java面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)第十一章

Java高級(jí)

第十一章集合框架

主要內(nèi)容：

集合類框架的概念集合類接口與類兩個(gè)特殊的集合類

Java1.0/1.1的集合類集合類框架的概念集合類和集合接口關(guān)系圖所謂框架就是一個(gè)類庫的集合。集合框架就是一個(gè)用來表示和操作集合的統(tǒng)一的架構(gòu)，包含了實(shí)現(xiàn)集合的接口與類。集合類和集合接口關(guān)系圖解讀實(shí)線框圖表示集合類；虛線框圖表示集合接口；虛線連接的空心箭頭表示接口之間的繼承或類對(duì)接口的實(shí)現(xiàn)關(guān)系；實(shí)線表示類之間的繼承關(guān)系。實(shí)心箭頭表示一個(gè)接口方法可以返回另一個(gè)接口可引用的實(shí)例。圖中還展示了集合類相關(guān)的一些功能類如：Collections和Arrays,它們封裝有特定的集合操作功能。集合類接口六大集合類接口之一——Collection接口collection是集合類的基本接口，它用來說明作為一個(gè)集合類應(yīng)有的特征屬性并為一組對(duì)象的操作提供了一些簡(jiǎn)單的方法。子接口有：List和Set它的實(shí)現(xiàn)類有：AbstractCollection,AbstractList,AbstractSet,ArrayList,BeanContextServicesSupport,BeanContextSupport,HashSet,LinkedHashSet,LinkedList,TreeSet,Vector。Collection接口提供的主要方法boolean

add(Objectc)：用于向集合中添加一個(gè)新元素。boolean

addAll(Collection

c)：用于添加一組元素。boolean

remove(Object

o)：用于刪除一個(gè)元素。booleanremoveAll(Collectionc)：用于刪除一組元素。Object[]toArray()：把集合轉(zhuǎn)換成對(duì)象數(shù)組引用返回。Object[]toArray(Object[]a)：把集合轉(zhuǎn)換成對(duì)象數(shù)組引用返回。但是類型和參數(shù)a的類型是相同的。booleanisEmpty()：用于判斷集合是否為空。Iteratoriterator()：用于返回實(shí)現(xiàn)Iterator接口的對(duì)象。Collection接口的子接口List

是Collection的子接口，它具有可以控制的順序，但并沒有定義或限制按什么排序。實(shí)現(xiàn)List接口的類是AbstractList,ArrayList,LinkedList,Vector。Set

不能包含重復(fù)的元素。它的實(shí)現(xiàn)類有AbstractSet,HashSet,LinkedHashSet,TreeSet。SortedSet是Set的子接口，在Set基礎(chǔ)上，要求其元素按照某種自然順序進(jìn)行存儲(chǔ)。它的實(shí)現(xiàn)類有TreeSet。ArrayList我們可以將ArrayList看作是能夠自動(dòng)增長容量的數(shù)組。利用ArrayList的toArray()返回一個(gè)數(shù)組。Arrays.asList()用于返回一個(gè)列表。迭代器(Iterator)給我們提供了一種通用的方式來遍歷集合中的元素。方法名說明booleanhasNext()判斷迭代器是否還存在下一個(gè)元素Objectnext()返回下一個(gè)元素的引用voidremove()從集合中刪除迭代器指向的最后一個(gè)元素返回的元素刪除的元素next()remove()next()Collections排序：Collections.sort()①自然排尋(naturalordering)；②實(shí)現(xiàn)比較器(Comparator)接口。取最大/最小元素：Collections.max()、Collections.min()。在已排序的List中搜索指定的元素：Collectons.binarySearch()。LinkedList線性表：必存在唯一的稱為“第一個(gè)”和“最后一個(gè)”的數(shù)據(jù)元素；除第一個(gè)和最后一個(gè)元素外，每個(gè)元素都有且只有一個(gè)前驅(qū)元素，都有且只有一個(gè)后繼元素。線性表按其存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)可分為順序表和鏈表。LinkedList是采用雙向循環(huán)鏈表實(shí)現(xiàn)的。利用LinkedList實(shí)現(xiàn)棧(stack)、隊(duì)列(queue)、雙向隊(duì)列(double-endedqueue)。單向鏈表的結(jié)構(gòu)datanextdatanextdatanext=nullhead節(jié)點(diǎn)單向鏈表的插入與刪除datanextdatanextdatanext＝nullhead節(jié)點(diǎn)datanextdatanextdatanextdatanext＝null循環(huán)鏈表的結(jié)構(gòu)datanextdatanextdatanexthead節(jié)點(diǎn)雙向循環(huán)鏈表結(jié)構(gòu)datanextdatanextdatanexthead節(jié)點(diǎn)previouspreviousprevious棧（Stack）棧(Stack)也是一種特殊的線性表，是一種后進(jìn)先出(LIFO)的結(jié)構(gòu)。棧是限定僅在表尾進(jìn)行插入和刪除運(yùn)算的線性表，表尾稱為棧頂(top)，表頭稱為棧底(bottom)。棧的物理存儲(chǔ)可以用順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，也可以用鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)。a1a2an…棧底棧頂出棧進(jìn)棧隊(duì)列（Queue）隊(duì)列(Queue)是限定所有的插入只能在表的一端進(jìn)行，而所有的刪除都在表的另一端進(jìn)行的線性表。表中允許插入的一端稱為隊(duì)尾(Rear)，允許刪除的一端稱為隊(duì)頭(Front)。隊(duì)列的操作是按先進(jìn)先出(FIFO)的原則進(jìn)行的。隊(duì)列的物理存儲(chǔ)可以用順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，也可以用鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)。a1a2a3…an隊(duì)頭隊(duì)尾出隊(duì)入隊(duì)ArrayList和LinkedList的比較ArrayList底層采用數(shù)組完成，而LinkedList則是以雙向鏈表(double-linkedlist)完成，其內(nèi)每個(gè)對(duì)象除了數(shù)據(jù)本身外，還有兩個(gè)引用，分別指向前一個(gè)元素和后一個(gè)元素。如果我們經(jīng)常在List的開始處增加元素，或者在List中進(jìn)行插入和刪除操作，我們應(yīng)該使用LinkedList，否則的話，使用ArrayList將更加快速。就ArrayList與Vector主要從三方面來說:同步性:Vector是線程安全的，也就是說是同步的，而ArrayList是線程序不安全的，不是同步的。數(shù)據(jù)增長:當(dāng)需要增長時(shí)，Vector默認(rèn)增長為原來一倍，而ArrayList卻是原來的一半。ArrayList和Vector的比較HashSet實(shí)現(xiàn)Set接口，依靠HashMap來實(shí)現(xiàn)的。我們通常應(yīng)該為要存放到散列表的各個(gè)對(duì)象重新定義hashCode()和equals()。散列表又稱為哈希表。散列表算法的基本思想是：以結(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵字為自變量，通過一定的函數(shù)關(guān)系（散列函數(shù)）計(jì)算出對(duì)應(yīng)的函數(shù)值，以這個(gè)值作為該結(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)在散列表中的地址。TreeSetTreeSet是依靠TreeMap來實(shí)現(xiàn)的。TreeSet是一個(gè)有序集合，TreeSet中元素將按照升序排列，缺省是按照自然順序進(jìn)行排列，意味著TreeSet中元素要實(shí)現(xiàn)Comparable接口。我們可以在構(gòu)造TreeSet對(duì)象時(shí)，傳遞實(shí)現(xiàn)了Comparator接口的比較器對(duì)象。HashSet和TreeSet的比較HashSet是基于Hash算法實(shí)現(xiàn)的，其性能通常都優(yōu)于TreeSet。我們通常都應(yīng)該使用HashSet，在我們需要排序的功能時(shí)，我們才使用TreeSet。六大集合類接口之二——Map接口Map接口能夠?qū)⒁粋€(gè)鍵(Key)影射到一個(gè)值(Value),不允許有重復(fù)的鍵，每個(gè)鍵之多有一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的值。Map的實(shí)現(xiàn)類有：Hashtable、HashMapSortedMap是Map的子接口，能使Key按照自然順序進(jìn)行存儲(chǔ)。它的實(shí)現(xiàn)類有TreeMap接口為我們提供了完成下面三種主要的功能的方法Map改變：包括關(guān)鍵字/值對(duì)的刪除、更新和插入。Map查詢：允許用戶從Map中獲取關(guān)鍵字/值對(duì)。提供查詢Map元素內(nèi)容的方法，也有用來查詢整個(gè)Map對(duì)象的方法。Map接口的三種視圖keySet()方法獲取的是Map中的關(guān)鍵字的一個(gè)Set(唯一性)。因?yàn)閙ap映射中的關(guān)鍵字是唯一，keySet()方法得到的正好是一個(gè)set。values()方法返回映射中值的Collection(Collection是允許存儲(chǔ)重復(fù)元素的對(duì)象的集合)。因?yàn)镸ap中的值是可以重復(fù)的，values()方法得到的只能是一個(gè)collection而不是一個(gè)Set。entrySet()方法返回Map.Entry的一個(gè)Set。即Map對(duì)象中所存儲(chǔ)的鍵值對(duì)的集合，也就是一個(gè)鍵值對(duì)構(gòu)成的Set。HashMap和TreeMap的比較和Set類似，HashMap的速度通常都比TreeMap快，只有在需要排序的功能的時(shí)候，才使用TreeMap。就HashMap與HashTable主要從三方面來說:歷史原因:Hashtable是基于陳舊的Dictionary類的,HashMap是Java1.2引進(jìn)的Map接口的一個(gè)實(shí)現(xiàn)同步性:Hashtable是線程安全的，也就是說是同步的，而HashMap是線程序不安全的，不是同步的值:只有HashMap可以讓你將空值作為一個(gè)表的條目的key或value

HashMap和Hashtable的比較六大集合類接口之三——Enumeration接口Enumeration接口是一個(gè)對(duì)集合類進(jìn)行遍歷的接口。Enumeration接口提供的方法：booleanhasMoreElements()：檢索是否有下一個(gè)對(duì)象，如果有則返回ture；否則返回false。ObjectnextElement()：在上一個(gè)方法為true的條件下，返回下一個(gè)Object類型的對(duì)象；如果上一個(gè)方法返回的結(jié)果為false，那么還調(diào)用此方法時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)NoSuchElementException。六大集合類接口之四——Iteraor接口Iteraor接口提供了以下的方法：hasNext()：下一個(gè)對(duì)象存在返回ture；否則返回false。next()：hasNext()為true時(shí)調(diào)用，返回Object類型的對(duì)象。remove()：在提供迭代器實(shí)現(xiàn)對(duì)象的集合中刪除由next()方法指向的一個(gè)對(duì)象。Iteraor接口的優(yōu)點(diǎn)：Iterator是用于遍歷集合類的標(biāo)準(zhǔn)訪問方法。每種集合類返回的Iterator對(duì)象類型可能不同，Array可能返回ArrayIterator，Set可能返回SetIterator，但是它們都實(shí)現(xiàn)了Iterator接口，因此用戶不需直接和集合類打交道。六大接口之五——ListIterator接口ListIterator是Iterator的子接口。它對(duì)集合遍歷時(shí)進(jìn)行的更改，將直接影響原來的集合。對(duì)List來說，也可以通過listIterator()取得其迭代器。Iterator和ListIterator主要區(qū)別在以下方面：ListIterator和Iterator都有hasNext()和next()方法，可以實(shí)現(xiàn)順序向后遍歷，但是ListIterator有hasPrevious()和previous()方法，可以實(shí)現(xiàn)逆向（順序向前）遍歷。ListIterator有add()方法，可向List中添加對(duì)象。ListIterator可以定位當(dāng)前的索引位置，nextIndex()和previousIndex()可以實(shí)現(xiàn)，Iterator沒有此功能。都可實(shí)現(xiàn)刪除對(duì)象，但是ListIterator可以實(shí)現(xiàn)對(duì)象的修改，此功能通過set()方法來實(shí)現(xiàn)。集合接口在使用時(shí)的注意事項(xiàng)Enumeration接口的nextElement方法和Iteraor接口的next()方法返回的對(duì)象用Object進(jìn)行引用，在實(shí)際使用中，應(yīng)根據(jù)對(duì)象的具體類型進(jìn)行顯式的轉(zhuǎn)化（注意，要轉(zhuǎn)化成X類，條件是集合中所引用的對(duì)象原來就是X類型，或是X類型的子類，否則會(huì)產(chǎn)生類型轉(zhuǎn)化異常）。一些集合對(duì)象，例如Hashtable、HashMap，它的鍵和其值的加入順序，與Iteraor遍歷順序，并不一定一致。六大接口之六——Comparator接口Comparator是一個(gè)集合對(duì)象排序接口，某個(gè)類實(shí)現(xiàn)了這個(gè)接口，那么這個(gè)類的對(duì)象就可以進(jìn)行排序，接口方法如下：

publicinterfaceComparator{

int

compare(Objecto1,Objecto2);

boolean

equals(Object

obj);}一般都只需要實(shí)現(xiàn)compare方法就行了,因?yàn)轭惗际悄J(rèn)從Object繼承，可使用Object的equals()方法。兩個(gè)特殊的集合類

StringTokenizer類StringTokenizer是以token為單元的字符串集合，它實(shí)現(xiàn)Enumeration接口，對(duì)其集合進(jìn)行遍歷采用Enumeration提供的方法，當(dāng)然也可采用它自己的方法，例如：

StringTokenizer

st=newStringTokenizer("thisisatest"); while(st.hasMoreTokens()){System.out.println(st.nextToken());}默認(rèn)情況下，StringTokenizer用空格、制表符“\t”、回車符、換行符、分頁符為標(biāo)志進(jìn)行token區(qū)分。其他的構(gòu)造方法：publicStringTokenizer(String

str,String

delim)publicStringTokenizer(String

str,String

delim,boole