day02【Collection、泛型】
主要內容
- Collection集合
- 迭代器
- 增強for
- 泛型
教學目標
- 能夠說出集合與數組的區別
- 說出Collection集合的常用功能
- 能夠使用迭代器對集合進行取元素
- 能夠說出集合的使用細節
- 能夠使用集合存儲自定義類型
- 能夠使用foreach循環遍歷集合
- 能夠使用泛型定義集合對象
- 能夠理解泛型上下限
- 能夠闡述泛型通配符的作用
第一章 Collection集合
1.1 集合概述
在前面基礎班我們已經學習過並使用過集合ArrayList ,那麼集合到底是什麼呢?
- 集合:集合是java中提供的一種容器,可以用來存儲多個數據。
集合和數組既然都是容器,它們有啥區別呢?
- 數組的長度是固定的。集合的長度是可變的。
- 數組中存儲的是同一類型的元素,可以存儲基本數據類型值。集合存儲的都是對象。而且對象的類型可以不一致。在開發中一般當對象多的時候,使用集合進行存儲。
1.2 集合框架
JAVASE提供了滿足各種需求的API,在使用這些API前,先了解其繼承與接口操作架構,才能瞭解何時採用哪個類,以及類之間如何彼此合作,從而達到靈活應用。
集合按照其存儲結構可以分爲兩大類,分別是單列集合java.util.Collection
和雙列集合java.util.Map
,今天我們主要學習Collection
集合,在day04時講解Map
集合。
- Collection:單列集合類的根接口,用於存儲一系列符合某種規則的元素,它有兩個重要的子接口,分別是
java.util.List
和java.util.Set
。其中,List
的特點是元素有序、元素可重複。Set
的特點是元素無序,而且不可重複。List
接口的主要實現類有java.util.ArrayList
和java.util.LinkedList
,Set
接口的主要實現類有java.util.HashSet
和java.util.TreeSet
。
從上面的描述可以看出JDK中提供了豐富的集合類庫,爲了便於初學者進行系統地學習,接下來通過一張圖來描述整個集合類的繼承體系。
[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片保存下來直接上傳(img-d47hVikD-1589205813118)(img\Collection集合體系圖.png)]
其中,橙色框裏填寫的都是接口類型,而藍色框裏填寫的都是具體的實現類。這幾天將針對圖中所列舉的集合類進行逐一地講解。
集合本身是一個工具,它存放在java.util包中。在Collection
接口定義着單列集合框架中最最共性的內容。
1.3 Collection 常用功能
Collection是所有單列集合的父接口,因此在Collection中定義了單列集合(List和Set)通用的一些方法,這些方法可用於操作所有的單列集合。方法如下:
public boolean add(E e)
: 把給定的對象添加到當前集合中 。public void clear()
:清空集合中所有的元素。public boolean remove(E e)
: 把給定的對象在當前集合中刪除。public boolean contains(E e)
: 判斷當前集合中是否包含給定的對象。public boolean isEmpty()
: 判斷當前集合是否爲空。public int size()
: 返回集合中元素的個數。public Object[] toArray()
: 把集合中的元素,存儲到數組中。
方法演示:
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
public class Demo1Collection {
public static void main(String[] args) {
// 創建集合對象
// 使用多態形式
Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
// 使用方法
// 添加功能 boolean add(String s)
coll.add("小李廣");
coll.add("掃地僧");
coll.add("石破天");
System.out.println(coll);
// boolean contains(E e) 判斷o是否在集合中存在
System.out.println("判斷 掃地僧 是否在集合中"+coll.contains("掃地僧"));
//boolean remove(E e) 刪除在集合中的o元素
System.out.println("刪除石破天:"+coll.remove("石破天"));
System.out.println("操作之後集合中元素:"+coll);
// size() 集合中有幾個元素
System.out.println("集合中有"+coll.size()+"個元素");
// Object[] toArray()轉換成一個Object數組
Object[] objects = coll.toArray();
// 遍歷數組
for (int i = 0; i < objects.length; i++) {
System.out.println(objects[i]);
}
// void clear() 清空集合
coll.clear();
System.out.println("集合中內容爲:"+coll);
// boolean isEmpty() 判斷是否爲空
System.out.println(coll.isEmpty());
}
}
tips: 有關Collection中的方法可不止上面這些,其他方法可以自行查看API學習。
第二章 Iterator迭代器
2.1 Iterator接口
在程序開發中,經常需要遍歷集合中的所有元素。針對這種需求,JDK專門提供了一個接口java.util.Iterator
。Iterator
接口也是Java集合中的一員,但它與Collection
、Map
接口有所不同,Collection
接口與Map
接口主要用於存儲元素,而Iterator
主要用於迭代訪問(即遍歷)Collection
中的元素,因此Iterator
對象也被稱爲迭代器。
想要遍歷Collection集合,那麼就要獲取該集合迭代器完成迭代操作,下面介紹一下獲取迭代器的方法:
public Iterator iterator()
: 獲取集合對應的迭代器,用來遍歷集合中的元素的。
下面介紹一下迭代的概念:
- 迭代:即Collection集合元素的通用獲取方式。在取元素之前先要判斷集合中有沒有元素,如果有,就把這個元素取出來,繼續在判斷,如果還有就再取出出來。一直把集合中的所有元素全部取出。這種取出方式專業術語稱爲迭代。
Iterator接口的常用方法如下:
public E next()
:返回迭代的下一個元素。public boolean hasNext()
:如果仍有元素可以迭代,則返回 true。
接下來我們通過案例學習如何使用Iterator迭代集合中元素:
public class IteratorDemo {
public static void main(String[] args) {
// 使用多態方式 創建對象
Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
// 添加元素到集合
coll.add("串串星人");
coll.add("吐槽星人");
coll.add("汪星人");
//遍歷
//使用迭代器 遍歷 每個集合對象都有自己的迭代器
Iterator<String> it = coll.iterator();
// 泛型指的是 迭代出 元素的數據類型
while(it.hasNext()){ //判斷是否有迭代元素
String s = it.next();//獲取迭代出的元素
System.out.println(s);
}
}
}
tips::在進行集合元素取出時,如果集合中已經沒有元素了,還繼續使用迭代器的next方法,將會發生java.util.NoSuchElementException沒有集合元素的錯誤。
2.2 迭代器的實現原理
我們在之前案例已經完成了Iterator遍歷集合的整個過程。當遍歷集合時,首先通過調用t集合的iterator()方法獲得迭代器對象,然後使用hashNext()方法判斷集合中是否存在下一個元素,如果存在,則調用next()方法將元素取出,否則說明已到達了集合末尾,停止遍歷元素。
Iterator迭代器對象在遍歷集合時,內部採用指針的方式來跟蹤集合中的元素,爲了讓初學者能更好地理解迭代器的工作原理,接下來通過一個圖例來演示Iterator對象迭代元素的過程:
[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片保存下來直接上傳(img-96txccaO-1589205813131)(img\迭代器原理圖.bmp)]
在調用Iterator的next方法之前,迭代器的索引位於第一個元素之前,不指向任何元素,當第一次調用迭代器的next方法後,迭代器的索引會向後移動一位,指向第一個元素並將該元素返回,當再次調用next方法時,迭代器的索引會指向第二個元素並將該元素返回,依此類推,直到hasNext方法返回false,表示到達了集合的末尾,終止對元素的遍歷。
2.3 增強for
增強for循環(也稱for each循環)是JDK1.5以後出來的一個高級for循環,專門用來遍歷數組和集合的。它的內部原理其實是個Iterator迭代器,所以在遍歷的過程中,不能對集合中的元素進行增刪操作。
格式:
for(元素的數據類型 變量 : Collection集合or數組){
//寫操作代碼
}
它用於遍歷Collection和數組。通常只進行遍歷元素,不要在遍歷的過程中對集合元素進行增刪操作。
練習1:遍歷數組
public class NBForDemo1 {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {3,5,6,87};
//使用增強for遍歷數組
for(int a : arr){//a代表數組中的每個元素
System.out.println(a);
}
}
}
練習2:遍歷集合
public class NBFor {
public static void main(String[] args) {
Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
coll.add("小河神");
coll.add("老河神");
coll.add("神婆");
//使用增強for遍歷
for(String s :coll){//接收變量s代表 代表被遍歷到的集合元素
System.out.println(s);
}
}
}
tips: 新for循環必須有被遍歷的目標。目標只能是Collection或者是數組。新式for僅僅作爲遍歷操作出現。
第三章 泛型
3.1 泛型概述
在前面學習集合時,我們都知道集合中是可以存放任意對象的,只要把對象存儲集合後,那麼這時他們都會被提升成Object類型。當我們在取出每一個對象,並且進行相應的操作,這時必須採用類型轉換。
大家觀察下面代碼:
public class GenericDemo {
public static void main(String[] args) {
Collection coll = new ArrayList();
coll.add("abc");
coll.add("itcast");
coll.add(5);//由於集合沒有做任何限定,任何類型都可以給其中存放
Iterator it = coll.iterator();
while(it.hasNext()){
//需要打印每個字符串的長度,就要把迭代出來的對象轉成String類型
String str = (String) it.next();
System.out.println(str.length());
}
}
}
程序在運行時發生了問題java.lang.ClassCastException。 爲什麼會發生類型轉換異常呢? 我們來分析下:由於集合中什麼類型的元素都可以存儲。導致取出時強轉引發運行時 ClassCastException。 怎麼來解決這個問題呢? Collection雖然可以存儲各種對象,但實際上通常Collection只存儲同一類型對象。例如都是存儲字符串對象。因此在JDK5之後,新增了泛型(Generic)語法,讓你在設計API時可以指定類或方法支持泛型,這樣我們使用API的時候也變得更爲簡潔,並得到了編譯時期的語法檢查。
- 泛型:可以在類或方法中預支地使用未知的類型。
tips:一般在創建對象時,將未知的類型確定具體的類型。當沒有指定泛型時,默認類型爲Object類型。
3.2 使用泛型的好處
上一節只是講解了泛型的引入,那麼泛型帶來了哪些好處呢?
- 將運行時期的ClassCastException,轉移到了編譯時期變成了編譯失敗。
- 避免了類型強轉的麻煩。
通過我們如下代碼體驗一下:
public class GenericDemo2 {
public static void main(String[] args) {
Collection<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("abc");
list.add("itcast");
// list.add(5);//當集合明確類型後,存放類型不一致就會編譯報錯
// 集合已經明確具體存放的元素類型,那麼在使用迭代器的時候,迭代器也同樣會知道具體遍歷元素類型
Iterator<String> it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
String str = it.next();
//當使用Iterator<String>控制元素類型後,就不需要強轉了。獲取到的元素直接就是String類型
System.out.println(str.length());
}
}
}
tips:泛型是數據類型的一部分,我們將類名與泛型合併一起看做數據類型。
3.3 泛型的定義與使用
我們在集合中會大量使用到泛型,這裏來完整地學習泛型知識。
泛型,用來靈活地將數據類型應用到不同的類、方法、接口當中。將數據類型作爲參數進行傳遞。
定義和使用含有泛型的類
定義格式:
修飾符 class 類名<代表泛型的變量> { }
例如,API中的ArrayList集合:
class ArrayList<E>{
public boolean add(E e){ }
public E get(int index){ }
....
}
使用泛型: 即什麼時候確定泛型。
在創建對象的時候確定泛型
例如,ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
此時,變量E的值就是String類型,那麼我們的類型就可以理解爲:
class ArrayList<String>{
public boolean add(String e){ }
public String get(int index){ }
...
}
再例如,ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
此時,變量E的值就是Integer類型,那麼我們的類型就可以理解爲:
class ArrayList<Integer> {
public boolean add(Integer e) { }
public Integer get(int index) { }
...
}
舉例自定義泛型類
public class MyGenericClass<MVP> {
//沒有MVP類型,在這裏代表 未知的一種數據類型 未來傳遞什麼就是什麼類型
private MVP mvp;
public void setMVP(MVP mvp) {
this.mvp = mvp;
}
public MVP getMVP() {
return mvp;
}
}
使用:
public class GenericClassDemo {
public static void main(String[] args) {
// 創建一個泛型爲String的類
MyGenericClass<String> my = new MyGenericClass<String>();
// 調用setMVP
my.setMVP("大鬍子登登");
// 調用getMVP
String mvp = my.getMVP();
System.out.println(mvp);
//創建一個泛型爲Integer的類
MyGenericClass<Integer> my2 = new MyGenericClass<Integer>();
my2.setMVP(123);
Integer mvp2 = my2.getMVP();
}
}
含有泛型的方法
定義格式:
修飾符 <代表泛型的變量> 返回值類型 方法名(參數){ }
例如,
public class MyGenericMethod {
public <MVP> void show(MVP mvp) {
System.out.println(mvp.getClass());
}
public <MVP> MVP show2(MVP mvp) {
return mvp;
}
}
使用格式:調用方法時,確定泛型的類型
public class GenericMethodDemo {
public static void main(String[] args) {
// 創建對象
MyGenericMethod mm = new MyGenericMethod();
// 演示看方法提示
mm.show("aaa");
mm.show(123);
mm.show(12.45);
}
}
含有泛型的接口
定義格式:
修飾符 interface接口名<代表泛型的變量> { }
例如,
public interface MyGenericInterface<E>{
public abstract void add(E e);
public abstract E getE();
}
使用格式:
1、定義類時確定泛型的類型
例如
public class MyImp1 implements MyGenericInterface<String> {
@Override
public void add(String e) {
// 省略...
}
@Override
public String getE() {
return null;
}
}
此時,泛型E的值就是String類型。
2、始終不確定泛型的類型,直到創建對象時,確定泛型的類型
例如
public class MyImp2<E> implements MyGenericInterface<E> {
@Override
public void add(E e) {
// 省略...
}
@Override
public E getE() {
return null;
}
}
確定泛型:
/*
* 使用
*/
public class GenericInterface {
public static void main(String[] args) {
MyImp2<String> my = new MyImp2<String>();
my.add("aa");
}
}
3.4 泛型通配符
當使用泛型類或者接口時,傳遞的數據中,泛型類型不確定,可以通過通配符<?>表示。但是一旦使用泛型的通配符後,只能使用Object類中的共性方法,集合中元素自身方法無法使用。
通配符基本使用
泛型的通配符:不知道使用什麼類型來接收的時候,此時可以使用?,?表示未知通配符。
此時只能接受數據,不能往該集合中存儲數據。
舉個例子大家理解使用即可:
public static void main(String[] args) {
Collection<Intger> list1 = new ArrayList<Integer>();
getElement(list1);
Collection<String> list2 = new ArrayList<String>();
getElement(list2);
}
public static void getElement(Collection<?> coll){}
//?代表可以接收任意類型
tips:泛型不存在繼承關係 Collection list = new ArrayList();這種是錯誤的。
通配符高級使用----受限泛型
之前設置泛型的時候,實際上是可以任意設置的,只要是類就可以設置。但是在JAVA的泛型中可以指定一個泛型的上限和下限。
泛型的上限:
- 格式:
類型名稱 <? extends 類 > 對象名稱
- 意義:
只能接收該類型及其子類
泛型的下限:
- 格式:
類型名稱 <? super 類 > 對象名稱
- 意義:
只能接收該類型及其父類型
比如:現已知Object類,String 類,Number類,Integer類,其中Number是Integer的父類
public static void main(String[] args) {
Collection<Integer> list1 = new ArrayList<Integer>();
Collection<String> list2 = new ArrayList<String>();
Collection<Number> list3 = new ArrayList<Number>();
Collection<Object> list4 = new ArrayList<Object>();
getElement(list1);
getElement(list2);//報錯
getElement(list3);
getElement(list4);//報錯
getElement2(list1);//報錯
getElement2(list2);//報錯
getElement2(list3);
getElement2(list4);
}
// 泛型的上限:此時的泛型?,必須是Number類型或者Number類型的子類
public static void getElement1(Collection<? extends Number> coll){}
// 泛型的下限:此時的泛型?,必須是Number類型或者Number類型的父類
public static void getElement2(Collection<? super Number> coll){}
第四章 集合綜合案例
4.1 案例介紹
按照鬥地主的規則,完成洗牌發牌的動作。
具體規則:
使用54張牌打亂順序,三個玩家參與遊戲,三人交替摸牌,每人17張牌,最後三張留作底牌。
4.2 案例分析
-
準備牌:
牌可以設計爲一個ArrayList,每個字符串爲一張牌。
每張牌由花色數字兩部分組成,我們可以使用花色集合與數字集合嵌套迭代完成每張牌的組裝。
牌由Collections類的shuffle方法進行隨機排序。 -
發牌
將每個人以及底牌設計爲ArrayList,將最後3張牌直接存放於底牌,剩餘牌通過對3取模依次發牌。
-
看牌
直接打印每個集合。
4.3 代碼實現
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
public class Poker {
public static void main(String[] args) {
/*
* 1: 準備牌操作
*/
//1.1 創建牌盒 將來存儲牌面的
ArrayList<String> pokerBox = new ArrayList<String>();
//1.2 創建花色集合
ArrayList<String> colors = new ArrayList<String>();
//1.3 創建數字集合
ArrayList<String> numbers = new ArrayList<String>();
//1.4 分別給花色 以及 數字集合添加元素
colors.add("♥");
colors.add("♦");
colors.add("♠");
colors.add("♣");
for(int i = 2;i<=10;i++){
numbers.add(i+"");
}
numbers.add("J");
numbers.add("Q");
numbers.add("K");
numbers.add("A");
//1.5 創造牌 拼接牌操作
// 拿出每一個花色 然後跟每一個數字 進行結合 存儲到牌盒中
for (String color : colors) {
//color每一個花色
//遍歷數字集合
for(String number : numbers){
//結合
String card = color+number;
//存儲到牌盒中
pokerBox.add(card);
}
}
//1.6大王小王
pokerBox.add("小☺");
pokerBox.add("大☠");
// System.out.println(pokerBox);
//洗牌 是不是就是將 牌盒中 牌的索引打亂
// Collections類 工具類 都是 靜態方法
// shuffer方法
/*
* static void shuffle(List<?> list)
* 使用默認隨機源對指定列表進行置換。
*/
//2:洗牌
Collections.shuffle(pokerBox);
//3 發牌
//3.1 創建 三個 玩家集合 創建一個底牌集合
ArrayList<String> player1 = new ArrayList<String>();
ArrayList<String> player2 = new ArrayList<String>();
ArrayList<String> player3 = new ArrayList<String>();
ArrayList<String> dipai = new ArrayList<String>();
//遍歷 牌盒 必須知道索引
for(int i = 0;i<pokerBox.size();i++){
//獲取 牌面
String card = pokerBox.get(i);
//留出三張底牌 存到 底牌集合中
if(i>=51){//存到底牌集合中
dipai.add(card);
} else {
//玩家1 %3 ==0
if(i%3==0){
player1.add(card);
}else if(i%3==1){//玩家2
player2.add(card);
}else{//玩家3
player3.add(card);
}
}
}
//看看
System.out.println("令狐沖:"+player1);
System.out.println("田伯光:"+player2);
System.out.println("綠竹翁:"+player3);
System.out.println("底牌:"+dipai);
}
}