Java集合框架和泛型

1.Java集合框架

架构图：在这里插入图片描述
Java的集合框架是一组用于存储和操作数据的类和接口。它提供了各种数据结构，如列表、集合、映射等，以及用于操作这些数据结构的算法和工具。Java集合框架位于Java.util包中，并且是Java编程中常用的核心组件之一。

Java集合框架主要包括以下接口和类：

Collection接口：它是集合框架中最基本的接口，定义了一组操作集合的方法，如添加、删除、迭代、查询等。

List接口：继承自Collection接口, List接口存储一组不唯一，有序（插入顺序）的对象。List的实现类有ArrayList、LinkedList。

Set接口：继承自Collection接口，Set接口存储一组唯一，无序的对象。常见的实现类有HashSet、TreeSet。

Map接口：存储一组键值对像，提供key到value的映射。常见的实现类有HashMap、TreeMap和LinkedHashMap。

2.Collection接口

接口是Java集合框架中的顶层接口之一，它表示一组对象的集合。它是一个通用的接口，可以用来存储任意类型的对象。

Collection接口定义了一些基本的方法，用于添加、删除、查询和遍历集合中的元素。它提供了一种统一的方式来操作集合，无论具体的实现类是什么。
常用方法：

boolean add(a)	向当前集合中添加元素a,成功添加返回true
boolean addAll(Collection<? extends E> collection)	向当前集合中添加指定集合中的所有元素，成功添加返回true
boolean remove(Object e)	从当前集合中删除指定的元素
boolean removeAll(Collection<?> collection)	删除当前集合中与指定集合中相同的元素。
boolean retainAll(Collection<?> collection)	保留当前集合中与指定集合中相同的元素，删除其他元素。
void clear()	清空集合中的所有元素。
boolean contains(Object element)	判断集合中是否包含指定的元素。
boolean containsAll(Collection<?> collection)	判断当前集合是否包含指定集合中的所有元素。
boolean isEmpty()	判断集合是否为空。
int size()	返回集合中元素的个数。
Object[] toArray()	将集合转换为数组。
Iterator<E> iterator()	返回一个迭代器，用于遍历集合中的元素。

3.list接口里的ArrayList实现类和LinkedList实现类

ArrayList实现类实现了长度可变的数组，在内存中分配连续的空间，遍历元素和随机访问的效率比较高。

LinkedList实现类采用链表存储方式，插入、删除元素时效率比较高。

ArrayList集合类

相比于LinkedList我们经常使用ArrayList

Array有三种遍历方式，都在下面代码里。
常用方法(方法名里的第一个是返回值，第二个才是方法名)

方法名	作用
boolean add （Ocbject o）	在列表的末尾添加元素，起始位置从0开始
void add(int index,Object o)	在指定的索引位置添加元素。索引必须介于0和列表中元素个数之间
int size()	返回列表中的元素个数
Object get(int index)	返回指定索引位置处的元素。取出的元素是Object类型，使用前需要进行强制类型转换
boolean contains(Object o)	判断列表中是否存在指定元素
Object remove(int index)	从列表中删除指定位置元素，起始索引位置从0开始
boolean clear()	清空列表中的所有元素，返回true
boolean isEmpty()	判断列表是否为空，如果为空则返回true
Iterator<E> iterator()	返回一个迭代器，用于遍历列表中的元素
Object[] toArray()	将列表中的元素以数组形式返回

补充：retainAll（）
lista.retainAll(listb）
retainAll()方法是List接口的一个方法，用于保留两个列表中相同的元素。换句话说，它从lista中删除所有不包含在listb中的元素。
Iterator这个E是泛型，后面介绍

List list = new ArrayList();
        Animal a = new Animal("小猫", 13);
        Animal b = new Animal("小狗", 15);
        Animal c = new Animal("小猪", 10);
        //添加
        list.add(a);
        list.add(1, b);
        list.add(2, c);

        //删除
        list.remove(1);
        list.remove("小猪");
        //list.clear();清空

        //修改
        list.set(1, new Animal("小鹅", 16));

        //插入
        list.add(1, new Animal("小羊", 6));

        //查询
        System.out.println("ArrayList里有" + list.size() + "只动物");
        Animal animale = (Animal) list.get(0);
        System.out.println("第一个动物是" + animale.getName());
        if (list.contains(a)) {
            System.out.println("ArrayList里有小猫");
        }
        System.out.println("--------------");

        //遍历
        //for循环遍历
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            Animal animal = (Animal) list.get(i);
            System.out.println(animal.getName() + " " + animal.getAge());
        }
        System.out.println("--------------");

        //加强for循环遍历
        for (Object animals : list) {
            Animal animal = (Animal) animals;
            System.out.println(animal.getName() + " " + animal.getAge());
        }
        System.out.println("--------------");

        //迭代器
        Iterator<Animal> it = list.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            Animal animal = (Animal) it.next();
            System.out.println(animal.getName() + " " + animal.getAge());
        }
        System.out.println("--------------");

        //判断是否为空
        System.out.println(list.isEmpty());

        //类型转换
        list.toArray();

List接口类的LinkedList实现类

插入或删除元素时比ArrrayList快

方法名	作用
void addFirst(Object o)	在列表的首部添加元素
void addLast(Object o)	在列表的末尾添加元素
Object getFirst()	返回列表中的第一个元素
Object getLast()	返回列表中的最后一个元素
Object removeFirst()	删除并返回列表中的最后一个元素
Object removeLast()	删除并返回列表中的最后一个元素

 LinkedList list = new LinkedList();
        Animal a = new Animal("小猫", 13);
        Animal b = new Animal("小狗", 15);
        Animal c = new Animal("小猪", 10);
        //增加
        list.add(a);
        list.addFirst(b);
        list.addLast(c);

        //获取
        Animal li = (Animal) list.getFirst();
        System.out.println(li.getName());
        Animal li2 = (Animal) list.getLast();
        System.out.println(li2.getName());
        Animal li3 = (Animal) list.get(2);
        System.out.println(li3.getName());


        //删除
        list.remove(0);
        list.remove("小猪");
        list.removeLast();
        list.removeFirst();
        list.clear();
        list.removeAll(list);

        //迭代器遍历
        Iterator it = list.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            Animal animal = (Animal) it.next();
            System.out.println(animal.getName() + " " + animal.getAge());
        }
        
        //for循环遍历
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            Animal animal = (Animal) list.get(i);
            System.out.println(animal.getName()+" "+animal.getAge());
        }
        
        //增强for循环遍历
        for(Object animal: list){
            Animal animal1 = (Animal) animal;
            System.out.println(animal1.getName()+" "+animal1.getAge());

浅浅分析一下ArrayList和LinkedList有什么异同
相同点：都是Java集合框架Collection接口下List接口的两个实现类，都是存放
一组不唯一，有序的对象。
不同点：存放方式不同，
ArrayList使用一个可变大小的数组来存储元素。它支持快速随机访问和按索引访问元素，因为它可以根据索引直接计算出元素的位置。但是，在删除或插入元素时，需要对后续元素进行移动，因为数组的大小是固定的。这可能会导致性能下降，特别是当操作集合中的大量元素时。

LinkedList使用**双向链表来存储元素。**在插入或删除元素时，只需要更改相邻节点的引用，而不需要移动其他元素。这使得插入和删除操作更快。然而，访问元素的速度较慢，因为需要遍历链表来找到特定索引的元素。

所以，ArrayList遍历元素和随机访问元素的效率比较高，LinkedList插入、删除元素时效率比较高。

4.Set接口

Set接口存放一组唯一、无序的对象，Set存放的是对象的引用，Set接口里的元素是通过equals方法比较确定是否唯一的，HashSet是Set接口常用的实现类。

注意Set接口里不存在get()方法

public class TestSetequals {
    public static void main(String[] args) {
        Set set = new HashSet();
        String s1 = new String("java");
        String s2 = s1;
        System.out.println(s1 == s2);
        String s3 = new String("java");
        System.out.println(s1 == s3);
        System.out.println(s1.equals(s3));//String类重写了Object类的equals方法,set比较元素是通过equals的方法。
        set.add(s1);
        set.add(s2);
        set.add(s3);
        System.out.println(set.size());//Set接口存储一组唯一，无序的对象
    }
}

###HashSet实现类
HashSet是Java中的一种集合实现类，它基于哈希表实现。HashSet中的元素是无序的，不允许重复，并且允许使用null元素。
常用方法：

方法名	作用
add(element)	将指定的元素添加到集合中，如果元素已经存在，则不会进行任何操作。
addAll(collection)	将指定集合中的所有元素添加到集合中。
remove(element)	从集合中移除指定的元素，如果元素不存在，则不会进行任何操作。
removeAll(collection)	从集合中移除指定集合中包含的所有元素。
contains(element)	判断集合中是否包含指定的元素。
isEmpty()	判断集合是否为空。
size()	返回集合中元素的个数。
clear()	清空集合中的所有元素。
iterator()	返回一个迭代器，用于遍历集合中的元素

 public static void main(String[] args) {
        Set list = new HashSet();
        Animal a = new Animal("小猫", 13);
        Animal b = new Animal("小狗", 15);
        Animal c = new Animal("小猪", 10);
        //增加
        list.add(a);
        list.add(b);
        list.add(c);
        //获取元素个数
        System.out.println(list.size());

        //删除

        list.remove(a);
//        list.clear();
//        list.removeAll(list);
        //遍历：
        Iterator it = list.iterator();//迭代器遍历
        while (it.hasNext()) {
        	Animal animal =(Animal) it.next();
            System.out.println(animal.getName());
        }
        System.out.println("--------------");
        for (Object s : list) {//增强for循环遍历
            Animal animal = (Animal) s;
            System.out.println(animal.getName());
        }

因为没有Set接口没有get（）方法，所以只有增强for循环和迭代器循环两种！

5.迭代器循环的逻辑：

1.创建一个Iterator的实例。
2.在for循环里用boolean hasNext()方法判断是否存在另一个可访问的元素，然后用Object next返回要访问的元素。

        Iterator it = list.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            Animal animal = (Animal) it.next();
            System.out.println(animal.getName() + " " + animal.getAge());
        }

6.泛型

泛型是一种约束，泛型的本质是参数化类型，也就是说将要操作的数据类型指定为一个参数，用泛型约束数据。

 ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
        List list2 = new ArrayList();
        list2.add("张三");
        list2.add("李四");
        list2.add(1, "王五");
        System.out.println(list2.size());
        for (int i = 0; i < list2.size(); i++) {
//            String name = (String) list2.get(i);泛型将其约束为String
            System.out.println(list2.get(i));
        }
        for (Object s : list2) {
            System.out.println(s);
        }
        System.out.println("--------------");
        Iterator it = list2.iterator(); //用while循环
        while (it.hasNext()) {
//            String name = (String) it.next();
            System.out.println(it.next());
        }
        System.out.println("--------------");
        System.out.println("是否包含王五：" + list2.contains("王五"));
        list2.remove(1);
        list2.remove("张三");