《跨平臺(tái)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言》課件-第8章 泛型與集合

第8章泛型與集合1.1泛型介紹泛型：什么是泛型Java泛型（generics）是JDK5中引入的一個(gè)新特性,泛型提供了編譯時(shí)類型安全檢測(cè)機(jī)制，該機(jī)制允許程序員在編譯時(shí)檢測(cè)到非法的類型。泛型的本質(zhì)是參數(shù)化類型，即給類型指定一個(gè)參數(shù)，然后在使用時(shí)再指定此參數(shù)具體的值，那樣這個(gè)類型就可以在使用時(shí)決定了。這種參數(shù)類型可以用在類、接口和方法中，分別被稱為泛型類、泛型接口、泛型方法。泛型類泛型類就是把泛型定義在類上。定義格式：定義泛型類，在類名后添加一對(duì)尖括號(hào)，并在尖括號(hào)中填寫類型參數(shù)，參數(shù)可以有多個(gè)，多個(gè)參數(shù)使用逗號(hào)分隔。publicclass類名<T,...>{

}泛型類例如：示例中，定義了3個(gè)泛型參數(shù)（ab,a,c），當(dāng)然，這個(gè)后面的參數(shù)類型也是有規(guī)范的，不能像上面一樣隨意，通常類型參數(shù)我們都使用大寫的單個(gè)字母表示：publicclassGenericClass<ab,a,c>{}T：任意類型typeE：集合中元素的類型elementK：key-value形式keyV：key-value形式value泛型類使用泛型類：1.泛型類型必須是引用類型（非基本數(shù)據(jù)類型），后面課程會(huì)詳細(xì)介紹。2.使用泛型的時(shí)候，前后定義的泛型類型必須保持一致，否則會(huì)出現(xiàn)編譯異常類名稱<數(shù)據(jù)類型>對(duì)象名稱=new類名稱<數(shù)據(jù)類型>();泛型類練習(xí)：編寫數(shù)組幫助類，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)數(shù)組功能（追加元素、獲取長(zhǎng)度、根據(jù)索引獲取元素等）泛型類練習(xí)：編寫數(shù)組幫助類，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)數(shù)組功能（追加元素、獲取長(zhǎng)度、根據(jù)索引獲取元素等）泛型方法泛型方法，是在調(diào)用方法的時(shí)候指明泛型的具體類型。定義格式：與泛型類類似，只是方法聲明中定義的形參只能在該方法里使用，而接口、類聲明中定義的類型形參則可以在整個(gè)接口、類中使用。若類和方法使用同一個(gè)標(biāo)記符，則方法的標(biāo)記符會(huì)覆蓋類的標(biāo)記符。修飾符<代表泛型的變量>返回值類型方法名(參數(shù)){//方法體}泛型方法使用泛型方法：在調(diào)用泛型方法的時(shí)候，可以指定泛型，也可以不指定泛型。在不指定泛型的情況下，泛型變量的類型為該方法中的幾種類型的同一個(gè)父類的最小級(jí)，直到Object。在指定泛型的時(shí)候，該方法中的幾種類型必須是該泛型實(shí)例類型或者其子類。定義格式：//調(diào)用格式<指定的類型>泛型方法(實(shí)參列表);泛型方法練習(xí)：編寫泛型方法，實(shí)現(xiàn)打印數(shù)組元素值泛型方法練習(xí)：編寫泛型方法，實(shí)現(xiàn)打印數(shù)組元素值測(cè)試程序第8章泛型與集合1.2包裝類為什么使用泛型泛型的好處是在編譯的時(shí)候檢查類型安全，并且所有的強(qiáng)制轉(zhuǎn)換都是自動(dòng)和隱式的，提高代碼的重用率。保證了類型的安全性。消除強(qiáng)制轉(zhuǎn)換。避免了不必要的裝箱、拆箱操作，提高程序的性能。提高了代碼的重用性使用泛型的約束和限制1.不能使用基本數(shù)據(jù)類型實(shí)例化類型參數(shù)。Java泛型中的類型參數(shù)不能是基本類型，只能是類或接口類型。例如，以下代碼在編譯階段會(huì)出錯(cuò)，無(wú)法通過編譯：正確的寫法是使用基本類型對(duì)應(yīng)的包裝類型，如下所示：List<long>arrs=newArrayList<long>();List<Long>arrs=newArrayList<Long>();使用泛型的約束和限制2.無(wú)法在運(yùn)行時(shí)獲取泛型類型信息。由于泛型擦除的存在，導(dǎo)致我們?cè)诔绦蜻\(yùn)行時(shí)無(wú)法獲取泛型類型的信息。例如，以下代碼在運(yùn)行時(shí)就無(wú)法獲取List的元素類型：所謂的泛型擦除(TypeErasure)，就是指在編譯時(shí)，JVM編譯器會(huì)將所有的泛型信息都擦除掉，變成原始類型，一般是將泛型的類型參數(shù)替換成具體類型的上限或下限(如果沒有指定上界，則默認(rèn)為Object)。List<String>arrs=newArrayList<String>();System.out.println(arrs.getClass()); //輸出的是classjava.util.ArrayList使用泛型的約束和限制3.不能創(chuàng)建參數(shù)化類型的數(shù)組(泛型數(shù)組)。例如，以下代碼是錯(cuò)誤的寫法：MyPrint<String>pairs[]=newMyPrint<String>[10];//錯(cuò)誤4.不能實(shí)例化類型變量T。不能使用像newT(...)、newT[...]或者T.class這樣的表達(dá)式。例如，下面T的構(gòu)造方法是非法：Tt=newT();//錯(cuò)誤使用泛型的約束和限制5.泛型類的靜態(tài)上下文中類型變量無(wú)效。靜態(tài)變量不能定義泛型類型，靜態(tài)方法的返回類型不能定義為泛型類型。例如，下面的寫法是錯(cuò)誤的：publicclassInterval<T>{privatestaticTsingleInstance; //錯(cuò)誤，靜態(tài)變量的類型不能為泛型類型publicstaticTgetSingleInstance() //錯(cuò)誤，靜態(tài)方法的返回類型為泛型類型。{ returnsingleInstance;}}包裝類Java是一個(gè)面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言，但是Java中的八種基本數(shù)據(jù)類型卻是不面向?qū)ο蟮?，為了使用方便和解決這個(gè)不足，在設(shè)計(jì)類時(shí)為每個(gè)基本數(shù)據(jù)類型設(shè)計(jì)了一個(gè)對(duì)應(yīng)的類進(jìn)行代表，這樣八種基本數(shù)據(jù)類型對(duì)應(yīng)的類統(tǒng)稱為包裝類(WrapperClass)，包裝類均位于java.lang包。而且，如果只有基本數(shù)據(jù)類型，使用時(shí)是很不方便的，比如，在集合類中，無(wú)法將int、double等類型放進(jìn)去的，因?yàn)榧系娜萜饕笤厥荗bject類型。此外，包裝類還為基本類型添加了屬性和方法，豐富了基本類型的操作。如當(dāng)我們想知道int取值范圍的最小值，我們需要通過運(yùn)算，但是有了包裝類，我們可以直接使用Integer.MAX_VALUE即可。包裝類總結(jié)：除了int(包裝類為Integer）和char(包裝類為Character）外，其他數(shù)據(jù)類型的包裝類型都是自己的首字母大寫，所有記憶起來會(huì)比較容易。各數(shù)據(jù)類型對(duì)應(yīng)的包裝類：第8章泛型與集合2.1集合基本概念什么是集合集合：為了保存數(shù)量不確定的數(shù)據(jù)，以及保存具有映射關(guān)系的數(shù)據(jù)（也被稱為關(guān)聯(lián)數(shù)組），Java提供了集合類。集合類主要負(fù)責(zé)保存、盛裝其他數(shù)據(jù)，因此集合類也被稱為容器類。Java所有的集合類都位于java.util包下，提供了一個(gè)表示和操作對(duì)象集合的統(tǒng)一構(gòu)架，包含大量集合接口，以及這些接口的實(shí)現(xiàn)類和操作它們的算法。Java集合框架Java集合框架主要包括兩種類型的容器一種是集合（Collection），存儲(chǔ)一個(gè)元素集合。另一種是圖（Map），存儲(chǔ)鍵/值對(duì)映射。集合特點(diǎn)接口名稱作用Collection接口是List、Set和Queue的父接口，是存放一組單值的最大接口。所謂的單值是指集合中的每個(gè)元素都是一個(gè)對(duì)象。一般很少直接使用此接口直接操作。List接口是最常用的接口。是有序集合，允許有相同的元素。使用List能夠精確地控制每個(gè)元素插入的位置，用戶能夠使用索引（元素在List中的位置，類似于數(shù)組下標(biāo)）來訪問List中的元素，與數(shù)組類似。Set接口不能包含重復(fù)的元素。Map接口是存放一對(duì)值的最大接口，即接口中的每個(gè)元素都是一對(duì)，以key?value的形式保存。Java集合接口集合特點(diǎn)類名稱作用HashSet為優(yōu)化査詢速度而設(shè)計(jì)的Set。它是基于HashMap實(shí)現(xiàn)的，HashSet底層使用HashMap來保存所有元素，實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單TreeSet實(shí)現(xiàn)了Set接口，是一個(gè)有序的Set，這樣就能從Set里面提取一個(gè)有序序列ArrayList一個(gè)用數(shù)組實(shí)現(xiàn)的List，能進(jìn)行快速的隨機(jī)訪問，效率高而且實(shí)現(xiàn)了可變大小的數(shù)組LinkedList對(duì)順序訪問進(jìn)行了優(yōu)化，但隨機(jī)訪問的速度相對(duì)較慢。此外它還有addFirst()、addLast()、getFirst()、getLast()、removeFirst()和removeLast()等方法，能把它當(dāng)成棧（Stack）或隊(duì)列（Queue）來用HsahMap按哈希算法來存取鍵對(duì)象TreeMap可以對(duì)鍵對(duì)象進(jìn)行排序Java集合實(shí)現(xiàn)類集合與數(shù)組的區(qū)別數(shù)組可以儲(chǔ)存基本數(shù)據(jù)類型和對(duì)象，而集合中只能儲(chǔ)存對(duì)象（可以以包裝類形式存儲(chǔ)基本數(shù)據(jù)類型）。數(shù)組的長(zhǎng)度是固定的，集合長(zhǎng)度是可以改變的。定義數(shù)組時(shí)必須指定數(shù)組元素類型，集合默認(rèn)其中所有元素都是Object。無(wú)法直接獲取數(shù)組實(shí)際存儲(chǔ)的元素個(gè)數(shù)，length用來獲取數(shù)組的長(zhǎng)度，但可以通過size()直接獲取集合實(shí)際存儲(chǔ)的元素個(gè)數(shù)。集合有多種實(shí)現(xiàn)方式和不同的適用場(chǎng)合，而不像數(shù)組僅采用分配連續(xù)的空間方式。集合以接口和類的形式存在，具有封裝，繼承和多態(tài)等類的特性，通過簡(jiǎn)單的方法和屬性調(diào)用即可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的操作，大大提高軟件的開發(fā)效率。為什么需要集合假設(shè)要統(tǒng)計(jì)公司的年利潤(rùn)，會(huì)怎么計(jì)算存儲(chǔ)這些利潤(rùn)數(shù)據(jù)呢？方案一：以變量的形式儲(chǔ)存數(shù)據(jù)量少的話，是沒問題的。但如果數(shù)據(jù)多了起來，程序及不美觀，也不便于計(jì)算，這很明顯是不是一個(gè)明智的選擇。為什么需要集合而利潤(rùn)的數(shù)據(jù)是在不斷增長(zhǎng)變化的。在Java教程中我們知道，要統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)量是不可能固定不變的，所以我們需要一個(gè)擁有可變長(zhǎng)度的容器來儲(chǔ)存。假設(shè)要統(tǒng)計(jì)公司的年利潤(rùn)，會(huì)怎么計(jì)算存儲(chǔ)這些利潤(rùn)數(shù)據(jù)呢？方案二：以數(shù)組的形式儲(chǔ)存這也是行不通的，因?yàn)閿?shù)組有個(gè)致命的特點(diǎn)，那就是創(chuàng)建時(shí)需要指定其長(zhǎng)度，并且在使用時(shí)長(zhǎng)度不可改變。為什么需要集合在接下來集合的使用中，會(huì)發(fā)現(xiàn)集合也不用像數(shù)組需要看著下標(biāo)來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，直接調(diào)用add方法，就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。假設(shè)要統(tǒng)計(jì)公司的年利潤(rùn)，會(huì)怎么計(jì)算存儲(chǔ)這些利潤(rùn)數(shù)據(jù)呢？方案三：以集合的形式儲(chǔ)存集合里有各種各樣的容器，而且每個(gè)容器的長(zhǎng)度都是可變的，若是空間不夠了，也會(huì)自行調(diào)節(jié)。第8章泛型與集合2.2List集合List集合介紹List集合：在Java中，List集合是一種常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于存儲(chǔ)一組有序、可重復(fù)的元素。它是Java集合框架中的一部分，位于java.util包下。List集合介紹List集合特點(diǎn)：可重復(fù)性：List允許存儲(chǔ)相同的元素多次。也就是說，可以在List中添加重復(fù)的元素，并且它們可以保持各自的位置和順序。有序性：List中的元素按照它們被添加的順序進(jìn)行存儲(chǔ)，并且可以通過索引訪問每個(gè)元素。這意味著當(dāng)我們遍歷List時(shí)，元素的順序與它們添加的順序相同。List集合介紹常見的List實(shí)現(xiàn)類：List中主要有ArrayList、LinkedList兩個(gè)實(shí)現(xiàn)類。ArrayList類是一個(gè)可以動(dòng)態(tài)修改的數(shù)組，與普通數(shù)組的區(qū)別就是它是沒有固定大小的限制，我們可以添加或刪除元素。鏈表（Linkedlist）是一種常見的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是一種線性表，但是并不會(huì)按線性的順序存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，而是在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)里存到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址。List集合介紹ArrayList和LinkedList的區(qū)別：ArrayList是實(shí)現(xiàn)了基于動(dòng)態(tài)數(shù)組的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，LinkedList基于鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。對(duì)于隨機(jī)訪問get和set，ArrayList優(yōu)于LinkedList，因?yàn)長(zhǎng)inkedList要移動(dòng)指針。對(duì)于新增和刪除操作add和remove，LinedList比較占優(yōu)勢(shì)，因?yàn)锳rrayList要移動(dòng)數(shù)據(jù)。List集合介紹方法名說明publicbooleanadd(要添加的元素)將指定的元素追加到此集合的末尾publicbooleanremove(要?jiǎng)h除的元素)刪除指定元素,返回值表示是否刪除成功publicEremove(intindex)刪除指定索引處的元素，返回被刪除的元素publicEset(intindex,Eelement)修改指定索引處的元素，返回被修改的元素publicEget(intindex)返回指定索引處的元素publicintsize()返回集合中的元素的個(gè)數(shù)booleancontains(Objecto)如果此列表包含指定的元素，則返回truebooleanaddAll(intindex,Collection<?extendsE>c)將指定集合中的所有元素插入到此列表中，從指定的位置開始voidclear()列表中刪除所有元素ArrayList和LinkedList通用方法：List集合練習(xí)隨機(jī)數(shù)：第8章泛型與集合2.3Set集合Set集合介紹Set集合：Set是Java的一種集合，繼承自Collection接口。它沒有固定的大小限制，可以動(dòng)態(tài)地添加和刪除元素。Set集合中的元素都是唯一的，不會(huì)有重復(fù)的元素，即使是null值也只能有一個(gè)。Set集合介紹Set集合特點(diǎn)：Set集合中的元素都是唯一的，不允許有重復(fù)值，且最多只允許包含一個(gè)null元素；Set集合中的元素沒有順序，無(wú)法通過索引來訪問元素，但TreeSet是有序的；Set集合沒有固定的大小限制，可以動(dòng)態(tài)地添加和刪除元素；Set集合提供了高效的元素查找和判斷方法。Set集合介紹常見的Set實(shí)現(xiàn)類：Set中主要有HashSet、TreeSet兩個(gè)實(shí)現(xiàn)類。HashSet是一個(gè)無(wú)序的集合，它的作用是提供無(wú)序的不允許有重復(fù)元素的Set集合。HashSet允許有null值；TreeSet是一個(gè)有序的集合，它的作用是提供有序的不允許有重復(fù)元素的Set集合。TreeSet不允許有null值；Set集合介紹HashSet和TreeSet的區(qū)別：HashSet是一個(gè)無(wú)序的集合，基于HashMap實(shí)現(xiàn)；TreeSet是一個(gè)有序的集合，基于TreeMap實(shí)現(xiàn)。HashSet集合中允許有null元素，TreeSet集合中不允許有null元素。HashSet和TreeSet都是非同步！在使用Iterator進(jìn)行迭代的時(shí)候要注意fail-fast。Set集合介紹HashSet和TreeSet通用方法：方法名說明add?(Ee)如果指定的元素尚不存在，則將其添加到此集合（可選操作）。clear()從該集合中刪除所有元素（可選操作）。contains?(Objecto)如果此set包含指定的元素，則返回true。containsAll?(Collection<?>c)如果此集合包含指定集合的所有元素，則返回true。isEmpty()如果此集合不包含任何元素，則返回true。iterator()返回此set中元素的迭代器。remove?(Objecto)如果存在，則從該集合中移除指定的元素（可選操作）。size()返回此集合中的元素?cái)?shù)（基數(shù)）。toArray()返回包含此set中所有元素的數(shù)組。Set集合練習(xí)QQ號(hào)去重：第8章泛型與集合2.4Map集合Map集合介紹Map是一種鍵-值對(duì)（key-value）集合，Map集合中的每一個(gè)元素都包含一個(gè)鍵（key）對(duì)象和一個(gè)值（value）對(duì)象。用于保存具有映射關(guān)系的數(shù)據(jù)。Map集合里保存著兩組值，一組值用于保存Map里的key，另外一組值用于保存Map里的value，key和value都可以是任何引用類型的數(shù)據(jù)。Map的key不允許重復(fù)，value可以重復(fù)，即同一個(gè)Map對(duì)象的任何兩個(gè)key通過equals方法比較總是返回false。Map中的key和value之間存在單向一對(duì)一關(guān)系，即通過指定的key，總能找到唯一的、確定的value。從Map中取出數(shù)據(jù)時(shí)，只要給出指定的key，就可以取出對(duì)應(yīng)的value。Map集合：Map集合介紹Map集合特點(diǎn)：Map是一個(gè)雙列集合，一個(gè)元素包含兩個(gè)值（一個(gè)key，一個(gè)value）Map集合中的元素，key和value的數(shù)據(jù)類型可以相同，也可以不同Map中的元素，key不允許重復(fù)，value可以重復(fù)Map里的key和value是一一對(duì)應(yīng)的。Map集合介紹常見的Map實(shí)現(xiàn)類：TreeMap是Java中的一種有序鍵值對(duì)集合，它基于紅黑樹實(shí)現(xiàn)，可以保證元素按照鍵的順序進(jìn)行排序。TreeMap允許null值但不允許null鍵。Map中主要有HashMap、TreeMap兩個(gè)實(shí)現(xiàn)類。HashMap是Java中的一種鍵值對(duì)集合，它允許存儲(chǔ)不重復(fù)的鍵和對(duì)應(yīng)的值，使用哈希表（數(shù)組+鏈表/紅黑樹）實(shí)現(xiàn)。HashMap中的鍵和值都可以為null。Map集合介紹HashMap和TreeMap的區(qū)別：HashMap是無(wú)序的，TreeMap是有序的HashMap通常比TreeMap快一點(diǎn)（樹和哈希表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)使然），建議多使用HashMap,在需要排序的Map時(shí)候才用TreeMap.當(dāng)push的數(shù)量達(dá)到100w的時(shí)候，TreeMap的效率比HashMap的效率就低了，也就是隨著容量的增大，TreeMap的效率降低速度比HashMap的效率降低速度要快。小容量使用TreeMap，大容量（100w級(jí)）使用HashMap。。Map集合介紹方法名稱說明voidclear()刪除該Map對(duì)象中的所有key-value對(duì)。booleancontainsKey(Objectkey)查詢Map中是否包含指定的key，如果包含則返回true。booleancontainsValue(Objectvalue)查詢Map中是否包含一個(gè)或多個(gè)value，如果包含則返回true。Vget(Objectkey)返回Map集合中指定鍵對(duì)象所對(duì)應(yīng)的值。V表示值的數(shù)據(jù)類型Vput(Kkey,Vvalue)向Map集合中添加鍵