java集合入门和深入学习,看这篇就差不多了

一、集合入门总结

集合框架:

Java中的集合框架大类可分为Collection和Map;两者的区别:

1、Collection是单列集合;Map是双列集合

2、Collection中只有Set系列要求元素唯一;Map中键需要唯一,值可以重复

3、Collection的数据结构是针对元素的;Map的数据结构是针对键的。

泛型:

在说两大集合体系之前先说说泛型,因为在后面的集合中都会用到;
所谓的泛型就是:类型的参数化

泛型是类型的一部分,类名+泛型是一个整体

如果有泛型,不使用时,参数的类型会自动提升成Object类型,如果再取出来的话就需要向下强转,就可能发生类型转化异常(ClassCaseException);不加泛型就不能在编译期限定向集合中添加元素的类型,导致后期的处理麻烦。

下面就来对比加了泛型和不加泛型的区别:


package  好好学java;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        // 不加泛型,添加和遍历
        List list = new ArrayList<>();
        list.add(1);
        list.add("123");
        list.add("hello");

        Iterator it = list.iterator();
        while(it.hasNext()){
            // 没有添加泛型,这里只能使用Object接收
            Object obj = it.next();
            System.out.println(obj);
        }
    }

}
package  好好学java;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        // 加泛型,添加和遍历
        List<String> list = new ArrayList<String>();
        list.add("123");
        list.add("hello");

        Iterator<String> it = list.iterator();
        while(it.hasNext()){
            // 因为添加了泛型,就说明集合中装的全部都是String类型的数据
            // 所以这里用String类型接收,就不会发生异常,并且可以使用String的方法
            String str = it.next();
            System.out.println(str.length());
        }
    }

}

自定义带泛型的类:


package  好好学java;


public class Test {
    // 自定义一个带有一个参数的泛型类,可以向传入什么类型就传入什么类型
    public static void main(String[] args) {
        // 进行测试, 传入一个String对象
        Person<String> perStr = new Person<String>();
        perStr.setT("我是字符串");
        String str = perStr.getT();
        System.out.println(str);

        // 进行测试,传入一个Integer对象
        Person<Integer> perInt = new Person<Integer>();
        perInt.setT(100);
        Integer intVal = perInt.getT();
        System.out.println(intVal);

    }

}
//自定义一个带有一个参数的泛型类
class Person<T>{
    private T t;

    void setT(T t){
        this.t = t;
    }

    T getT(){
        return t;
    }
}

实现带有泛型的接口类型:

实现接口的同时, 指定了接口中的泛型类型. (定义类时确定);


public class GenericImpl1 implements GenericInter<String> {}

实现接口时, 没有指定接口中的泛型类型.此时, 需要将该接口的实现类定义为泛型类.接口的类型需要在创建实现类对象时才能真正确定其类型. (始终不确定类型, 直到创建对象时确定类型);


public class GenericImpl2<T> implements GenericInter<T> {}

泛型的通配符(?):

上限限定:比如定义方法的时候出现, public void getFunc(List<? extends Animal> an),

那么表示这里的参数可以传入Animal,或者 Animal的子类

下限限定: 比如定义方法的时候出现, public void getFunc(Set<? super Animal> an ),

那么表示这里的参数可以传入Animal,或者Animal的父类

使用泛型的注意点:

1、泛型不支持基本数据类型

2、泛型不支持继承,必须保持前后一致(比如这样是错误的: List<Object> list = new ArrayList<String>();

Collection体系:

ollection包括两大体系, List和Set

List的特点:

存取有序,有索引,可以根据索引来进行取值,元素可以重复

Set的特点:

存取无序,元素不可以重复

List:

下面有 ArrayList,LinkedList,Vector(已过时)

集合的的最大目的就是为了存取;List集合的特点就是存取有序,可以存储重复的元素,可以用下标进行元素的操作

ArrayList: 底层是使用数组实现,所以查询速度快,增删速度慢


package  好好学java;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;


public class Test {
    // 使用ArrayList进行添加和遍历
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<String>();

        list.add("接口1");
        list.add("接口2");
        list.add("接口3");

        // 第一种遍历方式,使用迭代器
        Iterator<String> it = list.iterator();
        while(it.hasNext()){
            String next = it.next();
            System.out.println(next);
        }
        System.out.println("-------------------");
        // 第二种遍历方式,使用foreach
        for (String str : list){
            System.err.println(str);
        }
    }

}

LinkedList:是基于链表结构实现的,所以查询速度慢,增删速度快,提供了特殊的方法,对头尾的元素操作(进行增删查)。

使用LinkedList来实现栈和队列;栈是先进后出,而队列是先进先出


package com.xiaoshitou.classtest;

import java.util.LinkedList;

/**
 * 利用LinkedList来模拟栈
 * 栈的特点:先进后出
 * @author Beck
 *
 */
public class MyStack {
    private LinkedList<String> linkList = new LinkedList<String>();

    // 压栈
    public void push(String str){
        linkList.addFirst(str);
    }

    // 出栈
    public String pop(){
        return linkList.removeFirst();
    }

    // 查看
    public String peek(){
        return linkList.peek();
    }

    // 判断是否为空
    public boolean isEmpty(){
        return linkList.isEmpty();
    }
}

package  好好学java;



public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 测试栈
        StackTest stack = new StackTest();
        stack.push("我是第1个进去的");
        stack.push("我是第2个进去的");
        stack.push("我是第3个进去的");
        stack.push("我是第4个进去的");
        stack.push("我是第5个进去的");
        // 取出
        while (!stack.isEmpty()){
            String pop = stack.pop();
            System.out.println(pop);
        }
        // 打印结果
        /*我是第5个进去的
        我是第4个进去的
        我是第3个进去的
        我是第2个进去的
        我是第1个进去的*/
    }


}

LinkedList实现Queue:


package  好好学java;

import java.util.LinkedList;

/**
 * 利用linkedList来实现队列
 * 队列: 先进先出
 * @author Beck
 *
 */
public class QueueTest {
    private LinkedList<String> link = new LinkedList<String>();

    // 放入
    public void put(String str){
        link.addFirst(str);
    }

    // 获取
    public String get(){
        return link.removeLast();
    }

    // 判断是否为空
    public boolean isEmpty(){
        return link.isEmpty();
    }
}
package  好好学java;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 测试队列
        QueueTest queue = new QueueTest();

        queue.put("我是第1个进入队列的");
        queue.put("我是第2个进入队列的");
        queue.put("我是第3个进入队列的");
        queue.put("我是第4个进入队列的");

        // 遍历队列
        while (!queue.isEmpty()){
            String str = queue.get();
            System.out.println(str);
        }
        // 打印结果
        /*我是第1个进入队列的
        我是第2个进入队列的
        我是第3个进入队列的
        我是第4个进入队列的*/

    }


}

Vector:因为已经过时,被ArrayList取代了;它还有一种迭代器通过vector.elements()获取,判断是否有元素和取元素的方法为: hasMoreElements(),nextElement()


package  好好学java;

import java.util.Enumeration;
import java.util.Vector;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Vector<String> vector = new Vector<String>();

        vector.add("搜索");
        vector.add("vector");
        vector.add("list");

        Enumeration<String> elements = vector.elements();
        while (elements.hasMoreElements()){
            String nextElement = elements.nextElement();
            System.out.println(nextElement);
        }
    }


}

Set:

Set集合的特点:元素不重复,存取无序,无下标
Set集合下面有: HashSet,LinkedHashSet,TreeSet

HashSet存储字符串:


package  好好学java;

import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 利用HashSet来存取
        Set<String> set = new HashSet<String>();

        set.add("我的天");
        set.add("我是重复的");
        set.add("我是重复的");
        set.add("welcome");

        // 遍历 第一种方式 迭代器
        Iterator<String> it = set.iterator();
        while(it.hasNext()){
            String str = it.next();
            System.out.println(str);
        }

        System.out.println("--------------");
        for (String str : set){
            System.out.println(str);
        }
        // 打印结果,重复的已经去掉了
        /*我的天
        welcome
        我是重复的
        --------------
        我的天
        welcome
        我是重复的*/
    }

那哈希表是怎么来保证元素的唯一性的呢,哈希表是通过hashCode和equals方法来共同保证的。

哈希表的存储数据过程(哈希表底层也维护了一个数组):

根据存储的元素计算出hashCode值,然后根据计算得出的hashCode值和数组的长度进行计算出存储的下标;如果下标的位置无元素,那么直接存储;如果有元素,那么使用要存入的元素和该元素进行equals方法,如果结果为真,则已经有相同的元素了,所以直接不存;如果结果假,那么进行存储,以链表的形式存储。

演示HashSet来存储自定义对象:


package  好好学java;

public class Person {
    // 属性
    private String name;
    private int age;

    // 构造方法
    public Person() {
        super();

    }
    public Person(String name, int age) {
        super();
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    // 要让哈希表存储不重复的元素,就必须重写hasCode和equals方法
    @Override
    public int hashCode() {
        final int prime = 31;
        int result = 1;
        result = prime * result + age;
        result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
        return result;
    }
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj)
            return true;
        if (obj == null)
            return false;
        if (getClass() != obj.getClass())
            return false;
        Person other = (Person) obj;
        if (age != other.age)
            return false;
        if (name == null) {
            if (other.name != null)
                return false;
        } else if (!name.equals(other.name))
            return false;
        return true;
    }


    @Override
    public String toString() {
        return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
    }
    // getter & setter

    ...

}

package  好好学java;

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 利用HashSet来存取自定义对象 Person
        Set<Person> set = new HashSet<Person>();

        set.add(new Person("张三", 12));
        set.add(new Person("李四", 13));
        set.add(new Person("王五", 22));
        set.add(new Person("张三", 12));

        // 遍历
        for (Person p : set){
            System.out.println(p);
        }
        // 结果:向集合中存储两个张三对象,但是集合中就成功存储了一个
        /*Person [name=王五, age=22]
        Person [name=李四, age=13]
        Person [name=张三, age=12]*/
    }


}

所以在向HashSet集合中存储自定义对象时,为了保证set集合的唯一性,那么必须重写hashCode和equals方法。

LinkedHashSet:

是基于链表和哈希表共同实现的,所以具有存取有序,元素唯一


package  好好学java;

import java.util.LinkedHashSet;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 利用LinkedHashSet来存取自定义对象 Person
        LinkedHashSet<Person> set = new LinkedHashSet<Person>();

        set.add(new Person("张三", 12));
        set.add(new Person("李四", 13));
        set.add(new Person("王五", 22));
        set.add(new Person("张三", 12));

        // 遍历
        for (Person p : set){
            System.out.println(p);
        }
        // 结果:向集合中存储两个张三对象,但是集合中就成功存储了一个,
        // 并且存进的顺序,和取出来的顺序是一致的
        /*Person [name=张三, age=12]
        Person [name=李四, age=13]
        Person [name=王五, age=22]*/
    }


}

TreeSet:

特点:存取无序,元素唯一,可以进行排序(排序是在添加的时候进行排序)。

TreeSet是基于二叉树的数据结构,二叉树的:一个节点下不能多余两个节点。

二叉树的存储过程:

如果是第一个元素,那么直接存入,作为根节点,下一个元素进来是会跟节点比较,如果大于节点放右边的,小于节点放左边;等于节点就不存储。后面的元素进来会依次比较,直到有位置存储为止

TreeSet集合存储String对象


package  好好学java;

import java.util.TreeSet;


public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        TreeSet<String> treeSet = new TreeSet<String>();
        treeSet.add("abc");
        treeSet.add("zbc");
        treeSet.add("cbc");
        treeSet.add("xbc");

        for (String str : treeSet){
            System.out.println(str);
        }
        // 结果:取出来的结果是经过排序的
        /*
        abc
        cbc
        xbc
        zbc*/
    }


}

TreeSet保证元素的唯一性是有两种方式:

1、自定义对象实现Comparable接口,重写comparaTo方法,该方法返回0表示相等,小于0表示准备存入的元素比被比较的元素小,否则大于0;

2、在创建TreeSet的时候向构造器中传入比较器Comparator接口实现类对象,实现Comparator接口重写compara方法。

如果向TreeSet存入自定义对象时,自定义类没有实现Comparable接口,或者没有传入Comparator比较器时,会出现ClassCastException异常

下面就是演示用两种方式来存储自定义对象


package  好好学java;
public class Person implements Comparable<Person>{
    // 属性
    private String name;
    private int age;

    // 构造方法
    public Person() {
        super();

    }
    public Person(String name, int age) {
        super();
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    // 要让哈希表存储不重复的元素,就必须重写hasCode和equals方法
    @Override
    public int hashCode() {
        final int prime = 31;
        int result = 1;
        result = prime * result + age;
        result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
        return result;
    }
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj)
            return true;
        if (obj == null)
            return false;
        if (getClass() != obj.getClass())
            return false;
        Person other = (Person) obj;
        if (age != other.age)
            return false;
        if (name == null) {
            if (other.name != null)
                return false;
        } else if (!name.equals(other.name))
            return false;
        return true;
    }


    @Override
    public String toString() {
        return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
    }
    // getter & setter
   ...

    @Override
    public int compareTo(Person o) {
        int result = this.age - o.age;
        if (result == 0){
            return this.name.compareTo(o.name);
        }
        return result;
    }


}

package  好好学java;

import java.util.TreeSet;


public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 利用TreeSet来存储自定义类Person对象
        TreeSet<Person> treeSet = new TreeSet<Person>();
        // Person类实现了Comparable接口,并且重写comparaTo方法
        // 比较规则是先按照 年龄排序,年龄相等的情况按照年龄排序
        treeSet.add(new Person("张山1", 20));
        treeSet.add(new Person("张山2", 16));
        treeSet.add(new Person("张山3", 13));
        treeSet.add(new Person("张山4", 17));
        treeSet.add(new Person("张山5", 20));

        for (Person p : treeSet){
            System.out.println(p);
        }
        // 结果:按照comparaTo方法内的逻辑来排序的
        /*
        Person [name=张山3, age=13]
        Person [name=张山2, age=16]
        Person [name=张山4, age=17]
        Person [name=张山1, age=20]
        Person [name=张山5, age=20]
         */

    }


}

另一种方式:使用比较器Comparator


package  好好学java;


public class Person{
    // 属性
    private String name;
    private int age;

    // 构造方法
    public Person() {
        super();

    }
    public Person(String name, int age) {
        super();
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    // 要让哈希表存储不重复的元素,就必须重写hasCode和equals方法
    @Override
    public int hashCode() {
        final int prime = 31;
        int result = 1;
        result = prime * result + age;
        result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
        return result;
    }
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj)
            return true;
        if (obj == null)
            return false;
        if (getClass() != obj.getClass())
            return false;
        Person other = (Person) obj;
        if (age != other.age)
            return false;
        if (name == null) {
            if (other.name != null)
                return false;
        } else if (!name.equals(other.name))
            return false;
        return true;
    }


    @Override
    public String toString() {
        return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
    }
    // getter & setter
   ...

}

package  好好学java;

import java.util.Comparator;
import java.util.TreeSet;


public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 利用TreeSet来存储自定义类Person对象
        // 创建TreeSet对象的时候传入Comparator比较器,使用匿名内部类的方式
        // 比较规则是先按照 年龄排序,年龄相等的情况按照年龄排序
        TreeSet<Person> treeSet = new TreeSet<Person>(new Comparator<Person>() {
            @Override
            public int compare(Person o1, Person o2) {
                if (o1 == o2){
                    return 0;
                }
                int result = o1.getAge() - o2.getAge();
                if (result == 0){
                    return o1.getName().compareTo(o2.getName());
                }
                return result;
            }

        });

        treeSet.add(new Person("张山1", 20));
        treeSet.add(new Person("张山2", 16));
        treeSet.add(new Person("张山3", 13));
        treeSet.add(new Person("张山4", 17));
        treeSet.add(new Person("张山5", 20));

        for (Person p : treeSet){
            System.out.println(p);
        }
        // 结果:按照compara方法内的逻辑来排序的
        /*
        Person [name=张山3, age=13]
        Person [name=张山2, age=16]
        Person [name=张山4, age=17]
        Person [name=张山1, age=20]
        Person [name=张山5, age=20]
         */

    }


}

比较器总结:

Collection体系总结:

  • List : “特点 :” 存取有序,元素有索引,元素可以重复.
  • ArrayList : 数组结构,查询快,增删慢,线程不安全,因此效率高.
  • Vector : 数组结构,查询快,增删慢,线程安全,因此效率低.
  • LinkedList : 链表结构,查询慢,增删快,线程不安全,因此效率高.

 addFirst()    removeFirst()    getFirst()
  • Set :”特点 :” 存取无序,元素无索引,元素不可以重复.
  • HashSet : 存储无序,元素无索引,元素不可以重复.底层是哈希表.

请问 : 哈希表如何保证元素唯一呢 ? 底层是依赖 hashCode 和 equals 方法.

当存储元素的时候,先根据 hashCode + 数组长度 计算出一个索引,判断索引位置是否有元素.

如果没有元素,直接存储,如果有元素,先判断 equals 方法,比较两个元素是否相同,不同则存储,相同则舍弃.

我们自定义对象存储的元素一定要实现 hashCode 和 equals.

  • LinkedHashSet : 存储有序,元素不可以重复.
  • TreeSet : 存取无序, 但是可以排序 (自然排序), 元素不可以重复.

有两种排序方式 :

  • 自然排序 :

我们的元素必须实现 Comparable 接口.可比较的.实现 CompareTo 方法.

  • 比较器排序 :

我们需要自定义类,实现Comparetor接口,这个类就是比较器实现 compare 方法.

然后在创建 TreeSet 的时候,把比较器对象作为参数传递给 TreeSet.

Map:

Map是一个双列集合,其中保存的是键值对,键要求保持唯一性,值可以重复

键值是一一对应的,一个键只能对应一个值

Map的特点:是存取无序,键不可重复

Map在存储的时候,将键值传入Entry,然后存储Entry对象

其中下面有 HashMap,LinkedHashMap和TreeMap

HashMap:

是基于哈希表结构实现的,所以存储自定义对象作为键时,必须重写hasCode和equals方法。存取无序的

下面演示HashMap以自定义对象作为键:


package  好好学java;

import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map.Entry;
import java.util.Set;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 利用HashMap存储,自定义对象Person作为键
        // 为了保证键的唯一性,必须重写hashCode和equals方法
        HashMap<Person,String> map = new HashMap<Person,String>();

        map.put(new Person("张三", 12), "JAVA");
        map.put(new Person("李四", 13), "IOS");
        map.put(new Person("小花", 22), "JS");
        map.put(new Person("小黑", 32), "PHP");
        map.put(new Person("张三", 12), "C++");

        Set<Entry<Person, String>> entrySet = map.entrySet();
        Iterator<Entry<Person, String>> it = entrySet.iterator();
        while (it.hasNext()){
            Entry<Person, String> entry = it.next();
            System.out.println(entry.getKey() + "---" + entry.getValue());
        }
        // 结果:存入的时候添加了两个张三,如果Map中键相同的时候,当后面的值会覆盖掉前面的值
        /*
        Person [name=李四, age=13]---IOS
        Person [name=张三, age=12]---C++
        Person [name=小黑, age=32]---PHP
        Person [name=小花, age=22]---JS
        */


    }


}

LinkedHashMap:

用法跟HashMap基本一致,它是基于链表和哈希表结构的所以具有存取有序,键不重复的特性

下面演示利用LinkedHashMap存储,注意存的顺序和遍历出来的顺序是一致的:


package  好好学java;

import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map.Entry;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 利用LinkedHashMap存储,自定义对象Person作为键
        // 为了保证键的唯一性,必须重写hashCode和equals方法
        LinkedHashMap<Person,String> map = new LinkedHashMap<Person,String>();

        map.put(new Person("张三", 12), "JAVA");
        map.put(new Person("李四", 13), "IOS");
        map.put(new Person("小花", 22), "JS");
        map.put(new Person("小黑", 32), "PHP");
        map.put(new Person("张三", 12), "C++");

        // foreach遍历
        for (Entry<Person,String> entry : map.entrySet()){
            System.out.println(entry.getKey()+"==="+entry.getValue());
        }
        // 结果:存入的时候添加了两个张三,如果Map中键相同的时候,当后面的值会覆盖掉前面的值
        // 注意:LinkedHashMap的特点就是存取有序,取出来的顺序就是和存入的顺序保持一致
        /*
        Person [name=张三, age=12]===C++
        Person [name=李四, age=13]===IOS
        Person [name=小花, age=22]===JS
        Person [name=小黑, age=32]===PHP
        */
    }
}

TreeMap:

给TreeMap集合中保存自定义对象,自定义对象作为TreeMap集合的key值。由于TreeMap底层使用的二叉树,其中存放进去的所有数据都需要排序,要排序,就要求对象具备比较功能。对象所属的类需要实现Comparable接口。或者给TreeMap集合传递一个Comparator接口对象。

利用TreeMap存入自定义对象作为键:


package  好好学java;

import java.util.Comparator;
import java.util.Map.Entry;
import java.util.TreeMap;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 利用TreeMap存储,自定义对象Person作为键
        // 自定义对象实现Comparable接口或者传入Comparator比较器
        TreeMap<Person,String> map = new TreeMap<Person,String>(new Comparator<Person>() {
            @Override
            public int compare(Person o1, Person o2) {
                if (o1 == o2){
                    return 0;
                }
                int result = o1.getAge() - o2.getAge();
                if (result == 0){
                    return o1.getName().compareTo(o2.getName());
                }
                return result;
            }
        });

        map.put(new Person("张三", 12), "JAVA");
        map.put(new Person("李四", 50), "IOS");
        map.put(new Person("小花", 32), "JS");
        map.put(new Person("小黑", 32), "PHP");
        map.put(new Person("张三", 12), "C++");

        // foreach遍历
        for (Entry<Person,String> entry : map.entrySet()){
            System.out.println(entry.getKey()+"==="+entry.getValue());
        }
        // 结果:存入的时候添加了两个张三,如果Map中键相同的时候,当后面的值会覆盖掉前面的值
        // 注意:TreeMap 取出来的顺序是经过排序的,是根据compara方法排序的
        /*
        Person [name=张三, age=12]===C++
        Person [name=小花, age=32]===JS
        Person [name=小黑, age=32]===PHP
        Person [name=李四, age=50]===IOS
        */
    }
}

二、集合进阶总结

数组和第一类对象

无论使用的数组属于什么类型,数组标识符实际都是指向真实对象的一个句柄。那些对象本身是在内存
“堆”里创建的。堆对象既可“隐式”创建(即默认产生),亦可“显式”创建(即明确指定,用一个 new
表达式)。堆对象的一部分(实际是我们能访问的唯一字段或方法)是只读的length(长度)成员,它告诉
我们那个数组对象里最多能容纳多少元素。对于数组对象,“ []”语法是我们能采用的唯一另类访问方法。

对象数组和基本数据类型数组在使用方法上几乎是完全一致的。唯一的差别在于对象数组容纳的是句柄,而基本数据类型数组容纳的是具体的数值


public class ArraySize {
    public static void main(String[] args) {
        // Arrays of objects:
        Weeble[] a; // Null handle
        Weeble[] b = new Weeble[5]; // Null handles
        Weeble[] c = new Weeble[4];
        for (int i = 0; i < c.length; i++)
            c[i] = new Weeble();
        Weeble[] d = { new Weeble(), new Weeble(), new Weeble() };
        // Compile error: variable a not initialized:
        // !System.out.println("a.length=" + a.length);
        System.out.println("b.length = " + b.length);
        // The handles inside the array are
        // automatically initialized to null:
        for (int i = 0; i < b.length; i++)
            System.out.println("b[" + i + "]=" + b[i]);
        System.out.println("c.length = " + c.length);
        System.out.println("d.length = " + d.length);
        a = d;
        System.out.println("a.length = " + a.length);
        // Java 1.1 initialization syntax:
        a = new Weeble[] { new Weeble(), new Weeble() };
        System.out.println("a.length = " + a.length);
        // Arrays of primitives:
        int[] e; // Null handle
        int[] f = new int[5];
        int[] g = new int[4];
        for (int i = 0; i < g.length; i++)
            g[i] = i * i;
        int[] h = { 11, 47, 93 };
        // Compile error: variable e not initialized:
        // !System.out.println("e.length=" + e.length);
        System.out.println("f.length = " + f.length);
        // The primitives inside the array are
        // automatically initialized to zero:
        for (int i = 0; i < f.length; i++)
            System.out.println("f[" + i + "]=" + f[i]);
        System.out.println("g.length = " + g.length);
        System.out.println("h.length = " + h.length);
        e = h;
        System.out.println("e.length = " + e.length);
        // Java 1.1 initialization syntax:
        e = new int[] { 1, 2 };
        System.out.println("e.length = " + e.length);
    }
}

输出如下:
b.length = 5
b[0]=null
b[1]=null
b[2]=null
b[3]=null
b[4]=null
c.length = 4
d.length = 3
a.length = 3
a.length = 2
f.length = 5
f[0]=0
f[1]=0
f[2]=0
f[3]=0
f[4]=0
g.length = 4
h.length = 3
e.length = 3
e.length = 2

其中,数组 a 只是初始化成一个 null 句柄。此时,编译器会禁止我们对这个句柄作任何实际操作,除非已正
确地初始化了它。数组 b 被初始化成指向由 Weeble 句柄构成的一个数组,但那个数组里实际并未放置任何
Weeble 对象。然而,我们仍然可以查询那个数组的大小,因为 b 指向的是一个合法对象。

换言之,我们只知道数组对象的大小或容量,不知其实际容纳了多少个元素。

尽管如此,由于数组对象在创建之初会自动初始化成 null,所以可检查它是否为 null,判断一个特定的数组“空位”是否容纳一个对象。类似地,由基本数据类型构成的数组会自动初始化成零(针对数值类型)、 null(字符类型)或者false(布尔类型)

数组 c 显示出我们首先创建一个数组对象,再将 Weeble 对象赋给那个数组的所有“空位”。数组 d 揭示出
“集合初始化”语法,从而创建数组对象(用 new 命令明确进行,类似于数组 c),然后用 Weeble 对象进行
初始化,全部工作在一条语句里完成。
下面这个表达式:


a = d;

向我们展示了如何取得同一个数组对象连接的句柄,然后将其赋给另一个数组对象,向我们展示了如何取得同一个数组对象连接的句柄,然后将其赋给另一个数组对象

1.基本数据类型集合
集合类只能容纳对象句柄。但对一个数组,却既可令其直接容纳基本类型的数据,亦可容纳指向对象的句
柄。利用象 Integer、 Double 之类的“ 封装器”类,可将基本数据类型的值置入一个集合里。

无论将基本类型的数据置入数组,还是将其封装进入位于集合的一个类内,都涉及到执行效率的问题。显
然,若能创建和访问一个基本数据类型数组,那么比起访问一个封装数据的集合,前者的效率会高出许多。

数组的返回

假定我们现在想写一个方法,同时不希望它仅仅返回一样东西,而是想返回一系列东西。此时,象C 和 C++这样的语言会使问题复杂化,因为我们不能返回一个数组,只能返回指向数组的一个指针。这样就非常麻烦,因为很难控制数组的“存在时间”,它很容易造成内存“漏洞”的出现。

Java 采用的是类似的方法,但我们能“返回一个数组”。当然,此时返回的实际仍是指向数组的指针。但在Java 里,我们永远不必担心那个数组的是否可用—— 只要需要,它就会自动存在。而且垃圾收集器会在我们完成后自动将其清除


public class IceCream {
    static String[] flav = { "Chocolate", "Strawberry", "Vanilla Fudge Swirl",
            "Mint Chip", "Mocha Almond Fudge", "Rum Raisin", "Praline Cream",
            "Mud Pie" };

    static String[] flavorSet(int n) {
        // Force it to be positive & within bounds:
        n = Math.abs(n) % (flav.length + 1);
        String[] results = new String[n];
        int[] picks = new int[n];
        for(int i = 0; i < picks.length; i++)
        picks[i] = -1;
        for(int i = 0; i < picks.length; i++) {
        retry:
        while(true) {
            int t =(int)(Math.random() * flav.length);
            for(int j = 0; j < i; j++)213
            if(picks[j] == t) continue retry;
            picks[i] = t;
            results[i] = flav[t];
            break;
            }
        }
        return results;
    }

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("flavorSet(" + i + ") = ");
            String[] fl = flavorSet(flav.length);
            for (int j = 0; j < fl.length; j++)
                System.out.println("\t" + fl[j]);
        }
    }
}

flavorSet()方法创建了一个名为 results 的 String 数组。该数组的大小为 n—— 具体数值取决于我们传递给方法的自变量。随后,它从数组 flav 里随机挑选一些“香料”( Flavor),并将它们置入 results 里,并最终返回 results。返回数组与返回其他任何对象没什么区别—— 最终返回的都是一个句柄。

另一方面,注意当 flavorSet()随机挑选香料的时候,它需要保证以前出现过的一次随机选择不会再次出现。为达到这个目的,它使用了一个无限 while 循环,不断地作出随机选择,直到发现未在 picks 数组里出现过的一个元素为止(当然,也可以进行字串比较,检查随机选择是否在 results 数组里出现过,但字串比较的效率比较低)。若成功,就添加这个元素,并中断循环( break),再查找下一个( i 值会递增)。但假若 t 是一个已在 picks 里出现过的数组,就用标签式的 continue 往回跳两级,强制选择一个新 t。 用一个调试程序可以很清楚地看到这个过程。

集合

为容纳一组对象,最适宜的选择应当是数组。而且假如容纳的是一系列基本数据类型,更是必须采用数组。

缺点:类型未知

使用 Java 集合的“缺点”是在将对象置入一个集合时丢失了类型信息。之所以会发生这种情况,是由于当初编写集合时,那个集合的程序员根本不知道用户到底想把什么类型置入集合。若指示某个集合只允许特定的类型,会妨碍它成为一个“常规用途”的工具,为用户带来麻烦。为解决这个问题,集合实际容纳的是类型为 Object 的一些对象的句柄。

当然,也要注意集合并不包括基本数据类型,因为它们并不是从“任何东西”继承来的。
Java 不允许人们滥用置入集合的对象。假如将一条狗扔进一个猫的集合,那么仍会将集合内的所有东西都看作猫,所以在使用那条狗时会得到一个“违例”错误。在同样的意义上,假若试图将一条狗的句柄“造型”到一只猫,那么运行期间仍会得到一个“违例”错误


class Cat {
    private int catNumber;

    Cat(int i) {
        catNumber = i;
    }

    void print() {
        System.out.println("Cat #" + catNumber);
    }
}

class Dog {
    private int dogNumber;

    Dog(int i) {
        dogNumber = i;
    }

    void print() {
        System.out.println("Dog #" + dogNumber);
    }
}

public class CatsAndDogs {
    public static void main(String[] args) {
        Vector cats = new Vector();
        for (int i = 0; i < 7; i++)
            cats.addElement(new Cat(i));
        // Not a problem to add a dog to cats:
        cats.addElement(new Dog(7));
        for (int i = 0; i < cats.size(); i++)
            ((Cat) cats.elementAt(i)).print();
        // Dog is detected only at run-time
    }
}
  • 错误有时并不显露出来
    在某些情况下,程序似乎正确地工作,不造型回我们原来的类型。第一种情况是相当特殊的: String 类从编译器获得了额外的帮助,使其能够正常工作。只要编译器期待的是一个String 对象,但它没有得到一个,就会自动调用在 Object 里定义、并且能够由任何 Java 类覆盖的 toString()方法。这个方法能生成满足要求的String 对象,然后在我们需要的时候使用。因此,为了让自己类的对象能显示出来,要做的全部事情就是覆盖toString()方法。

class Mouse {
    private int mouseNumber;

    Mouse(int i) {
        mouseNumber = i;
    }

    // Magic method:
    public String toString() {
        return "This is Mouse #" + mouseNumber;
    }

    void print(String msg) {
        if (msg != null)
            System.out.println(msg);
        System.out.println("Mouse number " + mouseNumber);
    }
}

class MouseTrap {
    static void caughtYa(Object m) {
        Mouse mouse = (Mouse) m; // Cast from Object
        mouse.print("Caught one!");
    }
}

public class WorksAnyway {
    public static void main(String[] args) {
        Vector mice = new Vector();
        for(int i = 0; i < 3; i++)
            mice.addElement(new Mouse(i));
        for(int i = 0; i < mice.size(); i++) {
            // No cast necessary, automatic call
            // to Object.toString():
            System.out.println(
            "Free mouse: " + mice.elementAt(i));
            MouseTrap.caughtYa(mice.elementAt(i));
            }
        }
}

可在 Mouse 里看到对 toString()的重定义代码。在 main()的第二个 for 循环中,可发现下述语句:


System.out.println("Free mouse: " +
mice.elementAt(i));

在“ +”后,编译器预期看到的是一个 String 对象。 elementAt()生成了一个 Object,所以为获得希望的String,编译器会默认调用 toString()。但不幸的是,只有针对 String 才能得到象这样的结果;其他任何类型都不会进行这样的转换。

隐藏造型的第二种方法已在 Mousetrap 里得到了应用。 caughtYa()方法接收的不是一个 Mouse,而是一个Object。随后再将其造型为一个 Mouse。当然,这样做是非常冒失的,因为通过接收一个 Object,任何东西都可以传递给方法。然而,假若造型不正确—— 如果我们传递了错误的类型—— 就会在运行期间得到一个违例错误。这当然没有在编译期进行检查好,但仍然能防止问题的发生。注意在使用这个方法时毋需进行造型:
MouseTrap.caughtYa(mice.elementAt(i));

  • 生成能自动判别类型的 Vector
    一个更“健壮”的方案是用 Vector 创建一个新类,使其只接收我们指定的
    类型,也只生成我们希望的类型。

class Gopher {
    private int gopherNumber;

    Gopher(int i) {
        gopherNumber = i;
    }

    void print(String msg) {
        if (msg != null)
            System.out.println(msg);
        System.out.println("Gopher number " + gopherNumber);
    }
}

class GopherTrap {
    static void caughtYa(Gopher g) {
        g.print("Caught one!");
    }
}

class GopherVector {

    private Vector v = new Vector();

    public void addElement(Gopher m) {
        v.addElement(m);
    }

    public Gopher elementAt(int index) {
        return (Gopher) v.elementAt(index);
    }

    public int size() {
        return v.size();
    }

    public static void main(String[] args) {
        GopherVector gophers = new GopherVector();
        for (int i = 0; i < 3; i++)
            gophers.addElement(new Gopher(i));
        for (int i = 0; i < gophers.size(); i++)
            GopherTrap.caughtYa(gophers.elementAt(i));
    }
}

新的 GopherVector 类有一个类型为 Vector 的 private 成员(从 Vector 继承有些麻烦,理由稍后便知),而且方法也和 Vector 类似。然而,它不会接收和产生普通 Object,只对 Gopher 对象
感兴趣。
由于 GopherVector 只接收一个 Gopher(地鼠),所以假如我们使用:
gophers.addElement(new Pigeon());
就会在编译期间获得一条出错消息。采用这种方式,尽管从编码的角度看显得更令人沉闷,但可以立即判断出是否使用了正确的类型。注意在使用 elementAt()时不必进行造型—— 它肯定是一个 Gopher

枚举器

容纳各种各样的对象正是集合的首要任务。在 Vector 中, addElement()便是我们插入对象采用的方法,而 elementAt()是
提取对象的唯一方法。 Vector 非常灵活,我们可在任何时候选择任何东西,并可使用不同的索引选择多个元素。
若从更高的角度看这个问题,就会发现它的一个缺陷:需要事先知道集合的准确类型,否则无法使用。乍看来,这一点似乎没什么关系。但假若最开始决定使用Vector,后来在程序中又决定(考虑执行效率的原因)改变成一个 List(属于 Java1.2 集合库的一部分),这时又该如何做呢?
我们通常认为反复器是一种“轻量级”对象;也就是说,创建它只需付出极少的代价。但也正是由于这个原因,我们常发现反复器存在一些似乎很奇怪的限制。例如,有些反复器只能朝一个方向移动。
Java 的 Enumeration(枚举,注释②)便是具有这些限制的一个反复器的例子。除下面这些外,不可再用它
做其他任何事情:
(1) 用一个名为 elements()的方法要求集合为我们提供一个 Enumeration。我们首次调用它的 nextElement()
时,这个 Enumeration 会返回序列中的第一个元素。
(2) 用 nextElement() 获得下一个对象。
(3) 用 hasMoreElements()检查序列中是否还有更多的对象


class Hamster {
    private int hamsterNumber;

    Hamster(int i) {
        hamsterNumber = i;
    }

    public String toString() {
        return "This is Hamster #" + hamsterNumber;
    }
}

class Printer {
    static void printAll(Enumeration e) {
        while (e.hasMoreElements())
            System.out.println(e.nextElement().toString());
    }
}

public class HamsterMaze {
    public static void main(String[] args) {
        Vector v = new Vector();
        for (int i = 0; i < 3; i++)
            v.addElement(new Hamster(i));
        Printer.printAll(v.elements());
    }
}

仔细研究一下打印方法:


static void printAll(Enumeration e) {
while(e.hasMoreElements())
System.out.println(
e.nextElement().toString());
}

注意其中没有与序列类型有关的信息。我们拥有的全部东西便是Enumeration。为了解有关序列的情况,一个 Enumeration 便足够了:可取得下一个对象,亦可知道是否已抵达了末尾。取得一系列对象,然后在其中遍历,从而执行一个特定的操作—— 这是一个颇有价值的编程概念

集合的类型

V e c t o r

崩溃 Java
Java 标准集合里包含了 toString()方法,所以它们能生成自己的 String 表达方式,包括它们容纳的对象。
例如在 Vector 中, toString()会在 Vector 的各个元素中步进和遍历,并为每个元素调用 toString()。假定我们现在想打印出自己类的地址。看起来似乎简单地引用 this 即可(特别是 C++程序员有这样做的倾向):


public class CrashJava {
    public String toString() {
        return "CrashJava address: " + this + "\n";
    }

    public static void main(String[] args) {
        Vector v = new Vector();
        for (int i = 0; i < 10; i++)
            v.addElement(new CrashJava());
        System.out.println(v);
    }
}

此时发生的是字串的自动类型转换。当我们使用下述语句时:
“CrashJava address: ” + this
编译器就在一个字串后面发现了一个“ +”以及好象并非字串的其他东西,所以它会试图将 this 转换成一个字串。转换时调用的是 toString(),后者会产生一个递归调用。若在一个 Vector 内出现这种事情,看起来堆栈就会溢出,同时违例控制机制根本没有机会作出响应。
若确实想在这种情况下打印出对象的地址,解决方案就是调用 Object 的 toString 方法。此时就不必加入this,只需使用 super.toString()。当然,采取这种做法也有一个前提:我们必须从 Object 直接继承,或者没有一个父类覆盖了 toString 方法。

B i t S e t

BitSet 实际是由“ 二进制位”构成的一个 Vector。如果希望高效率地保存大量“开-关”信息,就应使用BitSet。它只有从尺寸的角度看才有意义;如果希望的高效率的访问,那么它的速度会比使用一些固有类型的数组慢一些。
BitSet 的最小长度是一个长整数( Long)的长度: 64 位。这意味着假如我们准备保存比这更小的数据,如 8 位数据,那么 BitSet 就显得浪费了。所以最好创建自己的类,用它容纳自己的标志位。

S t a c k

Stack 有时也可以称为“后入先出”( LIFO)集合。换言之,我们在堆栈里最后“压入”的东西将是以后第
一个“弹出”的。和其他所有 Java 集合一样,我们压入和弹出的都是“对象”,所以必须对自己弹出的东西
进行“造型”。
下面是一个简单的堆栈示例,它能读入数组的每一行,同时将其作为字串压入堆栈。


public class Stacks {
    static String[] months = { "January", "February", "March", "April", "May",
            "June", "July", "August", "September", "October", "November",
            "December" };

    public static void main(String[] args) {
        Stack stk = new Stack();
        for (int i = 0; i < months.length; i++)
            stk.push(months[i] + " ");
        System.out.println("stk = " + stk);
        // Treating a stack as a Vector:
        stk.addElement("The last line");
        System.out.println("element 5 = " + stk.elementAt(5));
        System.out.println("popping elements:");
        while (!stk.empty())
            System.out.println(stk.pop());
    }
}

months 数组的每一行都通过 push()继承进入堆栈,稍后用 pop()从堆栈的顶部将其取出。要声明的一点是,Vector 操作亦可针对 Stack 对象进行。这可能是由继承的特质决定的—— Stack“属于”一种 Vector。因此,能对 Vector 进行的操作亦可针对 Stack 进行,例如 elementAt()方法

H a s h t a b l e

Vector 允许我们用一个数字从一系列对象中作出选择,所以它实际是将数字同对象关联起来了。
但假如我们想根据其他标准选择一系列对象呢?堆栈就是这样的一个例子:它的选择标准是“最后压入堆栈的东西”。
这种“从一系列对象中选择”的概念亦可叫作一个“映射”、“字典”或者“关联数组”。从概念上讲,它看起来象一个 Vector,但却不是通过数字来查找对象,而是用另一个对象来查找它们!这通常都属于一个程序中的重要进程。
在 Java 中,这个概念具体反映到抽象类 Dictionary 身上。该类的接口是非常直观的 size()告诉我们其中包含了多少元素; isEmpty()判断是否包含了元素(是则为 true); put(Object key, Object value)添加一个值(我们希望的东西),并将其同一个键关联起来(想用于搜索它的东西); get(Object key)获得与某个键对应的值;而 remove(Object Key)用于从列表中删除“键-值”对。还可以使用枚举技术: keys()产生对键的一个枚举( Enumeration);而 elements()产生对所有值的一个枚举。这便是一个 Dict ionary(字典)的全部。


public class AssocArray extends Dictionary {
    private Vector keys = new Vector();
    private Vector values = new Vector();

    public int size() {
        return keys.size();
    }

    public boolean isEmpty() {
        return keys.isEmpty();
    }

    public Object put(Object key, Object value) {
        keys.addElement(key);
        values.addElement(value);
        return key;
    }

    public Object get(Object key) {
        int index = keys.indexOf(key);
        // indexOf() Returns -1 if key not found:
        if (index == -1)
            return null;
        return values.elementAt(index);
    }

    public Object remove(Object key) {
        int index = keys.indexOf(key);
        if (index == -1)
            return null;
        keys.removeElementAt(index);
        Object returnval = values.elementAt(index);
        values.removeElementAt(index);
        return returnval;
    }

    public Enumeration keys() {
        return keys.elements();
    }

    public Enumeration elements() {
        return values.elements();
    }

    // Test it:
    public static void main(String[] args) {
        AssocArray aa = new AssocArray();
        for (char c = 'a'; c <= 'z'; c++)
            aa.put(String.valueOf(c), String.valueOf(c).toUpperCase());
        char[] ca = { 'a', 'e', 'i', 'o', 'u' };
        for (int i = 0; i < ca.length; i++)
            System.out.println("Uppercase: " + aa.get(String.valueOf(ca[i])));
    }
}

在对 AssocArray 的定义中,我们注意到的第一个问题是它“扩展”了字典。这意味着 AssocArray 属于Dictionary 的一种类型,所以可对其发出与 Dictionary 一样的请求。如果想生成自己的 Dictionary,而且就在这里进行,那么要做的全部事情只是填充位于 Dictionary 内的所有方法(而且必须覆盖所有方法,因为
它们—— 除构建器外—— 都是抽象的)。
标准 Java 库只包含 Dictionary 的一个变种,名为 Hashtable(散列表,注释③)。 Java 的散列表具有与AssocArray 相同的接口(因为两者都是从 Dictionary 继承来的)。但有一个方面却反映出了差别:执行效率。若仔细想想必须为一个 get()做的事情,就会发现在一个 Vector 里搜索键的速度要慢得多。但此时用散列表却可以加快不少速度。不必用冗长的线性搜索技术来查找一个键,而是用一个特殊的值,名为“散列码”。散列码可以获取对象中的信息,然后将其转换成那个对象“相对唯一”的整数( int)。所有对象都有一个散列码,而 hashCode()是根类 Object 的一个方法。 Hashtable 获取对象的 hashCode(),然后用它快速查找键。


class Counter {
    int i = 1;

    public String toString() {
        return Integer.toString(i);
    }
}

class Statistics {
    public static void main(String[] args) {
        Hashtable ht = new Hashtable();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            // Produce a number between 0 and 20:
            Integer r = new Integer((int) (Math.random() * 20));
            if (ht.containsKey(r))
                ((Counter) ht.get(r)).i++;
            else
                ht.put(r, new Counter());
        }
        System.out.println(ht);
    }
}
  • 创建“关键”类
    但在使用散列表的时候,一旦我们创建自己的类作为键使
    用,就会遇到一个很常见的问题。例如,假设一套天气预报系统将Groundhog(土拔鼠)对象匹配成Prediction(预报) 。这看起来非常直观:我们创建两个类,然后将Groundhog 作为键使用,而将Prediction 作为值使用。如下所示:

class Groundhog {
    int ghNumber;

    Groundhog(int n) {
        ghNumber = n;
    }
}

class Prediction {
    boolean shadow = Math.random() > 0.5;

    public String toString() {
        if (shadow)
            return "Six more weeks of Winter!";
        else
            return "Early Spring!";
    }
}

public class SpringDetector {
    public static void main(String[] args) {
        Hashtable ht = new Hashtable();
        for (int i = 0; i < 10; i++)
            ht.put(new Groundhog(i), new Prediction());
        System.out.println("ht = " + ht + "\n");
        System.out.println("Looking up prediction for groundhog #3:");
        Groundhog gh = new Groundhog(3);
        if (ht.containsKey(gh))
            System.out.println((Prediction) ht.get(gh));
    }
}

问题在于Groundhog 是从通用的 Object 根类继承的(若当初未指
定基础类,则所有类最终都是从 Object 继承的)。事实上是用 Object 的 hashCode()方法生成每个对象的散列码,而且默认情况下只使用它的对象的地址。所以, Groundhog(3)的第一个实例并不会产生与Groundhog(3)第二个实例相等的散列码,而我们用第二个实例进行检索
或许认为此时要做的全部事情就是正确地覆盖 hashCode()。但这样做依然行不能,除非再做另一件事情:覆盖也属于 Object 一部分的 equals()。当散列表试图判断我们的键是否等于表内的某个键时,就会用到这个方法。同样地,默认的 Object.equals()只是简单地比较对象地址,所以一个 Groundhog(3)并不等于
另一个 Groundhog(3)。
因此,为了在散列表中将自己的类作为键使用,必须同时覆盖 hashCode()和 equals(),就象下面展示的那样:


class Groundhog {
    int ghNumber;

    Groundhog(int n) {
        ghNumber = n;
    }
}

class Prediction {
    boolean shadow = Math.random() > 0.5;

    public String toString() {
        if (shadow)
            return "Six more weeks of Winter!";
        else
            return "Early Spring!";
    }
}

public class SpringDetector {
    public static void main(String[] args) {
        Hashtable ht = new Hashtable();
        for (int i = 0; i < 10; i++)
            ht.put(new Groundhog(i), new Prediction());
        System.out.println("ht = " + ht + "\n");
        System.out.println("Looking up prediction for groundhog #3:");
        Groundhog gh = new Groundhog(3);
        if (ht.containsKey(gh))
            System.out.println((Prediction) ht.get(gh));
    }
}

Groundhog2.hashCode()将土拔鼠号码作为一个标识符返回(在这个例子中,程序员需要保证没有两个土拔鼠用同样的 ID 号码并存)。为了返回一个独一无二的标识符,并不需要 hashCode(), equals()方法必须能够严格判断两个对象是否相等。
equals()方法要进行两种检查:检查对象是否为 null;若不为 null ,则继续检查是否为 Groundhog2 的一个实例(要用到 instanceof 关键字)。即使为了继续执行 equals(),它也应该是一个Groundhog2。正如大家看到的那样,这种比较建立在实际 ghNumber 的基础上。这一次一旦我们运行程序,就会看到它终于产生了正确的输出(许多 Java 库的类都覆盖了 hashcode() 和 equals()方法,以便与自己提供的内容适应)。

再论枚举器

将穿越一个序列的操作与那个序列的基础结构分隔开。在下面的例子里, PrintData 类用一个 Enumeration 在一个序列中移动,并为每个对象都调用toString()方法。此时创建了两个不同类型的集合:一个 Vector 和一个 Hashtable。并且在它们里面分别填
充 Mouse 和 Hamster 对象,由于 Enumeration 隐藏了基层集合的结构,所以PrintData 不知道或者不关心 Enumeration 来自于什么类型的集合:


class PrintData {
    static void print(Enumeration e) {
        while (e.hasMoreElements())
            System.out.println(e.nextElement().toString());
    }
}

class Enumerators2 {
    public static void main(String[] args) {
        Vector v = new Vector();
        for (int i = 0; i < 5; i++)
            v.addElement(new Mouse(i));
        Hashtable h = new Hashtable();
        for (int i = 0; i < 5; i++)
            h.put(new Integer(i), new Hamster(i));
        System.out.println("Vector");
        PrintData.print(v.elements());
        System.out.println("Hashtable");
        PrintData.print(h.elements());
    }
}

注意 PrintData.print()利用了这些集合中的对象属于 Object 类这一事实,所以它调用了 toString()。但在
解决自己的实际问题时,经常都要保证自己的 Enumeration 穿越某种特定类型的集合。例如,可能要求集合
中的所有元素都是一个 Shape(几何形状),并含有 draw()方法。若出现这种情况,必须从
Enumeration.nextElement()返回的 Object 进行下溯造型,以便产生一个 Shape。

排序

编写通用的排序代码时,面临的一个问题是必须根据对象的实际类型来执行比较运算,从而实现正确的排序。当然,一个办法是为每种不同的类型都写一个不同的排序方法。然而,应认识到假若这样做,以后增加新类型时便不易实现代码的重复利用。
程序设计一个主要的目标就是“将发生变化的东西同保持不变的东西分隔开”。在这里,保持不变的代码是通用的排序算法,而每次使用时都要变化的是对象的实际比较方法。因此,我们不可将比较代码“硬编码”到多个不同的排序例程内,而是采用“回调”技术。
利用回调,经常发生变化的那部分代码会封装到它自己的类内,而总是保持相同的代码则“回调”发生变化的代码。这样一来,不同的对象就可以表达不同的比较方式,同时向它们传递相同的排序代码。
下面这个“接口”( Interface)展示了如何比较两个对象,它将那些“要发生变化的东西”封装在内:


interface Compare {
boolean lessThan(Object lhs, Object rhs);
boolean lessThanOrEqual(Object lhs, Object rhs);
}

对这两种方法来说, lhs 代表本次比较中的“左手”对象,而 rhs 代表“右手”对象。
可创建 Vector 的一个子类,通过 Compare 实现“快速排序”。对于这种算法,包括它的速度以及原理等等


public class SortVector extends Vector {
    private Compare compare; // To hold the callback

    public SortVector(Compare comp) {
        compare = comp;
    }

    public void sort() {
        quickSort(0, size() - 1);
    }

    private void quickSort(int left, int right) {
        if (right > left) {
            Object o1 = elementAt(right);
            int i = left - 1;
            int j = right;
            while (true) {
                while (compare.lessThan(elementAt(++i), o1))
                    ;
                while (j > 0)
                    if (compare.lessThanOrEqual(elementAt(--j), o1))
                        break; // out of while
                if (i >= j)
                    break;
                swap(i, j);
            }
            swap(i, right);
            quickSort(left, i - 1);
            quickSort(i + 1, right);
        }
    }

    private void swap(int loc1, int loc2) {
        Object tmp = elementAt(loc1);
        setElementAt(elementAt(loc2), loc1);
        setElementAt(tmp, loc2);
    }
}

为使用 SortVector,必须创建一个类,令其为我们准备排序的对象实现 Compare。此时内部类并不显得特别重要,但对于代码的组织却是有益的。下面是针对 String 对象的一个例子


public class StringSortTest {
    static class StringCompare implements Compare {
        public boolean lessThan(Object l, Object r) {
            return ((String) l).toLowerCase().compareTo(
                    ((String) r).toLowerCase()) < 0;
        }

        public boolean lessThanOrEqual(Object l, Object r) {
            return ((String) l).toLowerCase().compareTo(
                    ((String) r).toLowerCase()) <= 0;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        SortVector sv = new SortVector(new StringCompare());
        sv.addElement("d");
        sv.addElement("A");
        sv.addElement("C");
        sv.addElement("c");
        sv.addElement("b");
        sv.addElement("B");
        sv.addElement("D");
        sv.addElement("a");
        sv.sort();
        Enumeration e = sv.elements();
        while (e.hasMoreElements())
            System.out.println(e.nextElement());
    }
}

一旦设置好框架,就可以非常方便地重复使用象这样的一个设计—— 只需简单地写一个类,将“需要发生变化”的东西封装进去,然后将一个对象传给SortVector 即可
继承( extends)在这儿用于创建一种新类型的 Vector—— 也就是说, SortVector 属于一种 Vector,并带有一些附加的功能。继承在这里可发挥很大的作用,但了带来了问题。它使一些方法具有了final 属性,所以不能覆盖它们。如果想创建一个排好序的 Vector,令其只接收和生成 String 对象,就会遇到麻烦。因为 addElement()和 elementAt()都具有 final 属性,而且它们都是我们必须覆盖的方法,否则便无法实现只能接收和产生 String 对象。
但在另一方面,请考虑采用“合成”方法:将一个对象置入一个新类的内部。此时,不是改写上述代码来达到这个目的,而是在新类里简单地使用一个 SortVector。在这种情况下,用于实现 Compare 接口的内部类就可以“匿名”地创建


import java.util.*;

public class StrSortVector {
    private SortVector v = new SortVector(
    // Anonymous inner class:
            new Compare() {
                public boolean lessThan(Object l, Object r) {
                    return ((String) l).toLowerCase().compareTo(
                            ((String) r).toLowerCase()) < 0;
                }

                public boolean lessThanOrEqual(Object l, Object r) {
                    return ((String) l).toLowerCase().compareTo(
                            ((String) r).toLowerCase()) <= 0;
                }
            });
    private boolean sorted = false;

    public void addElement(String s) {
        v.addElement(s);
        sorted = false;
    }

    public String elementAt(int index) {
if(!sorted) {
v.sort();232
sorted = true;
}
return (String)v.elementAt(index);
}

    public Enumeration elements() {
        if (!sorted) {
            v.sort();
            sorted = true;
        }
        return v.elements();
    }

    // Test it:
    public static void main(String[] args) {
        StrSortVector sv = new StrSortVector();
        sv.addElement("d");
        sv.addElement("A");
        sv.addElement("C");
        sv.addElement("c");
        sv.addElement("b");
        sv.addElement("B");
        sv.addElement("D");
        sv.addElement("a");
        Enumeration e = sv.elements();
        while (e.hasMoreElements())
            System.out.println(e.nextElement());
    }
}

新集合

这里写图片描述
这张图刚开始的时候可能让人有点儿摸不着头脑,相信大家会真正理解它实际只有三个集合组件: Map, List 和 Set。而且每个组件实际只有两、三种实现方式
虚线框代表“接口”,点线框代表“抽象”类,而实线框代表普通(实际)类。点线箭头表示一个特定的类准备实现一个接口(在抽象类的情况下,则是“部分”实现一个接口)。双线箭头表示一个类可生成箭头指向的那个类的对象。
致力于容纳对象的接口是 Collection, List, Set 和 Map。在传统情况下,我们需要写大量代码才能同这些接口打交道。而且为了指定自己想使用的准确类型,必须在创建之初进行设置。所以可能创建下面这样的一
个 List:


List x = new LinkedList();

当然,也可以决定将 x 作为一个 LinkedList 使用(而不是一个普通的 List),并用 x 负载准确的类型信息。使用接口的好处就是一旦决定改变自己的实施细节,要做的全部事情就是在创建的时候改变它,就象下面这样:


List x = new ArrayList();

在类的分级结构中,可看到大量以“ Abstract ”(抽象)开头的类,这刚开始可能会使人感觉迷惑。它们实际上是一些工具,用于“部分”实现一个特定的接口。举个例子来说,假如想生成自己的Set,就不是从 Set接口开始,然后自行实现所有方法。相反,我们可以从 AbstractSet 继承,只需极少的工作即可得到自己的新类。尽管如此,新集合库仍然包含了足够的功能,可满足我们的几乎所有需求。所以考虑到我们的目的,可忽略所有以“ Abstract”开头的类。
因此,在观看这张示意图时,真正需要关心的只有位于最顶部的“接口”以及普通(实际)类—— 均用实线方框包围。通常需要生成实际类的一个对象,将其上溯造型为对应的接口。以后即可在代码的任何地方使用那个接口。下面是一个简单的例子,它用 String 对象填充一个集合,然后打印出集合内的每一个元素:


public class SimpleCollection {
    public static void main(String[] args) {
        Collection c = new ArrayList();
        for (int i = 0; i < 10; i++)
            c.add(Integer.toString(i));
        Iterator it = c.iterator();
        while (it.hasNext())
            System.out.println(it.next());
    }
}

main()的第一行创建了一个 ArrayList 对象,然后将其上溯造型成为一个集合。由于这个例子只使用了Collection 方法,所以从 Collection 继承的一个类的任何对象都可以正常工作。但 ArrayList 是一个典型的 Collection,它代替了 Vector 的位置。
add()方法的作用是将一个新元素置入集合里。然而,用户文档谨慎地指出 add()“保证这个集合包含了指定的元素”。这一点是为 Set 作铺垫的,后者只有在元素不存在的前提下才会真的加入那个元素。对于ArrayList 以及其他任何形式的 List, add()肯定意味着“直接加入”。
利用 iterator()方法,所有集合都能生成一个“反复器”( Iterator)。反复器其实就象一个“枚举”( Enumeration),是后者的一个替代物,只是:
(1) 它采用了一个历史上默认、而且早在 OOP 中得到广泛采纳的名字(反复器)。
(2) 采用了比 Enumeration 更短的名字: hasNext()代替了 hasMoreElement(),而 next()代替了nextElement()。
(3) 添加了一个名为 remove()的新方法,可删除由 Iterator 生成的上一个元素。所以每次调用 next()的时候,只需调用 remove()一次

使用 C o l l e c t i o n s

下面这张表格总结了用一个集合能做的所有事情(亦可对 Set 和 List 做同样的事情,尽管 List 还提供了一
些额外的功能)。 Map 不是从 Collection 继承的,所以要单独对待

boolean add(Object) *保证集合内包含了自变量。如果它没有添加自变量,就返回 false(假)
boolean addAll(Collection) *添加自变量内的所有元素。如果没有添加元素,则返回 true(真)
void clear() *删除集合内的所有元素
boolean contains(Object) 若集合包含自变量,就返回“真”
boolean containsAll(Collection) 若集合包含了自变量内的所有元素,就返回“真”
boolean isEmpty() 若集合内没有元素,就返回“真”
Iterator iterator() 返回一个反复器,以用它遍历集合的各元素
boolean remove(Object) *如自变量在集合里,就删除那个元素的一个实例。如果已进行了删除,就返回
“真”
boolean removeAll(Collection) *删除自变量里的所有元素。如果已进行了任何删除,就返回“真”
boolean retainAll(Collection) *只保留包含在一个自变量里的元素(一个理论的“交集”)。如果已进
行了任何改变,就返回“真”
int size() 返回集合内的元素数量
Object[] toArray() 返回包含了集合内所有元素的一个数组
*这是一个“可选的”方法,有的集合可能并未实现它。若确实如此,该方法就会遇到一个
UnsupportedOperatiionException,即一个“操作不支持”违例。

下面这个例子向大家演示了所有方法。同样地,它们只对从集合继承的东西有效,一个ArrayList 作为一种“不常用的分母”使用


public class Collection1 {
    // Fill with 'size' elements, start
    // counting at 'start':
    public static Collection fill(Collection c, int start, int size) {
        for (int i = start; i < start + size; i++)
            c.add(Integer.toString(i));
        return c;
    }

    // Default to a "start" of 0:
    public static Collection fill(Collection c, int size) {
        return fill(c, 0, size);
    }

    // Default to 10 elements:
    public static Collection fill(Collection c) {
        return fill(c, 0, 10);
    }

    // Create & upcast to Collection:
    public static Collection newCollection() {
        return fill(new ArrayList());
        // ArrayList is used for simplicity, but it's
        // only seen as a generic Collection
        // everywhere else in the program.
    }

    // Fill a Collection with a range of values:
    public static Collection newCollection(int start, int size) {
        return fill(new ArrayList(), start, size);
    }

    // Moving through a List with an iterator:
    public static void print(Collection c) {
        for (Iterator x = c.iterator(); x.hasNext();)
            System.out.print(x.next() + " ");
        System.out.println();
    }

    public static void main(String[] args) {
        Collection c = newCollection();
        c.add("ten");
        c.add("eleven");
        print(c);
        // Make an array from the List:
        Object[] array = c.toArray();
        // Make a String array from the List:
        String[] str = (String[]) c.toArray(new String[1]);
        // Find max and min elements; this means
        // different things depending on the way
        // the Comparable interface is implemented:
        System.out.println("Collections.max(c) = " + Collections.max(c));
        System.out.println("Collections.min(c) = " + Collections.min(c));
        // Add a Collection to another Collection
        c.addAll(newCollection());
        print(c);
        c.remove("3"); // Removes the first one
        print(c);
        c.remove("3"); // Removes the second one
        print(c);
        // Remove all components that are in the
        // argument collection:
        c.removeAll(newCollection());
        print(c);
        c.addAll(newCollection());
        print(c);
        // Is an element in this Collection?
        System.out.println("c.contains(\"4\") = " + c.contains("4"));
        // Is a Collection in this Collection?
        System.out.println("c.containsAll(newCollection()) = "
                + c.containsAll(newCollection()));
        Collection c2 = newCollection(5, 3);
        // Keep all the elements that are in both
        // c and c2 (an intersection of sets):
        c.retainAll(c2);
        print(c);
        // Throw away all the elements in c that
        // also appear in c2:
        c.removeAll(c2);
        System.out.println("c.isEmpty() = " + c.isEmpty());
        c = newCollection();
        print(c);
        c.clear(); // Remove all elements
        System.out.println("after c.clear():");
        print(c);
    }
}

newCollection()的两个版本都创建了 ArrayList,用于包含不同的数据集,并将它们作为集合对象返回。所以很明显,除了 Collection 接口之外,不会再用到其他什么。

使用 L i s t s

List(接口) 顺序是 List 最重要的特性;它可保证元素按照规定的顺序排列。 List 为 Collection 添加了大量方法,以便我们在 List 中部插入和删除元素(只推荐对 LinkedList 这样做)。 List 也会生成一个ListIterator(列表反复器),利用它可在一个列表里朝两个方向遍历,同时插入和删除位于列表中部的元素(同样地,只建议对 LinkedList 这样做)
ArrayList 由一个数组后推得到的 List。作为一个常规用途的对象容器使用,用于替换原先的 Vector。允许我们快速访问元素,但在从列表中部插入和删除元素时,速度却嫌稍慢。一般只应该用ListIterator 对一个 ArrayList 进行向前和向后遍历,不要用它删除和插入元素;与 LinkedList 相比,它的效率要低许多LinkedList 提供优化的顺序访问性能,同时可以高效率地在列表中部进行插入和删除操作。但在进行随机访问时,速度却相当慢,此时应换用 ArrayList。
也提供了 addFirst(), addLast(), getFirst(),getLast(), removeFirst() 以及 removeLast()(未在任何接口或基础类中定义),以便将其作为一个规格、队列以及一个双向队列使用


public class List1 {
    // Wrap Collection1.fill() for convenience:
    public static List fill(List a) {
        return (List) Collection1.fill(a);
    }

    // You can use an Iterator, just as with a
    // Collection, but you can also use random
    // access with get():
    public static void print(List a) {
        for (int i = 0; i < a.size(); i++)
            System.out.print(a.get(i) + " ");
        System.out.println();
    }

    static boolean b;
    static Object o;
    static int i;
    static Iterator it;
    static ListIterator lit;

    public static void basicTest(List a) {
        a.add(1, "x"); // Add at location 1
        a.add("x"); // Add at end
        // Add a collection:
        a.addAll(fill(new ArrayList()));
        // Add a collection starting at location 3:
        a.addAll(3, fill(new ArrayList()));
        b = a.contains("1"); // Is it in there?
        // Is the entire collection in there?
        b = a.containsAll(fill(new ArrayList()));
        // Lists allow random access, which is cheap
        // for ArrayList, expensive for LinkedList:
        o = a.get(1); // Get object at location 1
        i = a.indexOf("1"); // Tell index of object
        // indexOf, starting search at location 2:
        i = a.indexOf("1", 2);
        b = a.isEmpty(); // Any elements inside?
        it = a.iterator(); // Ordinary Iterator
        lit = a.listIterator(); // ListIterator
        lit = a.listIterator(3); // Start at loc 3
        i = a.lastIndexOf("1"); // Last match
        i = a.lastIndexOf("1", 2); // ...after loc 2
        a.remove(1); // Remove location 1
        a.remove("3"); // Remove this object
        a.set(1, "y"); // Set location 1 to "y"
        // Keep everything that's in the argument
        // (the intersection of the two sets):
        a.retainAll(fill(new ArrayList()));
        // Remove elements in this range:
        a.removeRange(0, 2);
        // Remove everything that's in the argument:
        a.removeAll(fill(new ArrayList()));
        i = a.size(); // How big is it?
        a.clear(); // Remove all elements
    }

    public static void iterMotion(List a) {
        ListIterator it = a.listIterator();
        b = it.hasNext();
        b = it.hasPrevious();
        o = it.next();
        i = it.nextIndex();
        o = it.previous();
        i = it.previousIndex();
    }

    public static void iterManipulation(List a) {
        ListIterator it = a.listIterator();
        it.add("47");
        // Must move to an element after add():
        it.next();
        // Remove the element that was just produced:
        it.remove();
        // Must move to an element after remove():
        it.next();
        // Change the element that was just produced:
        it.set("47");
    }

    public static void testVisual(List a) {
        print(a);
        List b = new ArrayList();
        fill(b);
        System.out.print("b = ");
        print(b);
        a.addAll(b);
        a.addAll(fill(new ArrayList()));
        print(a);
        // Shrink the list by removing all the
        // elements beyond the first 1/2 of the list
        System.out.println(a.size());
        System.out.println(a.size() / 2);
        a.removeRange(a.size() / 2, a.size() / 2 + 2);
        print(a);
        // Insert, remove, and replace elements
        // using a ListIterator:
        ListIterator x = a.listIterator(a.size() / 2);
        x.add("one");
        print(a);
        System.out.println(x.next());
        x.remove();
        System.out.println(x.next());
        x.set("47");
        print(a);
        // Traverse the list backwards:
        x = a.listIterator(a.size());
        while (x.hasPrevious())
            System.out.print(x.previous() + " ");
        System.out.println();
        System.out.println("testVisual finished");
    }

    // There are some things that only
    // LinkedLists can do:
    public static void testLinkedList() {
        LinkedList ll = new LinkedList();
        Collection1.fill(ll, 5);
        print(ll);
        // Treat it like a stack, pushing:
        ll.addFirst("one");
        ll.addFirst("two");
        print(ll);
        // Like "peeking" at the top of a stack:
        System.out.println(ll.getFirst());
        // Like popping a stack:
        System.out.println(ll.removeFirst());
        System.out.println(ll.removeFirst());
        // Treat it like a queue, pulling elements
        // off the tail end:
        System.out.println(ll.removeLast());
        // With the above operations, it's a dequeue!
        print(ll);
    }

    public static void main(String args[]) {
        // Make and fill a new list each time:
        basicTest(fill(new LinkedList()));
        basicTest(fill(new ArrayList()));
        iterMotion(fill(new LinkedList()));
        iterMotion(fill(new ArrayList()));
        iterManipulation(fill(new LinkedList()));
        iterManipulation(fill(new ArrayList()));
        testVisual(fill(new LinkedList()));
        testLinkedList();
    }
}

在 basicTest()和 iterMotiion() 中,只是简单地发出调用,以便揭示出正确的语法。而且尽管捕获了返回
值,但是并未使用它。在某些情况下,之所以不捕获返回值,是由于它们没有什么特别的用处。在正式使用
它们前,应仔细研究一下自己的联机文档,掌握这些方法完整、正确的用法。

ArrayList使用实例


import java.awt.List;  
import java.util.ArrayList;  
import java.util.Iterator;  
/** 
 * @author sihai 
 * @time 2018/4/19 
 * ArrayList用法示例说明 
 *  
 */  

public class Main {  
    public static void main(String[] args) {  
        //ArrayList用法示例  
        ArrayList<String> m_ArrayList=new ArrayList<String>();  
        m_ArrayList.add("Evankaka");  
        m_ArrayList.add("sihai");  
        m_ArrayList.add("德德");  
        m_ArrayList.add("Evankaka");  
        m_ArrayList.add("小红");  
        m_ArrayList.set(2,"sihai2");// 将索引位置为2的对象修改  
        m_ArrayList.add(3,"好好学java");// 将对象添加到索引位置为3的位置  

        //ArrayList遍历方法1  
        Iterator<String> it_ArrayList = m_ArrayList.iterator();  
        System.out.println("ArrayList遍历方法1");  
        while (it_ArrayList.hasNext()) {  
        System.out.println(it_ArrayList.next());  
        }  

        //ArrayList遍历方法2  
        System.out.println("ArrayList遍历方法2");  
        for(Object o:m_ArrayList){  
            System.out.println(o);  
        }  

        //ArrayList遍历方法2  
        System.out.println("ArrayList遍历方法3");  
        for(int i = 0; i<m_ArrayList.size(); i++){  
            System.out.println(m_ArrayList.get(i));  
            }  
        //删除元素  
        m_ArrayList.remove("Evankaka");  
        it_ArrayList = m_ArrayList.iterator();  
        System.out.println("ArrayList删除元素后的遍历");  
        while (it_ArrayList.hasNext()) {  
            String m_String=it_ArrayList.next();  
         if(m_String.equals("好好学java")){  
             it_ArrayList.remove();  
         }else{  
        System.out.println(m_String);  
          }  
        }  
    }     
}

输出结果:

ArrayList遍历方法1
Evankaka
sihai
sihai2
好好学java
Evankaka
小红
ArrayList遍历方法2
Evankaka
sihai
sihai2
好好学java
Evankaka
小红
ArrayList遍历方法3
Evankaka
sihai
sihai2
好好学java
Evankaka
小红
ArrayList删除元素后的遍历
sihai
sihai2
Evankaka
小红

ArrayList注意

(1)使用Iterator迭代集合过程中,不可修改集合元素,否则会引发异常。并且Iterator只能向后迭代
(2)如果你想在循环过程中去掉某个元素,只能调用it.remove方法, 不能使用list.remove方法, 否则一定出并发访问的错误.

使用 S e t s

Set完全就是一个 Collection,只是具有不同的行为(这是实例和多形性最理想的应用:用于表达不同的行为)。在这里,一个 Set 只允许每个对象存在一个实例(正如大家以后会看到的那样,一个对象的“值”的构成是相当复杂的)
Set(接口) 添加到 Set 的每个元素都必须是独一无二的;否则 Set 就不会添加重复的元素。添加到 Set 里的对象必须定义 equals(),从而建立对象的唯一性。 Set 拥有与 Collection 完全相同的接口。一个 Set 不能保证自己可按任何特定的顺序维持自己的元素
HashSet 用于除非常小的以外的所有 Set。对象也必须定义 hashCode()
ArraySet 由一个数组后推得到的 Set。面向非常小的 Set 设计,特别是那些需要频繁创建和删除的。对于小
Set,与 HashSet 相比, ArraySet 创建和反复所需付出的代价都要小得多。但随着 Set 的增大,它的性能也
会大打折扣。不需要 HashCode()
TreeSet 由一个“红黑树”后推得到的顺序 Set(注释⑦)。这样一来,我们就可以从一个 Set 里提到一个
顺序集合


public class Set1 {
    public static void testVisual(Set a) {
        Collection1.fill(a);
        Collection1.fill(a);
        Collection1.fill(a);
        Collection1.print(a); // No duplicates!
        // Add another set to this one:
        a.addAll(a);
        a.add("one");
        a.add("one");
        a.add("one");
        Collection1.print(a);
        // Look something up:
        System.out.println("a.contains(\"one\"): " + a.contains("one"));
    }

    public static void main(String[] args) {
        testVisual(new HashSet());
        testVisual(new TreeSet());
    }
}

重复的值被添加到 Set,但在打印的时候,我们会发现 Set 只接受每个值的一个实例。运行这个程序时,会注意到由 HashSet 维持的顺序与 ArraySet 是不同的。这是由于它们采用了不同的方法来保存元素,以便它们以后的定位。 ArraySet 保持着它们的顺序状态,而 HashSet 使用一个散列函数,这是特别为快速检索设计的)。


class MyType implements Comparable {
    private int i;

    public MyType(int n) {
        i = n;
    }

    public boolean equals(Object o) {
        return (o instanceof MyType) && (i == ((MyType) o).i);
    }

    public int hashCode() {
        return i;
    }

    public String toString() {
        return i + " ";
    }

    public int compareTo(Object o) {
        int i2 = ((MyType) o).i;
        return (i2 < i ? -1 : (i2 == i ? 0 : 1));
    }
}

public class Set2 {
    public static Set fill(Set a, int size) {
        for (int i = 0; i < size; i++)
            a.add(new MyType(i));
        return a;
    }

    public static Set fill(Set a) {
        return fill(a, 10);
    }

    public static void test(Set a) {
        fill(a);
        fill(a); // Try to add duplicates
        fill(a);
        a.addAll(fill(new TreeSet()));
        System.out.println(a);
    }

    public static void main(String[] args) {
        test(new HashSet());
        test(new TreeSet());
    }
}

但只有要把类置入一个 HashSet 的前提下,才有必要使用 hashCode()—— 这种情况是完全有可能的,因为通常应先选择作为一个 Set 实现。

使用 M a p s

Map(接口) 维持“键-值”对应关系(对),以便通过一个键查找相应的值
HashMap 基于一个散列表实现(用它代替 Hashtable)。针对“键-值”对的插入和检索,这种形式具有最稳定的性能。可通过构建器对这一性能进行调整,以便设置散列表的“能力”和“装载因子”
ArrayMap 由一个 ArrayList 后推得到的 Map。对反复的顺序提供了精确的控制。面向非常小的 Map 设计,特别是那些需要经常创建和删除的。对于非常小的Map,创建和反复所付出的代价要比
HashMap 低得多。但在Map 变大以后,性能也会相应地大幅度降低
TreeMap 在一个“红-黑”树的基础上实现。查看键或者“键-值”对时,它们会按固定的顺序排列(取决于 Comparable 或 Comparator,稍后即会讲到)。 TreeMap 最大的好处就是我们得到的是已排好序的结果。TreeMap 是含有 subMap()方法的唯一一种 Map,利用它可以返回树的一部分


public class Map1 {
    public final static String[][] testData1 = {
            { "Happy", "Cheerful disposition" },
            { "Sleepy", "Prefers dark, quiet places" },
            { "Grumpy", "Needs to work on attitude" },
            { "Doc", "Fantasizes about advanced degree" },
            { "Dopey", "'A' for effort" },
            { "Sneezy", "Struggles with allergies" },
            { "Bashful", "Needs self-esteem workshop" }, };
    public final static String[][] testData2 = {
            { "Belligerent", "Disruptive influence" },
            { "Lazy", "Motivational problems" },
            { "Comatose", "Excellent behavior" } };

    public static Map fill(Map m, Object[][] o) {
        for (int i = 0; i < o.length; i++)
            m.put(o[i][0], o[i][1]);
        return m;
    }

    // Producing a Set of the keys:
    public static void printKeys(Map m) {
        System.out.print("Size = " + m.size() + ", ");
        System.out.print("Keys: ");
        Collection1.print(m.keySet());
    }

    // Producing a Collection of the values:
    public static void printValues(Map m) {
        System.out.print("Values: ");
        Collection1.print(m.values());
    }

    // Iterating through Map.Entry objects (pairs):
    public static void print(Map m) {
        Collection entries = m.entries();
        Iterator it = entries.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            Map.Entry e = (Map.Entry) it.next();
            System.out.println("Key = " + e.getKey() + ", Value = "
                    + e.getValue());
        }
    }

    public static void test(Map m) {
        fill(m, testData1);
        // Map has 'Set' behavior for keys:
        fill(m, testData1);
        printKeys(m);
        printValues(m);
        print(m);
        String key = testData1[4][0];
        String value = testData1[4][1];
        System.out.println("m.containsKey(\"" + key + "\"): "
                + m.containsKey(key));
        System.out.println("m.get(\"" + key + "\"): " + m.get(key));
        System.out.println("m.containsValue(\"" + value + "\"): "
                + m.containsValue(value));
        Map m2 = fill(new TreeMap(), testData2);
        m.putAll(m2);
        printKeys(m);
        m.remove(testData2[0][0]);
        printKeys(m);
        m.clear();
        System.out.println("m.isEmpty(): " + m.isEmpty());
        fill(m, testData1);
        // Operations on the Set change the Map:
        m.keySet().removeAll(m.keySet());
        System.out.println("m.isEmpty(): " + m.isEmpty());
    }

    public static void main(String args[]) {
        System.out.println("Testing HashMap");
        test(new HashMap());
        System.out.println("Testing TreeMap");
        test(new TreeMap());
    }
}

遍历map实例


package com.test;   

import java.util.HashMap;  
import java.util.Iterator;  
import java.util.Map;  

public class Test {     

    public static void main(String[] args) {     
        Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();     
        map.put("first", "linlin");     
        map.put("second", "好好学java");     
        map.put("third", "sihai");    
        map.put("first", "sihai2");   


        // 第一种:通过Map.keySet遍历key和value     
        System.out.println("===================通过Map.keySet遍历key和value:===================");     
        for (String key : map.keySet()) {     
            System.out.println("key= " + key + "  and  value= " + map.get(key));     
        }     

        // 第二种:通过Map.entrySet使用iterator遍历key和value     
        System.out.println("===================通过Map.entrySet使用iterator遍历key和value:===================");     
        Iterator<Map.Entry<String, String>> it = map.entrySet().iterator();     
        while (it.hasNext()) {     
            Map.Entry<String, String> entry = it.next();     
            System.out.println("key= " + entry.getKey() + "  and  value= "    
                    + entry.getValue());     
        }     

        // 第三种:通过Map.entrySet遍历key和value     
        System.out.println("===================通过Map.entrySet遍历key和value:===================");     
        for (Map.Entry<String, String> entry : map.entrySet()) {     
            System.out.println("key= " + entry.getKey() + "  and  value= "    
                    + entry.getValue());     
        }     

        // 第四种:通过Map.values()遍历所有的value,但是不能遍历键key     
        System.out.println("===================通过Map.values()遍历所有的value:===================");     
        for (String v : map.values()) {     
            System.out.println("value= " + v);     
        }     
    }     

}

输出结果如下:

===================通过Map.keySet遍历key和value:===================
key= third and value= sihai
key= first and value= sihai2
key= second and value= 好好学java
===================通过Map.entrySet使用iterator遍历key和value:===================
key= third and value= sihai
key= first and value= sihai2
key= second and value= 好好学java
===================通过Map.entrySet遍历key和value:===================
key= third and value= sihai
key= first and value= sihai2
key= second and value= 好好学java
===================通过Map.values()遍历所有的value:===================
value= sihai
value= sihai2
value= 好好学java

决定使用哪种集合

ArrayList, LinkedList 以及 Vector(大致等价于 ArrayList)都实现了List 接口,所以无论选用哪一个,我们的程序都会得到类似的结果。然而, ArrayList(以及 Vector)是由一个数组后推得到的;而 LinkedList 是根据常规的双重链接列表方式实现的,因为每个单独的对象都包含了数据以及指向列表内前后元素的句柄。正是由于这个原因,假如想在一个列表中部进行大量插入和删除操作,那么 LinkedList 无疑是最恰当的选择( LinkedList 还有一些额外的功能,建立于AbstractSequentialList 中)。若非如此,就情愿选择 ArrayList,它的速度可能要快一些。
作为另一个例子, Set 既可作为一个 ArraySet 实现,亦可作为 HashSet 实现。 ArraySet 是由一个 ArrayList
后推得到的,设计成只支持少量元素,特别适合要求创建和删除大量 Set 对象的场合使用。然而,一旦需要在自己的 Set 中容纳大量元素, ArraySet 的性能就会大打折扣。写一个需要 Set 的程序时,应默认选择HashSet。而且只有在某些特殊情况下(对性能的提升有迫切的需求),才应切换到 ArraySet。

1. 决定使用何种 List

为体会各种 List 实施方案间的差异,最简便的方法就是进行一次性能测验。


public class ListPerformance {
    private static final int REPS = 100;

    private abstract static class Tester {
        String name;
        int size; // Test quantity

        Tester(String name, int size) {
            this.name = name;
            this.size = size;
        }

        abstract void test(List a);
    }

    private static Tester[] tests = { new Tester("get", 300) {
        void test(List a) {
            for (int i = 0; i < REPS; i++) {
                for (int j = 0; j < a.size(); j++)
                    a.get(j);
            }
        }
    }, new Tester("iteration", 300) {
        void test(List a) {
            for (int i = 0; i < REPS; i++) {
                Iterator it = a.iterator();
                while (it.hasNext())
                    it.next();
            }
        }
    }, new Tester("insert", 1000) {
        void test(List a) {
            int half = a.size() / 2;
            String s = "test";
            ListIterator it = a.listIterator(half);
            for (int i = 0; i < size * 10; i++)
                it.add(s);
        }
    }, new Tester("remove", 5000) {
        void test(List a) {
            ListIterator it = a.listIterator(3);
            while (it.hasNext()) {
                it.next();
                it.remove();
            }
        }
    }, };

    public static void test(List a) {
        // A trick to print out the class name:
        System.out.println("Testing " + a.getClass().getName());
        for (int i = 0; i < tests.length; i++) {
            Collection1.fill(a, tests[i].size);
            System.out.print(tests[i].name);
            long t1 = System.currentTimeMillis();
            tests[i].test(a);
            long t2 = System.currentTimeMillis();
            System.out.println(": " + (t2 - t1));
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        test(new ArrayList());
        test(new LinkedList());
    }
}

内部类 Tester 是一个抽象类,用于为特定的测试提供一个基础类。它包含了一个要在测试开始时打印的字串、一个用于计算测试次数或元素数量的 size 参数、用于初始化字段的一个构建器以及一个抽象方法test()。 test()做的是最实际的测试工作。各种类型的测试都集中到一个地方: tests 数组。我们用继承于Tester 的不同匿名内部类来初始化该数组。为添加或删除一个测试项目,只需在数组里简单地添加或移去一个内部类定义即可,其他所有工作都是自动进行的。


Type Get Iteration Insert Remove
A r r a y L i s t 110 490 3790 8730
LinkedList 1980 220 110 110

在 ArrayList 中进行随机访问(即 get())以及循环反复是最划得来的;但对于 LinkedList 却是一个不小的开销。但另一方面,在列表中部进行插入和删除操作对于 LinkedList 来说却比 ArrayList 划算得多。我们最好的做法也许是先选择一个 ArrayList 作为自己的默认起点。以后若发现由于大量的插入和删除造成了性能的降低,再考虑换成 LinkedList 不迟。

2. 决定使用何种 Set

可在 ArraySet 以及 HashSet 间作出选择,具体取决于 Set 的大小(如果需要从一个 Set 中获得一个顺序列表,请用 TreeSet;)


public class SetPerformance {
    private static final int REPS = 200;

    private abstract static class Tester {
        String name;

        Tester(String name) {
            this.name = name;
        }

        abstract void test(Set s, int size);
    }

    private static Tester[] tests = { new Tester("add") {
        void test(Set s, int size) {
            for (int i = 0; i < REPS; i++) {
                s.clear();
                Collection1.fill(s, size);
            }
        }
    }, new Tester("contains") {
        void test(Set s, int size) {
            for (int i = 0; i < REPS; i++)
                for (int j = 0; j < size; j++)
                    s.contains(Integer.toString(j));
        }
    }, new Tester("iteration") {
        void test(Set s, int size) {
            for (int i = 0; i < REPS * 10; i++) {
                Iterator it = s.iterator();
                while (it.hasNext())
                    it.next();
            }
        }
    }, };

    public static void test(Set s, int size) {
        // A trick to print out the class name:
        System.out.println("Testing " + s.getClass().getName() + " size "
                + size);
        Collection1.fill(s, size);
        for (int i = 0; i < tests.length; i++) {
            System.out.print(tests[i].name);
            long t1 = System.currentTimeMillis();
            tests[i].test(s, size);
            long t2 = System.currentTimeMillis();
            System.out.println(": " + ((double) (t2 - t1) / (double) size));
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        // Small:
        test(new TreeSet(), 10);
        test(new HashSet(), 10);
        // Medium:
        test(new TreeSet(), 100);
        test(new HashSet(), 100);
        // Large:
        test(new HashSet(), 1000);
        test(new TreeSet(), 1000);
    }
}

进行 add()以及 contains()操作时, HashSet 显然要比 ArraySet 出色得多,而且性能明显与元素的多寡关系不大。一般编写程序的时候,几乎永远用不着使用 ArraySet

3.决定使用何种 Map

选择不同的 Map 实施方案时,注意 Map 的大小对于性能的影响是最大的,下面这个测试程序清楚地阐示了这
一点:


public class MapPerformance {
    private static final int REPS = 200;

    public static Map fill(Map m, int size) {
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            String x = Integer.toString(i);
            m.put(x, x);
        }
        return m;
    }

    private abstract static class Tester {
        String name;

        Tester(String name) {
            this.name = name;
        }

        abstract void test(Map m, int size);
    }

    private static Tester[] tests = { new Tester("put") {
        void test(Map m, int size) {
            for (int i = 0; i < REPS; i++) {
                m.clear();
                fill(m, size);
            }
        }
    }, new Tester("get") {
        void test(Map m, int size) {
            for (int i = 0; i < REPS; i++)
                for (int j = 0; j < size; j++)
                    m.get(Integer.toString(j));
        }
    }, new Tester("iteration") {
        void test(Map m, int size) {
            for (int i = 0; i < REPS * 10; i++) {
                Iterator it = m.entries().iterator();
                while (it.hasNext())
                    it.next();
            }
        }
    }, };

    public static void test(Map m, int size) {
        // A trick to print out the class name:
        System.out.println("Testing " + m.getClass().getName() + " size "
                + size);
        fill(m, size);
        for (int i = 0; i < tests.length; i++) {
            System.out.print(tests[i].name);
            long t1 = System.currentTimeMillis();
            tests[i].test(m, size);
            long t2 = System.currentTimeMillis();
            System.out.println(": " + ((double) (t2 - t1) / (double) size));
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        // Small:
        test(new Hashtable(), 10);
        test(new HashMap(), 10);
        test(new TreeMap(), 10);
        // Medium:
        test(new Hashtable(), 100);
        test(new HashMap(), 100);
        test(new TreeMap(), 100);
        // Large:
        test(new HashMap(), 1000);
        test(new Hashtable(), 1000);
        test(new TreeMap(), 1000);
    }
}

由于 Map 的大小是最严重的问题,所以程序的计时测试按Map 的大小(或容量)来分割时间,以便得到令人
信服的测试结果。下面列出一系列结果(在你的机器上可能不同):
即使大小为 10, ArrayMap 的性能也要比 HashMap 差—— 除反复循环时以外。而在使用 Map 时,反复的作用通常并不重要( get()通常是我们时间花得最多的地方)。 TreeMap 提供了出色的 put()以及反复时间,但 get()的性能并不佳。但是,我们为什么仍然需要使用TreeMap 呢?这样一来,我们可以不把它作为 Map 使用,而作为创建顺序列表的一种途径。一旦填充了一个 TreeMap,就可以调用 keySet()来获得键的一个 Set“景象”。然后用 toArray()产生包含了那些键的一个数组。随后,可用 static 方法 Array.binarySearch()快速查找排好序的数组中的内容。当然,也许只有在 HashMap 的行为不可接受的时候,才需要采用这种做法。因为HashMap 的设计宗旨就是进行快速的检索操作。最后,当我们使用 Map 时,首要的选择应该是 HashMap。只有在极少数情况下才需要考虑其他方法


public class MapCreation {
    public static void main(String[] args) {
        final long REPS = 100000;
        long t1 = System.currentTimeMillis();
        System.out.print("Hashtable");
        for (long i = 0; i < REPS; i++)
            new Hashtable();
        long t2 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println(": " + (t2 - t1));
        t1 = System.currentTimeMillis();
        System.out.print("TreeMap");
        for (long i = 0; i < REPS; i++)
            new TreeMap();
        t2 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println(": " + (t2 - t1));
        t1 = System.currentTimeMillis();
        System.out.print("HashMap");
        for (long i = 0; i < REPS; i++)
            new HashMap();
        t2 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println(": " + (t2 - t1));
    }
}

TreeMap 的创建速度比其他两种类型明显快得多(但你应亲自尝试一下,因为据说新版本可能会改善 ArrayMap 的性能)。考虑到这方面的原因,同时由于前述 TreeMap 出色的 put()性能,所以如
果需要创建大量 Map,而且只有在以后才需要涉及大量检索操作,那么最佳的策略就是:创建和填充TreeMap;以后检索量增大的时候,再将重要的 TreeMap 转换成 HashMap—— 使用 HashMap(Map)构建器。

未支持的操作

利用 static(静态)数组 Arrays.toList(),也许能将一个数组转换成 List


public class Unsupported {
    private static String[] s = { "one", "two", "three", "four", "five", "six",
            "seven", "eight", "nine", "ten", };
    static List a = Arrays.toList(s);
    static List a2 = Arrays.toList(new String[] { s[3], s[4], s[5] });

    public static void main(String[] args) {
        Collection1.print(a); // Iteration
        System.out.println("a.contains(" + s[0] + ") = " + a.contains(s[0]));
        System.out.println("a.containsAll(a2) = " + a.containsAll(a2));
        System.out.println("a.isEmpty() = " + a.isEmpty());
        System.out.println("a.indexOf(" + s[5] + ") = " + a.indexOf(s[5]));
        // Traverse backwards:
        ListIterator lit = a.listIterator(a.size());
        while (lit.hasPrevious())
            System.out.print(lit.previous());
        System.out.println();
        // Set the elements to different values:
        for (int i = 0; i < a.size(); i++)
            a.set(i, "47");
        Collection1.print(a);
        // Compiles, but won't run:
        lit.add("X"); // Unsupported operation
        a.clear(); // Unsupported
        a.add("eleven"); // Unsupported
        a.addAll(a2); // Unsupported
        a.retainAll(a2); // Unsupported
        a.remove(s[0]); // Unsupported
        a.removeAll(a2); // Unsupported
    }
}

从中可以看出,实际只实现了 Collection 和 List 接口的一部分。剩余的方法导致了不受欢迎的一种情况,名为UnsupportedOperationException。
在实现那些接口的集合类中,或者提供、或者没有提供对那些方法的支持。若调用一个未获支持的方法,就会导致一个 UnsupportedOperationException(操作未支持违例),这表明出现了一个编程错误。
Arrays.toList()产生了一个 List(列表),该列表是由一个固定长度的数组后推出来的。因此唯一能够支持的就是那些不改变数组长度的操作。在另一方面,若请求一个新接口表达不同种类的行为(可能叫作“ FixedSizeList” —— 固定长度列表),就有遭遇更大的复杂程度的危险。这样一来,以后试图使用库的时候,很快就会发现自己不知从何处下手。
对那些采用 Collection, List, Set 或者 Map 作为参数的方法,它们的文档应当指出哪些可选的方法是必须实现的。举个例子来说,排序要求实现 set()和 Iterator.set()方法,但不包括 add()和 remove()。

排序和搜索

数组

Arrays类为所有基本数据类型的数组提供了一个过载的 sort()和 binarySearch(),它们亦可用于 String 和Object。


public class Array1 {
    static Random r = new Random();
    static String ssource = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"
            + "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
    static char[] src = ssource.toCharArray();

    // Create a random String
    public static String randString(int length) {
        char[] buf = new char[length];
        int rnd;
        for (int i = 0; i < length; i++) {
            rnd = Math.abs(r.nextInt()) % src.length;
            buf[i] = src[rnd];
        }
        return new String(buf);
    }

    // Create a random array of Strings:
    public static String[] randStrings(int length, int size) {
        String[] s = new String[size];
        for (int i = 0; i < size; i++)
            s[i] = randString(length);
        return s;
    }

    public static void print(byte[] b) {
        for (int i = 0; i < b.length; i++)
            System.out.print(b[i] + " ");
        System.out.println();
    }

    public static void print(String[] s) {
        for (int i = 0; i < s.length; i++)
            System.out.print(s[i] + " ");
        System.out.println();
    }

    public static void main(String[] args) {
        byte[] b = new byte[15];
        r.nextBytes(b); // Fill with random bytes
        print(b);
        Arrays.sort(b);
        print(b);
        int loc = Arrays.binarySearch(b, b[10]);
        System.out.println("Location of " + b[10] + " = " + loc);
        // Test String sort & search:
        String[] s = randStrings(4, 10);
        print(s);
        Arrays.sort(s);
        print(s);
        loc = Arrays.binarySearch(s, s[4]);
        System.out.println("Location of " + s[4] + " = " + loc);
    }
}

在 main()中, Random.nextBytes()
用随机选择的字节填充数组自变量(没有对应的Random 方法用于创建其他基本数据类型的数组)。获得一个数组后,便可发现为了执行 sort()或者 binarySearch(),只需发出一次方法调用即可。与 binarySearch()有关的还有一个重要的警告:若在执行一次 binarySearch()之前不调用 sort(),便会发生不可预测的行为,其中甚至包括无限循环。
对 String 的排序以及搜索是相似的,但在运行程序的时候,我们会注意到一个有趣的现象:排序遵守的是字典顺序,亦即大写字母在字符集中位于小写字母的前面。因此,所有大写字母都位于列表的最前面,后面再跟上小写字母—— Z 居然位于 a 的前面。似乎连电话簿也是这样排序的。

  • 可比较与比较器
    若想对一个 Object 数组进行排序,那么必须解决一个问题。根据什么来判定两个 Object 的顺序呢?不幸的是,最初的 Java 设计者并不认为这是一个重要的问题,否则就已经在根类 Object 里定义它了。这样造成的一个后果便是:必须从外部进行 Object 的排序,而且新的集合库提供了实现这一操作的标准方式(最理想的是在 Object 里定义它)。
    针对 Object 数组(以及 String,它当然属于 Object 的一种),可使用一个 sort(),并令其接纳另一个参数:实现了 Comparator 接口(即“比较器”接口,新集合库的一部分)的一个对象,并用它的单个compare()方法进行比较。这个方法将两个准备比较的对象作为自己的参数使用—— 若第一个参数小于第二个,返回一个负整数;若相等,返回零;若第一个参数大于第二个,则返回正整数。基于这一规则,上述例子的 String 部分便可重新写过,令其进行真正按字母顺序的排序:
    通过造型为 String, compare()方法会进行“暗示”性的测试,保证自己操作的只能是 String 对象—— 运期系统会捕获任何差错。将两个字串都强迫换成小写形式后, String.compareTo()方法会产生预期的结果若用自己的 Comparator 来进行一次 sort(),那么在使用 binarySearch()时必须使用那个相同的Comparator。
    Arrays 类提供了另一个 sort()方法,它会采用单个自变量:一个 Object 数组,但没有 Comparator。这个
    sort()方法也必须用同样的方式来比较两个 Object。通过实现 Comparable 接口,它采用了赋予一个类的“自然比较方法”。 这个接口含有单独一个方法—— compareTo(),能分别根据它小于、等于或者大于自变量而返回负数、零或者正数,从而实现对象的比较。

public class CompClass implements Comparable {
    private int i;

    public CompClass(int ii) {
        i = ii;
    }

    public int compareTo(Object o) {
        // Implicitly tests for correct type:258
        int argi = ((CompClass) o).i;
        if (i == argi)
            return 0;
        if (i < argi)
            return -1;
        return 1;
    }

    public static void print(Object[] a) {
        for (int i = 0; i < a.length; i++)
            System.out.print(a[i] + " ");
        System.out.println();
    }

    public String toString() {
        return i + "";
    }

    public static void main(String[] args) {
        CompClass[] a = new CompClass[20];
        for (int i = 0; i < a.length; i++)
            a[i] = new CompClass((int) (Math.random() * 100));
        print(a);
        Arrays.sort(a);
        print(a);
        int loc = Arrays.binarySearch(a, a[3]);
        System.out.println("Location of " + a[3] + " = " + loc);
    }
}
  • 列表
    可用与数组相同的形式排序和搜索一个列表( List)。用于排序和搜索列表的静态方法包含在类Collections 中,但它们拥有与 Arrays 中差不多的签名: sort(List)用于对一个实现了 Comparable 的对象列表进行排序; binarySearch(List,Object)用于查找列表中的某个对象; sort(List,Comparator)利用一个“比较器”对一个列表进行排序;而binarySearch(List,Object,Comparator)则用于查找那个列表中的一个对象

public class ListSort {
    public static void main(String[] args) {
        final int SZ = 20;
        // Using "natural comparison method":
        List a = new ArrayList();
        for(int i = 0; i < SZ; i++)
        a.add(new CompClass(
        (int)(Math.random() *100)));
        Collection1.print(a);
        Collections.sort(a);
        Collection1.print(a);
        Object find = a.get(SZ/2);259
        int loc = Collections.binarySearch(a, find);
        System.out.println("Location of " + find +
        " = " + loc);
        // Using a Comparator:
        List b = new ArrayList();
        for(int i = 0; i < SZ; i++)
        b.add(Array1.randString(4));
        Collection1.print(b);
        AlphaComp ac = new AlphaComp();
        Collections.sort(b, ac);
        Collection1.print(b);
        find = b.get(SZ/2);
        // Must use the Comparator to search, also:
        loc = Collections.binarySearch(b, find, ac);
        System.out.println("Location of " + find +
        " = " + loc);
    }
}

这些方法的用法与在 Arrays 中的用法是完全一致的,只是用一个列表代替了数组。
TreeMap 也必须根据 Comparable 或者 Comparator 对自己的对象进行排序
Collections 类中的实用工具:
enumeration(Collection) 为自变量产生原始风格的 Enumeration(枚举)
max(Collection), min(Collection) 在自变量中用集合内对象的自然比较方法产生最大或最小元素
max(Collection,Comparator), min(Collection,Comparator) 在集合内用比较器产生最大或最小元素
nCopies(int n, Object o) 返回长度为 n 的一个不可变列表,它的所有句柄均指向 o
subList(List,int min,int max) 返回由指定参数列表后推得到的一个新列表。可将这个列表想象成一个
“窗口”,它自索引为 min 的地方开始,正好结束于 max 的前面
注意 min()和 max()都是随同 Collection 对象工作的,而非随同 List,所以不必担心 Collection 是否需要排序(就象早先指出的那样,在执行一次 binarySearch()—— 即二进制搜索—— 之前,必须对一个 List 或者一个数组执行 sort())

1. 使 Collection 或 Map 不可修改

通常,创建 Collection 或 Map 的一个“只读”版本显得更有利一些。 Collections 类允许我们达到这个目标,方法是将原始容器传递进入一个方法,并令其传回一个只读版本。这个方法共有四种变化形式,分别用于 Collection(如果不想把集合当作一种更特殊的类型对待)、 List、 Set 以及 Map。


public class ReadOnly {
    public static void main(String[] args) {
        Collection c = new ArrayList();
        Collection1.fill(c); // Insert useful data
        c = Collections.unmodifiableCollection(c);
        Collection1.print(c); // Reading is OK
        // ! c.add("one"); // Can't change it
        List a = new ArrayList();
        Collection1.fill(a);
        a = Collections.unmodifiableList(a);
        ListIterator lit = a.listIterator();
        System.out.println(lit.next()); // Reading OK
        // ! lit.add("one"); // Can't change it
        Set s = new HashSet();
        Collection1.fill(s);
        s = Collections.unmodifiableSet(s);
        Collection1.print(s); // Reading OK
        // ! s.add("one"); // Can't change it
        Map m = new HashMap();
        Map1.fill(m, Map1.testData1);
        m = Collections.unmodifiableMap(m);
        Map1.print(m); // Reading OK
        // ! m.put("Ralph", "Howdy!");
    }
}

对于每种情况,在将其正式变为只读以前,都必须用有有效的数据填充容器。一旦载入成功,最佳的做法就是用“不可修改”调用产生的句柄替换现有的句柄。这样做可有效避免将其变成不可修改后不慎改变其中的内容。
在另一方面,该工具也允许我们在一个类中将能够修改的容器保持为private 状态,并可从一个方法调用中返回指向那个容器的一个只读句柄。这样一来,虽然我们可在类里修改它,但其他任何人都只能读。
为特定类型调用“不可修改”的方法不会造成编译期间的检查,但一旦发生任何变化,对修改特定容器的方法的调用便会产生一个 UnsupportedOperationException 违例。

2.Collection 或 Map 的同步

在这儿,大家只需注意到 Collections 类提供了对整个容器进行自动同步的一种途径。它的语法与“不可修改”的方法是类似的:


public class Synchronization {
    public static void main(String[] args) {
        Collection c = Collections.synchronizedCollection(new ArrayList());
        List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList());
        Set s = Collections.synchronizedSet(new HashSet());
        Map m = Collections.synchronizedMap(new HashMap());
    }
}

总结

(1) 数组包含了对象的数字化索引。它容纳的是一种已知类型的对象,所以在查找一个对象时,不必对结果进行造型处理。数组可以是多维的,而且能够容纳基本数据类型。但是,一旦把它创建好以后,大小便不能变化了。
(2) Vector(矢量)也包含了对象的数字索引—— 可将数组和 Vector 想象成随机访问集合。当我们加入更多的元素时, Vector 能够自动改变自身的大小。但 Vector 只能容纳对象的句柄,所以它不可包含基本数据类型;而且将一个对象句柄从集合中取出来的时候,必须对结果进行造型处理。
(3) Hashtable(散列表)属于 Dictionary(字典)的一种类型,是一种将对象(而不是数字)同其他对象关联到一起的方式。散列表也支持对对象的随机访问,事实上,它的整个设计方案都在突出访问的“高速度”。
(4) Stack(堆栈)是一种“后入先出”( LIFO)的队列
对于 Hashtable,可将任何东西置入其中,并以非常快的速度检索;对于 Enumeration(枚举),可遍历一个序列,并对其中的每个元素都采取一个特定的操作。那是一种功能足够强劲的工具。
但 Hashtable 没有“顺序”的概念。 Vector 和数组为我们提供了一种线性顺序,但若要把一个元素插入它们任何一个的中部,一般都要付出“惨重”的代价。除此以外,队列、拆散队列、优先级队列以及树都涉及到元素的“排序” —— 并非仅仅将它们置入,以便以后能按线性顺序查找或移动它们。

三、各集合类对比总结

集(Set):集里的对象不按任何特定的方式排列,按索引值来操作数据,不能有重复的元素
列表(List):序列中的对象以线性方式存储,按索引值来操作数据,可以有重复的元素
映射(Map):映射的每一项为“名称—数值”对,名称不可以重复,值可以重复,一个名称对应一个唯一的值

迭代器Iterator

迭代器是按次序一个一个地获取集合中所有的对象,是访问集合中每个元素的标准机制。
迭代器的创建:Collection接口的iterator()方法返回一个Iterator
Iterator it=test.iterator(); //将test集合对象转为迭代器
迭代器的常用方法:

hasNext() //判断迭代器中是否有下一个元素
next() //返回迭代的下一个元素
Remove() //将迭代器新返回的元素删除


public interface Iterator {
    boolean hasNext();

    Object next();

    void remove(); // Optional
}

在调用remove()方法的时候, 必须调用一次next()方法.
remove()方法实际上是删除上一个返回的元素.

List常用方法

void add(int index, Object element) :添加对象element到位置index上
boolean addAll(int index, Collection collection) :在index位置后添加容器collection中所有的元素
Object get(int index) :取出下标为index的位置的元素
int indexOf(Object element) :查找对象element 在List中第一次出现的位置
int lastIndexOf(Object element) :查找对象element 在List中最后出现的位置
Object remove(int index) :删除index位置上的元素
ListIterator listIterator(int startIndex) :返回一个ListIterator 跌代器,开始位置为startIndex
List subList(int fromIndex, int toIndex) :返回一个子列表List ,元素存放为从 fromIndex 到toIndex之前的一个元素

ArrayList

可以将其看作是能够自动增长容量的数组。
利用ArrayList的toArray()返回一个数组。
Arrays.asList()返回一个列表。
迭代器(Iterator) 给我们提供了一种通用的方式来访问集合中的元素。
ArrayList可以自动扩展容量
ArrayList.ensureCapacity(int minCapacity)
首先得到当前elementData 属性的长度oldCapacity。
然后通过判断oldCapacity和minCapacity参数谁大来决定是否需要扩容, 如果minCapacity大于 oldCapacity,那么我们就对当前的List对象进行扩容。
扩容的的策略为:取(oldCapacity * 3)/2 + 1和minCapacity之间更大的那个。然后使用数组拷 贝的方法,把以前存放的数据转移到新的数组对象中如果minCapacity不大于oldCapacity那么就不进行扩容。

LinkedList

LinkedList是采用双向循环链表实现的。
利用LinkedList可以实现栈(stack)、队列(queue)、双向队列(double-ended queue )。
它具有方法addFirst()、addLast()、getFirst()、getLast()、removeFirst()、removeLast()等。

ArrayList和LinkedList的比较

1.ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构,LinkedList基于链表的数据结构。
2.对于随机访问get和set,ArrayList觉得优于LinkedList,因为LinkedList要移动指针。
3.对于新增和删除操作add和remove,LinedList比较占优势,因为ArrayList要移动数据。
尽量避免同时遍历和删除集合。因为这会改变集合的大小;


for( Iterator<ComType> iter = ComList.iterator(); iter.hasNext();){
    ComType com = iter.next();
    if ( !com.getName().contains("abc")){
        ComList.remove(com);}
}

推荐:


for( Iterator<ComType> iter = ComList.iterator(); iter.hasNext();){
ComType com = iter.next();
if ( !com.getName().contains("abc")){
iter.remove(com); }

无限制的在lst中add element,势必会造成lst占用内存过高

Map常用方法

常用方法:

Object put(Object key,Object value):用来存放一个键-值对Map中
Object remove(Object key):根据key(键),移除键-值对,并将值返回
void putAll(Map mapping) :将另外一个Map中的元素存入当前的Map中
void clear() :清空当前Map中的元素
Object get(Object key) :根据key(键)取得对应的值
boolean containsKey(Object key) :判断Map中是否存在某键(key)
boolean containsValue(Object value):判断Map中是否存在某值(value)
public Set keySet() :返回所有的键(key),并使用Set容器存放
public Collection values() :返回所有的值(Value),并使用Collection存放
public Set entrySet() :返回一个实现 Map.Entry 接口的元素 Set

HashMap

Map 主要用于存储键(key)值(value)对,根据键得到值,因此键不允许重复,但允许值重复。
HashMap 是一个最常用的Map,它根据键的HashCode 值存储数据,根据键可以直接获取它的值,具有很快的访问速度。
HashMap最多只允许一条记录的键为Null;允许多条记录的值为 Null;
HashMap不支持线程的同步,即任一时刻可以有多个线程同时写HashMap;可能会导致数据的不一致。如果需要同步,可以用 Collections的synchronizedMap方法使HashMap具有同步的能力,或者使用ConcurrentHashMap
使用HashMap ,当一个对象被当作键值需要对equals()和hashCode()同时覆写

LinkedHashMap和HashMap,TreeMap对比

Hashtable与 HashMap类似,它继承自Dictionary类,不同的是:它不允许记录的键或者值为空;它支持线程的同步,即任一时刻只有一个线程能写Hashtable,因此也导致了 Hashtable在写入时会比较慢。
Hashmap 是一个最常用的Map,它根据键的HashCode 值存储数据,根据键可以直接获取它的值,具有很快的访问速度,遍历时,取得数据的顺序是完全随机的。
LinkedHashMap保存了记录的插入顺序,在用Iterator遍历LinkedHashMap时,先得到的记录肯定是先插入的.也可以在构造时用带参数,按照应用次数排序。在遍历的时候会比HashMap慢,不过有种情况例外,当HashMap容量很大,实际数据较少时,遍历起来可能会比LinkedHashMap慢,因为LinkedHashMap的遍历速度只和实际数据有关,和容量无关,而HashMap的遍历速度和他的容量有关。
TreeMap实现SortMap接口,能够把它保存的记录根据键排序,默认是按键值的升序排序,也可以指定排序的比较器,当用Iterator 遍历TreeMap时,得到的记录是排过序的。
我们用的最多的是HashMap,HashMap里面存入的键值对在取出的时候是随机的,在Map 中插入、删除和定位元素,HashMap 是最好的选择。
TreeMap取出来的是排序后的键值对。但如果您要按自然顺序或自定义顺序遍历键,那么TreeMap会更好。
LinkedHashMap 是HashMap的一个子类,如果需要输出的顺序和输入的相同,那么用LinkedHashMap可以实现,它还可以按读取顺序来排列,像连接池中可以应用。

Set的使用

不允许重复元素
对 add()、equals() 和 hashCode() 方法添加了限制
HashSet和TreeSet是Set的实现
Set—》HashSet LinkedHashSet
SortedSet —》 TreeSet

HashSet

public boolean contains(Object o) :如果set包含指定元素,返回true
public Iterator iterator()返回set中元素的迭代器
public Object[] toArray() :返回包含set中所有元素的数组public Object[] toArray(Object[] a) :返回包含set中所有元素的数组,返回数组的运行时类型是指定数组的运行时类型
public boolean add(Object o) :如果set中不存在指定元素,则向set加入
public boolean remove(Object o) :如果set中存在指定元素,则从set中删除
public boolean removeAll(Collection c) :如果set包含指定集合,则从set中删除指定集合的所有元素
public boolean containsAll(Collection c) :如果set包含指定集合的所有元素,返回true。如果指定集合也是一个set,只有是当前set的子集时,方法返回true

实现Set接口的HashSet,依靠HashMap来实现的。
我们应该为要存放到散列表的各个对象定义hashCode()和equals()。
HashSet如何过滤重复元素
调用元素HashCode获得哈希码–》判断哈希码是否相等,不相等则录入—》相等则判断equals()后是否相等,不相等在进行hashcode录入,相等不录入

TreeSet

TreeSet是依靠TreeMap来实现的。
TreeSet是一个有序集合,TreeSet中元素将按照升序排列,缺省是按照自然顺序进行排列,意味着TreeSet中元素要实现Comparable接口,我们可以在构造TreeSet对象时,传递实现了Comparator接口的比较器对象。

HashSet与TreeSet与LinkedHashSet对比

HashSet不能保证元素的排列顺序,顺序有可能发生变化,不是同步的,集合元素可以是null,但只能放入一个null
TreeSet是SortedSet接口的唯一实现类,TreeSet可以确保集合元素处于排序状态。TreeSet支持两种排序方式,自然排序 和定制排序,其中自然排序为默认的排序方式。向 TreeSet中加入的应该是同一个类的对象。
TreeSet判断两个对象不相等的方式是两个对象通过equals方法返回false,或者通过CompareTo方法比较没有返回0
自然排序
自然排序使用要排序元素的CompareTo(Object obj)方法来比较元素之间大小关系,然后将元素按照升序排列。
定制排序
自然排序是根据集合元素的大小,以升序排列,如果要定制排序,应该使用Comparator接口,实现 int compare(To1,To2)方法
LinkedHashSet集合同样是根据元素的hashCode值来决定元素的存储位置,但是它同时使用链表维护元素的次序。这样使得元素看起 来像是以插入顺 序保存的,也就是说,当遍历该集合时候,LinkedHashSet将会以元素的添加顺序访问集合的元素。
LinkedHashSet在迭代访问Set中的全部元素时,性能比HashSet好,但是插入时性能稍微逊色于HashSet。

参考资料:

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2019-10-21
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