Java高級(jí)程序設(shè)計(jì) 集合框架 課件

Java高級(jí)程序設(shè)計(jì)Chapter_１：集合框架課程目標(biāo)《Java高級(jí)程序設(shè)計(jì)》是一門軟件專業(yè)的核心課程。通過課程教學(xué)，使學(xué)生：學(xué)會(huì)J2SE部分的高級(jí)知識(shí)應(yīng)用實(shí)踐的全過程。掌握J(rèn)ava語言的高級(jí)特性，提高學(xué)生的開發(fā)能力。本章目標(biāo)了解Java2之前的容器類的繼承關(guān)系，熟練使用其中的類和接口。掌握J(rèn)ava集合框架，熟練使用其中的相關(guān)類和接口。掌握使用集合類的泛型用法。內(nèi)容進(jìn)度集合框架概述集合框架的迭代器Collecion<E>接口List結(jié)構(gòu)比較器Queue結(jié)構(gòu)Set結(jié)構(gòu)Map結(jié)構(gòu)Collections工具類Arrays工具類Java2之前的容器類在Java2之前，標(biāo)準(zhǔn)的Java類庫只能為最有用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)提供很小的一組類，我們通常稱之為“容器類”。容器類是由“兩條線”組成。Enumeration<E>接口

Enumeration接口是貫穿于整個(gè)Java2之前容器類的“迭代器”接口，定義了可以枚舉（遍歷）容器中元素的方法，只能單方向運(yùn)動(dòng)。成員方法：publicbooleanhasMoreElements()publicEnextElement()范例解析對(duì)于Enumeration接口來說，有一種通常的寫法，如：while(en.hasMoreElements()){Objectobj=en.nextElement();//其它操作}集合框架概述java.util包中包含了Java最強(qiáng)大的子系統(tǒng)之一，這就是“集合框架”?！凹峡蚣堋笔窃贘ava2初始版本中增加進(jìn)來的，Java2版本1.4和1.5中增強(qiáng)了它的功能。一個(gè)集合就是一組對(duì)象的容器。集合的加入導(dǎo)致了java.util中許多元素在構(gòu)造和體系結(jié)構(gòu)方面的根本變化，它也擴(kuò)展了能夠應(yīng)用的任務(wù)域。所以說，集合是所有Java程序員都需要密切關(guān)注并熟練掌握的一種技術(shù)。集合類層次關(guān)系Iterator<E>接口Iterator接口是集合框架中的單向迭代器。成員方法：publicbooleanhasNext()publicEnext()publicvoidremove()ListIterator<E>接口ListIterator是Iterator接口的子接口，是集合框架中的雙向迭代器。成員方法：publicbooleanhasPrevious()publicEprevious()publicvoidadd(Eobj)publicvoidset(Eobj)publicintnextIndex()publicintpreviousIndex()Collection<E>接口-1Collection接口是集合框架的基礎(chǔ)，聲明了多數(shù)集合類都有的核心方法，因?yàn)槎鄶?shù)的集合都實(shí)現(xiàn)Collection接口，熟悉它的方法對(duì)清楚理解集合框架是非常必要的。成員方法：publicIterator<E>iterator()publicbooleanadd(Eo)publicbooleanaddAll(Collection<?extendsE>c)Collection<E>接口-2成員方法：publicbooleanremove(Objecto)publicbooleanremoveAll(Collection<?>c)publicbooleanretainAll(Collection<?>c)publicvoidclear()publicintsize()publicbooleanisEmpty()publicbooleanequals(Objecto)Collection<E>接口-3成員方法：publicbooleancontains(Objecto)publicbooleancontainsAll(Collection<?>c)其它方法參照API文檔。List結(jié)構(gòu)層次關(guān)系List<E>接口-1成員方法：publicListIterator<E>listIterator()publicListIterator<E>listIterator(intindex)publicvoidadd(intindex,Eelement)publicbooleanaddAll(intindex,Collection<?extendsE>c)publicEset(intindex,Eelement)publicEget(intindex)List<E>接口-2成員方法：publicList<E>subList(intfromIndex,inttoIndex)publicintindexOf(Objecto)publicintlastIndexOf(Objecto)Vector<E>類-1在編程中，經(jīng)常用數(shù)組來對(duì)一些數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，不僅編程方便，而且效率高，但是，數(shù)組必須是定長(zhǎng)的，其元素類型必須一致，不能滿足動(dòng)態(tài)增元素和存放不同類型的元素的需要。java.util包中的Vector類正是用來處理這種情況的。Vector是線程安全的（ArrayList不是線程安全的）。構(gòu)造方法：publicVector()Vector<E>類-2構(gòu)造方法：publicVector(intinitialCapacity)publicVector(intinitialCapacity,intcapacityIncrement)publicVector(Collection<?extendsE>c)成員方法：publicintcapacity()publicintsize()Vector<E>類-3成員方法：publicvoidaddElement(Eobj)publicvoidinsertElementAt(Eobj,intindex)publicvoidsetElementAt(Eobj,intindex)publicbooleanremoveElement(Objectobj)publicvoidremoveElementAt(intindex)publicvoidremoveAllElements()Vector<E>類-4成員方法：publicEfirstElement()publicElastElement()publicEelementAt(intindex)publicbooleanisEmpty()publicbooleancontains(Objectelem)publicintindexOf(Objectelem)publicintindexOf(Objectelem,intindex)Vector<E>類-5成員方法：publicintlastIndexOf(Objectelem)publicintlastIndexOf(Objectelem,intindex)publicEnumeration<E>elements()publicbooleanequals(Objecto)publicObjectclone()publicvoidtrimToSize()publicvoidsetSize(intnewSize)Vector<E>類-6

上述方法都是在Java2之前的容類中出現(xiàn)的方法，因已將Vector納入集合框架，所以之前的方法也進(jìn)行了泛化處理。

練習(xí)：（1）構(gòu)造一個(gè)Vector對(duì)象，存儲(chǔ)10個(gè)String對(duì)象和10個(gè)Integer對(duì)象，隨機(jī)存，要求輸出所有Integer對(duì)象封裝值的和、所有String對(duì)象連接一起的值。（2）構(gòu)造一個(gè)Vector對(duì)象，存儲(chǔ)10個(gè)Number對(duì)象，然后用泛型方法進(jìn)行迭代、求和。（分別用Enumeration和Iterator完成迭代操作）For(Objecto:vector){

if(oinstanceofjava.lang.Integer){…..}}Stack<E>類-1Stack類是實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)的后進(jìn)先出的堆棧，是Vector的子類，但是它的下標(biāo)是從1開始的（棧頂下標(biāo)為1，棧底下標(biāo)為size）。所以說Vector類所用到的方法Stack的方法都可以用，但是在實(shí)際應(yīng)用中，盡量不使用繼承來的方法。構(gòu)造方法：publicStack()Stack<E>類-2成員方法：publicEpush(Eitem)publicEpop()publicEpeek()publicbooleanempty()publicintsearch(Objecto)練習(xí)：構(gòu)造一個(gè)Stack對(duì)象，測(cè)試入棧出棧操作。ArrayList<E>類ArrayList是底層以數(shù)組實(shí)現(xiàn)的List。構(gòu)造方法：publicArrayList()publicArrayList(intinitialCapacity)publicArrayList(Collection<?extendsE>c)成員方法：publicvoidtrimToSize()

練習(xí)：創(chuàng)建一個(gè)ArrayList對(duì)象，測(cè)試添加元素、單向遍歷及雙向遍歷。CopyOnWriteArrayList<E>類ArrayList的一個(gè)線程安全的變體，其中所有可變操作（添加、設(shè)置，等等）都是通過對(duì)基礎(chǔ)數(shù)組進(jìn)行一次新的復(fù)制來實(shí)現(xiàn)的。構(gòu)造方法：publicCopyOnWriteArrayList()publicCopyOnWriteArrayList(Collection<?extendsE>c)publicCopyOnWriteArrayList(E[]toCopyIn)LinkedList<E>類-1LinkedList是底層以雙向鏈表實(shí)現(xiàn)的List。構(gòu)造方法：publicLinkedList()publicLinkedList(Collection<?extendsE>c)成員方法：publicvoidaddFirst(Eo)publicvoidaddLast(Eo)LinkedList<E>類-2成員方法：publicEgetFirst()publicEgetLast()publicEremoveFirst()publicEremoveLast()

練習(xí)：創(chuàng)建一個(gè)LinkList，添加、插入、刪除元素的測(cè)試。比較器–Comparable<T>接口Comparable接口強(qiáng)行對(duì)實(shí)現(xiàn)它的每個(gè)類的對(duì)象進(jìn)行整體排序。此排序被稱為該類的自然排序，類的

compareTo方法被稱為它的自然比較方法。成員方法：publicintcompareTo(To)比較器–Comparator<T>接口

比較方法強(qiáng)行對(duì)某些對(duì)象Collection進(jìn)行整體排序?？梢詫?/p>

Comparator傳遞給

sort方法從而允許在排序順序上實(shí)現(xiàn)精確控制。還可以使用

Comparator來控制某些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（如

TreeSet或

TreeMap）的順序。成員方法：publicintcompare(To1,To2)publicbooleanequals(Objectobj)Queue結(jié)構(gòu)層次關(guān)系Queue<E>接口

Queue代表的是先進(jìn)先出的隊(duì)列，有如下行為：成員方法：publicbooleanoffer(Eelement)publicEremove()publicEpoll()publicEpeek()publicEelement()范例解析importjava.util.*;publicclassLinkedListQueueTest{ publicstaticvoidmain(String[]args){ Queue<Integer>q=newLinkedList<Integer>(); q.offer(1); q.offer(2); Iterator<Integer>iter=q.iterator(); while(iter.hasNext()){ Integeri=iter.next范例解析 System.out.println(i); } while(q.peek()!=null){//.OR.!q.isEmpty() Integeri=q.poll(); System.out.println(i); } }}BlockingQueue<E>接口-1

Queue接口有七個(gè)具體實(shí)現(xiàn)的子類，其中實(shí)現(xiàn)了BlockingQueue接口的五個(gè)“阻塞隊(duì)列類”和兩個(gè)“非阻塞隊(duì)列類”（PriorityQueue和

ConcurrentLinkedQueue）。成員方法：publicintdrainTo(Collection<?superE>c)publicintdrainTo(Collection<?superE>c,intmaxElements)BlockingQueue<E>接口-2成員方法：publicbooleanoffer(Eo,longtimeout,TimeUnitunit)throwsInterruptedExceptionpublicEpoll(longtimeout,TimeUnitunit)throwsInterruptedExceptionpublicvoidput(Eo)throwsInterruptedExceptionpublicEtake()throwsInterruptedExceptionpublicintremainingCapacity()BlockingQueue<E>接口-3BlockingQueue接口五個(gè)實(shí)現(xiàn)類分別是：（1）ArrayBlockingQueue（2）LinkedBlockingQueue（3）PriorityBlockingQueue（4）DelayQueue（5）SynchronousQueueSet結(jié)構(gòu)層次關(guān)系Set中元素是無序的，是不重復(fù)的。元素相同的條件是：1）equals相等。2）hashCode值相等。HashSet<E>類-1HashSet擴(kuò)展AbstractSet并且實(shí)現(xiàn)Set接口。它創(chuàng)建一個(gè)使用哈希表存儲(chǔ)的集合。哈希表是通過使用稱為散列法的機(jī)制來存儲(chǔ)信息的。在散列法中，鍵的信息內(nèi)容用于確定一個(gè)唯一的值，稱為它的哈希碼（散列碼）。然后哈希碼作為與鍵相關(guān)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)之處的索引使用。鍵到它的哈希碼的轉(zhuǎn)化是自動(dòng)完成的，我們不會(huì)看到哈希碼本身，同樣，哈希碼也不能直接索引哈希表。HashSet<E>類-2構(gòu)造方法：publicHashSet()publicHashSet(intinitialCapacity)publicHashSet(intinitialCapacity,floatloadFactor)publicHashSet(Collection<?extendsE>c)

練習(xí)：創(chuàng)建一個(gè)HashSet，添加元素后遍歷，觀察順序與添加順序是否一致。SortedSet<E>接口SortedSet接口是Set接口的子接口，功能是保證集合中元素始終處于“升”序的狀態(tài)。成員方法：publicComparator<?superE>comparator()publicEfirst()publicElast()publicSortedSet<E>headSet(EtoElement)publicSortedSet<E>subSet(EfromElement,EtoElement)publicSortedSet<E>tailSet(EfromElement)TreeSet<E>類-1TreeSet類的底層結(jié)構(gòu)為樹的一種有序的Set。對(duì)象以升序順序存儲(chǔ)，訪問和遍歷它的時(shí)間很快，這使得TreeSet成為存儲(chǔ)大量必須能很快查找的排序信息的很好選擇。構(gòu)造方法：publicTreeSet()publicTreeSet(Collection<?extendsE>c)publicTreeSet(Comparator<?superE>c)publicTreeSet(SortedSet<E>s)TreeSet<E>類-2練習(xí)：構(gòu)造一個(gè)TreeSet，存放一批Integer對(duì)象，遍歷查看結(jié)果。練習(xí)：自定義一個(gè)Comparator比較器，存放Integer對(duì)象，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單倒序排列。Map結(jié)構(gòu)層次關(guān)系Map.Entry<K,V>接口-1

Map.Entry是Map接口的內(nèi)部接口，它的功能是：封裝一個(gè)key/value，也就是說，一個(gè)Map.Entry對(duì)象就是一個(gè)鍵/值對(duì)。每個(gè)Map集合元素是一個(gè)Map.Entry對(duì)象。成員方法：publicKgetKey()publicVgetValue()publicVsetValue(Vvalue)Map.Entry<K,V>接口-2成員方法：publicbooleanequals(Objecto)publicinthashCode()Map<K,V>接口-1Map接口是將鍵映射到值的對(duì)象。一個(gè)映射不能包含重復(fù)的鍵；每個(gè)鍵最多只能映射一個(gè)值。此接口用于代替Java2之前容器類的Dictionary類，后者完全是一個(gè)抽象類，而不是一個(gè)接口。成員方法：publicVput(Kkey,Vvalue)publicvoidputAll(Map<?extendsK,?extendsV>t)Map<K,V>接口-2成員方法：publicVget(Objectkey)publicVremove(Objectkey)publicvoidclear()publicintsize()publicbooleancontainsKey(Objectkey)publicbooleancontainsValue(Objectvalue)publicbooleanisEmpty()Map<K,V>接口-3成員方法：publicSet<Map.Entry<K,V>>entrySet()publicSet<K>keySet()publicCollection<V>values()HashMap<K,V>類-1HashMap是一個(gè)基于散列表完成的一個(gè)實(shí)現(xiàn)品，可以用它來取代Hashtable。構(gòu)造方法：publicHashMap()publicHashMap(intinitialCapacity)publicHashMap(intinitialCapacity,floatloadFactor)publicHashMap(Map<?extendsK,?extendsV>m)HashMap<K,V>類-2

練習(xí)：構(gòu)造一個(gè)HashMap，加入一些String，用兩種方法實(shí)現(xiàn)遍歷，一是用entrySet方法，一種是用keySet方法。SortedMap<K,V>接口-1SortedMap接口是Map接口的子接口，功能是保證集合中鍵/值對(duì)始終處于按鍵排列“升”序的狀態(tài)。成員方法：publicComparator<?superK>comparator()publicKfirstKey()publicKlastKey()SortedMap<K,V>接口-2成員方法：publicSortedMap<K,V>headMap(KtoKey)publicSortedMap<K,V>subMap(KfromKey,KtoKey)publicSortedMap<K,V>tailMap(KfromKey)TreeMap<K,V>類-1TreeMap是底層基于樹完成的一個(gè)Map。當(dāng)我們遍歷它時(shí)，會(huì)以排序形式出現(xiàn)，次序由Comparable或Comparator比較器決定。構(gòu)造方法：publicTreeMap()publicTreeMap(Map<?extendsK,?extendsV>m)publicTreeMap(Comparator<?superK>c)publicTreeMap(SortedMap<K,?extendsV>m)TreeMap<K,V>類-2

練習(xí)：構(gòu)造一個(gè)TreeMap，存放一批Integer/String對(duì)象，遍歷查看結(jié)果。

練習(xí)：自定義一個(gè)Comparator比較器，存放Integer對(duì)象，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單倒序排列。其它Map接口的實(shí)現(xiàn)類在集合框架中，還有幾個(gè)Map接口的實(shí)現(xiàn)類，請(qǐng)自行參照API文檔做練習(xí)。

（1）IdentityHashMap（2）WeakHashMap（3）EnumMap（4）ConcurrentMap（5）ConcurrentHashMapDictionary<K,V>類-1Dictionary從字面上理解為“字典”，是一個(gè)表示鍵/值對(duì)存儲(chǔ)庫的抽象類，代表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為映射。我們可以將給定一個(gè)鍵和值存儲(chǔ)到Dictionary對(duì)象中。一旦被存儲(chǔ)，可以通過它的鍵映射到它的值。構(gòu)造方法：publicDictionary()Dictionary<K,V>類-2成員方法：publicabstractVput(Kkey,Vvalue)publicabstractVget(Objectkey)publicabstractVremove(Objectkey)publicabstractintsize()publicabstractbooleanisEmpty()publicabstractEnumeration<K>keys()publicabstractEnumeration<V>elements()Hashtable<K,V>類-1Hashtable是原始util包的一部分，是Dictionary的具體實(shí)現(xiàn)。當(dāng)使用Hashtable時(shí)，你指定一個(gè)對(duì)象作為一個(gè)鍵，另外指定一個(gè)與那個(gè)鍵關(guān)聯(lián)的值。然后鍵被散列，相應(yīng)的散列碼用做值存儲(chǔ)在表中的索引。構(gòu)造方法：publicHashtable()publicHashtable(intinitialCapacity)Hashtable<K,V>類-2構(gòu)造方法：publicHashtable(intinitialCapacity,floatloadFactor)publicHashtable(Map<?extendsK,?extendsV>t)成員方法：publicbooleanisEmpty()publicbooleancontains(Objectvalue)Hashtable<K,V>類-3成員方法：publicbooleancontainsKey(Objectkey)publicvoidclear()publicObjectclone()練習(xí)：構(gòu)造Hashtable對(duì)象，測(cè)試其成員方法。HashtableHashtablekey不可以為null.HashMap

key可以為null.Hashtable

中的方法是同步方法，線程安全的。HashMap不是線程安全的。Properties類-1Properties是屬性表，是Hashtable類的一個(gè)子類，是一種特殊的映射結(jié)構(gòu)。鍵和值必須是String。還可以將屬性表保存到一個(gè)文件，也可以從一個(gè)文件那里加載。構(gòu)造方法：publicProper