JavaSE进阶系列(四)、Collection集合、Iterator迭代器

第一章 Collection集合

1.1 集合概述

在前面基础班我们已经学习过并使用过集合ArrayList ,那么集合到底是什么呢?

集合：集合是java中提供的一种容器，可以用来存储多个数据。集合和数组既然都是容器，它们有啥区别呢？
数组的长度是固定的。集合的长度是可变的。
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。

1.2 集合框架

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。

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。

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 。

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。

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。

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。

1.3 Collection 常用功能

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：

public boolean add(E e) ：把给定的对象添加到当前集合中。
public void clear() :清空集合中所有的元素。
public boolean remove(E e) : 把给定的对象在当前集合中删除。
public boolean contains(E e) : 判断当前集合中是否包含给定的对象。
public boolean isEmpty() : 判断当前集合是否为空。
public int size() : 返回集合中元素的个数。
public Object[] toArray() : 把集合中的元素，存储到数组中。

方法演示：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
public class Demo1Collection {
    public static void main(String[] args) {
      // 创建集合对象         
     // 使用多态形式    
     Collection<String> coll = new ArrayList<String>();    
     // 使用方法    
     // 添加功能  boolean  add(String s)    
     coll.add("小李广");    
     coll.add("扫地僧");    
     coll.add("石破天");    
     System.out.println(coll);    
     // boolean contains(E e) 判断o是否在集合中存在    
     System.out.println("判断  扫地僧 是否在集合中"+coll.contains("扫地僧"));    
     //boolean remove(E e) 删除在集合中的o元素    
     System.out.println("删除石破天："+coll.remove("石破天"));    
     System.out.println("操作之后集合中元素:"+coll);    
       
     // size() 集合中有几个元素    
    System.out.println("集合中有"+coll.size()+"个元素");        
    // Object[] toArray()转换成一个Object数组        
    Object[] objects = coll.toArray();    
    // 遍历数组    
    for (int i = 0; i < objects.length; i++) {    
    		System.out.println(objects[i]);            
    }        
    // void  clear() 清空集合        
    coll.clear();        
    System.out.println("集合中内容为："+coll);        
    // boolean  isEmpty()  判断是否为空        
    System.out.println(coll.isEmpty());              
    }    
}

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。

第二章 Iterator迭代器

2.1 Iterator接口

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。

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：

public Iterator iterator() : 获取集合对应的迭代器，用来遍历集合中的元素的。

下面介绍一下迭代的概念：

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。

Iterator接口的常用方法如下：

public E next() :返回迭代的下一个元素。
public boolean hasNext() :如果仍有元素可以迭代，则返回 true。

接下来我们通过案例学习如何使用Iterator迭代集合中元素：

public class IteratorDemo {
   public static void main(String[] args) {  
        // 使用多态方式 创建对象
        Collection<String> coll = new ArrayList<String>();
        // 添加元素到集合
        coll.add("串串星人");
        coll.add("吐槽星人");
        coll.add("汪星人");
        //遍历
        //使用迭代器 遍历   每个集合对象都有自己的迭代器
        Iterator<String> it = coll.iterator();
        //  泛型指的是 迭代出 元素的数据类型
        while(it.hasNext()){ //判断是否有迭代元素
            String s = it.next();//获取迭代出的元素
            System.out.println(s);
        }
   }  
}

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。

2.2 迭代器的实现原理

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。

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：

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。

2.3 增强for循环

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。

格式：

for(元素的数据类型  变量 : Collection集合or数组){
   //写操作代码  
}

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。

练习1：遍历数组

public class NBForDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
      int[] arr = {3,5,6,87};        
      //使用增强for遍历数组 
      for(int a : arr){
        //a代表数组中的每个元素        
      	System.out.println(a);            
      }        
	}    
}

练习2:遍历集合

public class NBFor {
    public static void main(String[] args) {       
	     Collection<String> coll = new ArrayList<String>();    
	     coll.add("小河神");    
	     coll.add("老河神");    
	     coll.add("神婆");    
	     //使用增强for遍历    
	     for(String s :coll){//接收变量s代表 代表被遍历到的集合元素    
	     	System.out.println(s);        
	     }    
	}    
}