Java 集合进阶（二）

一、Set

1. 概述

Set 集合特点：
① 不包含重复元素的集合；
② 没有带索引的方法，所以不能使用普通 for 循环遍历；
③ HashSet 是 Set 的一个实现类，HashSet 对集合的迭代顺序不作任何保证，输出的元素可能是乱序的。

//Test.javapackage com.an;import java.util.HashSet;
import java.util.Set;public class Test {public static void main(String[] args) {Set<String> set = new HashSet<String>();set.add("a");set.add("b");set.add("c");set.add("c");for (String s : set) {System.out.println(s);}}
}

可以看到当出现重复的元素时，控制台只会输出一个！

2. 哈希值

哈希值是 JDK 根据对象的地址或者字符串或者数字算出来的 int 类型的数值。

Object 类中有一个方法可以获取到对象的哈希值：

public int hashCode(); //返回对象的哈希码值

//Test.javapackage com.an;public class Test {public static void main(String[] args) {Student s1 = new Student("刘德华", 50);System.out.println(s1.hashCode());System.out.println(s1.hashCode());Student s2 = new Student("张学友", 53);System.out.println(s2.hashCode());}
}

同一个对象多次调用 hashCode() 方法返回的哈希值是相同的，不同对象的哈希值在默认情况下是不相同的！

通过方法重写，可以使不同的对象拥有相同的哈希值：

 @Overridepublic int hashCode() {return Objects.hash(name, age);}

在学生类里面 Alt + Insert，equals() and hasCode()，一直按下一步，这里会自动帮我们生成 equals() 方法和 hasCode() 方法，equals() 方法就是我们前面常用 API 里面讲过的用于比较两个对象是否相等，hasCode() 方法即可使不同的对象拥有相同的哈希值，return 后面的内容自定义。

3. 元素唯一性

HashSet 集合存储元素要保证元素的唯一性，就需要重写 equals() 方法和 hasCode() 方法！

4. 哈希表

JDK8 之前，底层采用数组+链表实现，可以说是一个元素为链表的数组；JDK8 以后，在长度比较长的时候，底层实现了优化。

① 存储地址即哈希值对 16 取余；
② 当存储地址相同时，先比较哈希值，哈希值不同直接存储；
③ 哈希值相同时，比较存储内容，存储内容不同直接存储，内容相同则不存储。

5. 遍历学生对象

需求：创建一个存储学生对象的集合，存储多个学生对象，使用程序实现在控制台遍历该集合，当学生对象的成员变量值相同时，我们就认为是同一个对象。

//Student.javapackage com.an;import java.util.Objects;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 String toString() {return "Student{" +"name='" + name + '\'' +", 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 2;}
}

//Test.javapackage com.an;import java.util.HashSet;public class Test {public static void main(String[] args) {Student s1 = new Student("刘德华", 50);Student s2 = new Student("张学友", 53);Student s3 = new Student("周杰伦", 46);Student s4 = new Student("周杰伦", 46);HashSet<Student> set = new HashSet<Student>();set.add(s1);set.add(s2);set.add(s3);set.add(s4);for (Student s : set) {System.out.println(s);}}
}

要注意，这里与我们前面说的元素唯一性是不同的，前面所讲是多次调用相同对象时，控制台不予输出，而本案例是当其成员变量的值相同时，我们就认为是同一个对象，就是说不会再控制台打印相同的内容。前者针对对象，后者针对内容，需在学生类中重写 equals() 及 hashCode()方法。

6. LinkedHashSet

LinkedHashSet 集合的特点：
① 由哈希表和链表实现的 Set 接口，具有可预测的迭代次序；
② 由链表保证元素有序，也就是说元素的存储和取出顺序是一致的；
由哈希表保证元素唯一，也就是说没有重复元素。

LinkedHashSet<String> l = new LinkedHashSet<String>();

往集合里面添加元素，输出的结果有序且唯一！

7. TreeSet

TreeSet()：根据其元素的自然排序进行排序；
TreeSet(Comparator comparator)：根据指定的比较器进行排序。

TreeSet 集合的特点：
① 元素有序，这里的顺序不是指存储和取出的顺序，而是按照一定的规则进行排序，具体排序方式取决于构造方法；
② 没有带索引的方法，所以不能使用普通 for 循环遍历；
③ 由于是 Set 集合，所以不包含重复元素的集合。

//Test.javapackage com.an;import java.util.TreeSet;public class Test {public static void main(String[] args) {TreeSet<Integer> ts = new TreeSet<Integer>();ts.add(10);ts.add(40);ts.add(30);ts.add(50);ts.add(20);for (Integer i : ts) {System.out.println(i);}}
}

可以看到这里遍历到的结果并不是按我们存取的顺序来取出的，这就是自然排序，从小到大排。

集合里面存储的只能是引用类型的元素，对于基本类型存储的时候，我们用的是它的包装类类型！

7.1 自然排序

需求：存储学生对象并遍历，创建 TreeSet 集合使用无参构造方法，要求按照年龄从小到大排序，年龄相同时，按照姓名的字母顺序排序。

//Student.javapackage com.an;import java.util.Objects;public class Student implements Comparable<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 String toString() {return "Student{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +'}';}public int compareTo(Student s) {int num = this.age - s.age;int num2 = num == 0 ? this.name.compareTo(s.name) : num;return num2;}
}

//Test.javapackage com.an;import java.util.TreeSet;public class Test {public static void main(String[] args) {Student s1 = new Student("xishi", 20);Student s2 = new Student("zhangliang", 29);Student s3 = new Student("diaochan", 31);Student s4 = new Student("wuzetian", 34);Student s5 = new Student("lvbu", 31);Student s6 = new Student("xishi", 20);TreeSet<Student> ts = new TreeSet<Student>();ts.add(s1);ts.add(s2);ts.add(s3);ts.add(s4);ts.add(s5);ts.add(s6);for (Student s : ts) {System.out.println(s);}}
}

① Comparable 该接口对实现它的每个类的对象强加一个整体排序，这个排序被称为类的自然排序。也就是说，如果我们要对学生对象做自然排序，就必须让学生类去实现该接口；
② 这里实现接口的时候需要加泛型，然后在学生类里面重写 compareTo 方法；
③ 注意它的返回值，返回 0 重复元素不添加，返回正数按照升序存储，返回负数按照降序来存储；
④ 同时我们可以看到当两个对象的内容相同时，程序会认为是同一个对象，所以不会存储，保证了元素的唯一性；
⑤ 若按成绩、年龄等数字型变量排序，num 值是 s.age - this.age，若按非数字型标准排序，num 值是 s.name.compareTo(this.name)；
⑥ 写出主要条件，不要忘了次要条件。

//1.升序排序public int compareTo(Student s) {int num = this.age - s.age;int num2 = num == 0 ? this.name.compareTo(s.name) : num;return num2;}//2.降序排序public int compareTo(Student s) {int num = s.age - this.age;int num2 = num == 0 ? s.name.compareTo(this.name) : num;return num2;}

在存储对象的时候，add() 方法内部会自动调用 compartTo() 方法！

7.2 比较器排序

需求：存储学生对象并遍历，创建 TreeSet 集合使用无参构造方法，要求按照年龄从小到大排序，年龄相同时，按照姓名的字母顺序排序。

//Test.javapackage com.an;import java.util.Comparator;
import java.util.TreeSet;public class Test {public static void main(String[] args) {TreeSet<Student> ts = new TreeSet<Student>(new Comparator<Student>() {@Overridepublic int compare(Student s1, Student s2) {int num = s1.getAge() - s2.getAge();int num2 = num == 0 ? s1.getName().compareTo(s2.getName()) : num;return num2;}});Student s1 = new Student("xishi", 20);Student s2 = new Student("zhangliang", 29);Student s3 = new Student("diaochan", 31);Student s4 = new Student("wuzetian", 34);Student s5 = new Student("lvbu", 31);Student s6 = new Student("xishi", 20);ts.add(s1);ts.add(s2);ts.add(s3);ts.add(s4);ts.add(s5);ts.add(s6);for (Student s : ts) {System.out.println(s);}}
}

① 学生类即基础学生类，比较器排序法不用在学生类中实现接口；
② 自然排序是在学生类中重写接口方法，比较器排序采用的是匿名内部类的方式，让集合构造方法接收 Comparator 的实现类对象，这两个方法的功能效果一模一样；
③ 注意测试类中访问成员变量要使用其 get 方法，设置了权限不能直接访问。

8. 不重复的随机数

需求：编写一个程序，获取 10 个 1~20 之间的随机数，要求随机数不能重复，并在控制台输出。

思路：
① 创建 Set 集合对象；
② 创建随机数对象；
③ 判断集合的长度是不是小于 10，如果小于 10 就产生一个随机数，添加到集合，通过循环不断判断，直到集合长度为 10；
④ 遍历集合。

//Test.javapackage com.an;import java.util.HashSet;
import java.util.Random;
import java.util.Set;public class Test {public static void main(String[] args) {Set<Integer> s = new HashSet<>();Random r = new Random();while (s.size() < 10) {Integer random = r.nextInt(20) + 1;s.add(random);}for (Integer i : s) {System.out.println(i);}}
}

二、泛型

1. 概述

泛型是 JDK5 引入的特性，它提供了编译时类型安全检测机制，该机制允许在编译时检测到非法的类型，它的本质是参数化类型，也就是说，所操作的数据类型被指定为一个参数。
一提到参数，最熟悉的就是定义方法时有形参，然后调用此方法时传递实参。那么参数化类型怎么理解呢？
顾名思义，就是将类型由原来的具体的类型参数化，然后在使用 / 调用时传入具体的类型。
这种参数类型可以用在类、方法和接口中，分别被称为泛型类、泛型方法和泛型接口。

泛型的定义格式：
① <类型>，指定一种类型的格式，这里的类型可以看成是形参；
② <类型1, 类型2 … >，指定多种类型的格式，多种类型之间用逗号隔开，这里的类型可以看成是形参；
③ 将来具体调用时候给定的类型可以看成是实参，并且实参的类型只能是引用数据类型。

 Collection c = new ArrayList();

直接这样创建集合，集合对象默认的数据类型是 Object，所以遍历集合元素写 String 类型时就会报错，需要把 String 改成 Object 或者进行强制类型转换！

使用泛型后：

Collection<String> c = new ArrayList<String>();

泛型的好处：
① 把运行时期的问题提前到了编译期间；
② 避免了强制类型转换。

2. 泛型类

//此处T可以随便写为任意标识，常见的如T、E、K、V等形式的参数常用于表示泛型
public class Generic<T> {}

//Generic.javapackage com.an;public class Generic<T> {private T t;public T getT() {return t;}public void setT(T t) {this.t = t;}}

//Test.javapackage com.an;public class Test {public static void main(String[] args) {Generic<String> g1 = new Generic<>();g1.setT("熊二");System.out.println(g1.getT());Generic<Integer> g2 = new Generic<>();g2.setT(20);System.out.println(g2.getT());}
}

泛型类让我们传入的参数可以是任意类型的数据类型！

3. 泛型方法

public <T> void show(T t) {}

//Generic.javapackage com.an;public class Generic {public <T> T show(T t) {return t;}
}

//Test.javapackage com.an;public class Test {public static void main(String[] args) {Generic g = new Generic();System.out.println(g.show(2));System.out.println(g.show("hhhh"));System.out.println(g.show(false));}
}

任何类型均可满足，直到传入实参之后，形参的数据类型才被确定！

4. 泛型接口

public interface Generic<T> {}

//Generic.javapackage com.an;public interface Generic<T> {void show(T t);
}

//GenericImpl.javapackage com.an;public class GenericImpl<T> implements Generic<T> {@Overridepublic void show(T t) {System.out.println(t);}
}

//Test.javapackage com.an;public class Test {public static void main(String[] args) {Generic<String> g1 = new GenericImpl<>();g1.show("world");Generic<Integer> g2 = new GenericImpl<>();g2.show(12);}
}

5. 类型通配符

为了表示各种泛型 List 的父类，可以使用类型通配符。

类型通配符：<?> List<?>：表示元素类型未知的 List，它的元素可以匹配任何的类型。

这种带通配符的 List 仅表示它是各种泛型 List 的父类，并不能把元素添加到其中！

如果说我们不希望 List<?> 是任何泛型 List 的父类，只希望它代表某一类泛型 List 的父类，可以使用类型通配符的上限。（它及其子类）

类型通配符上限：<? extends 类型>
List<? extends Number>：它表示的类型是 Number 或者其子类型

除了可以指定类型通配符的上限，我们也可以指定类型通配符的下限。（它及其父类）

类型通配符下限：<? super 类型>
List<? super Number>：它表示的类型是 Number 或者其父类型。

//类型通配符
List<?> list1 = new ArrayList<Object>();
List<?> list2 = new ArrayList<Number>();
//类型通配符上限
List<? extends Number> list3 = new ArrayList<Number>();
List<? extends Number> list4 = new ArrayList<Integer>();
//类型通配符下限
List<? super Number> list5 = new ArrayList<Number>();
List<? super Number> list6 = new ArrayList<Object>();

6. 可变参数

可变参数又称参数个数可变，用作方法的形参出现，那么方法参数个数就是可变的了。

public static int sum(int... a) {}

//Test.javapackage com.an;public class Test {public static void main(String[] args) {System.out.println(sum(1, 2));System.out.println(sum(10, 2, 11, 9));System.out.println(sum(8, 21, 10));System.out.println(sum(2, 3, 8, 10, 10, 20));}public static int sum(int... a) {int sum = 0;for (int i : a) {sum += i;}return sum;}
}

可以看到不管传入多少个参数，我们始终只用一个 sum 方法即可，可变参数的好处就是使代码更加精简，这里 …a
实际上是把传入的数个参数都封装到一个数组中，而这个数组就是 a，求和？遍历数组然后累加。

如果一个方法中有多个参数，其中包含可变参数时，可变参数一定要放到最后，否则报错！

7. 可变参数的使用

//Test.javapackage com.an;import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.Set;public class Test {public static void main(String[] args) {//        1.返回由指定数组支持的固定大小的列表，不能增删可以修改List<String> l1 = Arrays.asList("I", "love", "you");
//        l1.add("w");
//        l1.remove("love");l1.set(0, "w");System.out.println(l1);//        2.返回包含任意数量元素的不可变列表，不能增删改List<String> l2 = List.of("hello", "world", "hi", "world");
//        l2.add("hh");
//        l2.remove("hi");
//        l2.set(1, "abc");System.out.println(l2);//        3.返回一个包含任意数量元素的不可变集合，不能增删改且元素不能重复Set<String> s = Set.of("I", "am", "a", "good", "man");
//        s.add("ai");
//        s.remove("I");System.out.println(s);}
}