第六章 工具类及常用算法

Java语言基础类

Java基础类库

java.lang:Java语言的核心类库

java.util：实用工具

java.io：标准输入/输出类库

java.awt

java.net：网络功能的类库

java.sql：数据库访问的类库

Object类

概述

java.lang.Object类是Java语言中的根类，即所有类的父类。它中描述的所有方法子类都可以使用。在对象实例化的时候，最终找的父类就是Object。

如果一个类没有特别指定父类，那么默认则继承自Object类。例如：

public class MyClass /*extends Object*/ {// ...
}

根据JDK源代码及Object类的API文档，Object类当中包含的方法有11个。主要学习其中的2个：

• public String toString()：返回该对象的字符串表示。

• public boolean equals(Object obj)：指示其他某个对象是否与此对象“相等”。

toString方法

方法摘要

• public String toString()：返回该对象的字符串表示。

toString方法返回该对象的字符串表示，其实该字符串内容就是对象的类型+@+内存地址值。

由于toString方法返回的结果是内存地址，而在开发中，经常需要按照对象的属性得到相应的字符串表现形式，因此也需要重写它。

覆盖重写

如果不希望使用toString方法的默认行为，则可以对它进行覆盖重写。例如自定义的Person类：

public class Person {  private String name;private int age;@Overridepublic String toString() {return "Person{" + "name='" + name + '\'' + ", age=" + age + '}';}// 省略构造器与Getter Setter
}

在IntelliJ IDEA中，可以点击Code菜单中的Generate...，也可以使用快捷键alt+insert，点击toString()选项。选择需要包含的成员变量并确定。如下图所示：

小贴士： 在我们直接使用输出语句输出对象名的时候,其实通过该对象调用了其toString()方法。

equals方法

方法摘要

• public boolean equals(Object obj)：指示其他某个对象是否与此对象“相等”。

调用成员方法equals并指定参数为另一个对象，则可以判断这两个对象是否是相同的。这里的“相同”有默认和自定义两种方式。

默认地址比较

如果没有覆盖重写equals方法，那么Object类中默认进行==运算符的对象地址比较，只要不是同一个对象，结果必然为false。

对象内容比较

如果希望进行对象的内容比较，即所有或指定的部分成员变量相同就判定两个对象相同，则可以覆盖重写equals方法。例如：

import java.util.Objects;public class Person {   private String name;private int age;@Overridepublic boolean equals(Object o) {// 如果对象地址一样，则认为相同if (this == o)return true;// 如果参数为空，或者类型信息不一样，则认为不同if (o == null || getClass() != o.getClass())return false;// 转换为当前类型Person person = (Person) o;// 要求基本类型相等，并且将引用类型交给java.util.Objects类的equals静态方法取用结果return age == person.age && Objects.equals(name, person.name);}
}

这段代码充分考虑了对象为空、类型一致等问题，但方法内容并不唯一。大多数IDE都可以自动生成equals方法的代码内容。在IntelliJ IDEA中，可以使用Code菜单中的Generate…选项，也可以使用快捷键alt+insert，并选择equals() and hashCode()进行自动代码生成。

tips：Object类当中的hashCode等其他方法，今后学习。

Objects类

在刚才IDEA自动重写equals代码中，使用到了java.util.Objects类，那么这个类是什么呢？

在JDK7添加了一个Objects工具类，它提供了一些方法来操作对象，它由一些静态的实用方法组成，这些方法是null-save（空指针安全的）或null-tolerant（容忍空指针的），用于计算对象的hashcode、返回对象的字符串表示形式、比较两个对象。

在比较两个对象的时候，Object的equals方法容易抛出空指针异常，而Objects类中的equals方法就优化了这个问题。方法如下：

• public static boolean equals(Object a, Object b):判断两个对象是否相等。

我们可以查看一下源码，学习一下：

public static boolean equals(Object a, Object b) {  return (a == b) || (a != null && a.equals(b));
}

Math类

概述

java.lang.Math 类包含用于执行基本数学运算的方法，如初等指数、对数、平方根和三角函数。类似这样的工具 类，其所有方法均为静态方法，并且不会创建对象，调用起来非常简单。

基本运算的方法

• public static double abs(double a) ：返回 double 值的绝对值。

  double d1 = Math.abs(‐5); //d1的值为5
  double d2 = Math.abs(5); //d2的值为5
  

• public static double ceil(double a) ：返回大于等于参数的小的整数。

  double d1 = Math.ceil(3.3); //d1的值为 4.0
  double d2 = Math.ceil(‐3.3); //d2的值为‐3.0
  double d3 = Math.ceil(5.1); //d3的值为 6.0
  

• public static double floor(double a) ：返回小于等于参数大的整数。

  double d1 = Math.floor(3.3); //d1的值为3.0
  double d2 = Math.floor(‐3.3); //d2的值为‐4.0
  double d3 = Math.floor(5.1); //d3的值为 5.0
  

• public static long round(double a) ：返回接近参数的 long。(相当于四舍五入方法)

  long d1 = Math.round(5.5); //d1的值为6.0
  long d2 = Math.round(5.4); //d2的值为5.0
  

public class MathTest {   public static void main(String[] args) {     // 定义小值     double min = ‐10.8;     // 定义大值     double max = 5.9;     // 定义变量计数     int count = 0;     // 范围内循环     for (double i = Math.ceil(min); i <= max; i++) {       // 获取绝对值并判断       if (Math.abs(i) > 6 || Math.abs(i) < 2.1) {         // 计数         count++;     }    }     System.out.println("个数为: " + count + " 个");  }
}

日期时间类

Date类

概述

java.util.Date类 表示特定的瞬间，精确到毫秒。

继续查阅Date类的描述，发现Date拥有多个构造函数，只是部分已经过时，但是其中有未过时的构造函数可以把毫秒值转成日期对象。

• public Date()：分配Date对象并初始化此对象，以表示分配它的时间（精确到毫秒）。
• public Date(long date)：分配Date对象并初始化此对象，以表示自从标准基准时间（称为“历元（epoch）”，即1970年1月1日00:00:00 GMT）以来的指定毫秒数。

由于我们处于东八区，所以我们的基准时间为1970年1月1日8时0分0秒。

简单来说：使用无参构造，可以自动设置当前系统时间的毫秒时刻；指定long类型的构造参数，可以自定义毫秒时刻。例如：

import java.util.Date;public class Demo01Date {public static void main(String[] args) {// 创建日期对象，把当前的时间System.out.println(new Date());// 创建日期对象，把当前的毫秒值转成日期对象System.out.println(new Date(0L)); }
}

tips:在使用println方法时，会自动调用Date类中的toString方法。Date类对Object类中的toString方法进行了覆盖重写，所以结果为指定格式的字符串。

常用方法

Date类中的多数方法已经过时，常用的方法有：

• public long getTime() 把日期对象转换成对应的时间毫秒值。

DateFormat类

java.text.DateFormat 是日期/时间格式化子类的抽象类，我们通过这个类可以帮我们完成日期和文本之间的转换,也就是可以在Date对象与String对象之间进行来回转换。

• 格式化：按照指定的格式，从Date对象转换为String对象。
• 解析：按照指定的格式，从String对象转换为Date对象。

构造方法

由于DateFormat为抽象类，不能直接使用，所以需要常用的子类java.text.SimpleDateFormat。这个类需要一个模式（格式）来指定格式化或解析的标准。构造方法为：

• public SimpleDateFormat(String pattern)：用给定的模式和默认语言环境的日期格式符号构造SimpleDateFormat。

参数pattern是一个字符串，代表日期时间的自定义格式。

格式规则

常用的格式规则为：

标识字母（区分大小写）	含义
y	年
M	月
d	日
H	时
m	分
s	秒

备注：更详细的格式规则，可以参考SimpleDateFormat类的API文档。

创建SimpleDateFormat对象的代码如：

import java.text.DateFormat;
import java.text.SimpleDateFormat;public class Demo02SimpleDateFormat {public static void main(String[] args) {// 对应的日期格式如：2020-04-27 15:06:38DateFormat format = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");}
}

常用方法

DateFormat类的常用方法有：

• public String format(Date date)：将Date对象格式化为字符串。
• public Date parse(String source)：将字符串解析为Date对象。

format方法

使用format方法的代码为：

import java.text.DateFormat;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
/*把Date对象转换成String
*/
public class Demo03DateFormatMethod {public static void main(String[] args) {Date date = new Date();// 创建日期格式化对象,在获取格式化对象时可以指定风格DateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy年MM月dd日");String str = df.format(date);System.out.println(str); // 2020年4月26日}
}

parse方法

使用parse方法的代码为：

import java.text.DateFormat;
import java.text.ParseException;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
/*把String转换成Date对象
*/
public class Demo04DateFormatMethod {public static void main(String[] args) throws ParseException {DateFormat df = new SimpleDateFormat("yyyy年MM月dd日");String str = "2018年12月11日";Date date = df.parse(str);System.out.println(date); // Tue Dec 11 00:00:00 CST 2018}
}

Calendar类

概念

日历我们都见过

java.util.Calendar是日历类，在Date后出现，替换掉了许多Date的方法。该类将所有可能用到的时间信息封装为静态成员变量，方便获取。日历类就是方便获取各个时间属性的。

获取方式

Calendar为抽象类，由于语言敏感性，Calendar类在创建对象时并非直接创建，而是通过静态方法创建，返回子类对象，如下：

Calendar静态方法

• public static Calendar getInstance()：使用默认时区和语言环境获得一个日历

例如：

import java.util.Calendar;public class Demo06CalendarInit {public static void main(String[] args) {Calendar cal = Calendar.getInstance();}
}

常用方法

根据Calendar类的API文档，常用方法有：

• public int get(int field)：返回给定日历字段的值。
• public void set(int field, int value)：将给定的日历字段设置为给定值。
• public abstract void add(int field, int amount)：根据日历的规则，为给定的日历字段添加或减去指定的时间量。
• public Date getTime()：返回一个表示此Calendar时间值（从历元到现在的毫秒偏移量）的Date对象。

Calendar类中提供很多成员常量，代表给定的日历字段：

字段值	含义
YEAR	年
MONTH	月（从0开始，可以+1使用）
DAY_OF_MONTH	月中的天（几号）
HOUR	时（12小时制）
HOUR_OF_DAY	时（24小时制）
MINUTE	分
SECOND	秒
DAY_OF_WEEK	周中的天（周几，周日为1，可以-1使用）

get/set方法

get方法用来获取指定字段的值，set方法用来设置指定字段的值，代码使用演示：

import java.util.Calendar;public class CalendarUtil {public static void main(String[] args) {// 创建Calendar对象Calendar cal = Calendar.getInstance();// 设置年 int year = cal.get(Calendar.YEAR);// 设置月int month = cal.get(Calendar.MONTH) + 1;// 设置日int dayOfMonth = cal.get(Calendar.DAY_OF_MONTH);System.out.print(year + "年" + month + "月" + dayOfMonth + "日");}
}

import java.util.Calendar;public class Demo07CalendarMethod {public static void main(String[] args) {Calendar cal = Calendar.getInstance();cal.set(Calendar.YEAR, 2020);System.out.print(year + "年" + month + "月" + dayOfMonth + "日");}
}

add方法

add方法可以对指定日历字段的值进行加减操作，如果第二个参数为正数则加上偏移量，如果为负数则减去偏移量。代码如：

import java.util.Calendar;public class Demo08CalendarMethod {public static void main(String[] args) {Calendar cal = Calendar.getInstance();System.out.print(year + "年" + month + "月" + dayOfMonth + "日"); // 使用add方法cal.add(Calendar.DAY_OF_MONTH, 2); // 加2天cal.add(Calendar.YEAR, -3); // 减3年System.out.print(year + "年" + month + "月" + dayOfMonth + "日"); }
}

getTime方法

Calendar中的getTime方法并不是获取毫秒时刻，而是拿到对应的Date对象。

import java.util.Calendar;
import java.util.Date;public class Demo09CalendarMethod {public static void main(String[] args) {Calendar cal = Calendar.getInstance();Date date = cal.getTime();System.out.println(date); }
}

西方星期的开始为周日，中国为周一。

在Calendar类中，月份的表示是以0-11代表1-12月。

日期是有大小关系的，时间靠后，时间越大。

新版日期API

System类

java.lang.System类中提供了大量的静态方法，可以获取与系统相关的信息或系统级操作，在System类的API文档中，常用的方法有：

• public static long currentTimeMillis()：返回以毫秒为单位的当前时间。
• public static void arraycopy(Object src, int srcPos, Object dest, int destPos, int length)：将数组中指定的数据拷贝到另一个数组中。

currentTimeMillis方法

实际上，currentTimeMillis方法就是 获取当前系统时间与1970年01月01日00:00点之间的毫秒差值

import java.util.Date;public class SystemDemo {public static void main(String[] args) {//获取当前时间毫秒值System.out.println(System.currentTimeMillis()); }
}

arraycopy方法

• public static void arraycopy(Object src, int srcPos, Object dest, int destPos, int length)：将数组中指定的数据拷贝到另一个数组中。

数组的拷贝动作是系统级的，性能很高。System.arraycopy方法具有5个参数，含义分别为：

参数序号	参数名称	参数类型	参数含义
1	src	Object	源数组
2	srcPos	int	源数组索引起始位置
3	dest	Object	目标数组
4	destPos	int	目标数组索引起始位置
5	length	int	复制元素个数

StringBuilder类

字符串拼接问题

由于String类的对象内容不可改变，所以每当进行字符串拼接时，总是会在内存中创建一个新的对象。例如：

public class StringDemo {public static void main(String[] args) {String s = "Hello";s += "World";System.out.println(s);}
}

在API中对String类有这样的描述：字符串是常量，它们的值在创建后不能被更改。

根据这句话分析我们的代码，其实总共产生了三个字符串，即"Hello"、"World"和"HelloWorld"。引用变量s首先指向Hello对象，最终指向拼接出来的新字符串对象，即HelloWord 。

由此可知，如果对字符串进行拼接操作，每次拼接，都会构建一个新的String对象，既耗时，又浪费空间。为了解决这一问题，可以使用java.lang.StringBuilder类。

StringBuilder概述

查阅java.lang.StringBuilder的API，StringBuilder又称为可变字符序列，它是一个类似于 String 的字符串缓冲区，通过某些方法调用可以改变该序列的长度和内容。

原来StringBuilder是个字符串的缓冲区，即它是一个容器，容器中可以装很多字符串。并且能够对其中的字符串进行各种操作。

它的内部拥有一个数组用来存放字符串内容，进行字符串拼接时，直接在数组中加入新内容。StringBuilder会自动维护数组的扩容。原理如下图所示：(默认16字符空间，超过自动扩充)

构造方法

根据StringBuilder的API文档，常用构造方法有2个：

• public StringBuilder()：构造一个空的StringBuilder容器。
• public StringBuilder(String str)：构造一个StringBuilder容器，并将字符串添加进去。

public class StringBuilderDemo {public static void main(String[] args) {StringBuilder sb1 = new StringBuilder();System.out.println(sb1); // (空白)// 使用带参构造StringBuilder sb2 = new StringBuilder("tao");System.out.println(sb2); // tao    }
}

常用方法

StringBuilder常用的方法有2个：

• public StringBuilder append(...)：添加任意类型数据的字符串形式，并返回当前对象自身。
• public String toString()：将当前StringBuilder对象转换为String对象。

append方法

append方法具有多种重载形式，可以接收任意类型的参数。任何数据作为参数都会将对应的字符串内容添加到StringBuilder中。例如：

public class Demo02StringBuilder {public static void main(String[] args) {//创建对象StringBuilder builder = new StringBuilder();//public StringBuilder append(任意类型)StringBuilder builder2 = builder.append("hello");//对比一下System.out.println("builder:"+builder);System.out.println("builder2:"+builder2);System.out.println(builder == builder2); //true// 可以添加 任何类型builder.append("hello");builder.append("world");builder.append(true);builder.append(100);// 在我们开发中，会遇到调用一个方法后，返回一个对象的情况。然后使用返回的对象继续调用方法。// 这种时候，我们就可以把代码现在一起，如append方法一样，代码如下//链式编程builder.append("hello").append("world").append(true).append(100);System.out.println("builder:"+builder);}
}

备注：StringBuilder已经覆盖重写了Object当中的toString方法。

toString方法

通过toString方法，StringBuilder对象将会转换为不可变的String对象。如：

public class Demo16StringBuilder {public static void main(String[] args) {// 链式创建StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello").append("World").append("Java");// 调用方法String str = sb.toString();System.out.println(str); // HelloWorldJava}
}

Arrays类

概述

java.util.Arrays 此类包含用来操作数组的各种方法，比如排序和搜索等。其所有方法均为静态方法，调用起来 非常简单。

操作数组的方法

• public static String toString(int[] a) ：返回指定数组内容的字符串表示形式。

public static void main(String[] args) {   // 定义int 数组   int[] arr  =  {2,34,35,4,657,8,69,9};  // 打印数组,输出地址值   System.out.println(arr); // [I@2ac1fdc4   // 数组内容转为字符串  String s = Arrays.toString(arr);   // 打印字符串,输出内容   System.out.println(s); // [2, 34, 35, 4, 657, 8, 69, 9] }

• public static void sort(int[] a)：对指定的 int 型数组按数字升序进行排序。

public static void main(String[] args) {   // 定义int 数组   int[] arr  =  {24, 7, 5, 48, 4, 46, 35, 11, 6, 2};   System.out.println("排序前:"+ Arrays.toString(arr)); // 排序前:[24, 7, 5, 48, 4, 46, 35, 11, 6,  2]   // 升序排序   Arrays.sort(arr);   System.out.println("排序后:"+ Arrays.toString(arr));// 排序后:[2, 4, 5, 6, 7, 11, 24, 35, 46,  48]
}

ArrayList类

引入 --对象数组

public class Student {   private String name;   private int age;   public Student() {   }   public Student(String name, int age) {     this.name = name;     this.age = age;  }  public String getName() {     return name;   }  publicvoid setName(String name) {     this.name = name;   }   publicint getAge() {    return age;   }   publicvoid setAge(int age) {     this.age = age;   }
} public class Test01StudentArray {   public static void main(String[] args) {     //创建学生数组     Student[] students = new Student[3];       //创建学生对象     Student s1 = new Student("曹操",40);     Student s2 = new Student("刘备",35);     Student s3 = new Student("孙权",30);      //把学生对象作为元素赋值给学生数组    students[0] = s1;     students[1] = s2; students[2] = s3;      //遍历学生数组    for(int x=0; x<students.length; x++) {       Student s = students[x];       System.out.println(s.getName()+"‐‐‐"+s.getAge());     }   }
}

到目前为止，我们想存储对象数据，选择的容器，只有对象数组。而数组的长度是固定的，无法适应数据变化的需 求。为了解决这个问题，Java提供了另一个容器 java.util.ArrayList 集合类,让我们可以更便捷的存储和操作对 象数据。

ArrayList使用步骤

查看类

• java.util.ArrayList <E> ：该类需要 import导入使后使用。

，表示一种指定的数据类型，叫做泛型。 E ，取自Element（元素）的首字母。在出现 E 的地方，我们使 用一种引用数据类型将其替换即可，表示我们将存储哪种引用类型的元素。代码如下：ArrayList<String>,ArrayList<Student>

查看构造方法

• public ArrayList() ：构造一个内容为空的集合。

基本格式：ArrayList<String> list = new ArrayList<>();

查看成员方法

• public boolean add(E e)： 将指定的元素添加到此集合的尾部。 参数 E e ，在构造ArrayList对象时， 指定了什么数据类型，那么 add(E e) 方法中，只能添加什么数据 类型的对象。

public class Test02StudentArrayList {   public static void main(String[] args) {     //创建学生数组     ArrayList<String> list = new ArrayList<>();       //创建学生对象     String s1 = "曹操";     String s2 = "刘备";     String s3 = "孙权";     //打印学生ArrayList集合   System.out.println(list);  //把学生对象作为元素添加到集合   list.add(s1);     list.add(s2);   list.add(s3);//打印学生ArrayList集合     System.out.println(list);  }
}

常用方法和遍历

对于元素的操作,基本体现在——增、删、查。常用的方法有：

• public boolean add(E e) ：将指定的元素添加到此集合的尾部。
• public E remove(int index) ：移除此集合中指定位置上的元素。返回被删除的元素。
• public E get(int index) ：返回此集合中指定位置上的元素。返回获取的元素。
• public int size()：返回此集合中的元素数。遍历集合时，可以控制索引范围，防止越界。

public class Demo01ArrayListMethod {   public static void main(String[] args) {    //创建集合对象     ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();      //添加元素    list.add("hello");    list.add("world");    list.add("java");     //public E get(int index):返回指定索引处的元素     System.out.println("get:"+list.get(0));     System.out.println("get:"+list.get(1));     System.out.println("get:"+list.get(2));       //public int size():返回集合中的元素的个数     System.out.println("size:"+list.size());      //public E remove(int index):删除指定索引处的元素，返回被删除的元素     System.out.println("remove:"+list.remove(0));       //遍历输出     for(int i = 0; i < list.size(); i++){       System.out.println(list.get(i));     }   }
}

Collection集合

集合概述

在前面基础班我们已经学习过并使用过集合ArrayList<E> ,那么集合到底是什么呢?

• 集合：集合是java中提供的一种容器，可以用来存储多个数据。

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。
• 数组中存储的是同一类型的元素，可以存储基本数据类型值。集合存储的都是对象。而且对象的类型可以不一致。在开发中一般当对象多的时候，使用集合进行存储。

集合框架

JAVASE提供了满足各种需求的API，在使用这些API前，先了解其继承与接口操作架构，才能了解何时采用哪个类，以及类之间如何彼此合作，从而达到灵活应用。

集合按照其存储结构可以分为两大类，分别是单列集合java.util.Collection和双列集合java.util.Map。

• Collection：单列集合类的根接口，用于存储一系列符合某种规则的元素，它有两个重要的子接口，分别是java.util.List和java.util.Set。其中，List的特点是元素有序、元素可重复。Set的特点是元素无序，而且不可重复。
  List接口的主要实现类有java.util.ArrayList和java.util.LinkedList
Set接口的主要实现类有java.util.HashSet和java.util.TreeSet。

从上面的描述可以看出JDK中提供了丰富的集合类库，为了便于初学者进行系统地学习，接下来通过一张图来描述整个集合类的继承体系。

其中，橙色框里填写的都是接口类型，而蓝色框里填写的都是具体的实现类。

集合本身是一个工具，它存放在java.util包中。在Collection接口定义着单列集合框架中最最共性的内容。

Collection 常用功能

Collection是所有单列集合的父接口，因此在Collection中定义了单列集合(List和Set)通用的一些方法，这些方法可用于操作所有的单列集合。方法如下：

• public boolean add(E e)： 把给定的对象添加到当前集合中 。
• public void clear() :清空集合中所有的元素。
• public boolean remove(E e): 把给定的对象在当前集合中删除。
• public boolean contains(E e): 判断当前集合中是否包含给定的对象。
• public boolean isEmpty(): 判断当前集合是否为空。
• public int size(): 返回集合中元素的个数。
• public Object[] toArray(): 把集合中的元素，存储到数组中。

方法演示：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;public class Demo1Collection {public static void main(String[] args) {// 创建集合对象 // 使用多态形式Collection<String> coll = new ArrayList<String>();// 使用方法// 添加功能  boolean  add(String s)coll.add("小李广");coll.add("扫地僧");coll.add("石破天");System.out.println(coll);// boolean contains(E e) 判断o是否在集合中存在System.out.println("判断扫地僧是否在集合中"+coll.contains("扫地僧"));//boolean remove(E e) 删除在集合中的o元素System.out.println("删除石破天："+coll.remove("石破天"));System.out.println("操作之后集合中元素:"+coll);// size() 集合中有几个元素System.out.println("集合中有"+coll.size()+"个元素");// Object[] toArray()转换成一个Object数组Object[] objects = coll.toArray();// 遍历数组for (int i = 0; i < objects.length; i++) {System.out.println(objects[i]);}// void  clear() 清空集合coll.clear();System.out.println("集合中内容为："+coll);// boolean  isEmpty()  判断是否为空System.out.println(coll.isEmpty());      }
}

Iterator迭代器

Iterator接口

在程序开发中，经常需要遍历集合中的所有元素。针对这种需求，JDK专门提供了一个接口java.util.Iterator。Iterator接口也是Java集合中的一员，但它与Collection、Map接口有所不同，Collection接口与Map接口主要用于存储元素，而Iterator主要用于迭代访问（即遍历）Collection中的元素，因此Iterator对象也被称为迭代器。

想要遍历Collection集合，那么就要获取该集合迭代器完成迭代操作，下面介绍一下获取迭代器的方法：

• public Iterator iterator(): 获取集合对应的迭代器，用来遍历集合中的元素的。

下面介绍一下迭代的概念：

• 迭代：即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。

Iterator接口的常用方法如下：

• public E next():返回迭代的下一个元素。
• public boolean hasNext():如果仍有元素可以迭代，则返回 true。

接下来我们通过案例学习如何使用Iterator迭代集合中元素：

public class IteratorDemo {public static void main(String[] args) {// 使用多态方式 创建对象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");//遍历//使用迭代器 遍历   每个集合对象都有自己的迭代器Iterator<String> it = coll.iterator();//  泛型指的是 迭代出 元素的数据类型while(it.hasNext()){ //判断是否有迭代元素String s = it.next();//获取迭代出的元素System.out.println(s);}}
}

tips:：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。

迭代器的实现原理

我们在之前案例已经完成了Iterator遍历集合的整个过程。当遍历集合时，首先通过调用t集合的iterator()方法获得迭代器对象，然后使用hashNext()方法判断集合中是否存在下一个元素，如果存在，则调用next()方法将元素取出，否则说明已到达了集合末尾，停止遍历元素。

Iterator迭代器对象在遍历集合时，内部采用指针的方式来跟踪集合中的元素，为了让初学者能更好地理解迭代器的工作原理，接下来通过一个图例来演示Iterator对象迭代元素的过程：

在调用Iterator的next方法之前，迭代器的索引位于第一个元素之前，不指向任何元素，当第一次调用迭代器的next方法后，迭代器的索引会向后移动一位，指向第一个元素并将该元素返回，当再次调用next方法时，迭代器的索引会指向第二个元素并将该元素返回，依此类推，直到hasNext方法返回false，表示到达了集合的末尾，终止对元素的遍历。

增强for

增强for循环(也称for each循环)是JDK1.5以后出来的一个高级for循环，专门用来遍历数组和集合的。它的内部原理其实是个Iterator迭代器，所以在遍历的过程中，不能对集合中的元素进行增删操作。

格式：

for(元素的数据类型  变量 : Collection集合or数组){ //写操作代码
}

它用于遍历Collection和数组。通常只进行遍历元素，不要在遍历的过程中对集合元素进行增删操作。

练习1：遍历数组

public class NBForDemo1 {public static void main(String[] args) {int[] arr = {3,5,6,87};//使用增强for遍历数组for(int a : arr){//a代表数组中的每个元素System.out.println(a);}}
}

练习2:遍历集合

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");//使用增强for遍历for(String s :coll){//接收变量s代表 代表被遍历到的集合元素System.out.println(s);}}
}

新for循环必须有被遍历的目标。目标只能是Collection或者是数组。新式for仅仅作为遍历操作出现。

数据结构

常见的数据结构

数据存储的常用结构有：栈、队列、数组、链表和红黑树。我们分别来了解一下：

栈

• 栈：stack,又称堆栈，它是运算受限的线性表，其限制是仅允许在标的一端进行插入和删除操作，不允许在其他任何位置进行添加、查找、删除等操作。

简单的说：采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点

• 简单的说：采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点

  • 先进后出（即，存进去的元素，要在后它后面的元素依次取出后，才能取出该元素）。例如，子弹压进弹夹，先压进去的子弹在下面，后压进去的子弹在上面，当开枪时，先弹出上面的子弹，然后才能弹出下面的子弹。

  • 栈的入口、出口的都是栈的顶端位置。

    

这里两个名词需要注意：

• 压栈：就是存元素。即，把元素存储到栈的顶端位置，栈中已有元素依次向栈底方向移动一个位置。
• 弹栈：就是取元素。即，把栈的顶端位置元素取出，栈中已有元素依次向栈顶方向移动一个位置。

队列

• 队列：queue,简称队，它同堆栈一样，也是一种运算受限的线性表，其限制是仅允许在表的一端进行插入，而在表的另一端进行删除。

简单的说，采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：

• 先进先出（即，存进去的元素，要在后它前面的元素依次取出后，才能取出该元素）。例如，小火车过山洞，车头先进去，车尾后进去；车头先出来，车尾后出来。
• 队列的入口、出口各占一侧。例如，下图中的左侧为入口，右侧为出口。

数组

• 数组:Array,是有序的元素序列，数组是在内存中开辟一段连续的空间，并在此空间存放元素。就像是一排出租屋，有100个房间，从001到100每个房间都有固定编号，通过编号就可以快速找到租房子的人。

简单的说,采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：

• 查找元素快：通过索引，可以快速访问指定位置的元素

  

• 增删元素慢

  • 指定索引位置增加元素：需要创建一个新数组，将指定新元素存储在指定索引位置，再把原数组元素根据索引，复制到新数组对应索引的位置。如下图

    

  • **指定索引位置删除元素：**需要创建一个新数组，把原数组元素根据索引，

  • 复制到新数组对应索引的位置，原数组中指定索引位置元素不复制到新数组中。如下图

    

链表

• 链表:linked list,由一系列结点node（链表中每一个元素称为结点）组成，结点可以在运行时tao动态生成。每个结点包括两个部分：

• 一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域。我们常说的链表结构有单向链表与双向链表，那么这里给大家介绍的是单向链表。

  

简单的说，采用该结构的集合，对元素的存取有如下的特点：

• 多个结点之间，通过地址进行连接。例如，多个人手拉手，每个人使用自己的右手拉住下个人的左手，依次类推，这样多个人就连在一起了。

  

• 查找元素慢：想查找某个元素，需要通过连接的节点，依次向后查找指定元素

• 增删元素快：

  • 增加元素：只需要修改连接下个元素的地址即可。

    

    • 删除元素：只需要修改连接下个元素的地址即可。

      

  红黑树

• 二叉树：binary tree ,是每个结点不超过2的有序树（tree）

简单的理解，就是一种类似于我们生活中树的结构，只不过每个结点上都最多只能有两个子结点。

二叉树是每个节点最多有两个子树的树结构。顶上的叫根结点，两边被称作“左子树”和“右子树”。

如图：

我们要说的是二叉树的一种比较有意思的叫做红黑树，红黑树本身就是一颗二叉查找树，将节点插入后，该树仍然是一颗二叉查找树。也就意味着，树的键值仍然是有序的。

红黑树的约束:

1. 节点可以是红色的或者黑色的

2. 根节点是黑色的

3. 叶子节点(特指空节点)是黑色的

4. 每个红色节点的子节点都是黑色的

5. 任何一个节点到其每一个叶子节点的所有路径上黑色节点数相同

红黑树的特点:

• 速度特别快,趋近平衡树
• 查找叶子元素最少和最多次数不多于二倍

List集合

我们掌握了Collection接口的使用后，再来看看Collection接口中的子类，他们都具备那些特性呢？

接下来，我们一起学习Collection中的常用几个子类（java.util.List集合、java.util.Set集合）。

List接口介绍

java.util.List接口继承自Collection接口，是单列集合的一个重要分支，习惯性地会将实现了List接口的对象称为List集合。在List集合中允许出现重复的元素，所有的元素是以一种线性方式进行存储的，在程序中可以通过索引来访问集合中的指定元素。另外，List集合还有一个特点就是元素有序，即元素的存入顺序和取出顺序一致。

看完API，我们总结一下：

List接口特点：

1. 它是一个元素存取有序的集合。例如，存元素的顺序是11、22、33。那么集合中，元素的存储就是按照11、22、33的顺序完成的）。
2. 它是一个带有索引的集合，通过索引就可以精确的操作集合中的元素（与数组的索引是一个道理）。
3. 集合中可以有重复的元素，通过元素的equals方法，来比较是否为重复的元素。

java.util.ArrayList类中的方法都是来自List中定义。

List接口中常用方法

List作为Collection集合的子接口，不但继承了Collection接口中的全部方法，而且还增加了一些根据元素索引来操作集合的特有方法，如下：

• public void add(int index, E element): 将指定的元素，添加到该集合中的指定位置上。
• public E get(int index):返回集合中指定位置的元素。
• public E remove(int index): 移除列表中指定位置的元素, 返回的是被移除的元素。
• public E set(int index, E element):用指定元素替换集合中指定位置的元素,返回值的更新前的元素。

public class ListDemo {public static void main(String[] args) {// 创建List集合对象List<String> list = new ArrayList<String>();// 往 尾部添加 指定元素list.add("图图");list.add("小美");list.add("不高兴");System.out.println(list);// add(int index,String s) 往指定位置添加list.add(1,"没头脑");System.out.println(list);// String remove(int index) 删除指定位置元素  返回被删除元素// 删除索引位置为2的元素 System.out.println("删除索引位置为2的元素");System.out.println(list.remove(2));System.out.println(list);// String set(int index,String s)// 在指定位置 进行 元素替代（改） // 修改指定位置元素list.set(0, "三毛");System.out.println(list);// String get(int index)  获取指定位置元素// 跟size() 方法一起用  来 遍历的 for(int tao = 0;i<list.size();i++){System.out.println(list.get(tao));}//还可以使用增强forfor (String string : list) {System.out.println(string);}     }
}

List的子类

ArrayList集合

java.util.ArrayList集合数据存储的结构是数组结构。元素增删慢，查找快，由于日常开发中使用最多的功能为查询数据、遍历数据，所以ArrayList是最常用的集合。

许多程序员开发时非常随意地使用ArrayList完成任何需求，并不严谨，这种用法是不提倡的。

LinkedList集合

java.util.LinkedList集合数据存储的结构是链表结构。方便元素添加、删除的集合。

LinkedList是一个双向链表，那么双向链表是什么样子的呢，我们用个图了解下

实际开发中对一个集合元素的添加与删除经常涉及到首尾操作，而LinkedList提供了大量首尾操作的方法。这些方法我们作为了解即可：

• public void addFirst(E e):将指定元素插入此列表的开头。
• public void addLast(E e):将指定元素添加到此列表的结尾。
• public E getFirst():返回此列表的第一个元素。
• public E getLast():返回此列表的最后一个元素。
• public E removeFirst():移除并返回此列表的第一个元素。
• public E removeLast():移除并返回此列表的最后一个元素。
• public E pop():从此列表所表示的堆栈处弹出一个元素。
• public void push(E e):将元素推入此列表所表示的堆栈。
• public boolean isEmpty()：如果列表不包含元素，则返回true。

LinkedList是List的子类，List中的方法LinkedList都是可以使用，这里就不做详细介绍，我们只需要了解LinkedList的特有方法即可。在开发时，LinkedList集合也可以作为堆栈，队列的结构使用。（了解即可）

方法演示：

public class LinkedListDemo {public static void main(String[] args) {LinkedList<String> link = new LinkedList<String>();//添加元素link.addFirst("abc1");link.addFirst("abc2");link.addFirst("abc3");System.out.println(link);// 获取元素System.out.println(link.getFirst());System.out.println(link.getLast());// 删除元素System.out.println(link.removeFirst());System.out.println(link.removeLast());while (!link.isEmpty()) { //判断集合是否为空System.out.println(link.pop()); //弹出集合中的栈顶元素}System.out.println(link);}
}

Set接口

java.util.Set接口和java.util.List接口一样，同样继承自Collection接口，它与Collection接口中的方法基本一致，并没有对Collection接口进行功能上的扩充，只是比Collection接口更加严格了。与List接口不同的是，Set接口中元素无序，并且都会以某种规则保证存入的元素不出现重复。

Set集合有多个子类，这里我们介绍其中的java.util.HashSet、java.util.LinkedHashSet这两个集合。

Set集合取出元素的方式可以采用：迭代器、增强for。

HashSet集合介绍

java.util.HashSet是Set接口的一个实现类，它所存储的元素是不可重复的，并且元素都是无序的(即存取顺序不一致)。java.util.HashSet底层的实现其实是一个java.util.HashMap支持，由于我们暂时还未学习，先做了解。

HashSet是根据对象的哈希值来确定元素在集合中的存储位置，因此具有良好的存取和查找性能。保证元素唯一性的方式依赖于：hashCode与equals方法。

public class HashSetDemo {public static void main(String[] args) {//创建 Set集合HashSet<String>  set = new HashSet<String>();//添加元素set.add(new String("cba"));set.add("abc");set.add("bac"); set.add("cba");  //遍历for (String name : set) {System.out.println(name);}}
}

输出结果如下，说明集合中不能存储重复元素：

cba
abc
bac

根据结果我们发现字符串"cba"只存储了一个，也就是说重复的元素set集合不存储。

HashSet集合存储数据的结构（哈希表）

什么是哈希表呢？

在JDK1.8之前，哈希表底层采用数组+链表实现，即使用链表处理冲突，同一hash值的链表都存储在一个链表里。但是当位于一个桶中的元素较多，即hash值相等的元素较多时，通过key值依次查找的效率较低。而JDK1.8中，哈希表存储采用数组+链表+红黑树实现，当链表长度超过阈值（8）时，将链表转换为红黑树，这样大大减少了查找时间。

简单的来说，哈希表是由数组+链表+红黑树（JDK1.8增加了红黑树部分）实现的，如下图所示。

看到这张图就有人要问了，这个是怎么存储的呢？

为了方便大家的理解我们结合一个存储流程图来说明一下：

总而言之，JDK1.8引入红黑树大程度优化了HashMap的性能，那么对于我们来讲保证HashSet集合元素的唯一，其实就是根据对象的hashCode和equals方法来决定的。如果我们往集合中存放自定义的对象，那么保证其唯一，就必须复写hashCode和equals方法建立属于当前对象的比较方式。

HashSet存储自定义类型元素

给HashSet中存放自定义类型元素时，需要重写对象中的hashCode和equals方法，建立自己的比较方式，才能保证HashSet集合中的对象唯一

创建自定义Student类

public class Student {private String name;private int age;public Student() {}public Student(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}@Overridepublic boolean equals(Object o) {if (this == o)return true;if (o == null || getClass() != o.getClass())return false;Student student = (Student) o;return age == student.age &&Objects.equals(name, student.name);}@Overridepublic int hashCode() {return Objects.hash(name, age);}
}

public class HashSetDemo2 {public static void main(String[] args) {//创建集合对象 该集合中存储 Student类型对象HashSet<Student> stuSet = new HashSet<Student>();//存储Student stu = new Student("于谦", 43);stuSet.add(stu);stuSet.add(new Student("郭德纲", 44));stuSet.add(new Student("于谦", 43));stuSet.add(new Student("郭麒麟", 23));stuSet.add(stu);for (Student stu2 : stuSet) {System.out.println(stu2);}}
}

执行结果:

Student [name=郭德纲, age=44]
Student [name=于谦, age=43]
Student [name=郭麒麟, age=23]

LinkedHashSet

我们知道HashSet保证元素唯一，可是元素存放进去是没有顺序的，那么我们要保证有序，怎么办呢？

在HashSet下面有一个子类java.util.LinkedHashSet，它是链表和哈希表组合的一个数据存储结构。

演示代码如下:

public class LinkedHashSetDemo {public static void main(String[] args) {Set<String> set = new LinkedHashSet<String>();set.add("bbb");set.add("aaa");set.add("abc");set.add("bbc");Iterator<String> it = set.iterator();while (it.hasNext()) {System.out.println(it.next());}}
}

执行结果：

bbb
aaa
abc
bbc

可变参数

在JDK1.5之后，如果我们定义一个方法需要接受多个参数，并且多个参数类型一致，我们可以对其简化成如下格式：

修饰符 返回值类型 方法名(参数类型... 形参名){  }

其实这个书写完全等价与

修饰符 返回值类型 方法名(参数类型[] 形参名){  }

只是后面这种定义，在调用时必须传递数组，而前者可以直接传递数据即可。

JDK1.5以后。出现了简化操作。… 用在参数上，称之为可变参数。

同样是代表数组，但是在调用这个带有可变参数的方法时，不用创建数组(这就是简单之处)，直接将数组中的元素作为实际参数进行传递，其实编译成的class文件，将这些元素先封装到一个数组中，在进行传递。这些动作都在编译.class文件时，自动完成了。

代码演示：

public class ChangeArgs {public static void main(String[] args) {int[] arr = {1,4,62,431,2};int sum = getSum(arr);System.out.println(sum);//6 7 2 12 2121//求这几个元素和6 7 2 12 2121int sum2 = getSum(6,7,2,12,2121);System.out.println(sum2);}/** 完成数组所有元素的求和原始写法public static int getSum(int[] arr){int sum = 0;for(int a : arr){sum += a;}return sum;}*///可变参数写法public static int getSum(int... arr) {int sum = 0;for (int a : arr) {sum += a;}return sum;}
}

上述add方法在同一个类中，只能存在一个。因为会发生调用的不确定性

注意：如果在方法书写时，这个方法拥有多参数，参数中包含可变参数，可变参数一定要写在参数列表的末尾位置。

Collections

常用功能

• java.utils.Collections是集合工具类，用来对集合进行操作。部分方法如下：

• public static <T> boolean addAll(Collection<T> c, T... elements):往集合中添加一些元素。
• public static void shuffle(List<?> list):打乱集合顺序。
• public static <T> void sort(List<T> list):将集合中元素按照默认规则排序。
• public static <T> void sort(List<T> list，Comparator<? super T> ):将集合中元素按照指定规则排序。

代码演示：

public class CollectionsDemo {public static void main(String[] args) {ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();//原来写法//list.add(12);//list.add(14);//list.add(15);//list.add(1000);//采用工具类 完成 往集合中添加元素  Collections.addAll(list, 5, 222, 1，2);System.out.println(list);//排序方法 Collections.sort(list);System.out.println(list);}
}

执行结果

[5, 222, 1, 2]
[1, 2, 5, 222]

代码演示之后 ，发现我们的集合按照顺序进行了排列，可是这样的顺序是采用默认的顺序，如果想要指定顺序那该怎么办呢？

我们发现还有个方法没有讲，public static <T> void sort(List<T> list，Comparator<? super T> ):将集合中元素按照指定规则排序。接下来讲解一下指定规则的排列。

Comparator比较器

我们还是先研究这个方法

public static <T> void sort(List<T> list):将集合中元素按照默认规则排序。

不过这次存储的是字符串类型。

public class CollectionsDemo2 {public static void main(String[] args) {ArrayList<String>  list = new ArrayList<String>();list.add("cba");list.add("aba");list.add("sba");list.add("nba");//排序方法Collections.sort(list);System.out.println(list);}
}

结果：

[aba, cba, nba, sba]

我们使用的是默认的规则完成字符串的排序，那么默认规则是怎么定义出来的呢？

说到排序了，简单的说就是两个对象之间比较大小，那么在JAVA中提供了两种比较实现的方式，一种是比较死板的采用java.lang.Comparable接口去实现，一种是灵活的当我需要做排序的时候在去选择的java.util.Comparator接口完成。

那么我们采用的public static <T> void sort(List<T> list)这个方法完成的排序，实际上要求了被排序的类型需要实现Comparable接口完成比较的功能，在String类型上如下：

public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {}

String类实现了这个接口，并完成了比较规则的定义，但是这样就把这种规则写死了，那比如我想要字符串按照第一个字符降序排列，那么这样就要修改String的源代码，这是不可能的了，那么这个时候我们可以使用

public static <T> void sort(List<T> list，Comparator<? super T> )方法灵活的完成，这个里面就涉及到了Comparator这个接口，位于位于java.util包下，排序是comparator能实现的功能之一,该接口代表一个比较器，比较器具有可比性！顾名思义就是做排序的，通俗地讲需要比较两个对象谁排在前谁排在后，那么比较的方法就是：

• public int compare(String o1, String o2)：比较其两个参数的顺序。

  两个对象比较的结果有三种：大于，等于，小于。

  如果要按照升序排序，
  则o1 小于o2，返回（负数），相等返回0，01大于02返回（正数）
  如果要按照降序排序
  则o1 小于o2，返回（正数），相等返回0，01大于02返回（负数）

操作如下:

public class CollectionsDemo3 {public static void main(String[] args) {ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();list.add("cba");list.add("aba");list.add("sba");list.add("nba");//排序方法  按照第一个单词的降序Collections.sort(list, new Comparator<String>() {@Overridepublic int compare(String o1, String o2) {return o2.charAt(0) - o1.charAt(0);}});System.out.println(list);}
}

结果如下：

[sba, nba, cba, aba]

简述Comparable和Comparator两个接口的区别。

Comparable：强行对实现它的每个类的对象进行整体排序。这种排序被称为类的自然排序，类的compareTo方法被称为它的自然比较方法。只能在类中实现compareTo()一次，不能经常修改类的代码实现自己想要的排序。实现此接口的对象列表（和数组）可以通过Collections.sort（和Arrays.sort）进行自动排序，对象可以用作有序映射中的键或有序集合中的元素，无需指定比较器。

Comparator：强行对某个对象进行整体排序。可以将Comparator 传递给sort方法（如Collections.sort或Arrays.sort），从而允许在排序顺序上实现精确控制。还可以使用Comparator来控制某些数据结构（如有序set或有序映射）的顺序，或者为那些没有自然顺序的对象collection提供排序。

扩展

如果在使用的时候，想要独立的定义规则去使用 可以采用Collections.sort(List list,Comparetor<T> c)方式，自己定义规则：

Collections.sort(list, new Comparator<Student>() {@Overridepublic int compare(Student o1, Student o2) {return o2.getAge()-o1.getAge();//以学生的年龄降序}
});

效果：

Student{name='rose', age=18}
Student{name='ace', age=17}
Student{name='jack', age=16}
Student{name='abc', age=16}
Student{name='mark', age=16}

如果想要规则更多一些，可以参考下面代码：

Collections.sort(list, new Comparator<Student>() {@Overridepublic int compare(Student o1, Student o2) {// 年龄降序int result = o2.getAge()-o1.getAge();//年龄降序if(result==0){//第一个规则判断完了 下一个规则 姓名的首字母 升序result = o1.getName().charAt(0)-o2.getName().charAt(0);}return result;}});

效果如下：

Student{name='rose', age=18}
Student{name='ace', age=17}
Student{name='abc', age=16}
Student{name='jack', age=16}
Student{name='mark', age=16}

Map集合

概述

现实生活中，我们常会看到这样的一种集合：IP地址与主机名，身份证号与个人，系统用户名与系统用户对象等，这种一一对应的关系，就叫做映射。Java提供了专门的集合类用来存放这种对象关系的对象，即java.util.Map接口。

我们通过查看Map接口描述，发现Map接口下的集合与Collection接口下的集合，它们存储数据的形式不同，如下图。

• Collection中的集合，元素是孤立存在的（理解为单身），向集合中存储元素采用一个个元素的方式存储。
• Map中的集合，元素是成对存在的(理解为夫妻)。每个元素由键与值两部分组成，通过键可以找对所对应的值。
• Collection中的集合称为单列集合，Map中的集合称为双列集合。
• 需要注意的是，Map中的集合不能包含重复的键，值可以重复；每个键只能对应一个值。

Map常用子类

通过查看Map接口描述，看到Map有多个子类，这里我们主要讲解常用的HashMap集合、LinkedHashMap集合。

• HashMap<K,V>：存储数据采用的哈希表结构，元素的存取顺序不能保证一致。由于要保证键的唯一、不重复，需要重写键的hashCode()方法、equals()方法。
• LinkedHashMap<K,V>：HashMap下有个子类LinkedHashMap，存储数据采用的哈希表结构+链表结构。通过链表结构可以保证元素的存取顺序一致；通过哈希表结构可以保证的键的唯一、不重复，需要重写键的hashCode()方法、equals()方法。

tips：Map接口中的集合都有两个泛型变量<K,V>,在使用时，要为两个泛型变量赋予数据类型。两个泛型变量<K,V>的数据类型可以相同，也可以不同。

Map接口中的常用方法

Map接口中定义了很多方法，常用的如下：

• public V put(K key, V value): 把指定的键与指定的值添加到Map集合中。
• public V remove(Object key): 把指定的键所对应的键值对元素在Map集合中删除，返回被删除元素的值。
• public V get(Object key) 根据指定的键，在Map集合中获取对应的值。
• boolean containsKey(Object key) 判断集合中是否包含指定的键。
• public Set<K> keySet(): 获取Map集合中所有的键，存储到Set集合中。
• public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet(): 获取到Map集合中所有的键值对对象的集合(Set集合)。

Map接口的方法演示

public class MapDemo {public static void main(String[] args) {//创建 map对象HashMap<String, String>  map = new HashMap<String, String>();//添加元素到集合map.put("黄晓明", "杨颖");map.put("文章", "马伊琍");map.put("邓超", "孙俪");System.out.println(map);//String remove(String key)System.out.println(map.remove("邓超"));System.out.println(map);// 想要查看黄晓明的媳妇是谁System.out.println(map.get("黄晓明"));System.out.println(map.get("邓超"));    }
}

使用put方法时，若指定的键(key)在集合中没有，则没有这个键对应的值，返回null，并把指定的键值添加到集合中;

若指定的键(key)在集合中存在，则返回值为集合中键对应的值（该值为替换前的值），并把指定键所对应的值，替换成指定的新值。

Map集合遍历键找值方式

键找值方式：即通过元素中的键，获取键所对应的值

分析步骤：

1. 获取Map中所有的键，由于键是唯一的，所以返回一个Set集合存储所有的键。方法提示:keyset()
2. 遍历键的Set集合，得到每一个键。
3. 根据键，获取键所对应的值。方法提示:get(K key)

代码演示：

public class MapDemo01 {public static void main(String[] args) {//创建Map集合对象 HashMap<String, String> map = new HashMap<String,String>();//添加元素到集合 map.put("胡歌", "霍建华");map.put("郭德纲", "于谦");map.put("薛之谦", "大张伟");//获取所有的键  获取键集Set<String> keys = map.keySet();// 遍历键集 得到 每一个键for (String key : keys) {//key 就是键//获取对应值String value = map.get(key);System.out.println(key+"的CP是："+value);}  }
}

遍历图解：

Entry键值对对象

我们已经知道，Map中存放的是两种对象，一种称为key(键)，一种称为value(值)，它们在在Map中是一一对应关系，这一对对象又称做Map中的一个Entry(项)。Entry将键值对的对应关系封装成了对象。即键值对对象，这样我们在遍历Map集合时，就可以从每一个键值对（Entry）对象中获取对应的键与对应的值。

既然Entry表示了一对键和值，那么也同样提供了获取对应键和对应值得方法：

• public K getKey()：获取Entry对象中的键。
• public V getValue()：获取Entry对象中的值。

在Map集合中也提供了获取所有Entry对象的方法：

• public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet(): 获取到Map集合中所有的键值对对象的集合(Set集合)。

Map集合遍历键值对方式

键值对方式：即通过集合中每个键值对(Entry)对象，获取键值对(Entry)对象中的键与值。

操作步骤与图解：

1. 获取Map集合中，所有的键值对(Entry)对象，以Set集合形式返回。方法提示:entrySet()。

2. 遍历包含键值对(Entry)对象的Set集合，得到每一个键值对(Entry)对象。

3. 通过键值对(Entry)对象，获取Entry对象中的键与值。 方法提示:getkey() getValue()

public class MapDemo02 {public static void main(String[] args) {// 创建Map集合对象 HashMap<String, String> map = new HashMap<String,String>();// 添加元素到集合 map.put("胡歌", "霍建华");map.put("郭德纲", "于谦");map.put("薛之谦", "大张伟");// 获取 所有的 entry对象  entrySetSet<Entry<String,String>> entrySet = map.entrySet();// 遍历得到每一个entry对象for (Entry<String, String> entry : entrySet) {// 解析 String key = entry.getKey();String value = entry.getValue();  System.out.println(key+"的CP是:"+value);}}
}

遍历图解：

tips：Map集合不能直接使用迭代器或者foreach进行遍历。但是转成Set之后就可以使用了。

HashMap存储自定义类型键值

练习：每位学生（姓名，年龄）都有自己的家庭住址。那么，既然有对应关系，则将学生对象和家庭住址存储到map集合中。学生作为键, 家庭住址作为值。

注意，学生姓名相同并且年龄相同视为同一名学生。

编写学生类：

public class Student {private String name;private int age;public Student() {}public Student(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}@Overridepublic boolean equals(Object o) {if (this == o)return true;if (o == null || getClass() != o.getClass())return false;Student student = (Student) o;return age == student.age && Objects.equals(name, student.name);}@Overridepublic int hashCode() {return Objects.hash(name, age);}
}

编写测试类：

public class HashMapTest {public static void main(String[] args) {//1,创建Hashmap集合对象。Map<Student,String>map = new HashMap<Student,String>();//2,添加元素。map.put(new Student("lisi",28), "上海");map.put(new Student("wangwu",22), "北京");map.put(new Student("zhaoliu",24), "成都");map.put(new Student("zhouqi",25), "广州");map.put(new Student("wangwu",22), "南京");//3,取出元素。键找值方式Set<Student>keySet = map.keySet();for(Student key: keySet){Stringvalue = map.get(key);System.out.println(key.toString()+"....."+value);}}
}

• 当给HashMap中存放自定义对象时，如果自定义对象作为key存在，这时要保证对象唯一，必须复写对象的hashCode和equals方法(如果忘记，请回顾HashSet存放自定义对象)。
• 如果要保证map中存放的key和取出的顺序一致，可以使用java.util.LinkedHashMap集合来存放。

LinkedHashMap

我们知道HashMap保证成对元素唯一，并且查询速度很快，可是成对元素存放进去是没有顺序的，那么我们要保证有序，还要速度快怎么办呢？

在HashMap下面有一个子类LinkedHashMap，它是链表和哈希表组合的一个数据存储结构。

public class LinkedHashMapDemo {public static void main(String[] args) {LinkedHashMap<String, String> map = new LinkedHashMap<String, String>();map.put("邓超", "孙俪");map.put("李晨", "范冰冰");map.put("刘德华", "朱丽倩");Set<Entry<String, String>> entrySet = map.entrySet();for (Entry<String, String> entry : entrySet) {System.out.println(entry.getKey() + "  " + entry.getValue());}}
}

结果:

邓超  孙俪
李晨  范冰冰
刘德华  朱丽倩

补充知识点

JDK9对集合添加的优化

通常，我们在代码中创建一个集合（例如，List 或 Set ），并直接用一些元素填充它。 实例化集合，几个add方法 调用，使得代码重复。

public class Demo01 {public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();list.add("abc");list.add("def");list.add("ghi");System.out.println(list);}
}

Java 9，添加了几种集合工厂方法,更方便创建少量元素的集合、map实例。新的List、Set、Map的静态工厂方法可以更方便地创建集合的不可变实例。

例子：

public class HelloJDK9 {  public static void main(String[] args) {  Set<String> str1=Set.of("a","b","c");  //str1.add("c");这里编译的时候不会错，但是执行的时候会报错，因为是不可变的集合  System.out.println(str1);  Map<String,Integer> str2=Map.of("a",1,"b",2);  System.out.println(str2);  List<String> str3=List.of("a","b");  System.out.println(str3);  }
}

需要注意以下两点：

1:of()方法只是Map，List，Set这三个接口的静态方法，其父类接口和子类实现并没有这类方法，比如 HashSet，ArrayList等待；

2:返回的集合是不可变的；

泛型

如何存储基本数据类型

ArrayList对象不能存储基本类型，只能存储引用类型的数据。类似 不能写，但是存储基本数据类型对应的包装类型是可以的。所以,想要存储基本类型数据,<> 中的数据类型，必须转换后才能编写，转换写法如下：

基本类型	基本类型包装类
byte	Byte
short	Short
int	Integer
long	Long
float	Float
double	Double
char	Character
boolen	Boolen

泛型概述

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成Object类型。当我们在取出每一个对象，并且进行相应的操作，这时必须采用类型转换。

大家观察下面代码：

public class GenericDemo {public static void main(String[] args) {Collection coll = new ArrayList();coll.add("abc");coll.add("tao");coll.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Iterator it = coll.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();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。导致取出时强转引发运行时 ClassCastException。 怎么来解决这个问题呢？ Collection虽然可以存储各种对象，但实际上通常Collection只存储同一类型对象。例如都是存储字符串对象。因此在JDK5之后，新增了泛型(Generic)语法，让你在设计API时可以指定类或方法支持泛型，这样我们使用API的时候也变得更为简洁，并得到了编译时期的语法检查。

• 泛型：可以在类或方法中预支地使用未知的类型。

tips:一般在创建对象时，将未知的类型确定具体的类型。当没有指定泛型时，默认类型为Object类型。

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。

通过我们如下代码体验一下：

public class GenericDemo2 {public static void main(String[] args) {Collection<String> list = new ArrayList<String>();list.add("abc");list.add("tao");// 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<String> it = list.iterator();while(it.hasNext()){String str = it.next();//当使用Iterator<String>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());}}
}

tips:泛型是数据类型的一部分，我们将类名与泛型合并一起看做数据类型。

泛型的定义与使用

我们在集合中会大量使用到泛型，这里来完整地学习泛型知识。

泛型，用来灵活地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。

定义和使用含有泛型的类

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<E>{ public boolean add(E e){ }public E get(int index){ }....
}

使用泛型： 即什么时候确定泛型。

在创建对象的时候确定泛型

例如，ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();

此时，变量E的值就是String类型,那么我们的类型就可以理解为：

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

再例如，ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();

此时，变量E的值就是Integer类型,那么我们的类型就可以理解为：

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

举例自定义泛型类

public class MyGenericClass<MVP> {//没有MVP类型，在这里代表 未知的一种数据类型 未来传递什么就是什么类型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) {       // 创建一个泛型为String的类MyGenericClass<String> my = new MyGenericClass<String>();       // 调用setMVPmy.setMVP("大胡子登登");// 调用getMVPString mvp = my.getMVP();System.out.println(mvp);//创建一个泛型为Integer的类MyGenericClass<Integer> my2 = new MyGenericClass<Integer>(); my2.setMVP(123);         Integer mvp2 = my2.getMVP();}
}

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，

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：调用方法时，确定泛型的类型

public class GenericMethodDemo {public static void main(String[] args) {// 创建对象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

定义格式：

修饰符 interface接口名<代表泛型的变量> {  }

例如，

public interface MyGenericInterface<E>{public abstract void add(E e);public abstract E getE();
}

使用格式：

1、定义类时确定泛型的类型

例如

public class MyImp1 implements MyGenericInterface<String> {@Overridepublic void add(String e) {// 省略...}@Overridepublic String getE() {return null;}
}

此时，泛型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

public class MyImp2<E> implements MyGenericInterface<E> {@Overridepublic void add(E e) {// 省略...}@Overridepublic E getE() {return null;}
}

确定泛型：

/** 使用*/
public class GenericInterface {public static void main(String[] args) {MyImp2<String>  my = new MyImp2<String>();  my.add("aa");}
}

泛型通配符

当使用泛型类或者接口时，传递的数据中，泛型类型不确定，可以通过通配符<?>表示。但是一旦使用泛型的通配符后，只能使用Object类中的共性方法，集合中元素自身方法无法使用。

通配符基本使用

泛型的通配符:不知道使用什么类型来接收的时候,此时可以使用?,?表示未知通配符。

此时只能接受数据,不能往该集合中存储数据。

举个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){}
//？代表可以接收任意类型

tips:泛型不存在继承关系 Collection list = new ArrayList();这种是错误的。

通配符高级使用----受限泛型

之前设置泛型的时候，实际上是可以任意设置的，只要是类就可以设置。但是在JAVA的泛型中可以指定一个泛型的上限和下限。

泛型的上限：

• 格式： 类型名称 <? extends 类 > 对象名称
• 意义： 只能接收该类型及其子类

泛型的下限：

• 格式： 类型名称 <? super 类 > 对象名称
• 意义： 只能接收该类型及其父类型

比如：现已知Object类，String 类，Number类，Integer类，其中Number是Integer的父类

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);//报错getElement(list3);getElement(list4);//报错getElement2(list1);//报错getElement2(list2);//报错getElement2(list3);getElement2(list4);}
// 泛型的上限：此时的泛型?，必须是Number类型或者Number类型的子类
public static void getElement1(Collection<? extends Number> coll){}
// 泛型的下限：此时的泛型?，必须是Number类型或者Number类型的父类
public static void getElement2(Collection<? super Number> coll){}

常用算法

遍试（穷举，exhaust algorithm）

在有限的范围内，可以对所有的值都进行试验和判断，从而找到满足条件的值

遍历算法的基本模式

for(;;){if();
}

迭代（iterative algorithm）

多次利用同一公式进行计算，每次将计算的结果再带入公式进行计算，从而逐步逼近精确解

迭代的基本模式

while(){x=f(x);
}

递归（recursive）

在递归调用中，一个过程执行的某一步要用到它的上一步（或上几步）的结果

递归算法的基本模式

f(n){f(n-1);
}

回溯（back-track）

先选择某一可能的线索进行试探，每一步试探都有多种方式，将每一方式都一一试探，如果不符合条件就返回纠正，反复进行这种试探再返回纠正，直到得出全部符合条件的答案或是问题无解为止。

回溯法的基本模式

x++;
if(…) {x--
}

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