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Java集合浅学(三)单列集合Collection常用方法详解,不容错过!

在上篇文章中,我们简单介绍了下Java 集合家族中的成员,那么本篇文章,我们就来看看 Java在单列集合中,为我们提供的一些方法,以及单列集合的常用遍历玩法,一起来进入学习吧。

在Java基础中我们也学过,在类实现接口后,该类就会将接口中的抽象方法继承过来,此时该类需要重写该抽象方法,完成具体的逻辑。

一、Collection 常用功能

Collection 是所有单列集合的父接口,因此在Collection 中定义了单列集合(List 和 Set)通用的一些方法,这些方法可用于操作所有的单列集合。

1.1 方法如下:


打开api文档,我们可以看到Collection 在 java.util 下,我们通过练习来演示下这些方法的使用:

1.2 方法演示:

 public class Demo1Collection {    
        public static void main(String[] args) {
            //创建集合对象
            //使用多态的形式 定义
            Collection<String> person = new ArrayList<>();
            //输出不是一个对象地址,所以说重写了toString 方法
            System.out.println(person);
                
    //        boolean add(Object o)  向集合中添加一个元素
    //        返回值是一个boolean值,一般可以不用接收
            person.add("科比");
            person.add("姚明");
            person.add("库里");
            person.add("麦迪");
            //添加完我们在输出一下这个集合
            System.out.println(person);
    //        boolean remove(Object o)  删除该集合中指定的元素
    //        返回 集合中存在元素,删除元素,返回true;集合中不存在,删除返回false
            boolean res1 = person.remove("科比");
            boolean res2 = person.remove("奥尼尔");
            System.out.println("res1=" +res1);
            System.out.println("res2=" +res2);
    //        boolean isEmpty()  判断该集合是否为空
            boolean empty = person.isEmpty();
            System.out.println("empty=" + empty);
                
    //        boolean contains(Object o)  判断该集合中是否包含某个元素
            boolean contains = person.contains("麦迪");
            System.out.println("contains=" + contains);
    //        int size()  获取该集合元素个数
            int size = person.size();
            System.out.println("size = " + size);
                
    //        public Object[] toArray()  把集合总的元素,存储到数组中
            Object[] personArray = person.toArray();
            for (int i = 0; i < personArray.length; i++) {
                System.out.println("数组--" + personArray[i]);
            }
                
    //        void clear()  删除该集合中的所有元素,但是集合还存在
            person.clear();
            System.out.println(person);    
    
            //通过多态的方式,如果我们把arrayList 换成HashSet,发现也能使用,这就是我们实现接口的好处
        }
    }

注意:有关Collection中的方法不止上面这些,其他方法可以自行查看API学习。

二、查询集合中的元素-Iterator 迭代器

2.1 Iterator 接口

在程序开发中,经常需要遍历集合中的所有元素,就是要看看里面所有的元素,那我们怎么办呢?

针对这种需求,JDK 专门提供了一个接口: java.util.Iterator。该接口也是 Java集合中的一员,但它与 Collection、Map 接口有所不同,Collection 接口 与 Map 接口 主要用于存储元素,而 Iterator 主要用于迭代访问(即 遍历) Collection中的元素,因为Iterator 对象也被称为迭代器。

下面介绍一下迭代器的概念:

迭代即Collection集合元素的通用获取方式。在取元素之前先要判断集合中有没有元素,如果有,就把这个元素取出来,继续再判断,如果还有就再取出来。一直把集合中的所有元素全部取出。这种方式专业术语称为迭代。

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通过文档,我们可以看到 Iterator 是一个接口,我们无法直接使用,而需要使用Iterator接口的实现类对象,通过Collection接口中的 Iterator()方法,就可以返回迭代器的实现类对象:

  • public Iterator iterator(): 获取结合对应的迭代器,用来遍历集合中的元素。
    通过API文档,我们可以看到 Collection 中 Itrerator 接口的常用方法如下:

  • public E next() 返回迭代的下一个元素

  • public boolean hasNext() 如果仍有元素可以迭代,则返回true

接下来我们通过案例学习,如何使用Iterator 迭代集合中的元素:

/**
     *  Iterator 迭代器使用
     */
    public class Demo1Iterator {    
        public static void main(String[] args) {            
            /**
             * 使用步骤:
             * 1. 使用集合中的方法 iterator() 获取迭代器的实现类对象,使用Iterator接口接收 (使用接口接收返回值,这就是我们说的多态)
             * 2. 使用Iterator接口中的方法 hashNext() 判断有没有下一个元素
             * 3. 使用Iterator接口中的方法 next() 取出集合中的下一个元素
             *
             */
            Collection<String> ball = new ArrayList<>();
            ball.add("篮球");
            ball.add("足球");
            ball.add("排球");
            ball.add("乒乓球");    
            //我们来获取一个迭代器,多态
            Iterator<String> iterator = ball.iterator();    
            //判断
            boolean b = iterator.hasNext();
            System.out.println("是否有元素--" + b);
            //取出
            String next = iterator.next();
            System.out.println("元素--" + next);    
            //判断
            boolean b1 = iterator.hasNext();
            System.out.println("是否有元素--" + b1);            
            //取出
            String next1 = iterator.next();
            System.out.println("元素--" + next1);    
            //判断
            boolean b2 = iterator.hasNext();
            System.out.println("是否有元素--" + b2);            
            //取出
            String next2 = iterator.next();
            System.out.println("元素--" + next2);    
            //判断
            boolean b3 = iterator.hasNext();
            System.out.println("是否有元素--" + b3);            
            //取出
            String next3 = iterator.next();
            System.out.println("元素--" + next3);    
            //判断
            boolean b4 = iterator.hasNext();
            System.out.println("是否有元素--" + b4);            
            //取出
    //        String next4 = iterator.next();
    //        System.out.println("元素--" + next4);
            //如果没有元素,在取的话,会报一个NoSuchElementException 的错误
    
    
            /**
             *
             * 代码优化 上面这些步骤是一个重复的过程,我们可以使用循环来优化,那我们选择哪种来呢
             * 我们说 知道元素个数,使用for
             * 不知道元素个数,使用while
             *
             * 那当前我们迭代器的个数,我们不知道,所以使用while循环,而我们的hasNext 就可以作为
             * while的条件来判断
             *
             */
            while (iterator.hasNext()) {
                String ballResult = iterator.next();
                System.out.println("--优化--" + ballResult);
            }
    
        }
    }

分析:

在进行集合元素取出时,如果集合中已经没有元素了,还继续使用迭代器的next方法,将会发生java.util.NoSuchElementException 没有集合元素的错误。

2.2 迭代器的实现原理

我们在之前的案例中已经完成了Iterator 遍历集合的整个过程。当遍历集合时,首先通过调用集合的iterator() 方法获得迭代器对象,然后使用hasNext()方法判断集合中是否存在下一个元素,如果存在,则调用next()方法将元素取出,否则说明已经到达集合末尾,停止遍历元素。

Itearator 迭代器对象在遍历集合时,内部采用指针的方式来跟踪集合中的元素,为了让初学者能更好的理解迭代器的工作原理,接下来通过一个图例来演示 Iterator 对象迭代元素的过程:

在获取迭代器的实现类对象是,会把索引指向集合的-1位置,也就是在调用Iterator的next方法之前,迭代器的索引位于第一个元素之前,不指向任何元素。

  • 当第一次调用迭代器的next方法后,迭代器的索引会向后移动一位,指向第一个元素并将该元素返回,

  • 当再次调用next方法时,迭代器的索引会指向第二个元素并将该元素返回,

  • 以此类推,直到hasNext方法返回false,表示到达了集合的末尾,终止对元素的遍历。

三、查询集合中的元素-增强for

3.1 概念

增强for循环(也称为 for each 循环)是JDK5以后出来的一个高级for循环,专门用来遍历数组和集合的。 通过api文档,Collection 继承了一个Iterable 接口 ,而实现这个接口允许对象成为 “foreach” 语句目标,也就是所有的单列集合都可以使用增强for。

它的内部原理其实是个Iterator 迭代器,只是用for循环的方式来简化迭代器的写法,所以在遍历的过程中,不能对集合中的元素进行增删改查操作。

格式:

for (元素类型 元素名 : 集合名或数组) {
        访问元素
    }

它用于遍历 Collection 和数组。通常只进行遍历元素,不在遍历的过程中对集合元素进行增删操作。

3.2 练习1:遍历数组

public class Demo2Foreach {    
        public static void main(String[] args) {    
            int[] array = {1,2,3,4,5};    
            for (int i : array) {
                System.out.println("--数组元素--" + i);    
                if (i == 2) {
                    i = 19;
                }
            }    
            //在增强for中修改 元素,并不能赋值
            System.out.println(Arrays.toString(array));
        }
    }

3.3 练习2:遍历集合

public class Demo3Foreach {    
        public static void main(String[] args) {
            Collection<String> ball = new ArrayList<>();
            ball.add("篮球");
            ball.add("足球");
            ball.add("排球");    
            for (String s : ball) {
                System.out.println("---" + s);
            }    
            //相对于Iterator遍历方式,增强for 简化了很多,所以优先使用该方式。
        }
    }

新for 循环必须有被遍历的目标。目标只能是Collection 或者是数组。仅仅作为遍历操作出现。

总结

本篇中主要介绍了单列集合接口Collection为我们提供的常用接口,也通过代码的方式带大家体会了一下。在后面的内容中为大家介绍了如何把单列集合中的内容查看出来(遍历),通过讲解一些底层的原理,让大家感受了一下迭代器的使用。

当然集合的遍历不仅仅限于这两种方式,例如java8为我们提供的流式遍历集合,希望大家下去后自己也能搜搜相关的遍历方式,尝试使用一下,ok,本文就到这里了。

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