JavaSE-16 集合框架

学习要点

• Java集合框架内容
• ArrayList和LinkedList
• HashMap
• Iterator
• 泛型集合

Java的集合框架

1  概述

数据结构是以某种形式将数据组织在一起的集合，它不仅存储数据，还支持访问和处理数据的操作。

数据结构对程序设计有着深远的影响，在面向过程的C语言中，数据库结构用struct来描述，而在面向对象的编程中，数据结构是用类来描述的，并且包含有对该数据结构操作的方法。

在Java语言中，Java语言的设计者对常用的数据结构和算法做了一些规范（接口）和实现（具体实现接口的类）。所有抽象出来的数据结构和操作（算法）统称为Java集合框架（JavaCollectionFramework）。

在Java 2之前，Java是没有完整的集合框架的。它只有一些简单的可以自扩展的容器类，比如Vector，Stack，Hashtable等。这些容器类在使用的过程中由于效率问题饱受诟病，因此在Java 2中，Java设计者们进行了大刀阔斧的整改，重新设计，于是就有了现在的集合框架。需要注意的是，之前的那些容器类库并没有被弃用而是进行了保留，主要是为了向下兼容的目的，平时尽量少用。

在编写Java程序在具体应用时，不必考虑数据结构和算法实现细节，只需要用这些类创建出来一些对象，然后直接应用就可以了，这样就大大提高了编程效率。

Java集合框架提供了一套性能优良、使用方便的接口和类，它们位于java.util包中。

2  Java集合框架图

3  Java集合框架简化图

4  Collection接口

Collection 接口存储一组不唯一，无序的对象

List 接口存储一组不唯一，有序（插入顺序）的对象

Set 接口存储一组唯一，无序的对象

5  Map接口

Map接口存储一组键值对象，提供key到value的映射。

List接口实现类

1        ArrayList

ArrayList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元素的效率比较高。

2        LinkedList

LinkedList采用链表存储方式。插入、删除元素时效率比较高。

3        ArrayList操作数据

• List接口提供的常用操作方法

演示：使用ArrayList集合存储学生信息，并执行以下操作

1. 学生对象信息：学号、姓名、年龄、性别、班级。
2. 多个学生信息添加到集合中
3. 查看学生的数量及所有学生的信息
4. 删除集合中部分学生的元素
5. 判断集合中是否包含指定学生

4        LinkedList操作数据

• 插入、删除操作频繁时，可使用LinkedList来提高效率。
• LinkedList特有的操作方法

上机练习 ：使用LinkedList集合存储新闻对象信息，并执行以下操作

1. 新闻对象信息：编号、标题、作者、内容、出版日期。
2. 多条新闻信息添加到集合中
3. 查看新闻的数量及所有新闻的信息
4. 删除头条新闻
5. 删除最后一条新闻
6. 把指定新闻添加到头条

Map接口实现类

1  HashMap

Map接口专门处理键值映射数据的存储，可以根据键实现对值的操作。最常用的实现类是HashMap。

Map接口常用方法

上机练习 ：使用Map存储元素

需求描述：建立姓名和学生对象之间的键值映射，并通过key和value进行操作，如何实现数据的存储和操作？

2  遍历Map集合

方法1：通过迭代器Iterator实现遍历

获取Iterator ：Collection 接口的iterate()方法

Iterator的方法：

• boolean hasNext(): 判断是否存在另一个可访问的元素。
• Object next(): 返回要访问的下一个元素。

示例代码：

/* 1、创建多个学生对象*/

       Student zs = new Student("张三", "大一");

       Student ls = new Student("李四", "大二");

       Student ww = new Student("王五", "大三");

       Student zl = new Student("赵六", "大四");

       /* 2、创建Map集合对象并把多个学生对象放入其中*/

       Map studentMap=new HashMap();

       studentMap.put(zs.getName(),zs);

       studentMap.put(ls.getName(),ls);

       studentMap.put(ww.getName(),ww);

       studentMap.put(zl.getName(),zl);

       /*3、通过迭代器依次输出集合中所有学生的信息*/

       System.out.println("使用Iterator遍历，所有学生的姓名和年级分别是：");

       Set keys=studentMap.keySet();//取出所有key的集合

       Iterator it=keys.iterator();//获取Iterator对象

       while(it.hasNext()){

           String key=(String)it.next();  //取出key

           Student stu=(Student)studentMap.get(key); //根据key取出对应的值

           System.out.println(key+"\t"+stu.getGrade());

           }

方法2：增强型for循环

示例代码：

        //使用foreach语句输出集合中所有学生的信息

         for(Object key:keys){

            Student stu=(Student)studentMap.get(key);  //根据key取出对应的值

            System.out.println(key+"\t"+stu.getGrade());   

        }

上机练习3：遍历学生Map集合

集合类对比

1  Vector和ArrayList的异同

2  Hashtable和HashMap的异同

3  建议

开发过程中，推荐使用ArrayList和HashMap。

泛型集合

1        问题

List和Map在存储数据时候，发生装箱操作，所有数据类型都转换成Object类型。当取出的时候需要拆箱，可能导致数据类型转换失败。

例如：

List的get(int index)方法获取元素

Map的get(Object key)方法获取元素

Iterator的next()方法获取元素

2  解决方案

泛型：JDK5.0使用泛型改写了集合框架中的所有接口和类，使之实现参数化类型。

参数化类型：parameterized type。也称为泛型（Generic）。

泛型保证数据存取的时候不再进行装箱和拆箱的操作，避免类型转换失败，保证数据类型的安全。

例如：

List<Student>  list = new  ArrayList<Student>(); //jdk1.7以后支持菱形写法

// List<Student>  list = new  ArrayList<>();

Map<String,Student>  stuMap=new  HashMap<String,Student>();

// Map<String,Student>  stuMap=new  HashMap<>();

Set<String>  keys=stuMap.keySet();   //取出所有key的集合

Iterator<String>  it=keys.iterator();     

上机练习：使用泛型改造上机练习1-3