《跨平臺程序設(shè)計語言》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中引入的一個新特性,泛型提供了編譯時類型安全檢測機制，該機制允許程序員在編譯時檢測到非法的類型。泛型的本質(zhì)是參數(shù)化類型，即給類型指定一個參數(shù)，然后在使用時再指定此參數(shù)具體的值，那樣這個類型就可以在使用時決定了。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，在類名后添加一對尖括號，并在尖括號中填寫類型參數(shù)，參數(shù)可以有多個，多個參數(shù)使用逗號分隔。publicclass類名<T,...>{

}泛型類例如：示例中，定義了3個泛型參數(shù)（ab,a,c），當然，這個后面的參數(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），后面課程會詳細介紹。2.使用泛型的時候，前后定義的泛型類型必須保持一致，否則會出現(xiàn)編譯異常類名稱<數(shù)據(jù)類型>對象名稱=new類名稱<數(shù)據(jù)類型>();泛型類練習：編寫數(shù)組幫助類，實現(xiàn)動態(tài)數(shù)組功能（追加元素、獲取長度、根據(jù)索引獲取元素等）泛型類練習：編寫數(shù)組幫助類，實現(xiàn)動態(tài)數(shù)組功能（追加元素、獲取長度、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接口、類中使用。若類和方法使用同一個標記符，則方法的標記符會覆蓋類的標記符。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父類的最小級，直到Object。在指定泛型的時候，該方法中的幾種類型必須是該泛型實例類型或者其子類。定義格式：//調(diào)用格式<指定的類型>泛型方法(實參列表);泛型方法練習：編寫泛型方法，實現(xiàn)打印數(shù)組元素值泛型方法練習：編寫泛型方法，實現(xiàn)打印數(shù)組元素值測試程序第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候檢查類型安全，并且所有的強制轉(zhuǎn)換都是自動和隱式的，提高代碼的重用率。保證了類型的安全性。消除強制轉(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出錯，無法通過編譯：正確的寫法是使用基本類型對應(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.無法在運行時獲取泛型類型信息。由于泛型擦除的存在，導(dǎo)致我們在程序運行時無法獲取泛型類型的信息。例如，以下代碼在運行時就無法獲取List的元素類型：所謂的泛型擦除(TypeErasure)，就是指在編譯時，JVM編譯器會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，以下代碼是錯誤的寫法：MyPrint<String>pairs[]=newMyPrint<String>[10];//錯誤4.不能實例化類型變量T。不能使用像newT(...)、newT[...]或者T.class這樣的表達式。例如，下面T的構(gòu)造方法是非法：Tt=newT();//錯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，下面的寫法是錯誤的：publicclassInterval<T>{privatestaticTsingleInstance; //錯誤，靜態(tài)變量的類型不能為泛型類型publicstaticTgetSingleInstance() //錯誤，靜態(tài)方法的返回類型為泛型類型。{ returnsingleInstance;}}包裝類Java是一個面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，但是Java中的八種基本數(shù)據(jù)類型卻是不面向?qū)ο蟮模瑸榱耸褂梅奖愫徒鉀Q這個不足，在設(shè)計類時為每個基本數(shù)據(jù)類型設(shè)計了一個對應(yīng)的類進行代表，這樣八種基本數(shù)據(jù)類型對應(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，使用時是很不方便的，比如，在集合類中，無法將int、double等類型放進去的，因為集合的容器要求元素是Object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。如當我們想知道int取值范圍的最小值，我們需要通過運算，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，所有記憶起來會比較容易。各數(shù)據(jù)類型對應(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。集合類主要負責保存、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，提供了一個表示和操作對象集合的統(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），存儲一個元素集合。另一種是圖（Map），存儲鍵/值對映射。集合特點接口名稱作用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元素都是一個對象。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）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接口是存放一對值的最大接口，即接口中的每個元素都是一對，以key?value的形式保存。Java集合接口集合特點類名稱作用HashSet為優(yōu)化査詢速度而設(shè)計的Set。它是基于HashMap實現(xiàn)的，HashSet底層使用HashMap來保存所有元素，實現(xiàn)比較簡單TreeSet實現(xiàn)了Set接口，是一個有序的Set，這樣就能從Set里面提取一個有序序列ArrayList一個用數(shù)組實現(xiàn)的List，能進行快速的隨機訪問，效率高而且實現(xiàn)了可變大小的數(shù)組LinkedList對順序訪問進行了優(yōu)化，但隨機訪問的速度相對較慢。此外它還有addFirst()、addLast()、getFirst()、getLast()、removeFirst()和removeLast()等方法，能把它當成棧（Stack）或隊列（Queue）來用HsahMap按哈希算法來存取鍵對象TreeMap可以對鍵對象進行排序Java集合實現(xiàn)類集合與數(shù)組的區(qū)別數(shù)組可以儲存基本數(shù)據(jù)類型和對象，而集合中只能儲存對象（可以以包裝類形式存儲基本數(shù)據(jù)類型）。數(shù)組的長度是固定的，集合長度是可以改變的。定義數(shù)組時必須指定數(shù)組元素類型，集合默認其中所有元素都是Object。無法直接獲取數(shù)組實際存儲的元素個數(shù)，length用來獲取數(shù)組的長度，但可以通過size()直接獲取集合實際存儲的元素個數(shù)。集合有多種實現(xiàn)方式和不同的適用場合，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，通過簡單的方法和屬性調(diào)用即可實現(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)計公司的年利潤，會怎么計算存儲這些利潤數(shù)據(jù)呢？方案一：以變量的形式儲存數(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，也不便于計算，這很明顯是不是一個明智的選擇。為什么需要集合而利潤的數(shù)據(jù)是在不斷增長變化的。在Java教程中我們知道，要統(tǒng)計的數(shù)據(jù)量是不可能固定不變的，所以我們需要一個擁有可變長度的容器來儲存。假設(shè)要統(tǒng)計公司的年利潤，會怎么計算存儲這些利潤數(shù)據(jù)呢？方案二：以數(shù)組的形式儲存這也是行不通的，因為數(shù)組有個致命的特點，那就是創(chuàng)建時需要指定其長度，并且在使用時長度不可改變。為什么需要集合在接下來集合的使用中，會發(fā)現(xiàn)集合也不用像數(shù)組需要看著下標來存儲數(shù)據(jù)，直接調(diào)用add方法，就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲。假設(shè)要統(tǒng)計公司的年利潤，會怎么計算存儲這些利潤數(shù)據(jù)呢？方案三：以集合的形式儲存集合里有各種各樣的容器，而且每個容器的長度都是可變的，若是空間不夠了，也會自行調(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：可重復(fù)性：List允許存儲相同的元素多次。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行存儲，并且可以通過索引訪問每個元素。這意味著當我們遍歷List時，元素的順序與它們添加的順序相同。List集合介紹常見的List實現(xiàn)類：List中主要有ArrayList、LinkedList兩個實現(xiàn)類。ArrayList類是一個可以動態(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，但是并不會按線性的順序存儲數(shù)據(jù)，而是在每一個節(jié)點里存到下一個節(jié)點的地址。List集合介紹ArrayList和LinkedList的區(qū)別：ArrayList是實現(xiàn)了基于動態(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)。對于隨機訪問get和set，ArrayList優(yōu)于LinkedList，因為LinkedList要移動指針。對于新增和刪除操作add和remove，LinedList比較占優(yōu)勢，因為ArrayList要移動數(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(要刪除的元素)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集合練習隨機數(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，可以動態(tài)地添加和刪除元素。Set集合中的元素都是唯一的，不會有重復(fù)的元素，即使是null值也只能有一個。Set集合介紹Set集合特點：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null元素；Set集合中的元素沒有順序，無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實現(xiàn)類：Set中主要有HashSet、TreeSet兩個實現(xiàn)類。HashSet是一個無序的集合，它的作用是提供無序的不允許有重復(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是一個無序的集合，基于HashMap實現(xiàn)；TreeSet是一個有序的集合，基于TreeMap實現(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進行迭代的時候要注意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數(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QQ號去重：第8章泛型與集合2.4Map集合Map集合介紹Map是一種鍵-值對（key-value）集合，Map集合中的每一個元素都包含一個鍵（key）對象和一個值（value）對象。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Map對象的任何兩個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，只要給出指定的key，就可以取出對應(yīng)的value。Map集合：Map集合介紹Map集合特點：Map是一個雙列集合，一個元素包含兩個值（一個key，一個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是一一對應(yīng)的。Map集合介紹常見的Map實現(xiàn)類：TreeMap是Java中的一種有序鍵值對集合，它基于紅黑樹實現(xiàn)，可以保證元素按照鍵的順序進行排序。TreeMap允許null值但不允許null鍵。Map中主要有HashMap、TreeMap兩個實現(xiàn)類。HashMap是Java中的一種鍵值對集合，它允許存儲不重復(fù)的鍵和對應(yīng)的值，使用哈希表（數(shù)組+鏈表/紅黑樹）實現(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是無序的，TreeMap是有序的HashMap通常比TreeMap快一點（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時候才用TreeMap.當push的數(shù)量達到100w的時候，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）使用HashMap。。Map集合介紹方法名稱說明voidclear()刪除該Map對象中的所有key-value對。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中是否包含一個或多個value，如果包含則返回true。Vget(Objectkey)返回Map集合中指定鍵對象所對應(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