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JAVA集合框架详解

发表时间: 2024-04-09 12:06

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### 第一节：什么是JAVA

- JAVA的背景和历史

- JAVA的特点和应用领域

- 如何安装和配置JAVA开发环境

### 第二节：JAVA基础语法

- JAVA的基本数据类型和变量

- 运算符和表达式

- 控制流语句和循环语句

### 第三节：面向对象编程

- 面向对象编程的基本概念

- 类和对象的定义和使用

- 继承、封装和多态

### 第四节：异常处理

- 异常的概念和分类

- 异常处理的语法和机制

- 自定义异常类的编写和使用

### 第五节：输入输出流

- 输入输出流的概念和分类

- 文件输入输出流的使用

- 字节流和字符流的区别和使用

### 第六节：集合框架

- 集合框架的基本概念和分类

- List、Set和Map的使用

- 自定义集合类的编写和使用

### 第七节：多线程编程

- 多线程编程的概念和优势

- 线程的创建和启动

- 线程同步和互斥机制

### 第八节：网络编程

- 网络编程的基本概念和应用场景

- Socket编程的基本流程

- HTTP协议和网络安全

### 第九节：数据库编程

- 数据库编程的基本概念和应用场景

- JDBC的使用和实现原理

- SQL语句的编写和优化

集合框架的基本概念和分类

Java的集合框架是Java中常用的一种数据结构，它提供了一系列的接口和类，用于存储和操作数据。在本文中，我们将详细介绍Java的集合框架的基本概念和分类，并通过举例子来帮助你更好地理解。

一、集合框架的概述

Java的集合框架是Java中常用的一种数据结构，它提供了一系列的接口和类，用于存储和操作数据。Java的集合框架主要分为两大类：Collection和Map。

Collection是Java集合框架的基础，它包括了一些常用的接口和类，如List、Set和Queue等。Map是Java集合框架中另外一个重要的部分，它用于存储键值对，包含了一些常用的接口和类，如HashMap、TreeMap和LinkedHashMap等。

二、Collection接口和实现类

Collection是Java集合框架的基础，它包括了一些常用的接口和类，如List、Set和Queue等。下面是Collection接口的定义：

```

public interface Collection<E> extends Iterable<E> {

int size();

boolean isEmpty();

boolean contains(Object o);

Iterator<E> iterator();

Object[] toArray();

<T> T[] toArray(T[] a);

boolean add(E e);

boolean remove(Object o);

boolean containsAll(Collection<?> c);

boolean addAll(Collection<? extends E> c);

boolean removeAll(Collection<?> c);

boolean retainAll(Collection<?> c);

void clear();

}

```

Collection接口提供了一系列方法，用于操作元素。下面是Collection接口的一些常用实现类：

1. List

List是一种有序的集合，它可以存储重复的元素。List接口提供了一系列方法，可用于操作元素的位置、添加元素和删除元素等。下面是List接口的定义：

```

public interface List<E> extends Collection<E> {

boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c);

E get(int index);

E set(int index, E element);

void add(int index, E element);

E remove(int index);

int indexOf(Object o);

int lastIndexOf(Object o);

ListIterator<E> listIterator();

ListIterator<E> listIterator(int index);

List<E> subList(int fromIndex, int toIndex);

}

```

List接口的一些常用实现类包括：

- ArrayList：基于数组实现的List，支持随机访问和快速插入和删除等操作。

- LinkedList：基于链表实现的List，支持快速添加和删除元素等操作。

下面是一个简单的例子：

```

List<String> list = new ArrayList<String>();

list.add("apple");

list.add("banana");

list.add("orange");

System.out.println(list);

```

在上面的例子中，我们使用ArrayList实现List，使用add方法添加元素，并使用println方法输出结果。

2. Set

Set是一种不允许重复元素的集合，它提供了一系列方法，可用于添加元素、删除元素和判断元素是否存在等操作。下面是Set接口的定义：

```

public interface Set<E> extends Collection<E> {

boolean addAll(Collection<? extends E> c);

boolean contains(Object o);

boolean containsAll(Collection<?> c);

boolean remove(Object o);

boolean removeAll(Collection<?> c);

boolean retainAll(Collection<?> c);

void clear();

}

```

Set接口的一些常用实现类包括：

- HashSet：基于哈希表实现的Set，支持快速查找和添加元素等操作。

- TreeSet：基于红黑树实现的Set，支持元素的自然排序和快速查找和删除等操作。

下面是一个简单的例子：

```

Set<String> set = new HashSet<String>();

set.add("apple");

set.add("banana");

set.add("orange");

System.out.println(set);

```

在上面的例子中，我们使用HashSet实现Set，使用add方法添加元素，并使用println方法输出结果。

3. Queue

Queue是一种先进先出的集合，它提供了一系列方法，可用于添加元素、删除元素和获取元素等操作。下面是Queue接口的定义：

```

public interface Queue<E> extends Collection<E> {

boolean add(E e);

boolean offer(E e);

E remove();

E poll();

E element();

E peek();

}

```

Queue接口的一些常用实现类包括：

- LinkedList：基于链表实现的Queue，支持快速添加和删除元素等操作。

- PriorityQueue：基于堆实现的Queue，支持元素的自然排序和快速查找和删除等操作。

下面是一个简单的例子：

```

Queue<String> queue = new LinkedList<String>();

queue.add("apple");

queue.add("banana");

queue.add("orange");

System.out.println(queue);

```

在上面的例子中，我们使用LinkedList实现Queue，使用add方法添加元素，并使用println方法输出结果。

三、Map接口和实现类

Map是Java集合框架中另外一个重要的部分，它用于存储键值对，包含了一些常用的接口和类，如HashMap、TreeMap和LinkedHashMap等。下面是Map接口的定义：

```

public interface Map<K,V> {

int size();

boolean isEmpty();

boolean containsKey(Object key);

boolean containsValue(Object value);

V get(Object key);

V put(K key, V value);

V remove(Object key);

void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m);

void clear();

Set<K> keySet();

Collection<V> values();

Set<Map.Entry<K, V>> entrySet();

interface Entry<K,V> {

K getKey();

V getValue();

V setValue(V value);

boolean equals(Object o);

int hashCode();

}

}

```

Map接口提供了一系列方法，用于操作键值对。下面是Map接口的一些常用实现类：

1. HashMap

HashMap是一种基于哈希表实现的Map，它提供了一系列方法，可用于操作键值对。HashMap的特点是快速查找和插入元素，但是元素的顺序不是固定的。下面是HashMap的定义：

```

public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>

implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {

...

}

```

HashMap的一些常用方法包括：

- put：添加键值对。

- get：获取指定键的值。

- remove：删除指定键的键值对。

下面是一个简单的例子：

```

Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();

map.put("apple", "red");

map.put("banana", "yellow");

map.put("orange", "orange");

System.out.println(map);

```

在上面的例子中，我们使用HashMap实现Map，使用put方法添加键值对，并使用println方法输出结果。

2. TreeMap

TreeMap是一种基于红黑树实现的Map，它提供了一系列方法，可用于操作键值对。TreeMap的特点是元素的顺序是固定的，可以根据键进行排序。下面是TreeMap的定义：

```

public class TreeMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>

implements NavigableMap<K,V>, Cloneable, Serializable {

...

}

```

TreeMap的一些常用方法包括：

- put：添加键值对。

- get：获取指定键的值。

- remove：删除指定键的键值对。

下面是一个简单的例子：

```

Map<String, String> map = new TreeMap<String, String>();

map.put("apple", "red");

map.put("banana", "yellow");

map.put("orange", "orange");

System.out.println(map);

```

在上面的例子中，我们使用TreeMap实现Map，使用put方法添加键值对，并使用println方法输出结果。

四、总结

Java的集合框架是Java中常用的一种数据结构，它提供了一系列的接口和类，用于存储和操作数据。Java的集合框架主要分为两大类：Collection和Map。

Collection是Java集合框架的基础，它包括了一些常用的接口和类，如List、Set和Queue等。List是一种有序的集合，它可以存储重复的元素；Set是一种不允许重复元素的集合；Queue是一种先进先出的集合。

Map是Java集合框架中另外一个重要的部分，它用于存储键值对，包含了一些常用的接口和类，如HashMap、TreeMap和LinkedHashMap等。HashMap是一种基于哈希表实现的Map，它提供了快速查找和插入元素的特点；TreeMap是一种基于红黑树实现的Map，它提供了元素的顺序是固定的，并可以根据键进行排序的特点。

在使用集合框架时，我们需要根据具体的需求选择合适的集合类型。一般来说，如果需要存储有序的元素，我们可以选择List；如果需要存储不允许重复的元素，我们可以选择Set；如果需要存储键值对，我们可以选择Map。

除了上述介绍的常用集合类型，Java的集合框架还提供了一些其他的集合类型，如Stack、Deque和SortedSet等。在实际应用中，我们需要根据具体的需求选择合适的集合类型。

总之，Java的集合框架是Java程序员必须掌握的重要工具之一。通过选择合适的集合类型，并灵活运用集合框架提供的方法，我们可以更加高效地完成程序开发工作。

List、Set和Map的使用

Java的集合框架是Java中常用的一种数据结构，它提供了List、Set和Map等集合类型，用于存储和操作数据。在本文中，我们将详细介绍Java的List、Set和Map的使用，并通过举例子来帮助你更好地理解。

一、List的使用

List是一种有序的集合，它可以存储重复的元素。List接口提供了一系列方法，可用于操作元素的位置、添加元素和删除元素等。下面是List接口的定义：

```

public interface List<E> extends Collection<E> {

boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c);

E get(int index);

E set(int index, E element);

void add(int index, E element);

E remove(int index);

int indexOf(Object o);

int lastIndexOf(Object o);

ListIterator<E> listIterator();

ListIterator<E> listIterator(int index);

List<E> subList(int fromIndex, int toIndex);

}

```

List的一些常用实现类包括：

1. ArrayList

ArrayList是一种基于数组实现的List，它支持随机访问和快速插入和删除等操作。下面是ArrayList的定义：

```

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>

implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {

...

}

```

ArrayList的一些常用方法包括：

- add：添加元素。

- get：获取指定位置的元素。

- set：设置指定位置的元素。

- remove：删除指定位置的元素。

下面是一个简单的例子：

```

List<String> list = new ArrayList<String>();

list.add("apple");

list.add("banana");

list.add("orange");

System.out.println(list.get(1));

```

在上面的例子中，我们使用ArrayList实现List，使用add方法添加元素，并使用get方法获取指定位置的元素。

2. LinkedList

LinkedList是一种基于链表实现的List，它支持快速添加和删除元素等操作。下面是LinkedList的定义：

```

public class LinkedList<E>

extends AbstractSequentialList<E>

implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable {

...

}

```

LinkedList的一些常用方法包括：

- add：添加元素。

- get：获取指定位置的元素。

- set：设置指定位置的元素。

- remove：删除指定位置的元素。

下面是一个简单的例子：

```

List<String> list = new LinkedList<String>();

list.add("apple");

list.add("banana");

list.add("orange");

System.out.println(list.get(1));

```

在上面的例子中，我们使用LinkedList实现List，使用add方法添加元素，并使用get方法获取指定位置的元素。

二、Set的使用

Set是一种不允许重复元素的集合。Set接口提供了一系列方法，可用于添加元素、删除元素和判断元素是否存在等操作。下面是Set接口的定义：

```

public interface Set<E> extends Collection<E> {

boolean addAll(Collection<? extends E> c);

boolean contains(Object o);

boolean remove(Object o);

boolean removeAll(Collection<?> c);

boolean retainAll(Collection<?> c);

}

```

Set的一些常用实现类包括：

1. HashSet

HashSet是一种基于哈希表实现的Set，它提供了快速查找和插入元素的特点。下面是HashSet的定义：

```

public class HashSet<E>

extends AbstractSet<E>

implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable {

...

}

```

HashSet的一些常用方法包括：

- add：添加元素。

- contains：判断集合中是否包含指定元素。

- remove：删除指定元素。

下面是一个简单的例子：

```

Set<String> set = new HashSet<String>();

set.add("apple");

set.add("banana");

set.add("orange");

System.out.println(set.contains("apple"));

```

在上面的例子中，我们使用HashSet实现Set，并使用add方法添加元素，使用contains方法判断集合中是否包含指定元素。

2. TreeSet

TreeSet是一种基于红黑树实现的Set，它提供了元素的顺序是固定的，并可以根据键进行排序的特点。下面是TreeSet的定义：

```

public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E>

implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable {

...

}

```

TreeSet的一些常用方法包括：

- add：添加元素。

- contains：判断集合中是否包含指定元素。

- remove：删除指定元素。

下面是一个简单的例子：

```

Set<String> set = new TreeSet<String>();

set.add("apple");

set.add("banana");

set.add("orange");

System.out.println(set.contains("apple"));

```

在上面的例子中，我们使用TreeSet实现Set，并使用add方法添加元素，使用contains方法判断集合中是否包含指定元素。

三、Map的使用

Map是Java集合框架中另外一个重要的部分，它用于存储键值对，包含了一些常用的接口和类，如HashMap、TreeMap和LinkedHashMap等。下面是Map接口的定义：

```

public interface Map<K,V> {

void clear();

boolean containsKey(Object key);

boolean containsValue(Object value);

Set<Entry<K,V>> entrySet();

V get(Object key);

boolean isEmpty();

Set<K> keySet();

V put(K key, V value);

void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m);

V remove(Object key);

int size();

Collection<V> values();

}

```

Map的一些常用实现类包括：

1. HashMap

HashMap是一种基于哈希表实现的Map，它提供了快速查找和插入元素的特点。下面是HashMap的定义：

```

public class HashMap<K,V>

extends AbstractMap<K,V>

implements Map<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable {

...

}

```

HashMap的一些常用方法包括：

- put：添加键值对。

- get：获取指定键对应的值。

- remove：删除指定键的键值对。

下面是一个简单的例子：

```

Map<String, Integer> map = new HashMap<String, Integer>();

map.put("apple", 1);

map.put("banana", 2);

map.put("orange", 3);

System.out.println(map.get("apple"));

```

在上面的例子中，我们使用HashMap实现Map，并使用put方法添加键值对，使用get方法获取指定键对应的值。

2. TreeMap

TreeMap是一种基于红黑树实现的Map，它提供了元素的顺序是固定的，并可以根据键进行排序的特点。下面是TreeMap的定义：

```

public class TreeMap<K,V>

extends AbstractMap<K,V>

implements NavigableMap<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable {

...

}

```

TreeMap的一些常用方法包括：

- put：添加键值对。

- get：获取指定键对应的值。

- remove：删除指定键的键值对。

下面是一个简单的例子：

```

Map<String, Integer> map = new TreeMap<String, Integer>();

map.put("apple", 1);

map.put("banana", 2);

map.put("orange", 3);

System.out.println(map.get("apple"));

```

在上面的例子中，我们使用TreeMap实现Map，并使用put方法添加键值对，使用get方法获取指定键对应的值。

总结：

在本文中，我们详细介绍了Java的List、Set和Map的使用，并通过举例子来帮助你更好地理解。List是一种有序的集合，它可以存储重复的元素；Set是一种不允许重复元素的集合；Map用于存储键值对。在使用集合框架时，我们需要根据具体的需求选择合适的集合类型。通过选择合适的集合类型，并灵活运用集合框架提供的方法，我们可以更加高效地完成程序开发工作。

自定义集合类的编写和使用

Java的集合框架提供了许多常用的集合类型，如List、Set和Map等。但是有时候我们需要使用一些特定的集合类型来满足自己的需求，这时候就需要自定义集合类。在本文中，我们将详细介绍Java自定义集合类的编写和使用，并通过举例子来帮助你更好地理解。

一、自定义集合类的编写

Java中自定义集合类的编写需要继承AbstractCollection、AbstractList、AbstractSet或AbstractMap等抽象类，并实现相应的方法。下面以自定义List为例，介绍自定义集合类的编写。

1. 自定义List

自定义List需要实现List接口，并继承AbstractList抽象类。下面是自定义List的代码：

```

public class MyList<E> extends AbstractList<E> {

private Object[] data;

private int size;


public MyList(int initialCapacity) {

data = new Object[initialCapacity];

size = 0;

}


public E get(int index) {

if (index < 0 || index >= size()) {

throw new IndexOutOfBoundsException();

}

return (E) data[index];

}


public int size() {

return size;

}


public boolean add(E element) {

if (size == data.length) {

// 扩容

Object[] newData = new Object[data.length * 2];

System.arraycopy(data, 0, newData, 0, data.length);

data = newData;

}

data[size++] = element;

return true;

}


public E set(int index, E element) {

if (index < 0 || index >= size()) {

throw new IndexOutOfBoundsException();

}

E oldElement = (E) data[index];

data[index] = element;

return oldElement;

}


public E remove(int index) {

if (index < 0 || index >= size()) {

throw new IndexOutOfBoundsException();

}

E oldElement = (E) data[index];

System.arraycopy(data, index + 1, data, index, size() - index - 1);

size--;

return oldElement;

}

}

```

在上面的代码中，我们实现了List接口，并继承了AbstractList抽象类。我们使用数组来存储元素，并实现了get、size、add、set和remove等方法。

2. 自定义Set

自定义Set需要实现Set接口，并继承AbstractSet抽象类。下面是自定义Set的代码：

```

public class MySet<E> extends AbstractSet<E> {

private transient Map<E, Object> map;

private static final Object PRESENT = new Object();


public MySet() {

map = new HashMap<>();

}


public MySet(Collection<? extends E> c) {

map = new HashMap<>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));

addAll(c);

}


public boolean add(E e) {

return map.put(e, PRESENT)==null;

}


public boolean contains(Object o) {

return map.containsKey(o);

}


public boolean remove(Object o) {

return map.remove(o)==PRESENT;

}


public void clear() {

map.clear();

}


public int size() {

return map.size();

}


public boolean isEmpty() {

return map.isEmpty();

}


public Iterator<E> iterator() {

return map.keySet().iterator();

}

}

```

在上面的代码中，我们实现了Set接口，并继承了AbstractSet抽象类。我们使用HashMap来存储元素，并实现了add、contains、remove、clear、size、isEmpty和iterator等方法。

3. 自定义Map

自定义Map需要实现Map接口，并继承AbstractMap抽象类。下面是自定义Map的代码：

```

public class MyMap<K, V> extends AbstractMap<K, V> {

private transient Set<Entry<K, V>> entrySet;

private transient List<Entry<K, V>> entryList = new ArrayList<>();


public MyMap() {}


public V put(K key, V value) {

V oldValue = null;

for (Entry<K, V> entry : entryList) {

if (entry.getKey().equals(key)) {

oldValue = entry.getValue();

entry.setValue(value);

return oldValue;

}

}

entryList.add(new SimpleEntry<>(key, value));

return oldValue;

}


public V get(Object key) {

for (Entry<K, V> entry : entryList) {

if (entry.getKey().equals(key)) {

return entry.getValue();

}

}

return null;

}


public Set<Entry<K, V>> entrySet() {

Set<Entry<K, V>> set = entrySet;

if (set == null) {

set = new AbstractSet<Entry<K, V>>() {

public Iterator<Entry<K, V>> iterator() {

return entryList.iterator();

}


public int size() {

return entryList.size();

}

};

entrySet = set;

}

return set;

}

}

```

在上面的代码中，我们实现了Map接口，并继承了AbstractMap抽象类。我们使用ArrayList来存储键值对，并实现了put、get和entrySet等方法。

二、自定义集合类的使用

自定义集合类的使用和使用系统提供的集合类基本一致。下面以自定义List为例，介绍自定义集合类的使用。

1. 创建自定义List

创建自定义List的代码如下：

```

MyList<Integer> list = new MyList<>(10);

```

在上面的代码中，我们创建了一个初始容量为10的自定义List。

2. 添加元素

添加元素的代码如下：

```

list.add(1);

list.add(2);

list.add(3);

```

在上面的代码中，我们添加了三个元素1、2和3。

3. 获取元素

获取元素的代码如下：

```

int element = list.get(1);

```

在上面的代码中，我们获取了索引为1的元素。

4. 修改元素

修改元素的代码如下：

```

list.set(1, 4);

```

在上面的代码中，我们将索引为1的元素修改为4。

5. 删除元素

删除元素的代码如下：

```

list.remove(1);

```

在上面的代码中，我们删除了索引为1的元素。

6. 遍历元素

遍历元素的代码如下：

```

for (int i = 0; i < list.size(); i++) {

int element = list.get(i);

System.out.println(element);

}

```

在上面的代码中，我们遍历了自定义List中的元素，并输出了每个元素的值。

三、总结

本文介绍了Java自定义集合类的编写和使用，并通过举例子来帮助读者更好地理解。自定义集合类可以帮助我们更好地满足自己的需求，同时也可以加深对Java集合框架的理解。

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