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# day02【Collection、泛型】
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### 主要内容
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- Collection集合
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- 迭代器
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- 增强for
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- 泛型
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### 教学目标
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- [ ] 能够说出集合与数组的区别
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- [ ] 说出Collection集合的常用功能
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- [ ] 能够使用迭代器对集合进行取元素
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- [ ] 能够说出集合的使用细节
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- [ ] 能够使用集合存储自定义类型
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- [ ] 能够使用foreach循环遍历集合
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- [ ] 能够使用泛型定义集合对象
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- [ ] 能够理解泛型上下限
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- [ ] 能够阐述泛型通配符的作用
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## 第一章 Collection集合
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### 1.1 集合概述
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在前面基础班我们已经学习过并使用过集合ArrayList\<E> ,那么集合到底是什么呢?
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* **集合**：集合是java中提供的一种容器，可以用来存储多个数据。
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集合和数组既然都是容器，它们有啥区别呢？
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* 数组的长度是固定的。集合的长度是可变的。
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* 数组中存储的是同一类型的元素，可以存储基本数据类型值。集合存储的都是对象。而且对象的类型可以不一致。在开发中一般当对象多的时候，使用集合进行存储。
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### 1.2 集合框架
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JAVASE提供了满足各种需求的API，在使用这些API前，先了解其继承与接口操作架构，才能了解何时采用哪个类，以及类之间如何彼此合作，从而达到灵活应用。
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集合按照其存储结构可以分为两大类，分别是单列集合`java.util.Collection`和双列集合`java.util.Map`，今天我们主要学习`Collection`集合，在day04时讲解`Map`集合。
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* **Collection**：单列集合类的根接口，用于存储一系列符合某种规则的元素，它有两个重要的子接口，分别是`java.util.List`和`java.util.Set`。其中，`List`的特点是元素有序、元素可重复。`Set`的特点是元素无序，而且不可重复。`List`接口的主要实现类有`java.util.ArrayList`和`java.util.LinkedList`，`Set`接口的主要实现类有`java.util.HashSet`和`java.util.TreeSet`。
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从上面的描述可以看出JDK中提供了丰富的集合类库，为了便于初学者进行系统地学习，接下来通过一张图来描述整个集合类的继承体系。
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其中，橙色框里填写的都是接口类型，而蓝色框里填写的都是具体的实现类。这几天将针对图中所列举的集合类进行逐一地讲解。
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集合本身是一个工具，它存放在java.util包中。在`Collection`接口定义着单列集合框架中最最共性的内容。
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### 1.3 Collection 常用功能
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Collection是所有单列集合的父接口，因此在Collection中定义了单列集合(List和Set)通用的一些方法，这些方法可用于操作所有的单列集合。方法如下：
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* `public boolean add(E e)`： 把给定的对象添加到当前集合中 。
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* `public void clear()` :清空集合中所有的元素。
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* `public boolean remove(E e)`: 把给定的对象在当前集合中删除。
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* `public boolean contains(E e)`: 判断当前集合中是否包含给定的对象。
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* `public boolean isEmpty()`: 判断当前集合是否为空。
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* `public int size()`: 返回集合中元素的个数。
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* `public Object[] toArray()`: 把集合中的元素，存储到数组中。
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方法演示：
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~~~java
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import java.util.ArrayList;
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import java.util.Collection;
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public class Demo1Collection {
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public static void main(String[] args) {
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// 创建集合对象
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// 使用多态形式
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Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
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// 使用方法
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// 添加功能 boolean add(String s)
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coll.add("小李广");
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coll.add("扫地僧");
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coll.add("石破天");
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System.out.println(coll);
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// boolean contains(E e) 判断o是否在集合中存在
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System.out.println("判断 扫地僧 是否在集合中"+coll.contains("扫地僧"));
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//boolean remove(E e) 删除在集合中的o元素
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System.out.println("删除石破天："+coll.remove("石破天"));
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System.out.println("操作之后集合中元素:"+coll);
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// size() 集合中有几个元素
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System.out.println("集合中有"+coll.size()+"个元素");
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// Object[] toArray()转换成一个Object数组
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Object[] objects = coll.toArray();
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// 遍历数组
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for (int i = 0; i < objects.length; i++) {
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System.out.println(objects[i]);
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}
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// void clear() 清空集合
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coll.clear();
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System.out.println("集合中内容为："+coll);
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// boolean isEmpty() 判断是否为空
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System.out.println(coll.isEmpty());
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}
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}
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~~~
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> tips: 有关Collection中的方法可不止上面这些，其他方法可以自行查看API学习。
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## 第二章 Iterator迭代器
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### 2.1 Iterator接口
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在程序开发中，经常需要遍历集合中的所有元素。针对这种需求，JDK专门提供了一个接口`java.util.Iterator`。`Iterator`接口也是Java集合中的一员，但它与`Collection`、`Map`接口有所不同，`Collection`接口与`Map`接口主要用于存储元素，而`Iterator`主要用于迭代访问（即遍历）`Collection`中的元素，因此`Iterator`对象也被称为迭代器。
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想要遍历Collection集合，那么就要获取该集合迭代器完成迭代操作，下面介绍一下获取迭代器的方法：
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* `public Iterator iterator()`: 获取集合对应的迭代器，用来遍历集合中的元素的。
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下面介绍一下迭代的概念：
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* **迭代**：即Collection集合元素的通用获取方式。在取元素之前先要判断集合中有没有元素，如果有，就把这个元素取出来，继续在判断，如果还有就再取出出来。一直把集合中的所有元素全部取出。这种取出方式专业术语称为迭代。
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Iterator接口的常用方法如下：
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* `public E next()`:返回迭代的下一个元素。
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* `public boolean hasNext()`:如果仍有元素可以迭代，则返回 true。
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接下来我们通过案例学习如何使用Iterator迭代集合中元素：
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~~~java
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public class IteratorDemo {
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public static void main(String[] args) {
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// 使用多态方式 创建对象
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Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
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// 添加元素到集合
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coll.add("串串星人");
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coll.add("吐槽星人");
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coll.add("汪星人");
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//遍历
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//使用迭代器 遍历 每个集合对象都有自己的迭代器
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Iterator<String> it = coll.iterator();
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// 泛型指的是 迭代出 元素的数据类型
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while(it.hasNext()){ //判断是否有迭代元素
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String s = it.next();//获取迭代出的元素
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System.out.println(s);
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}
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}
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}
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~~~
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> tips:：在进行集合元素取出时，如果集合中已经没有元素了，还继续使用迭代器的next方法，将会发生java.util.NoSuchElementException没有集合元素的错误。
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### 2.2 迭代器的实现原理
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我们在之前案例已经完成了Iterator遍历集合的整个过程。当遍历集合时，首先通过调用t集合的iterator()方法获得迭代器对象，然后使用hashNext()方法判断集合中是否存在下一个元素，如果存在，则调用next()方法将元素取出，否则说明已到达了集合末尾，停止遍历元素。
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Iterator迭代器对象在遍历集合时，内部采用指针的方式来跟踪集合中的元素，为了让初学者能更好地理解迭代器的工作原理，接下来通过一个图例来演示Iterator对象迭代元素的过程：
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在调用Iterator的next方法之前，迭代器的索引位于第一个元素之前，不指向任何元素，当第一次调用迭代器的next方法后，迭代器的索引会向后移动一位，指向第一个元素并将该元素返回，当再次调用next方法时，迭代器的索引会指向第二个元素并将该元素返回，依此类推，直到hasNext方法返回false，表示到达了集合的末尾，终止对元素的遍历。
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### 2.3 增强for
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增强for循环(也称for each循环)是**JDK1.5**以后出来的一个高级for循环，专门用来遍历数组和集合的。它的内部原理其实是个Iterator迭代器，所以在遍历的过程中，不能对集合中的元素进行增删操作。
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格式：
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~~~java
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for(元素的数据类型 变量 : Collection集合or数组){
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//写操作代码
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}
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~~~
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它用于遍历Collection和数组。通常只进行遍历元素，不要在遍历的过程中对集合元素进行增删操作。
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##### 练习1：遍历数组
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~~~java
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public class NBForDemo1 {
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public static void main(String[] args) {
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int[] arr = {3,5,6,87};
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//使用增强for遍历数组
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for(int a : arr){//a代表数组中的每个元素
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System.out.println(a);
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}
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Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
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coll.add("小河神");
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coll.add("老河神");
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coll.add("神婆");
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for(String s :coll){
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System.out.println(s);
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}
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}
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}
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~~~
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##### 练习2:遍历集合
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~~~java
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public class NBFor {
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public static void main(String[] args) {
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Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
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coll.add("小河神");
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coll.add("老河神");
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coll.add("神婆");
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//使用增强for遍历
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for(String s :coll){//接收变量s代表 代表被遍历到的集合元素
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System.out.println(s);
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}
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}
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}
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~~~
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> tips: 新for循环必须有被遍历的目标。目标只能是Collection或者是数组。新式for仅仅作为遍历操作出现。
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## 第三章 泛型
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### 3.1 泛型概述
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在前面学习集合时，我们都知道集合中是可以存放任意对象的，只要把对象存储集合后，那么这时他们都会被提升成Object类型。当我们在取出每一个对象，并且进行相应的操作，这时必须采用类型转换。
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大家观察下面代码：
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~~~java
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public class GenericDemo {
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public static void main(String[] args) {
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Collection coll = new ArrayList();
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coll.add("abc");
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coll.add("itcast");
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coll.add(5);//由于集合没有做任何限定，任何类型都可以给其中存放
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Iterator it = coll.iterator();
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while(it.hasNext()){
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//需要打印每个字符串的长度,就要把迭代出来的对象转成String类型
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String str = (String) it.next();
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System.out.println(str.length());
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}
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}
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}
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~~~
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程序在运行时发生了问题**java.lang.ClassCastException**。为什么会发生类型转换异常呢？ 我们来分析下：由于集合中什么类型的元素都可以存储。导致取出时强转引发运行时 ClassCastException。 怎么来解决这个问题呢？ Collection虽然可以存储各种对象，但实际上通常Collection只存储同一类型对象。例如都是存储字符串对象。因此在JDK5之后，新增了**泛型**(**Generic**)语法，让你在设计API时可以指定类或方法支持泛型，这样我们使用API的时候也变得更为简洁，并得到了编译时期的语法检查。
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* **泛型**：可以在类或方法中预支地使用未知的类型。
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> tips:一般在创建对象时，将未知的类型确定具体的类型。当没有指定泛型时，默认类型为Object类型。
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### 3.2 使用泛型的好处
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上一节只是讲解了泛型的引入，那么泛型带来了哪些好处呢？
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* 将运行时期的ClassCastException，转移到了编译时期变成了编译失败。
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* 避免了类型强转的麻烦。
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通过我们如下代码体验一下：
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~~~java
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public class GenericDemo2 {
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public static void main(String[] args) {
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Collection<String> list = new ArrayList<String>();
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list.add("abc");
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list.add("itcast");
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// list.add(5);//当集合明确类型后，存放类型不一致就会编译报错
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// 集合已经明确具体存放的元素类型，那么在使用迭代器的时候，迭代器也同样会知道具体遍历元素类型
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Iterator<String> it = list.iterator();
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while(it.hasNext()){
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String str = it.next();
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//当使用Iterator<String>控制元素类型后，就不需要强转了。获取到的元素直接就是String类型
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System.out.println(str.length());
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}
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}
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}
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~~~
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> tips:泛型是数据类型的一部分，我们将类名与泛型合并一起看做数据类型。
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### 3.3 泛型的定义与使用
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我们在集合中会大量使用到泛型，这里来完整地学习泛型知识。
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泛型，用来灵活地将数据类型应用到不同的类、方法、接口当中。将数据类型作为参数进行传递。
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#### 定义和使用含有泛型的类
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定义格式：
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~~~
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修饰符 class 类名\<代表泛型的变量> { }
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~~~
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例如，API中的ArrayList集合：
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~~~java
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class ArrayList<E>{
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public boolean add(E e){ }
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public E get(int index){ }
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....
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||
}
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~~~
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使用泛型： 即什么时候确定泛型。
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**在创建对象的时候确定泛型**
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例如，`ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();`
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||
此时，变量E的值就是String类型,那么我们的类型就可以理解为：
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~~~java
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class ArrayList<String>{
|
||
public boolean add(String e){ }
|
||
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||
public String get(int index){ }
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||
...
|
||
}
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||
~~~
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||
再例如，`ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();`
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||
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||
此时，变量E的值就是Integer类型,那么我们的类型就可以理解为：
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~~~java
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||
class ArrayList<Integer> {
|
||
public boolean add(Integer e) { }
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||
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||
public Integer get(int index) { }
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||
...
|
||
}
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~~~
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||
举例自定义泛型类
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~~~java
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public class MyGenericClass<MVP> {
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//没有MVP类型，在这里代表 未知的一种数据类型 未来传递什么就是什么类型
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private MVP mvp;
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public void setMVP(MVP mvp) {
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this.mvp = mvp;
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}
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public MVP getMVP() {
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return mvp;
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}
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||
}
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~~~
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使用:
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~~~java
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public class GenericClassDemo {
|
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public static void main(String[] args) {
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// 创建一个泛型为String的类
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MyGenericClass<String> my = new MyGenericClass<String>();
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||
// 调用setMVP
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my.setMVP("大胡子登登");
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||
// 调用getMVP
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||
String mvp = my.getMVP();
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||
System.out.println(mvp);
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||
//创建一个泛型为Integer的类
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MyGenericClass<Integer> my2 = new MyGenericClass<Integer>();
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||
my2.setMVP(123);
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||
Integer mvp2 = my2.getMVP();
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}
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||
}
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~~~
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#### 含有泛型的方法
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定义格式：
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~~~
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修饰符 <代表泛型的变量> 返回值类型 方法名(参数){ }
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~~~
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例如，
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~~~java
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public class MyGenericMethod {
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public <MVP> void show(MVP mvp) {
|
||
System.out.println(mvp.getClass());
|
||
}
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||
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||
public <MVP> MVP show2(MVP mvp) {
|
||
return mvp;
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}
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||
}
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~~~
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||
使用格式：**调用方法时，确定泛型的类型**
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~~~java
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public class GenericMethodDemo {
|
||
public static void main(String[] args) {
|
||
// 创建对象
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MyGenericMethod mm = new MyGenericMethod();
|
||
// 演示看方法提示
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||
mm.show("aaa");
|
||
mm.show(123);
|
||
mm.show(12.45);
|
||
}
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||
}
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||
~~~
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||
|
||
#### 含有泛型的接口
|
||
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||
定义格式：
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~~~
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||
修饰符 interface接口名<代表泛型的变量> { }
|
||
~~~
|
||
|
||
例如，
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~~~java
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public interface MyGenericInterface<E>{
|
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public abstract void add(E e);
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public abstract E getE();
|
||
}
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||
~~~
|
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|
||
使用格式：
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||
**1、定义类时确定泛型的类型**
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例如
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~~~java
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public class MyImp1 implements MyGenericInterface<String> {
|
||
@Override
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||
public void add(String e) {
|
||
// 省略...
|
||
}
|
||
|
||
@Override
|
||
public String getE() {
|
||
return null;
|
||
}
|
||
}
|
||
~~~
|
||
|
||
此时，泛型E的值就是String类型。
|
||
|
||
**2、始终不确定泛型的类型，直到创建对象时，确定泛型的类型**
|
||
|
||
例如
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||
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||
~~~java
|
||
public class MyImp2<E> implements MyGenericInterface<E> {
|
||
@Override
|
||
public void add(E e) {
|
||
// 省略...
|
||
}
|
||
|
||
@Override
|
||
public E getE() {
|
||
return null;
|
||
}
|
||
}
|
||
~~~
|
||
|
||
确定泛型：
|
||
|
||
~~~java
|
||
/*
|
||
* 使用
|
||
*/
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||
public class GenericInterface {
|
||
public static void main(String[] args) {
|
||
MyImp2<String> my = new MyImp2<String>();
|
||
my.add("aa");
|
||
}
|
||
}
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||
~~~
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### 3.4 泛型通配符
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当使用泛型类或者接口时，传递的数据中，泛型类型不确定，可以通过通配符\<?>表示。但是一旦使用泛型的通配符后，只能使用Object类中的共性方法，集合中元素自身方法无法使用。
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##### 通配符基本使用
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泛型的通配符:**不知道使用什么类型来接收的时候,此时可以使用?,?表示未知通配符。**
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此时只能接受数据,不能往该集合中存储数据。
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举个例子大家理解使用即可：
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~~~java
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public static void main(String[] args) {
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Collection<Intger> list1 = new ArrayList<Integer>();
|
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getElement(list1);
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||
Collection<String> list2 = new ArrayList<String>();
|
||
getElement(list2);
|
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}
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public static void getElement(Collection<?> coll){}
|
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//？代表可以接收任意类型
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~~~
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> tips:泛型不存在继承关系 Collection\<Object> list = new ArrayList\<String>();这种是错误的。
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##### 通配符高级使用----受限泛型
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之前设置泛型的时候，实际上是可以任意设置的，只要是类就可以设置。但是在JAVA的泛型中可以指定一个泛型的**上限**和**下限**。
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||
**泛型的上限**：
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* **格式**： `类型名称 <? extends 类 > 对象名称`
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* **意义**： `只能接收该类型及其子类`
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||
**泛型的下限**：
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- **格式**： `类型名称 <? super 类 > 对象名称`
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||
- **意义**： `只能接收该类型及其父类型`
|
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比如：现已知Object类，String 类，Number类，Integer类，其中Number是Integer的父类
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||
~~~java
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||
public static void main(String[] args) {
|
||
Collection<Integer> list1 = new ArrayList<Integer>();
|
||
Collection<String> list2 = new ArrayList<String>();
|
||
Collection<Number> list3 = new ArrayList<Number>();
|
||
Collection<Object> list4 = new ArrayList<Object>();
|
||
|
||
getElement(list1);
|
||
getElement(list2);//报错
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getElement(list3);
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||
getElement(list4);//报错
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|
||
getElement2(list1);//报错
|
||
getElement2(list2);//报错
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||
getElement2(list3);
|
||
getElement2(list4);
|
||
|
||
}
|
||
// 泛型的上限：此时的泛型?，必须是Number类型或者Number类型的子类
|
||
public static void getElement1(Collection<? extends Number> coll){}
|
||
// 泛型的下限：此时的泛型?，必须是Number类型或者Number类型的父类
|
||
public static void getElement2(Collection<? super Number> coll){}
|
||
~~~
|
||
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## 第四章 集合综合案例
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### 4.1 案例介绍
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按照斗地主的规则，完成洗牌发牌的动作。
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具体规则：
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使用54张牌打乱顺序,三个玩家参与游戏，三人交替摸牌，每人17张牌，最后三张留作底牌。
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### 4.2 案例分析
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* 准备牌：
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牌可以设计为一个ArrayList\<String>,每个字符串为一张牌。
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每张牌由花色数字两部分组成，我们可以使用花色集合与数字集合嵌套迭代完成每张牌的组装。
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牌由Collections类的shuffle方法进行随机排序。
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* 发牌
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将每个人以及底牌设计为ArrayList\<String>,将最后3张牌直接存放于底牌，剩余牌通过对3取模依次发牌。
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* 看牌
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直接打印每个集合。
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### 4.3 代码实现
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~~~java
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import java.util.ArrayList;
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import java.util.Collections;
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public class Poker {
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public static void main(String[] args) {
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/*
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* 1: 准备牌操作
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*/
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//1.1 创建牌盒 将来存储牌面的
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ArrayList<String> pokerBox = new ArrayList<String>();
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//1.2 创建花色集合
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ArrayList<String> colors = new ArrayList<String>();
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//1.3 创建数字集合
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ArrayList<String> numbers = new ArrayList<String>();
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//1.4 分别给花色 以及 数字集合添加元素
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colors.add("♥");
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colors.add("♦");
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colors.add("♠");
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colors.add("♣");
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for(int i = 2;i<=10;i++){
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numbers.add(i+"");
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}
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numbers.add("J");
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numbers.add("Q");
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numbers.add("K");
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numbers.add("A");
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//1.5 创造牌 拼接牌操作
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// 拿出每一个花色 然后跟每一个数字 进行结合 存储到牌盒中
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for (String color : colors) {
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//color每一个花色
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//遍历数字集合
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for(String number : numbers){
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//结合
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String card = color+number;
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//存储到牌盒中
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pokerBox.add(card);
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}
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}
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//1.6大王小王
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pokerBox.add("小☺");
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pokerBox.add("大☠");
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// System.out.println(pokerBox);
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//洗牌 是不是就是将 牌盒中 牌的索引打乱
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// Collections类 工具类 都是 静态方法
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// shuffer方法
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/*
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* static void shuffle(List<?> list)
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* 使用默认随机源对指定列表进行置换。
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*/
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//2:洗牌
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Collections.shuffle(pokerBox);
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//3 发牌
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//3.1 创建 三个 玩家集合 创建一个底牌集合
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ArrayList<String> player1 = new ArrayList<String>();
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ArrayList<String> player2 = new ArrayList<String>();
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ArrayList<String> player3 = new ArrayList<String>();
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ArrayList<String> dipai = new ArrayList<String>();
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//遍历 牌盒 必须知道索引
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for(int i = 0;i<pokerBox.size();i++){
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//获取 牌面
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String card = pokerBox.get(i);
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//留出三张底牌 存到 底牌集合中
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if(i>=51){//存到底牌集合中
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dipai.add(card);
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} else {
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//玩家1 %3 ==0
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if(i%3==0){
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player1.add(card);
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}else if(i%3==1){//玩家2
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player2.add(card);
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}else{//玩家3
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player3.add(card);
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}
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}
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}
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//看看
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System.out.println("令狐冲："+player1);
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System.out.println("田伯光："+player2);
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System.out.println("绿竹翁："+player3);
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System.out.println("底牌："+dipai);
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}
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}
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