【Java】—— 集合框架：Collection接口中的方法与迭代器(Iterator)

目录

1. 集合框架概述

1.1 生活中的容器

1.2 数组的特点与弊端

1.3 Java集合框架体系

1.4 集合的使用场景

2. Collection接口及方法

2.1 添加

2.2 判断

2.3 删除

2.4 其它

3. Iterator(迭代器)接口

3.1 Iterator接口

3.2 迭代器的执行原理

3.3 foreach循环

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1. 集合框架概述

1.1 生活中的容器

1.2 数组的特点与弊端

• 一方面，面向对象语言对事物的体现都是以对象的形式，为了方便对多个对象的操作，就要对对象进行存储。

• 另一方面，使用数组存储对象方面具有一些弊端，而Java 集合就像一种容器，可以动态地把多个对象的引用放入容器中。

• 数组在内存存储方面的特点：

  • 数组初始化以后，长度就确定了。

  • 数组中的添加的元素是依次紧密排列的，有序的，可以重复的。

  • 数组声明的类型，就决定了进行元素初始化时的类型。不是此类型的变量，就不能添加。

  • 可以存储基本数据类型值，也可以存储引用数据类型的变量

• 数组在存储数据方面的弊端：

  • 数组初始化以后，长度就不可变了，不便于扩展

  • 数组中提供的属性和方法少，不便于进行添加、删除、插入、获取元素个数等操作，且效率不高。

  • 数组存储数据的特点单一，只能存储有序的、可以重复的数据

• Java 集合框架中的类可以用于存储多个对象，还可用于保存具有映射关系的关联数组。

1.3 Java集合框架体系

Java 集合可分为 Collection 和 Map 两大体系：

• Collection接口：用于存储一个一个的数据，也称单列数据集合。

  • List子接口：用来存储有序的、可以重复的数据（主要用来替换数组，"动态"数组）

    • 实现类：ArrayList(主要实现类)、LinkedList、Vector

  • Set子接口：用来存储无序的、不可重复的数据（类似于高中讲的"集合"）

    • 实现类：HashSet(主要实现类)、LinkedHashSet、TreeSet

• Map接口：用于存储具有映射关系“key-value对”的集合，即一对一对的数据，也称双列数据集合。(类似于高中的函数、映射。(x1,y1),(x2,y2) ---> y = f(x) )

  • HashMap(主要实现类)、LinkedHashMap、TreeMap、Hashtable、Properties

• JDK提供的集合API位于java.util包内

• 图示：集合框架全图

• 简图1：Collection接口继承树

• 简图2：Map接口继承树

1.4 集合的使用场景

2. Collection接口及方法

• JDK不提供此接口的任何直接实现，而是提供更具体的子接口（如：Set和List）去实现。

• Collection 接口是 List和Set接口的父接口，该接口里定义的方法既可用于操作 Set 集合，也可用于操作 List 集合。方法如下：

2.1 添加

（1）add(E obj)：添加元素对象到当前集合中
（2）addAll(Collection other)：添加other集合中的所有元素对象到当前集合中，即this = this ∪ other

注意：add和addAll的区别

import org.junit.Test;import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;public class TestCollectionAdd {@Testpublic void testAdd(){//ArrayList是Collection的子接口List的实现类之一。Collection coll = new ArrayList();coll.add("小李广");coll.add("扫地僧");coll.add("石破天");System.out.println(coll);}@Testpublic void testAddAll(){Collection c1 = new ArrayList();c1.add(1);c1.add(2);System.out.println("c1集合元素的个数：" + c1.size());//2System.out.println("c1 = " + c1);Collection c2 = new ArrayList();c2.add(1);c2.add(2);System.out.println("c2集合元素的个数：" + c2.size());//2System.out.println("c2 = " + c2);Collection other = new ArrayList();other.add(1);other.add(2);other.add(3);System.out.println("other集合元素的个数：" + other.size());//3System.out.println("other = " + other);System.out.println();c1.addAll(other);System.out.println("c1集合元素的个数：" + c1.size());//5System.out.println("c1.addAll(other) = " + c1);c2.add(other);System.out.println("c2集合元素的个数：" + c2.size());//3System.out.println("c2.add(other) = " + c2);}
}

注意：coll.addAll(other);与coll.add(other);

2.2 判断

（3）int size()：获取当前集合中实际存储的元素个数
（4）boolean isEmpty()：判断当前集合是否为空集合
（5）boolean contains(Object obj)：判断当前集合中是否存在一个与obj对象equals返回true的元素
（6）boolean containsAll(Collection coll)：判断coll集合中的元素是否在当前集合中都存在。即coll集合是否是当前集合的“子集”
（7）boolean equals(Object obj)：判断当前集合与obj是否相等

import org.junit.Test;import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collection;public class TestCollectionContains {@Testpublic void test01() {Collection coll = new ArrayList();System.out.println("coll在添加元素之前，isEmpty = " + coll.isEmpty());coll.add("小李广");coll.add("扫地僧");coll.add("石破天");coll.add("佛地魔");System.out.println("coll的元素个数" + coll.size());System.out.println("coll在添加元素之后，isEmpty = " + coll.isEmpty());}@Testpublic void test02() {Collection coll = new ArrayList();coll.add("小李广");coll.add("扫地僧");coll.add("石破天");coll.add("佛地魔");System.out.println("coll = " + coll);System.out.println("coll是否包含“小李广” = " + coll.contains("小李广"));System.out.println("coll是否包含“宋红康” = " + coll.contains("宋红康"));Collection other = new ArrayList();other.add("小李广");other.add("扫地僧");other.add("尚硅谷");System.out.println("other = " + other);System.out.println("coll.containsAll(other) = " + coll.containsAll(other));}@Testpublic void test03(){Collection c1 = new ArrayList();c1.add(1);c1.add(2);System.out.println("c1集合元素的个数：" + c1.size());//2System.out.println("c1 = " + c1);Collection c2 = new ArrayList();c2.add(1);c2.add(2);System.out.println("c2集合元素的个数：" + c2.size());//2System.out.println("c2 = " + c2);Collection other = new ArrayList();other.add(1);other.add(2);other.add(3);System.out.println("other集合元素的个数：" + other.size());//3System.out.println("other = " + other);System.out.println();c1.addAll(other);System.out.println("c1集合元素的个数：" + c1.size());//5System.out.println("c1.addAll(other) = " + c1);System.out.println("c1.contains(other) = " + c1.contains(other));System.out.println("c1.containsAll(other) = " + c1.containsAll(other));System.out.println();c2.add(other);System.out.println("c2集合元素的个数：" + c2.size());System.out.println("c2.add(other) = " + c2);System.out.println("c2.contains(other) = " + c2.contains(other));System.out.println("c2.containsAll(other) = " + c2.containsAll(other));}}

2.3 删除

（8）void clear()：清空集合元素
（9） boolean remove(Object obj) ：从当前集合中删除第一个找到的与obj对象equals返回true的元素。
（10）boolean removeAll(Collection coll)：从当前集合中删除所有与coll集合中相同的元素。即this = this - this ∩ coll
（11）boolean retainAll(Collection coll)：从当前集合中删除两个集合中不同的元素，使得当前集合仅保留与coll集合中的元素相同的元素，即当前集合中仅保留两个集合的交集，即this = this ∩ coll；

注意几种删除方法的区别

import org.junit.Test;import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.function.Predicate;public class TestCollectionRemove {@Testpublic void test01(){Collection coll = new ArrayList();coll.add("小李广");coll.add("扫地僧");coll.add("石破天");coll.add("佛地魔");System.out.println("coll = " + coll);coll.remove("小李广");System.out.println("删除元素\"小李广\"之后coll = " + coll);coll.clear();System.out.println("coll清空之后，coll = " + coll);}@Testpublic void test02() {Collection coll = new ArrayList();coll.add("小李广");coll.add("扫地僧");coll.add("石破天");coll.add("佛地魔");System.out.println("coll = " + coll);Collection other = new ArrayList();other.add("小李广");other.add("扫地僧");other.add("尚硅谷");System.out.println("other = " + other);coll.removeAll(other);System.out.println("coll.removeAll(other)之后，coll = " + coll);System.out.println("coll.removeAll(other)之后，other = " + other);}@Testpublic void test03() {Collection coll = new ArrayList();coll.add("小李广");coll.add("扫地僧");coll.add("石破天");coll.add("佛地魔");System.out.println("coll = " + coll);Collection other = new ArrayList();other.add("小李广");other.add("扫地僧");other.add("尚硅谷");System.out.println("other = " + other);coll.retainAll(other);System.out.println("coll.retainAll(other)之后，coll = " + coll);System.out.println("coll.retainAll(other)之后，other = " + other);}}

2.4 其它

（12）Object[] toArray()：返回包含当前集合中所有元素的数组
（13）hashCode()：获取集合对象的哈希值
（14）iterator()：返回迭代器对象，用于集合遍历

3. Iterator(迭代器)接口

3.1 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

  • Iterator，被称为迭代器接口，本身并不提供存储对象的能力，主要用于遍历Collection中的元素

• Collection接口继承了java.lang.Iterable接口，该接口有一个iterator()方法，那么所有实现了Collection接口的集合类都有一个iterator()方法，用以返回一个实现了Iterator接口的对象。

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

  • 集合对象每次调用iterator()方法都得到一个全新的迭代器对象，默认游标都在集合的第一个元素之前。

• 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。

• 注意：在调用it.next()方法之前必须要调用it.hasNext()进行检测。若不调用，且下一条记录无效，直接调用it.next()会抛出NoSuchElementException异常。

举例：

import org.junit.Test;import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;public class TestIterator {@Testpublic void test01(){Collection coll = new ArrayList();coll.add("小李广");coll.add("扫地僧");coll.add("石破天");Iterator iterator = coll.iterator();System.out.println(iterator.next());System.out.println(iterator.next());System.out.println(iterator.next());System.out.println(iterator.next()); //报NoSuchElementException异常}@Testpublic void test02(){Collection coll = new ArrayList();coll.add("小李广");coll.add("扫地僧");coll.add("石破天");Iterator iterator = coll.iterator();//获取迭代器对象while(iterator.hasNext()) {//判断是否还有元素可迭代System.out.println(iterator.next());//取出下一个元素}}
}

3.2 迭代器的执行原理

        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，接下来通过一个图例来演示Iterator对象迭代元素的过程：

使用Iterator迭代器删除元素：java.util.Iterator迭代器中有一个方法：void remove() ;

注意：

• Iterator可以删除集合的元素，但是遍历过程中通过迭代器对象的remove方法，不是集合对象的remove方法。

• 如果还未调用next()或在上一次调用 next() 方法之后已经调用了 remove() 方法，再调用remove()都会报IllegalStateException。

• Collection已经有remove(xx)方法了，为什么Iterator迭代器还要提供删除方法呢？因为迭代器的remove()可以按指定的条件进行删除。

3.3 foreach循环

• foreach循环（也称增强for循环）是 JDK5.0 中定义的一个高级for循环，专门用来遍历数组和集合的。

• foreach循环的语法格式：

for(元素的数据类型 局部变量 : Collection集合或数组){ //操作局部变量的输出操作
}
//这里局部变量就是一个临时变量，自己命名就可以

• 举例：

import org.junit.Test;import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;public class TestForeach {@Testpublic void test01(){Collection coll = new ArrayList();coll.add("小李广");coll.add("扫地僧");coll.add("石破天");//foreach循环其实就是使用Iterator迭代器来完成元素的遍历的。for (Object o : coll) {System.out.println(o);}}@Testpublic void test02(){int[] nums = {1,2,3,4,5};for (int num : nums) {System.out.println(num);}System.out.println("-----------------");String[] names = {"张三","李四","王五"};for (String name : names) {System.out.println(name);}}
}

• 对于集合的遍历，增强for的内部原理其实是个Iterator迭代器。如下图。

• 

• 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