 /**
 2  * 備選課程類
 3  * 
 4  * @author hysum
 5  *
 6  */
 7 public class ListCourse {
 8 private List CoresesToSelect;// 備選課程
 9     private Student stu;
10     private static Scanner in;
11     {
12         in = new Scanner(System.in);
13     }
14     public ListCourse() {
15         this.CoresesToSelect = new ArrayList();// 初始化List集合
16     }
17        public List getCoresesToSelect() {
18         return CoresesToSelect;
19     }
20 
21     public void setCoresesToSelect(List coresesToSelect) {
22         CoresesToSelect = coresesToSelect;
23     }   26 }

註意：

List是接口，所以在構造方法中不能直接實例化，而通過ArrayList()實例化！！！

例：public List coursesToSelect = new ArrayList();

Set、Map都類似，不可以直接對他實例化，要借助相應的實例化類如HashSet(),HashMap();

3）在備選課程裏添加課程

(添加元素)List下總共有4個為List插入元素的方法 ：

1.add(element);

2.add(index,element);

3.addAll(Arrays.asList(對象數組名));

4.addAll(index,Arrays.asList(對象數組名));

以下用代碼示例：

 1 /*
 2  * 添加備選課程
 3  */
 4 public void AddCourse() {
 5         Course cr1=new Course("1","數據結構");//創建課程對象
 6     this.CoresesToSelect.add(cr1);//用add(element)添加 
 7         Course temp=(Course)this.CoresesToSelect.get(0);//用get方法取出，註意類型轉換
 8     System.out.println("添加了課程："+temp.getId()+" "+temp.getName());
 9         
10         Course cr2=new Course("2","C語言");//創建課程對象
11     this.CoresesToSelect.add(0,cr2);//用add(index,element)添加 
12     temp=(Course)this.CoresesToSelect.get(0);
13         System.out.println("添加了課程："+temp.getId()+" "+temp.getName());  
14 }      

1 Course[] course = { new Course("1", "數據結構"), new Course("2", "C語言"), new Course("3", "匯編語言"),
2                 new Course("4", "離散數學") };
3         this.CoresesToSelect.addAll(Arrays.asList(course));//用addAll(Arrays.asList(對象數組名))添加

註意：

1.對象被存入集合都變成object類型了 取出時需要類型強轉。（之後會用泛型來解決這個問題）

例：Course temp = (Course)coursesToSelect.get(0);

2.添加進list中的位置（index）介於[0，length]之間；0代表插到隊頭，length代表插到隊尾。

3.如果添加到List中的長度大於他目前的長度，則系統會出現異常，即數組下表越界異常,如：

1 Course cr2=new Course("2","C語言");//創建課程對象
2 this.CoresesToSelect.add(2,cr2);//用add方法添加,超出集合現有長度 temp=(Course)

4）備選課程取出打印

以下三種方法都是用來取出List中元素的方法：

-----for循環-----

1 public void testGet(){
2 int size=CoursesToSelect.size();
3 for(int i=0;i<size;i++){
4 Course cr=(Course) CoursesToSelect.get(i);
5 System.out.println("取出的課程："+cr.getId()+":"+cr.getName());
6 }
7 }

-----叠代器-----

Iterator是一個接口,依賴於集合存在的。

1 Iterator it=CourseToSelect.iterator();
2 while(it.hasNext()){
3 Course cr=(Course) it.next();
4 System.out.println("課程:" + cr.id + ":" + cr.name);
5 }

-----for each(推薦使用)-----

1 for(Object obj:CoursesToSelect){//遍歷集合中的每一個元素，作為每一個Object變量
2 Course cr=(Course) obj;
3 System.out.println("課程:" + cr.id + ":" + cr.name);
4 }

5）備選課程修改

使用set（index,Object element）修改元素，index表示索引位置，element表示新對象。

1     /*
2      * 修改備選課程
3      */
4     public void Modify(int index, Course c) {// 傳入要修改的參數
5         this.CoresesToSelect.set(index, c);
6     }

6）刪除備選課程元素

List中有remove(index),remove(對象值)和removeAll(Arrays.asList(對象數組名))方法來刪除容器中元素的值(用法和add類似)。

Course是信息課程類，有id和name屬性；courseToSelect是list的序列容器對象。

 1     /*
 2      * 刪除備選課程，跟添加方法類似
 3      */
 4     public void Remove(int index) {// 通過索引位置刪除
 5         this.CoresesToSelect.remove(index);
 6     }
 7 
 8     public void Remove(Course c) {// 通過課程對象刪除
 9         this.CoresesToSelect.remove(c);
10 
11     }
12 
13     public void Remove(Course[] c) {// 通過集合對象刪除
14         this.CoresesToSelect.removeAll(Arrays.asList(c));
15 
16     }

註意：

1.remove(index);刪除位置要大於0並且小於List(序列容器)的長度。如果要刪除全部可以用for循環嵌套此方法。

2.remove(object);先要獲得刪除的值，用法是先定義一個信息變量通過get()來存放要刪除的值,然後用remove(刪除的對象值);

3.removeAll(Arrays.asList());要刪除指定的多個位置 Arrays.asLIst(對象數組名);作用是把數組轉換為集合。用法是先創建信息對象數組存放刪除元素的值，然後再用removeAll(Arrays.asList(對象數組名))方法,刪除集合數組的元素。

四、應用泛型管理課程

在上面的幾個例子中，小夥伴是否發現對於集合的取出和遍歷都要將Object對象進行強制轉換後才能使用，每次這樣做不僅增加了編程難度還使代碼特別繁瑣，這裏我們可以利用泛型來幫助我們更加方便地使用java集合。

首先，我們要知道沒有使用泛型的話，集合中的元素,可以是任意類型的對象(對象的引用)，如果把某個對象放入集合,則會忽略他的類型把他當做Object處理。

那麽我們就在剛才的例子裏往備選課程類裏的CoresesToSelect的List集合添加一些奇怪的東西會發什麽有趣的事呢？

1 　　　/*
2      * 往List中添加一些奇怪的東西
3      */
4      public void testType(){
5      System.out.println("能否往List中添加一些奇怪的東西呢?");
6      this.CoresesToSelect.add("我不是課程，我是字符串！");
7      }

當調用取出課程方法取出該元素時，運行時出錯：

這是因為取出該元素時String類型不能強制轉換為Course類型，那有什麽辦法來避免集合中被添加不希望添加的類型呢？

泛型則是規定了某個集合只可以存放特定類型的對象，會在編譯期間進行類型檢查，可以直接指定類型獲取的集合元素。

泛型：指規定了某個集合只能存放特定類型的對象。

語法：ArrayList<String> array=new ArrayList<String>();  //規定array中只能存放String類型的對象

那麽，了解了泛型之後，上面的例子裏都可以加上泛型了，修改如下（只列出修改的部分）：（自行對比）

1 private Set<Course> courses;//所選課程的set集合
2 this.courses=new HashSet<Course>();//初始化集合
3 public Set<Course> getCourses() {
4         return courses;
5     }
6     public void setCourses(Set<Course> courses) {
7         this.courses = courses;
8     }

 1 private List<Course> CoresesToSelect;// 備選課程
 2 public ListCourse() {
 3         this.CoresesToSelect = new ArrayList<Course>();// 初始化List集合
 4     }
 5 public List<Course> getCoresesToSelect() {
 6         return CoresesToSelect;
 7     }
 8 
 9     public void setCoresesToSelect(List<Course> coresesToSelect) {
10         CoresesToSelect = coresesToSelect;
11     }

foreach循環的修改：

1 for (Course obj : CoresesToSelect) {        
2     System.out.println("添加了課程：" + obj.getId() + " " + obj.getName());
4 }

運用了泛型的話，用foreach語句時 存儲變量應該為泛型的類型。for(Course a:courseToSelect),不必再用Object取出再強轉，因為已經規定容器裏裝的都是Course類型。

使用泛型要註意：

1.泛型集合中，不能添加泛型規定的類型和其子類以外的對象，否則會報錯！

2.泛型中可以添加規定的類型的子類型的對象。如：

1 public void testChild() {
2         ChildCourse ccr = new ChildCourse();
3         ccr.id = "3";
4         ccr.name = "我是子類型的課程對象實例~~";
5         courses.add(ccr);
6 }

3.不能直接添加基本類型（int,float等）的對象，如果要添加，需要使用其包裝類。如：

1 public void testBasicType() {
2 List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
3 list.add(1);
4 System.out.println("基本類型必須使用包裝類作為泛型！" + list.get(0));
5 }

五、通過Set集合管理課程

Set集合和List一樣是Collection接口的子接口。它的方法跟List類似，但有稍許不同，因為Set集合是無序且不重復的。

1）添加學生選課的課程

add方法跟ArrayList一樣

 1 li.stu=new Student("1","小明");
 2         System.out.println("歡迎"+li.stu.getName()+"同學選擇課程");
 3         for(int i=0;i<3;i++){//循環三次添加選課
 4             System.out.println("請選第"+(i+1)+"門課程：");
 5             String Id=in.next();
 6             for(Course c:li.getCoresesToSelect()){
 7                 if(c.getId().equals(Id)){
 8                     li.stu.getCourses().add(c);
 9                 }
10             }
11             
12         }

註意：Set 中添加某個對象，無論添加多少次，最終只會保留一個該對象（的引用）。同時，保留的是第一次添加的那一個。Set集合是無序的不可重復的。

2）打印輸出學生選的課程

1 //輸出學生選的課程
2         for(Course c:li.stu.getCourses()){
3             System.out.println(c.getId()+" "+c.getName());
4 
5         }

註意：循環遍歷Set中的每一個元素只能用foreach或iterator，不能像List一樣用get()方法。因為是無序的每次的輸出結果都有些差別。

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總結：

1、Set沒有像List中set()方法一樣就修改，因為List是有序的，可以指定位置，而Set是無序的，可以用循環遍歷方式修改。

2、查詢遍歷時，Set不能用get()方法去獲取，因為無序沒有指定索引ID，但可以使用foreach和iterator來遍歷，但是每次遍歷出來可能順序都不一樣，還是因為無序造成的。

3、Set中的size(),add(),addAll(),remove(),removeAll()與List類似。

4、Set還可以添加null(但只能添加一個null，因為不重復)；

本篇主要講述了List和Set的基本操作：增刪改查，下一篇我將介紹Map接口的基本操作，有興趣的小夥伴可以加一下方的"關註"哦！博主正在努力加載中。。。。。。

淺入深出之Java集合框架（上）