Java中的集合框架

集合的概念

现实生活中：把很多的事物凑在一起。比如购物车是商品的集合，军队是军人的集合等。

数学中的集合：具有共同属性的事物的总体。比如有理数，整数等。

Java中的集合类：是一种工具类，就像是容器，储存任意数量的具有共同属性的对象。

集合的作用

在类的内部，对数据进行组织；

简单而快捷的搜索大数量的条目；

有的集合接口，提供了一系列排列有序的元素，并且可以在序列中间快速的插入或者删除有关元素。

有的集合接口，提供了映射关系，可以通过关键字key去快速查找到对应的唯一对象，而这个关键字可以是任意类型。

与数组对比

数组长度固定，当元素个数超出数组长度时，需要重新创建新数组，再"转移"数据。

集合：长度可以根据数据数量自动改变。

总结

数组的长度固定，集合长度可变。

数组只能通过下标访问元素，类型固定，查找数据需要逐个遍历。而有的集合可以通过任意类型查找所映射的具体对象。 :::

Java集合框架体系结构

主要由两大家族（两个根接口）组成：Collection、Map

Collection子接口：List、Queue、Set

List（序列）、Queue（队列）：元素排列有序，且可以重复。

Set（集）：元素无序，且不可重复。

List与Set较为常用。

List中一个很重要的实现类ArrayList（数组序列）。

Queue中一个重要的实现类LinkedList（链表），同时也是List的实现类。

Set中一个重要的实现类HashSet（哈希集）。

Map

Map也有很多子接口。

Map中一个很重要的实现类：HashMap（哈希表）。

数据存储

Collection中存储一个个独立的对象。

Map内以Key、Value键值对形式存储数据，即一个Entry（键值对，Map的内部类）类的实例。Key、Value可以是任意类型的对象。 :::

Collection可以想象为单身宿舍，里面存储的一个一个的光棍。 :::

Map内存储的一对一对的夫妇。 :::

Collection接口、子接口以及实现类

Collection接口

是List、Set和Queue接口的父接口。

定义了可用于操作List、Set、Queue的方法：增删改查。

List接口及其实现类：ArrayList

List是元素有序，并且可以重复的集合，被称为序列。

List可以精确的控制每个元素的插入位置，或删除某个指定位置元素。

ArrayList：数组序列，是List的一个重要实现类。

ArrayList底层是由数组实现的。

// List接口
import java.util.List;

练习-模拟学生选课功能

选择课程（往集合中添加课程）

删除所选的某门课程（删除集合中的元素） :::

查看所选课程 :::

修改所选课程 :::

Course.java

public class Course {
	public int id;
	public String name;

	public Course (int id, String name) {
		this.id = id;
		this.name = name;
	}
}

CourseStorage.java

import java.util.List;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Iterator;

/**
 * 备选课程库
 * @author capricorncd
 */
public class CourseStorage {
	// 用于存放课程的List
	public List coursesToSelect;

	// constructor
	public CourseStorage () {
		// 初始化coursesToSelect属性
		// List是一个接口类，不能直接实例化，
		// 所以使用实现类ArrayList
		this.coursesToSelect = new ArrayList();
	}

	/**
	 * System.out.println
	 * @param str
	 */
	public static void print (String str) {
		System.out.println(str);
	}

	/**
	 * System.out.println
	 * @param type 1成功，0失败
	 * @param str
	 */
	public static void print (int type, String str) {
		System.out.println((type == 1 ? "Success in " : "Failure to ") + str);
	}

	/**
	 * 往coursesToSelect中添加课程
	 * @param id
	 * @param name
	 */
	public void addCourse (int id, String name) {
		try {
			// 创建一个课程对象
			Course cr = new Course(id, name);
			// 调用add方法，添加到备选课程List中
			coursesToSelect.add(cr);
			print(1, "addCourse(int id, String name): " + id + "=>" + name);
		} catch (Exception e) {
			print(0, "addCourse(int id, String name): " + id + "=>" + name);
		}
	}

	/**
	 * 往coursesToSelect中指定位置添加课程
	 * @param index 索引
	 * @param id 课程id
	 * @param name 课程名称
	 */
	public void addCourse (int index, int id, String name) {
		try {
			// 创建一个课程对象
			Course cr = new Course(id, name);
			// 调用add方法，添加到备选课程List中
			coursesToSelect.add(index, cr);
			Course temp = (Course) coursesToSelect.get(index);
			print(1, "addCourse(int index, int id, String name): " + temp.id + "=>" + temp.name);
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
			print(0, "addCourse(int index, int id, String name): " + id + "=>" + name);
		}
	}

	/**
	 * 往coursesToSelect中批量添加课程
	 * @param courses 课程对象数组
	 */
	public void addCourses (Course[] courses) {
		try {
			coursesToSelect.addAll(Arrays.asList(courses));
			for (Course cr : courses) {
				print(1, "addCourses(Course[] courses): " + cr.id + "=>" + cr.name);
			}
		} catch (Exception e) {
			print(0, "addCourses (Course[] courses): " + courses.toString());
		}
	}

	/**
	 * 往coursesToSelect中指定位置开始批量添加课程
	 * @param index
	 * @param courses
	 */
	public void addCourses (int index, Course[] courses) {
		try {
			// Arrays.asList() 将数组转换为一个集合
			coursesToSelect.addAll(index, Arrays.asList(courses));
			for (Course cr : courses) {
				print(1, "addCourses(int index, Course[] courses): " + cr.id + "=>" + cr.name);
			}
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
			print(0, "addCourses (int index, Course[] courses): " + courses.toString());
		}
	}

	/**
	 * 打印coursesToSelect
	 */
	public void printAllCourses () {
		print("-------------- 华丽的分割线 printAllCourses ---------------");
		int size = coursesToSelect.size();
		Course cr;
		for (int i = 0; i < size; i++) {
			cr = (Course) coursesToSelect.get(i);
			print("Course: " + cr.id + " " + cr.name);
		}
		print("-------------- 华丽的分割线 ---------------");
	}

	/**
	 * 通过迭代器遍历List
	 */
	public void testItetator () {
		print("-------------- 华丽的分割线 testItetator ---------------");
		// 通过集合的iterator方法，取得迭代器的实例
		Iterator it = coursesToSelect.iterator();
		print("有以下课程待选(通过迭代器访问)：");
		while(it.hasNext()) {
			Course cr = (Course) it.next();
			print("Course: " + cr.id + " " + cr.name);
		}
		print("-------------- 华丽的分割线 ---------------");
	}

	/**
	 * 通过for each方法访问集合元素
	 */
	public void testForEach () {
		print("-------------- 华丽的分割线 testForEach ---------------");
		print("有以下课程待选(通过forEach访问)：");
		for (Object obj : coursesToSelect) {
			Course cr = (Course) obj;
			print("Course: " + cr.id + " " + cr.name);
		}
		print("-------------- 华丽的分割线 ---------------");
	}

	/**
	 * 修改List中的元素
	 * @param index
	 * @param element
	 */
	public void testModify (int index, Course element) {
		coursesToSelect.set(index, element);
	}

	/**
	 * 删除List中的元素
	 * @param i
	 */
	public void testRemove (int i) {
//		Course cr = (Course) coursesToSelect.get(i);
//		print("我是课程：" + cr.id + ":" + cr.name + "，我即将被删除");
		print("即将删除索引为" + i + "的课程：");
		try {
			coursesToSelect.remove(i);
			print("=> 删除成功！");
			testForEach();
		} catch (IndexOutOfBoundsException e) {
			e.printStackTrace();
			print("=> 删除失败，索引为" + i + "的课程不存在！");
		}
	}

	/**
	 * 批量删除课程
	 * @param arr
	 */
	public void testRemoveAll (Course[] arr) {
		try {
			coursesToSelect.removeAll(Arrays.asList(arr));
			print("批量删除课程成功！");
			testForEach();
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
			print("批量删除课程失败！");
		}
	}

	public static void main(String[] args) {
		CourseStorage cs = new CourseStorage();
		// 添加课程
		cs.addCourse(1, "数据结构");
		cs.addCourse(0, 2, "C语言");
		// 批量添加课程
		Course[] courses = { new Course(3, "离散数学"), new Course(4, "汇编语言") };
		cs.addCourses(courses);
		Course[] courses2 = { new Course(5, "高等数学"), new Course(6, "GoLang") };
		cs.addCourses(2, courses2);
		// 打印所有元素
		cs.printAllCourses();
		// 重复添加
		cs.addCourse(1, "数据结构");
		// 打印或遍历所有元素
//		cs.printAllCourses();
//		cs.testItetator();
		cs.testForEach();
		// 修改元素
		int modifyIndex = cs.coursesToSelect.size() - 1;
		cs.testModify(modifyIndex, new Course(7, "JavaScript"));
		cs.testItetator();
		// 删除元素
//		cs.testRemove(6);
		Course[] removeAllItems = { (Course) cs.coursesToSelect.get(4), (Course) cs.coursesToSelect.get(5) };
		cs.testRemoveAll(removeAllItems);
	}
}

代码

https://github.com/capricorncd/Java-Notes/tree/master/codes/collection-and-map/src/com/test/collection