JavaSE - 集合类-工具类

<>JavaSE - 集合类-工具类

本节学习目标：

* 了解和掌握迭代器的使用方法；
* 了解和掌握比较器的使用方法；
* 了解和掌握选择器的使用方法；
* 了解和掌握Collections工具类中的常用方法。
<>1. 集合工具接口

Java对集合框架提供了很多工具接口，我们可以实现或使用这些接口来对集合进行修改与定制化。

<>1.1 迭代器

<>1. Iterable 接口

Iterable接口位于java.lang包下，意为可遍历的。

Collection接口继承了Iterable接口，所以Collection集合是可以使用迭代器进行遍历。Iterable接口提供的方法：

方法返回值功能
iterator()Iterator<T>获取当前集合的迭代器
<>2. Iterator 接口

Iterator接口位于java.util包下，实现Iterator接口的类被称为迭代器，可以使用迭代器对Collection集合进行遍历等操作，
Iterator接口提供的方法：

方法返回值功能
hasNext()boolean返回游标的下一个位置是否存在元素
next()E返回游标下一个位置的元素
remove()void移除游标位置的元素
编写代码进行测试：
import java.util.ArrayList; import java.util.Iterator; import java.util.List;
public class TestIterator { public static void main(String[] args) { List<
Integer> list = new ArrayList<>(); list.add(57); list.add(6); list.add(-64);
Iterator<Integer> iterator1 = list.iterator(); while (iterator1.hasNext()) { if
(iterator1.next().equals(6)) { iterator1.remove(); } } Iterator<Integer>
iterator2= list.iterator(); while (iterator2.hasNext()) { System.out.print(
iterator2.next() + " "); } } } // 运行结果 // 57 -64
迭代器的特性：

* 迭代器拥有一个游标，刚获取的迭代器的游标指向集合中第一个元素的前一个元素（null）；
* 调用hasNext()方法会检查游标指向位置的后一个位置是否存在元素，是返回true，否返回false，可用于循环的控制条件。
* 调用next()方法后游标会先向后移动一个元素，然后返回移动后游标位置的元素。如果游标已到达集合末尾（即hasNext()方法返回false
），这时再调用next()方法会抛出NoSuchElementException异常；
* 调用remove()方法后游标会移除当前位置的元素。如果此时还未调用next()方法，或已经调用remove()方法，这时游标指向的元素为null
。再次调用remove()方法后会抛出IllegalStateException异常；
* 每次调用iterator()方法返回的是新的迭代器，与之前已经获取的迭代器独立，游标位置是初始位置。
Collection集合的除了可以使用迭代器进行遍历，还可以使用foreach循环语句（即增强for循环）进行遍历：
public class TestIterator { public static void main(String[] args) { List<
Integer> list = new ArrayList<>(); list.add(57); list.add(6); list.add(-64); for
(Integer i : list) { System.out.println(i); } } } // 运行结果 // 57 6 -64
<>1.2 比较器

比较器在使用TreeSet和TreeMap集合的时候比较常用，可以将元素或键值对的键按照某一属性进行排序。

有两种排序方式：

* 自然排序：让元素或键值对的键实现Comparable接口并重写compareTo()方法；
* 定制排序：编写外部比较器，实现Comparator接口并重写compare()方法。
<>1. Comparable 接口

Comparable接口位于java.lang包下，它被称为内部比较器，定义在需要排序的JavaBean类内部。它只有一个方法：

方法返回值功能
compareTo(T o)int内部比较方法，当前对象与参数对象进行比较
元素和键值对的键可以实现Comparable接口，重写compareTo()方法，以实现自然排序：
public class Person implements Comparable<Person> { private Integer age;
private String name; @Override public int compareTo(Person o) { if (o == null) {
throw new IllegalArgumentException(); } // 对age进行排序 // 如果相等返回0 if (this.age.
equals(o.getAge())) { return 0; // age从小到大排序 // 如果当前age比参数大返回一个正数（1） } else if (
this.age > o.getAge()) { return 1; // 如果当前age比参数晓返回一个负数（-1） } else { return -1;
} } // 省略其他代码 }
编写代码进行测试：
import java.util.Set; import java.util.TreeSet; public class TestComparable {
public static void main(String[] args) { Set<Person> set = new TreeSet<>(); set.
add(new Person().setAge(32).setName("张三")); set.add(new Person().setAge(24).
setName("李四")); set.add(new Person().setAge(35).setName("王五")); set.add(new
Person().setAge(18).setName("赵六")); for (Person p : set) { System.out.println(p)
; } } } /* 运行结果 Person{age=18, name='赵六'} Person{age=24, name='李四'}
Person{age=32, name='张三'} Person{age=35, name='王五'} */
<>2. Comparator 接口

Comparator接口位于java.util包下，它被称为外部比较器，定义在JavaBean类的外部，是独立的类（大多数使用内部类形式）。

它被@FunctionalInterface注解标注，所以可以使用lambda表达式实现。它的主要方法：

方法返回值功能
compare(T o1, T o2)int外部比较方法，对象o1和对象o2进行比较
外部比较器实现Comparator接口，并重写compare()方法，然后让集合使用，以实现定制排序：
public class TestComparable { public static void main(String[] args) { //
使用内部类编写外部比较器 // lambda表达式写法： // Comparator<Person> comparator = (o1, o2) -> {
// if (o1 == null || o2 == null) { // throw new IllegalArgumentException(); // }
// if (o1.getAge().equals(o2.getAge())) { // return 0; // } else if
(o1.getAge() > o2.getAge()) { // return -1; // } else { // return 1; // } // };
Comparator<Person> comparator = new Comparator<Person>() { @Override public int
compare(Person o1, Person o2) { if (o1 == null || o2 == null) { throw new
IllegalArgumentException(); } // 对age进行排序 // 如果相等返回0 if (o1.getAge().equals(o2.
getAge())) { return 0; // age从大到小排序 // 如果o1的age比o2大返回一个负数（-1） } else if (o1.
getAge() > o2.getAge()) { return -1; // 如果o1的age比o2小返回一个正数（1） } else { return 1;
} } }; // 使用集合的有参构造方法，传入比较器进行定制排序 Set<Person> set = new TreeSet<>(comparator);
set.add(new Person().setAge(32).setName("张三")); set.add(new Person().setAge(24).
setName("李四")); set.add(new Person().setAge(35).setName("王五")); set.add(new
Person().setAge(18).setName("赵六")); for (Person p : set) { System.out.println(p)
; } } } /* 运行结果 Person{age=35, name='王五'} Person{age=32, name='张三'}
Person{age=24, name='李四'} Person{age=18, name='赵六'} */
<>1.3 过滤器（Predicate 接口）

Predicate接口位于java.util.function包下，它可以用来以某个条件筛选集合中的数据，所以被称为过滤器。

它被@FunctionalInterface注解标注，因此可以使用lambda表达式实现。它的主要方法：

方法返回值功能
test(T t)boolean测试方法，如果返回true则符合条件，返回false不符合条件
使用1.2节的Person类，编写代码进行测试：
public class TestPredicate { public static void main(String[] args) { // 过滤器
// lambda表达式写法： // Predicate<Person> filter = person -> { // return
person.getAge() > 30; // }; Predicate<Person> filter = new Predicate<Person>() {
@Override public boolean test(Person person) { // 筛选age大于30的person对象 return
person.getAge() > 30; } }; Set<Person> set = new TreeSet<>(); set.add(new Person
().setAge(32).setName("张三")); set.add(new Person().setAge(24).setName("李四"));
set.add(new Person().setAge(35).setName("王五")); set.add(new Person().setAge(18).
setName("赵六")); // 移除符合过滤器条件的person对象 set.removeIf(filter); for (Person p : set)
{ System.out.println(p); } } } /* 运行结果 Person{age=18, name='赵六'} Person{age=24,
name='李四'} */
<>2. Collections 工具类

Collections工具类位于java.util包下，它提供了大量静态方法用于对Collection集合以及Map集合的各种操作。

<>2.1 查询方法

Collections工具类提供的查询方法：

方法返回值功能
max(Collection<? extends T> coll)T以自然排序方式返回Collection集合coll中的最大元素
max(Collection<? extends T> coll, Comparator<? super T> comp)T传入比较器comp以定制排序方式
返回Collection集合coll中的最大元素
min(Collection<? extends T> coll)T以自然排序方式返回Collection集合coll中的最小元素
min(Collection<? extends T> coll, Comparator<? super T> comp)T传入比较器comp以定制排序方式
返回Collection集合coll中的最小元素
frequency(Collection<?> c, Object o)int返回元素o在Collection集合c中出现的次数
<>2.2 操作方法

Collections工具类提供的操作方法：

方法返回值功能
addAll(Collection<? super T> c, T... elements)boolean向Collection集合c中添加元素，可以添加多个
元素
copy(List<? super T> dest, List<? extends T> src)void将List集合src中的元素复制至List集合
desc中，
复制后元素的索引不变，desc长度至少与src长度相同
fill(List<? super T> list, T obj)void将obj填充到List集合list中
replaceAll(List<T> list, T oldVal, T newVal)boolean将List集合list中所有元素oldVal替换为元素
newVal
swap(List<?> list, int i, int j)void将List集合list中索引为i和j位置的元素交换
<>2.3 排序方法

Collections工具类提供的排序方法：

方法返回值功能
reverse(List<?> list)void将List集合list中的元素反转为倒序
shuffle(List<?> list)void将List集合list中的元素进行随机排序
shuffle(List<?> list, Random rnd)void使用指定随机数产生器rnd对List集合list中的元素进行随机排序
sort(List<T> list)void按照元素的某一属性对List集合list中的元素进行自然排序
sort(List<T> list, Comparator<? super T> c)void传入比较器c对List集合list中的元素进行定制排序
<>2.4 单例集合方法

这些方法会返回一个只有一个元素的不可变集合，并且长度只有1，可节省内存空间：

方法返回值功能
singleton(T o)Set<T>返回一个只有元素o的不可变Set集合
singletonList(T o)List<T>返回一个只有元素o的不可变List集合
singletonMap(K key, V value)Map<K,V>返回一个只有一个键值对的不可变Map集合，
键值对的键为key，键值对的值为value
<>2.5 空集合方法

这些方法会返回一个空的不可变集合，可节省内存空间：

方法返回值功能
emptyList()List<T>返回一个不可变的空List集合
emptySet()Set<T>返回一个不可变的空Set集合
emptyMap()Map<K,V>返回一个不可变的空Map集合
<>2.6 同步集合方法

这些方法将传入的集合包装为线程安全的集合，以适用于多线程环境：

方法返回值功能
synchronizedList(List<T> list)List<T>将List集合list包装为线程安全的List集合
synchronizedSet(Set<T> s)Set<T>将Set集合s包装为线程安全的Set集合
synchronizedSortedSet(SortedSet<T> s)SortedSet<T>将SortedSet集合s包装为
线程安全的SortedSet集合
synchronizedNavigableSet(NavigableSet<T> s)NavigableSet<T> s)将NavigableSet集合s
包装为线程安全的NavigableSet集合
synchronizedMap(Map<K,V> m)Map<K,V>将Map集合m包装为线程安全的Map集合
synchronizedSortedMap(SortedMap<K,V> m)SortedMap<K,V>将SortedMap集合m包装为线程安全
的SortedMap集合
synchronizedNavigableMap(NavigableMap<K,V> m)NavigableMap<K,V>将NavigableMap集合m
包装为
线程安全的NavigableMap集合

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