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Java里的容器 Collection 简介

[日期:2016-12-11] 来源:Linux社区  作者:nvd11 [字体: ]

容器也是Java面试经常问到的问题.  也是Java编程的其中1个难点,在一篇文章中很难全部讲清楚, 我打算分几篇逐步介绍。

一.  什么是容器

1.1 容器的定义

Java里的容器的定义很简单:

容器(Collection)也称为集合, 在java中就是指对象的集合.

这里可以看出1个特性:  容器里存放的都只能是对象. 实际上是存放对象的指针(头部地址).

1.2 为何需要容器

在编程中我们通常需要将若干个对象进行集中处理.

当然. 通过数组也可以实现此需求.

但是数组也存在两个硬伤:

1. 数组中元素的元素必须相同.

2. 数组的长度难以扩充

这里解析一下:

假如A是1个类名, 那么

A arr_A[] = new A[10];

标识在内存里分配了1个数组, 数组的长度是10.

首先这个数组的元素只能是A的对象, 这个肯定的了.

假如想扩充这个数组, 那么只能重新建立1个长度更长的数组, 并使用System.arraycopy() 函数把原数组的内容copy到新数组里.

这样的话十分耗费cpu资源和内存空间.

例子:

package Collection_kng;

class A{
    private int i;
    public A(int i){
        this.i = i;
    }

    public String toString(){
        return "" + this.i;
    }
}

public class Collect1{
    public static void f(){
        A[] arr_A = new A[10];
        int i;
        for(i = 0; i < 10; i++){
            arr_A[i] = new A(i);
        }   

        A[] arr_A2 = new A[11];
        System.arraycopy(arr_A,0,arr_A2,0,10);

        arr_A2[10] = new A(11);
        for(i = 0; i < 11; i++){
          System.out.println(arr_A2[i]);
        }   
    }
}

所以讲: 对于1个数组, 一旦分配内存, 如果你想改变内存长度, 则效率会很低.

而使用容器的话, 可以解决这个两个问题.

也就是讲:  一个容器可以存放不同类型的对象(实际上是对象的指针),  而且可以灵活扩充容器的长度.

例子:

  public static void g(){
        ArrayList arr_l = new ArrayList();
        int i;
        for(i = 0; i < 10; i++){
            arr_l.add(new A(i));
        }   

        arr_l.add(new A(11));
        for(i = 0; i < 11; i++){
          System.out.println(arr_l.get(i));
        }   
    }

二.  容器的分类

在数学上, 我们可以把容器分为三种.

1.集(Set)

    Set相当于数学上的集合, Set中的所有元素是无序的, 而且不允许出现重复的元素.

2.列表(List)

    List相当于代数里的队列, 列表的元素是有序的, 而且允许包含重复成员.

    当然, 在java中List也可以分为数组列表(ArrayList)和链表(LinkedList), 它们两者的使用方法类似, 但是内存存储机制是不同的.

3.映射(Map)

    Map保存所谓的'键值对'(Key - Value)信息, 映射中不能出现重复的键(key), 每个键最多只能映射一个值.

在java中, sun公司为上面三个容器类型设计了三个对应的接口(interface), 这个三个接口分别是 Set List Map.

框架图如下:

可以见到, 对于Set来讲, Set接口继承了Collection接口,  HashSet这个容器(类)实现了Set接口.

而ArrayList和 LinkedList都实现了List接口, List接口也是继承自Collection接口.

而HashMap容器则是实现了Map接口, 而Map接口并不继承与Collection接口哦.

由此看出, Java里的容器类是基于接口(interface)构建的.

* Collection 定义了存取一组对象的方法, 其子接口Set和List分别定义了存储方式.

* Map接口定义了存储(key-value)映射对的方法.

很多时候, 大家还会见到另1中容器Vector, 其实Vector也是List容器一种, 但是Vector支持线程同步(里面的方法都是sycronized的), 也就是允许多个线程同时操作1个Vector容器而不丢失数据.

而Arraylist并不是同步的.

三.  容器的若干个常用的方法

容器作为1个类, 当然有若干个常用的成员方法, 为了叙述方便, 先介绍这一点.

3.1 int size();

返回Collection中的元素个数.

3.2 boolean containsAll(collection c);

判断1个容器是否包含另1个容器的所有元素, 这里的元素指的的是对象的指针, 也就是对象的本身.

3.3 boolean add(Object e);

把1个对象添加到容器中, 这个方法是每种容器必有的方法.

3.4 boolean remove(Object e);

移除容器中首次出现的制定对象, 因为List容器根据次序不同允许存在重复的对象

3.5 get(int index);

获得容器中第index个元素, 这个方法在List容器中十分常用, 但是不并适用于Set容器, 因为Set容器的元素是无序的.

3.6 Iterator iterator();

一些无序的容器很难通过循环来遍历元素, 这时我们可以利用迭代器来遍历容器元素.

3.7 Object[] toArray();

容器不是数组, 不能用下标来访问容器的元素, 这个方法可以返回1个包含容器所有元素的数组.

3.8 重写容器元素的toString()方法

很多时候, 我们需要循环输出容器元素的对象.

例如:

for(...){
  System.out.println(arr1.get(i));
}

注意利用get()方法返回的是1个对象.

而println方法是输出对象的toString()方法.  toString()方法在基类(Object)中被定义成输出对象的类名+hashcode(). 

而很多时候我们需要的是输出对象的其他有用信息(例如关键成员的值)

所以强烈建议:

  为所有有可能放入容器的类重写toString()方法.

四.  Collections 类

上面提到了, Collection其实是1个接口, 但是Java里也存在1个类叫Collections,  而这个Collections也是跟容器有关的.

我们常用的容器, 例如Arraylist, HashSet, Linkedlist等都是基于Collection接口实现的.

所以 Collections并不是上述容器的超类.

实际上, 在java里的容器(例如Arraylist, Linklist)类只提供了一些简单的操作方法, 如add(), get(), size()等.

而一些复杂的功能, 例如排序(sort), 倒置(reverst),则没用提供.

所以Java提供了另1个类Collections, 集合了很多队容器进行复杂操作的静态方法. 这个就是Collections类的意义.

下面列举若干Collections类的常用方法

4.1 void sort(List);

对List容器内的元素排序, 前提是容器内元素的类已经实现Comparable 接口(可以比较的)

下一篇文章会详细提到.

4.2 void Shuffle(List);

对List容器的元素进行随机排序.

4.3 void reverst(List);

就是传说中的倒置, 队List容器内的元素进行逆排序, 一般没什么用..

4.4 void Fill(List,Object);

把容器内的所有元素都替换为1个制定对象(object)

4.5 void Copy(List dest,List src);

把容器src里的内容复制到dest容器

4.6 int bianrySearch(List,Object);

对于已排序的容器, 利用折半查找法找出制定对象.

本文永久更新链接地址http://www.linuxidc.com/Linux/2016-12/138185.htm

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