二十、集合类

• java.util包中提供了一些集合类，这些集合类又被称为容器。提到容器不难想到数组，集合类与数组的不同之处是，数组的长度是固定的，集合的长度是可变的；数组用来存放基本类型的数据，集合用来存放对象的引用。常用的集合有List集合、Set集合和Map集合，其中List与Set继承了Collection接口，各接口还提供了不同的实现类。

1. Collection接口

• Collection接口是层次结构中的根接口。构成Collection的单位称为元素。Collection接口通常不能直接使用，但该接口提供了添加元素、删除元素、管理数据的方法。由于List和Set接口都继承了Collection接口，因此这些方法对List集合与Set集合是通用的。

创建类，在主方法中实例化集合对象，并向集合中添加元素，最后将集合中的对象以String形式输出：

package com.lzw;

import java.util.*;

public class Muster { // 创建类Muster
    public static void main(String args[]) {
        Collection<String> list = new ArrayList<>(); // 实例化集合类对象
        list.add("a"); // 向集合添加数据
        list.add("b");
        list.add("c");
        Iterator<String> it = list.iterator(); // 创建迭代器
        while (it.hasNext()) { // 判断是否有下一个元素
            String str = (String) it.next(); // 获取集合中元素
            System.out.println(str);
        }
    }
}

运行结果：

2. List集合

• List集合包括List接口以及List接口的所有实现类。List集合中的元素允许重复，各元素的顺序就是对象插入的顺序。类似java数组，用户可通过使用索引（元素在集合中的位置）来访问集合中的元素。

List接口

• get(int index)：获得指定索引位置的元素。
• set(int index,Object obj)：将集合中指定索引位置的对象修改为指定的对象。

List接口的实现类

• List接口的常用实现类有ArrayList与LinkedList。

创建类，在主方法中创建集合对象，通过Math类的random()方法随机获取集合中的某个元素，然后移除数组中索引位置是“2”的元素，最后遍历数组：

package com.lzw;
import java.util.*;

public class Gather { // 创建类Gather
    public static void main(String[] args) { // 主方法
        List<String> list = new ArrayList<>(); // 创建集合对象
        list.add("a"); // 向集合添加元素
        list.add("b");
        list.add("c");
        int i = (int) (Math.random() * (list.size() - 1)); // 获得0~1之间的随机数
        System.out.println("随机获取数组中的元素：" + list.get(i));
        list.remove(2); // 将指定索引位置的元素从集合中移除
        System.out.println("将索引是'2'的元素从数组移除后，数组中的元素是：");
        for (int j = 0; j < list.size(); j++) { // 循环遍历集合
            System.out.println(list.get(j));
        }
    }
}

运行结果：

3. Set集合

• Set集合中的对象不按特定的方式排序，只是简单地把对象加入到集合中，但Set集合中不能包含重复对象。Set集合由Set接口和Set接口的实现类组成。Set接口继承了Collection接口，因此包含Collection接口的所有方法。

• Set的构造有一个约束条件，传入的Collection对象不能有重复值，必须小心操作可变对象。如果一个Set中的可变元素改变了自身状态导致Object.equals(Object)=true，则会出现一些问题。

• Set接口常用的实现类有HashMap与TreeSet类：

• HashSet类实现Set接口，由哈希表（实际上是一个HashMap实例）支持。它不保证Set的迭代顺序，特别是它不保证该顺序恒久不变。此类允许使用null元素。
• TreeSet类不仅实现了Set接口，还实现了java.util.SortedSet接口，因此，TreeSet类实现的Set集合在遍历集合时按照自然顺序递增序列，也可以按照指定比较器递增排序，即可以通过比较器对用TreeSet类实现的Set集合中的对象进行排序。

创建类，实现Comparable接口，重写该接口中的compareTo()方法。在主方法中创建UpdateStu对象，创建集合，并将UpdateStu对象添加到集合中。遍历该集合中的全部元素，以及通过headSet()、subSet()方法获得的部分集合：

package com.lzw;

import java.util.*;
public class UpdateStu implements Comparable<Object> {
    String name;
    long id;
    public UpdateStu(String name, long id) {
        this.id = id;
        this.name = name;
    }
    public int compareTo(Object o) {
        UpdateStu upstu = (UpdateStu) o;
        int result = id > upstu.id ? 1 : (id == upstu.id ? 0 : -1);
        return result;
    }
    public long getId() {
        return id;
    }
    public void setId(long id) {
        this.id = id;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public static void main(String[] args) {
        UpdateStu stu1 = new UpdateStu("李同学", 01011);
        UpdateStu stu2 = new UpdateStu("陈同学", 01021);
        UpdateStu stu3 = new UpdateStu("王同学", 01051);
        UpdateStu stu4 = new UpdateStu("马同学", 01012);
        TreeSet<UpdateStu> tree = new TreeSet<>();
        tree.add(stu1);
        tree.add(stu2);
        tree.add(stu3);
        tree.add(stu4);
        Iterator<UpdateStu> it = tree.iterator();
        System.out.println("Set集合中的所有元素：");
        while (it.hasNext()) {
            UpdateStu stu = (UpdateStu) it.next();
            System.out.println(stu.getId() + " " + stu.getName());
        }
        it = tree.headSet(stu2).iterator();
        System.out.println("截取前面部分的集合：");
        while (it.hasNext()) {
            UpdateStu stu = (UpdateStu) it.next();
            System.out.println(stu.getId() + " " + stu.getName());
        }
        it = tree.subSet(stu2, stu3).iterator();
        System.out.println("截取中间部分的集合");
        while (it.hasNext()) {
            UpdateStu stu = (UpdateStu) it.next();
            System.out.println(stu.getId() + " " + stu.getName());
        }
    }
}

运行结果：

4. Map集合

• Map集合没有继承Collection接口，其提供的是key到value的映射。Map中不能包含相同的key，每个key只能映射value。key还决定了存储对象在映射中的存储位置，但不是由key对象本身决定的，而是通过一种“散列技术”进行处理，产生一个散列码的整数值。散列码通常用作一个偏移量，该偏移量对应分配给映射的内存区域的起始位置，从而确定存储对象在映射中的存储位置。Map集合包括Map接口以及Map接口的所有实现类。

Map接口

• Map接口提供了将key映射到值的对象。一个映射不能包含重复的key，每个key最多只能映射到一个值。

创建类，在主方法中创建Map集合，并获取Map集合中所有key对象的集合和所有values值的集合，最后遍历集合：

package com.lzw;

import java.util.*;

public class UpdateStu {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String,String> map = new HashMap<>(); // 创建Map实例
        map.put("01", "李同学"); // 向集合中添加对象
        map.put("02", "魏同学");
        Set<String> set = map.keySet(); // 构建Map集合中所有key对象的集合
        Iterator<String> it = set.iterator(); // 创建集合迭代器
        System.out.println("key集合中的元素：");
        while (it.hasNext()) { // 遍历集合
            System.out.println(it.next());
        }
        Collection<String> coll = map.values(); // 构建Map集合中所有values值集合
        it = coll.iterator();
        System.out.println("values集合中的元素：");
        while (it.hasNext()) { // 遍历集合
            System.out.println(it.next());
        }
    }
}

运行结果：

Map接口的实现类

• Map接口常用的实现类有HashMap和TreeMap。最好使用HashMap类实现Map集合，因为由HashMap类实现的Map集合添加和删除映射关系效率更高。HashMap是基于哈希表的Map接口的实现，HashMap通过哈希码对其内部的映射关系进行快速查找；而TreeMap中的映射关系存在一定的顺序，如果希望Map集合中的对象也存在一定的顺序，应该使用TreeMap类实现Map集合。

通过HashMap类实例化Map集合，并遍历该Map集合，然后创建TreeMap实例实现将集合中的元素顺序输出：

package com.lzw;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
import java.util.TreeMap;
public class Emp {
    private String e_id;
    private String e_name;
    public Emp( String e_id,String e_name) {
        this.e_id = e_id;
        this.e_name = e_name;
    }
    public String getE_id() {
        return e_id;
    }
    public void setE_id(String e_id) {
        this.e_id = e_id;
    }
    public String getE_name() {
        return e_name;
    }
    public void setE_name(String e_name) {
        this.e_name = e_name;
    }
}
public class MapText { // 创建类MapText
    public static void main(String[] args) { // 主方法
        Map<String, String> map = new HashMap<>(); // 由HashMap实现的Map对象
        Emp emp = new Emp("351", "张三"); // 创建Emp对象
        Emp emp2 = new Emp("512", "李四");
        Emp emp3 = new Emp("853", "王一");
        Emp emp4 = new Emp("125", "赵六");
        Emp emp5 = new Emp("341", "黄七");

        map.put(emp4.getE_id(), emp4.getE_name()); // 将对象添加到集合中
        map.put(emp5.getE_id(), emp5.getE_name());
        map.put(emp.getE_id(), emp.getE_name());
        map.put(emp2.getE_id(), emp2.getE_name());
        map.put(emp3.getE_id(), emp3.getE_name());

        Set<String> set = map.keySet(); // 获取Map集合中的key对象集合
        Iterator<String> it = set.iterator();
        System.out.println("HashMap类实现的Map集合，无序：");
        while (it.hasNext()) { // 遍历Map集合
            String str = (String) it.next();
            String name = (String) map.get(str);
            System.out.println(str + " " + name);
        }
        TreeMap<String, String> treemap = new TreeMap<>(); // 创建TreeMap集合对象
        treemap.putAll(map); // 向集合添加对象
        Iterator<String> iter = treemap.keySet().iterator();
        System.out.println("TreeMap类实现的Map集合，键对象升序：");
        while (iter.hasNext()) { // 遍历TreeMap集合对象
            String str = (String) iter.next(); // 获取集合中的所有key对象
            String name = (String) treemap.get(str); // 获取集合中的所有values值
            System.out.println(str + " " + name);
        }
    }
}

运行结果：