[Java知识库]JavaSE（15）：集合类库（上）

1、集合的概述

1.1 集合的由来

• 当需要在Java程序中记录单个数据内容时，则声明一个变量。
• 当需要在Java程序中记录多个类型相同的数据内容时，声明一个一维数组。
• 当需要在Java程序中记录多个类型不同的数据内容时，则创建一个对象。
• 当需要在Java程序中记录多个类型相同的对象数据时，创建一个对象数组。
• 当需要在Java程序中记录多个类型不同的对象数据时，则准备一个集合。

1.2 集合的框架结构

• Java中集合框架顶层框架是：java.util.Collection集合 和 java.util.Map集合。
• 其中Collection集合中存取元素的基本单位是：单个元素。
• 其中Map集合中存取元素的基本单位是：单对元素。

2、Collection集合

2.1 基本概念

• java.util.Collection接口是List接口、Queue 接口以及Set接口的父接口，因此该接口里定义的方法既可用于操作List集合，也可用于操作Queue集合和Set集合。

2.2 常用的方法

• 笔试考点一：

/*
集合c1中的元素有：[one, 2, three, 4]
集合c2中的元素有：[three, 4]
*/
// 判断集合c1中是否包含集合c2中的所有元素，
// 只有集合c2中的所有元素都在集合c1中出现才会返回true，否则都是false
b1 = c1.containsAll(c2);
System.out.println("b1 = " + b1); // true

// 判断集合c1中是否拥有集合c2这个整体为单位的元素
b1 = c1.contains(c2);
System.out.println("b1 = " + b1); // false

/*
集合c1中的元素有：[one, 2, [three, 4]]
集合c2中的元素有：[three, 4]
*/
b1 = c1.containsAll(c2);
System.out.println("b1 = " + b1); // false

b1 = c1.contains(c2);
System.out.println("b1 = " + b1); // true

• 笔试考点二：

/*
集合c1中的元素有：[2, three, 4]
集合c3中的元素有：[4, five]
*/
// 从集合c1中删除集合c3中的所有元素，
// 本质上就是一个一个元素进行删除，有元素则删除，否则不删除
// 只要有元素被删除就返回true，否则返回false
b1 = c1.removeAll(c3);
System.out.println("b1 = " + b1); // true
System.out.println("c1 = " + c1); // [2, three]
System.out.println("c3 = " + c3); // [4, five]

/*
集合c1中的元素有：[2, three, 4]
集合c3中的元素有：[4, five]
*/
// 删除整体对象c3
b1 = c1.remove(c3);
System.out.println("b1 = " + b1); // false
System.out.println("c1 = " + c1); // [2, three, 4]

3、Iterator接口

3.1 基本概念

• java.util.Iterator接口主要用于描述迭代器对象，可以遍历Collection集合中的所有元素。
• java.util.Collection接口继承Iterable接口，因此所有实现Collection接口的实现类都可以使用该迭代器对象。

3.2 常用的方法

• 案例题目：遍历Collection集合中的所有元素。
• 遍历方式一：自动调用toString方法，打印String类型的整体。

Collection c1 = new ArrayList();
c1.add("one");
c1.add(2);
c1.add(new Person("zhangfei", 30));
System.out.println("c1 = " + c1); 
// [one, 2, Person{name='zhangfei', age=30}]

• 遍历方式二：使用迭代器来遍历集合中的所有元素，更加灵活。

// 获取当前集合中的迭代器对象
Iterator iterator1 = c1.iterator();
// 使用迭代器来模拟toString方法的打印效果
StringBuilder sb1 = new StringBuilder();
sb1.append("[");
while (iterator1.hasNext()) {
    Object obj = iterator1.next();
    // 当获取的元素是最后一个元素时，则拼接元素加中括号
    if (!iterator1.hasNext()) {
        sb1.append(obj).append("]");
    } else {
        // 否则拼接元素加逗号加空格
        sb1.append(obj).append(",").append(" ");
    }
}
System.out.println("c1 = " + sb1);
// [one, 2, Person{name='zhangfei', age=30}]

• 遍历方式三：使用 for each结构实现集合和数组中元素的遍历，代码简单且方法灵活。

for (Object obj : c1) {
    System.out.println("取出来的元素是：" + obj);
}

4、for each循环

4.1 基本概念

• Java5推出了增强型for循环语句，可以应用数组和集合的遍历。
• 是经典迭代器的“简化版”。

4.2 语法格式

for(元素类型 变量名 : 数组/集合名称) {
    循环体;
}

4.3 执行流程

• 不断地从数组/集合中取出一个元素赋值给变量名并执行循环体，直到取完所有元素为止。

int[] arr = new int[] {11, 22, 33, 44, 55};
for (int i : arr) {
    System.out.println("i = " + i);
}
/*
i = 11
i = 22
i = 33
i = 44
i = 55
*/

5、List集合

5.1 基本概念

• java.util.List集合是Collection集合的子集合，该集合中允许有重复的元素并且有先后放入次序。

• 该集合的主要实现类有：ArrayList类、LinkedList类、Stack类、Vector类。

• 其中ArrayList类的底层是采用动态数组进行数据管理的，支持下标访问，增删元素不方便。
  

• 其中LinkedList类的底层是采用双向链表进行数据管理的，访问不方便，增删元素方便。
  

• 可以认为ArrayList和LinkedList的方法在逻辑上完全一样，只是在性能上有一定的差别，ArrayList更适合于随机访问而LinkedList更适合于插入和删除；在性能要求不是特别苛刻的情形下可以忽略这个差别。

• 其中Stack类的底层是采用动态数组进行数据管理的，该类主要用于描述一种具有后进先出特征的数据结构，叫做栈(last in first out LIFO)。

• 其中Vector类的底层是采用动态数组进行数据管理的，该类与ArrayList类相比属于线程安全的类，效率比较低，以后开发中基本不用。

5.2 常用的方法

6、Queue集合

6.1 基本概念

• java.util.Queue集合是Collection集合的子集合，与List集合属于平级关系。
• 该集合的主要用于描述具有先进先出特征的数据结构，叫做队列(first in first out FIFO)。
• 该集合的主要实现类是LinkedList类，因为该类在增删方面比较有优势。

6.2 常用的方法