Day16 集合与迭代器

1.1 集合的概念

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。
• 数组中可以存储基本数据类型值，也可以存储对象，而集合中只能存储对象

集合主要分为两大系列：Collection和Map，Collection 表示一组对象，Map表示一组映射关系或键值对。

集合继承图

集合框架: 有序无序取决于能否用编号操作他

Collection: 存储的是一个一个的数据-- List: 元素有序且允许重复-- ArrayList: 底层使用数组结构，查询快增删慢-- LinkedList: 底层使用双向链表结构，查询慢增删快-- Set: 元素无序且不允许重复-- HashSet: 底层使用哈希表结构-- TreeSet: 底层使用红黑树结构Map: 存储一对一对的数据-- HashMap:-- TreeMap:-- Hashtable:

1.2 Collection接口

Collection 层次结构中的根接口。Collection 表示一组对象，这些对象也称为 collection 的元素。一些 collection 允许有重复的元素，而另一些则不允许。一些 collection 是有序的，而另一些则是无序的。JDK 不提供此接口的任何直接实现：它提供更具体的子接口（如 Set 和 List、Queue）实现。此接口通常用来传递 collection，并在需要最大普遍性的地方操作这些 collection。

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：

1、添加元素

（1）add(E obj)：添加元素对象到当前集合中

（2）addAll(Collection<? extends E> other)：添加other集合中的所有元素对象到当前集合中，即this = this ∪ other

2、删除元素

（1） boolean remove(Object obj) ：从当前集合中删除第一个找到的与obj对象equals返回true的元素。

（2）boolean removeAll(Collection<?> coll)：从当前集合中删除所有与coll集合中相同的元素。即this = this - this ∩ coll

（3）boolean retainAll(Collection<?> coll)：从当前集合中删除两个集合中不同的元素，使得当前集合仅保留与c集合中的元素相同的元素，即当前集合中仅保留两个集合的交集，即this = this ∩ coll；

（4）void clear()：清空集合

（5）boolean removeIf(Predicate<? super E> filter) ：删除满足给定条件的此集合的所有元素。removeIf方法是Java8引入的。

3、查询与获取元素

（1）boolean isEmpty()：判断当前集合是否为空集合。

（2）boolean contains(Object obj)：判断当前集合中是否存在一个与obj对象equals返回true的元素。

（3）boolean containsAll(Collection<?> c)：判断c集合中的元素是否在当前集合中都存在。即c集合是否是当前集合的“子集”。

（4）int size()：获取当前集合中实际存储的元素个数

（5）Object[] toArray()：返回包含当前集合中所有元素的数组

不过当我们实际使用都是使用的他的子类Arraylist！！！

因为Java中使用ArrayList作为集合的一个常见选择，主要基于以下几个原因：

1. 动态数组：ArrayList内部是通过一个动态数组来实现的，这意呀着它可以自动调整其大小以存储更多的元素。这种自动扩容的特性使得ArrayList在处理未知大小的数据集时非常方便。

2. 随机访问：由于ArrayList是基于数组的，所以它可以提供快速的随机访问能力。也就是说，你可以通过索引（位置）直接访问或修改元素，这种操作的时间复杂度是O(1)。

3. 易用性：ArrayList提供了丰富的API，使得添加、删除、查找元素等操作变得简单直观。它实现了List接口，因此可以使用所有List接口提供的方法。

4. 广泛的使用场景：ArrayList适用于大多数需要列表功能的场景，包括存储对象集合、作为栈或队列的简单实现（尽管有专门的Stack和Queue接口及其实现），以及作为其他集合（如HashSet）的基础数据结构等。

5. 性能考虑：尽管ArrayList在插入和删除元素时可能需要移动其他元素（这会影响性能，特别是在列表的开头或中间位置进行这些操作时），但在许多实际应用中，这种性能开销是可以接受的，特别是当元素添加和删除操作不频繁时。

6. 与Java集合框架的兼容性：ArrayList是Java集合框架（Java Collections Framework）的一部分，这意味着它可以与其他集合类型（如Set、Map等）无缝协作，支持通过Collections类提供的静态方法（如排序、查找等）进行进一步的操作。

然而，值得注意的是，ArrayList并不是所有情况下的最佳选择。例如，如果你需要频繁地在列表的开头或中间插入和删除元素，那么LinkedList可能会是更好的选择，因为它在这些操作上更加高效。同样，如果你需要一个不允许重复元素的列表，那么HashSet（通过其Set接口）或LinkedHashSet（保持元素插入顺序）可能是更合适的选择。选择哪种集合类型取决于你的具体需求和性能考虑。

1.3 API演示

1、演示添加

注意：add和addAll的区别

package com.atguigu.collection;import org.junit.Test;import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;public class TestCollectionAdd {@Testpublic void testAdd(){//ArrayList是Collection的子接口List的实现类之一。Collection<String> coll = new ArrayList<>();coll.add("小李广");coll.add("扫地僧");coll.add("石破天");System.out.println(coll);}@Testpublic void testAddAll(){Collection<String> c1 = new ArrayList<>();c1.add(1);c1.add(2);System.out.println("c1集合元素的个数：" + c1.size());//2System.out.println("c1 = " + c1);Collection<String> c2 = new ArrayList<>();c2.add(1);c2.add(2);System.out.println("c2集合元素的个数：" + c2.size());//2System.out.println("c2 = " + c2);Collection<String> other = new ArrayList<>();other.add(1);other.add(2);other.add(3);System.out.println("other集合元素的个数：" + other.size());//3System.out.println("other = " + other);System.out.println();c1.addAll(other);System.out.println("c1集合元素的个数：" + c1.size());//5System.out.println("c1.addAll(other) = " + c1);c2.add(other);System.out.println("c2集合元素的个数：" + c2.size());System.out.println("c2.add(other) = " + c2);}
}

注意：coll.addAll(other);与coll.add(other);

2、演示删除

注意几种删除方法的区别

package com.atguigu.collection;import org.junit.Test;import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.function.Predicate;public class TestCollectionRemove {@Testpublic void test01(){Collection coll = new ArrayList();coll.add("小李广");coll.add("扫地僧");coll.add("石破天");coll.add("佛地魔");System.out.println("coll = " + coll);coll.remove("小李广");System.out.println("删除元素\"小李广\"之后coll = " + coll);coll.removeIf(new Predicate() {@Overridepublic boolean test(Object o) {String str = (String) o;return str.contains("地");}});System.out.println("删除包含\"地\"字的元素之后coll = " + coll);coll.clear();System.out.println("coll清空之后，coll = " + coll);}@Testpublic void test02() {Collection coll = new ArrayList();coll.add("小李广");coll.add("扫地僧");coll.add("石破天");coll.add("佛地魔");System.out.println("coll = " + coll);Collection other = new ArrayList();other.add("小李广");other.add("扫地僧");other.add("尚硅谷");System.out.println("other = " + other);coll.removeAll(other);System.out.println("coll.removeAll(other)之后，coll = " + coll);System.out.println("coll.removeAll(other)之后，other = " + other);}@Testpublic void test03() {Collection coll = new ArrayList();coll.add("小李广");coll.add("扫地僧");coll.add("石破天");coll.add("佛地魔");System.out.println("coll = " + coll);Collection other = new ArrayList();other.add("小李广");other.add("扫地僧");other.add("尚硅谷");System.out.println("other = " + other);coll.retainAll(other);System.out.println("coll.retainAll(other)之后，coll = " + coll);System.out.println("coll.retainAll(other)之后，other = " + other);}}

3、演示查询与获取元素

package com.atguigu.collection;import org.junit.Test;import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collection;public class TestCollectionContains {@Testpublic void test01() {Collection coll = new ArrayList();System.out.println("coll在添加元素之前，isEmpty = " + coll.isEmpty());coll.add("小李广");coll.add("扫地僧");coll.add("石破天");coll.add("佛地魔");System.out.println("coll的元素个数" + coll.size());Object[] objects = coll.toArray();System.out.println("用数组返回coll中所有元素：" + Arrays.toString(objects));System.out.println("coll在添加元素之后，isEmpty = " + coll.isEmpty());coll.clear();System.out.println("coll在clear之后，isEmpty = " + coll.isEmpty());}@Testpublic void test02() {Collection coll = new ArrayList();coll.add("小李广");coll.add("扫地僧");coll.add("石破天");coll.add("佛地魔");System.out.println("coll = " + coll);System.out.println("coll是否包含“小李广” = " + coll.contains("小李广"));System.out.println("coll是否包含“宋红康” = " + coll.contains("宋红康"));Collection other = new ArrayList();other.add("小李广");other.add("扫地僧");other.add("尚硅谷");System.out.println("other = " + other);System.out.println("coll.containsAll(other) = " + coll.containsAll(other));}@Testpublic void test03(){Collection c1 = new ArrayList();c1.add(1);c1.add(2);System.out.println("c1集合元素的个数：" + c1.size());//2System.out.println("c1 = " + c1);Collection c2 = new ArrayList();c2.add(1);c2.add(2);System.out.println("c2集合元素的个数：" + c2.size());//2System.out.println("c2 = " + c2);Collection other = new ArrayList();other.add(1);other.add(2);other.add(3);System.out.println("other集合元素的个数：" + other.size());//3System.out.println("other = " + other);System.out.println();c1.addAll(other);System.out.println("c1集合元素的个数：" + c1.size());//5System.out.println("c1.addAll(other) = " + c1);System.out.println("c1.contains(other) = " + c1.contains(other));System.out.println("c1.containsAll(other) = " + c1.containsAll(other));System.out.println();c2.add(other);System.out.println("c2集合元素的个数：" + c2.size());System.out.println("c2.add(other) = " + c2);System.out.println("c2.contains(other) = " + c2.contains(other));System.out.println("c2.containsAll(other) = " + c2.containsAll(other));}}

2 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(): iterator(): 获取到集合的迭代器，用来遍历集合里的元素。方法返回的结果是 Iterator类型的对象

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。直到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) {// List<String> names = new ArrayList<>();Set<String> names = new HashSet<>();names.add("tom");names.add("jack");names.add("jerry");names.add("rose");// 遍历集合元素的方式一: 使用 for循环(只能用于list)/*for (int i = 0; i < names.size(); i++) {System.out.println(names.get(i));}*/// 遍历集合元素的方式二: 使用迭代器+while循环遍历/*Iterator<String> itr = names.iterator();while (itr.hasNext()) {System.out.println(itr.next());}*/// 遍历集合元素的方式三: 使用迭代器+for循环遍历/*for (Iterator<String> itr = names.iterator(); itr.hasNext(); ) {String name = itr.next();System.out.println(name);}*//*遍历集合元素的方式四: 增强for循环(迭代器的语法糖)for(元素数据类型 元素变量名: 集合) {}*/for (String name : names) {System.out.println(name);}int[] nums = {56, 78};/*for (int i = 0; i < nums.length; i++) {int num = nums[i];System.out.println(num);}*/for (int num : nums) {  // 数组没有迭代器，数组的增强for循环是fori循环的语法糖System.out.println(num);}}
}

提示：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，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，迭代器指向第一个元素，当第一次调用迭代器的next方法时，返回第一个元素，然后迭代器的索引会向后移动一位，指向第二个元素，当再次调用next方法时，返回第二个元素，然后迭代器的索引会再向后移动一位，指向第三个元素，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 Iterable接口

1、 Iterable接口依赖Iterator接口

java.lang.Iterable接口的抽象方法：

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

凡是实现了 Iterable接口的集合，就必须重写 iterator()方法，即还必须为该集合提供一个Iterator接口的实现类，否则就无法完成该方法的重写。

2、forEach方法

java.lang.Iterable接口在Java8还提供了一个forEach默认方法：

• public default void forEach(Consumer<? super T> action)：传入Consumer接口的实现类对象，完成集合元素的迭代

java.util.function.Consumer接口的抽象方法：

• void accept(T t)：对元素t执行给定的操作

package com.atguigu.iter;import org.junit.Test;import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.function.Consumer;public class TestForEachMethod {@Testpublic void test1(){Collection coll = new ArrayList();coll.add("小李广");coll.add("扫地僧");coll.add("石破天");coll.forEach(new Consumer() {@Overridepublic void accept(Object o) {System.out.println(o);}});}
}

3、新语法糖：foreach循环（增强for循环）

Java5（JDK1.5）中增加了java.lang.Iterable接口，实现这个接口允许对象成为 “foreach” 语句的目标。 Java 5时Collection接口继承了java.lang.Iterable接口，因此Collection系列的集合就可以直接使用foreach循环遍历。

foreach循环的语法格式：

for(元素类型 元素名 : 集合名等){
}
//这里元素名就是一个临时变量，自己命名就可以

对于集合类型来说，foreach循环其实就是使用Iterator迭代器来完成元素的遍历的。

package com.atguigu.iterator;import org.junit.Test;import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;public class TestForeach {@Testpublic void test01(){Collection coll = new ArrayList();coll.add("小李广");coll.add("扫地僧");coll.add("石破天");for (Object o : coll) {System.out.println(o);}}
}

Java中的数组也支持这种语法糖。只不过编译器在处理foreach遍历数组时，是转换为普通for循环的。

代码示例：

package com.atguigu.api;public class TestForeach {public static void main(String[] args) {int[] nums = {1,2,3,4,5};for (int num : nums) {System.out.println(num);}System.out.println("-----------------");String[] names = {"张三","李四","王五"};for (String name : names) {System.out.println(name);}}
}

2.4 使用Iterator迭代器删除元素

java.util.Iterator迭代器中有一个方法：

​ void remove() ;

那么，既然Collection已经有remove(xx)方法了，为什么Iterator迭代器还要提供删除方法呢？

因为在JDK1.8之前Collection接口没有removeIf方法，即无法根据条件删除。

例如：要删除以下集合元素中的偶数

package com.atguigu.iterator;import org.junit.Test;import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;public class TestIteratorRemove {@Testpublic void test01(){Collection coll = new ArrayList();coll.add(1);coll.add(2);coll.add(3);coll.add(4);//		coll.remove(?)//没有removeIf方法无法实现删除“偶数”Iterator iterator = coll.iterator();while(iterator.hasNext()){Integer element = (Integer) iterator.next();if(element%2 == 0){iterator.remove();}}System.out.println(coll);}
}

2.5 Iterator迭代器的快速失败（fail-fast）机制

如果在Iterator、ListIterator迭代器创建后的任意时间从结构上修改了集合（通过迭代器自身的 remove 或 add 方法之外的任何其他方式），则迭代器将抛出 ConcurrentModificationException。因此，面对并发的修改，迭代器很快就完全失败，而不是冒着在将来不确定的时间任意发生不确定行为的风险。

这样设计是因为，迭代器代表集合中某个元素的位置，内部会存储某些能够代表该位置的信息。当集合发生改变时，该信息的含义可能会发生变化，这时操作迭代器就可能会造成不可预料的事情。因此，果断抛异常阻止，是最好的方法。这就是Iterator迭代器的快速失败（fail-fast）机制。

1、ConcurrentModificationException异常

public class IteratorTest {public static void main(String[] args) {List<String> heroes = new ArrayList<>();heroes.add("张飞");heroes.add("诸葛亮");heroes.add("赵云");heroes.add("李白");heroes.add("诸葛亮");heroes.add("诸葛亮");heroes.add("东皇太一");heroes.add("鲁班");heroes.add("诸葛亮");heroes.add("夏侯惇");System.out.println(heroes);/*for (int i = 0; i < heroes.size(); i++) {if ("诸葛亮".equals(heroes.get(i))) {heroes.remove(i);i--;}}*//*for (int i = 0; i < heroes.size(); ) {if ("诸葛亮".equals(heroes.get(i))) {heroes.remove(i);} else {i++;}}*//*for (int i = heroes.size() - 1; i >= 0; i--) {if ("诸葛亮".equals(heroes.get(i))) heroes.remove(i);}*//*迭代器循环里，不能调用集合的remove/add等方法进行增删操作调用next()方法时，第一件事就是比较 modCount 和 expectedModCount如果 modCount != expectedModCount,立马抛出ConcurrentModificationException只要调用了集合的 remove/add等方法对集合进行了增删，modCount会自增，但是迭代器里的 expectedModCount没有同步更新，再次调用next()方法就会抛出异常如果不是调用集合的 remove/add方法对集合增删，而是调用了迭代器的remove()方法删除元素，不会抛出 并发修改异常，迭代器的remove()方法就是调用了集合的remove()方法删除元素(modCount会自增)，然后再将 expectedModCount = modCount,同时还调整 cursor 和 lastRet*/Iterator<String> itr = heroes.iterator();for (; itr.hasNext(); ) {String h = itr.next();// if ("诸葛亮".equals(h)) heroes.remove(h);if ("诸葛亮".equals(h)) itr.remove();  // 可以调用迭代器的remove()方法删除元素}System.out.println(heroes);}

2、modCount变量

那么迭代器如何实现快速失败（fail-fast）机制的呢？

• 在ArrayList等集合类中都有一个modCount变量。它用来记录集合的结构被修改的次数。
• 当我们给集合添加和删除操作时，会导致modCount++。
• 然后当我们用Iterator迭代器遍历集合时，创建集合迭代器的对象时，用一个变量记录当前集合的modCount。例如：int expectedModCount = modCount;，并且在迭代器每次next()迭代元素时，都要检查 expectedModCount != modCount，如果不相等了，那么说明你调用了Iterator迭代器以外的Collection的add,remove等方法，修改了集合的结构，使得modCount++，值变了，就会抛出ConcurrentModificationException。

下面以AbstractList和ArrayList.Itr迭代器为例进行源码分析：

AbstractList类中声明了modCount变量：

    /*** The number of times this list has been <i>structurally modified</i>.* Structural modifications are those that change the size of the* list, or otherwise perturb it in such a fashion that iterations in* progress may yield incorrect results.** <p>This field is used by the iterator and list iterator implementation* returned by the {@code iterator} and {@code listIterator} methods.* If the value of this field changes unexpectedly, the iterator (or list* iterator) will throw a {@code ConcurrentModificationException} in* response to the {@code next}, {@code remove}, {@code previous},* {@code set} or {@code add} operations.  This provides* <i>fail-fast</i> behavior, rather than non-deterministic behavior in* the face of concurrent modification during iteration.** <p><b>Use of this field by subclasses is optional.</b> If a subclass* wishes to provide fail-fast iterators (and list iterators), then it* merely has to increment this field in its {@code add(int, E)} and* {@code remove(int)} methods (and any other methods that it overrides* that result in structural modifications to the list).  A single call to* {@code add(int, E)} or {@code remove(int)} must add no more than* one to this field, or the iterators (and list iterators) will throw* bogus {@code ConcurrentModificationExceptions}.  If an implementation* does not wish to provide fail-fast iterators, this field may be* ignored.*/protected transient int modCount = 0;

翻译解释：modCount是这个list被结构性修改的次数。子类使用这个字段是可选的，如果子类希望提供fail-fast迭代器，它仅仅需要在add(int, E),remove(int)方法（或者它重写的其他任何会结构性修改这个列表的方法）中添加这个字段。调用一次add(int,E)或者remove(int)方法时必须且仅仅给这个字段加1，否则迭代器会抛出伪装的ConcurrentModificationExceptions错误。如果一个实现类不希望提供fail-fast迭代器，则可以忽略这个字段。

Arraylist的Itr迭代器：

   private class Itr implements Iterator<E> {int cursor;      int lastRet = -1; int expectedModCount = modCount;//在创建迭代器时，expectedModCount初始化为当前集合的modCount的值public boolean hasNext() {return cursor != size;}@SuppressWarnings("unchecked")public E next() {checkForComodification();//校验expectedModCount与modCount是否相等int i = cursor;if (i >= size)throw new NoSuchElementException();Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;if (i >= elementData.length)throw new ConcurrentModificationException();cursor = i + 1;return (E) elementData[lastRet = i];}final void checkForComodification() {if (modCount != expectedModCount)//校验expectedModCount与modCount是否相等throw new ConcurrentModificationException();//不相等，抛异常}
}

ArrayList的remove方法：

    public boolean remove(Object o) {if (o == null) {for (int index = 0; index < size; index++)if (elementData[index] == null) {fastRemove(index);return true;}} else {for (int index = 0; index < size; index++)if (o.equals(elementData[index])) {fastRemove(index);return true;}}return false;}private void fastRemove(int index) {modCount++;int numMoved = size - index - 1;if (numMoved > 0)System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,numMoved);elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work}

注意，迭代器的快速失败行为不能得到保证，一般来说，存在不同步的并发修改时，不可能作出任何坚决的保证。快速失败迭代器尽最大努力抛出 ConcurrentModificationException。因此，编写依赖于此异常的程序的方式是错误的，正确做法是：*迭代器的快速失败行为应该仅用于检测 bug。*例如：

package com.atguigu.iterator;import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;public class TestNoConcurrentModificationException {public static void main(String[] args) {Collection coll = new ArrayList();coll.add("hello");coll.add("world");coll.add("java");coll.add("haha");Iterator iterator = coll.iterator();while (iterator.hasNext()) {String str = (String) iterator.next();if (str.contains("a")) {coll.remove(str);//Iterator遍历集合过程中，调用集合的remove方法}}}
}

3 元素要求

3.1 有序、可重复

Collection 层次结构中的根接口。一些 collection 允许有重复的元素，而另一些则不允许。一些 collection 是有序的，而另一些则是无序的。JDK 不提供此接口的任何直接实现：它提供更具体的子接口（如 Set 和 List、Queue）实现。 我们掌握了Collection接口的使用后，再来看看Collection接口中的子接口，他们都具备那些特性呢？

1、List接口介绍

java.util.List接口继承自Collection接口，是单列集合的一个重要分支，习惯性地会将实现了List接口的对象称为List集合。

List的常用实现类有：ArrayList、Vector、LinkedList、Stack等。

List接口特点：

• List集合所有的元素是以一种线性方式进行存储的
• 它是一个元素存取有序的集合。即元素的存入顺序和取出顺序有保证。
• 它是一个带有索引的集合，通过索引就可以精确的操作集合中的元素（与数组的索引是一个道理）。
• 集合中可以有重复的元素

List集合类中元素有序、且可重复。这就像银行门口客服，给每一个来办理业务的客户分配序号：第一个来的是“张三”，客服给他分配的是0；第二个来的是“李四”，客服给他分配的1；以此类推，最后一个序号应该是“总人数-1”。

注意：

List集合关心元素是否有序，而不关心是否重复，请大家记住这个原则。例如“张三”可以领取两个号。

在JavaSE中List名称的类型有两个，一个是java.util.List集合接口，一个是java.awt.List图形界面的组件，别导错包了。

2、List接口中常用方法

List作为Collection集合的子接口，不但继承了Collection接口中的全部方法，而且还增加了一些根据元素索引来操作集合的特有方法，如下：

List除了从Collection集合继承的方法外，List 集合里添加了一些根据索引来操作集合元素的方法。

1、添加元素

• void add(int index, E ele)：把元素添加到指定位置
• boolean addAll(int index, Collection<? extends E> eles)：把一组元素添加到指定位置

2、删除元素

• E remove(int index)：删除指定位置的元素

3、修改元素

• E set(int index, E ele)：替换[index]位置的元素
• default void replaceAll(UnaryOperator operator)：按指定操作的要求替换元素

4、获取元素

• E get(int index)：返回[index]位置的元素

• List subList(int fromIndex, int toIndex)：返回[fromIndex, toIndex)范围的元素

• int indexOf(Object obj)：查询obj在列表中的位置，如果有重复，返回第1个

• int lastIndexOf(Object obj)：查询obj在列表中的位置，如果有重复，返回最后1个

示例代码：

package com.atguigu.list;import org.junit.Test;import java.util.*;
import java.util.function.UnaryOperator;public class TestListMethod {@Testpublic void test08(){/*演示foreach和Iterator迭代器*/List list = new ArrayList();list.add("hello");list.add("java");list.add("world");list.add("mysql");list.add("java");Iterator iterator = list.iterator();while(iterator.hasNext()){Object next = iterator.next();System.out.println(next);}}@Testpublic void test07(){/*演示foreach和Iterator迭代器*/List list = new ArrayList();list.add("hello");list.add("java");list.add("world");list.add("mysql");list.add("java");for (Object o : list) {System.out.println(o);}}@Testpublic void test6() {/*ArrayList是List接口的实现类.演示查询，截取*/List list = new ArrayList();list.add("hello");list.add("java");list.add("world");list.add("mysql");list.add("java");System.out.println(list.get(1));//javaSystem.out.println(list.indexOf("java"));//1System.out.println(list.lastIndexOf("java"));//4List subList = list.subList(1, 3);//[1,3)下标范围的元素System.out.println("subList = " + subList);//[java, world]}@Testpublic void test5(){List list = new ArrayList();list.add("hello");list.add("java");list.add("world");list.add("mysql");list.add("java");list.replaceAll(new UnaryOperator() {@Overridepublic Object apply(Object o) {return "java".equals(o) ? "atguigu" : o;}});System.out.println(list);}@Testpublic void test4(){/*ArrayList是List接口的实现类。演示修改替换*/List list = new ArrayList();list.add("hello");list.add("java");list.set(0,"hi");System.out.println(list);//[hi, java]}@Testpublic void test03(){/*ArrayList是List接口的实现类。演示删除*/List list =new ArrayList();list.add(10);list.add(20);list.add(30);list.add(40);list.remove(1);//删除[1]位置的元素System.out.println(list);//[10, 30, 40]//list.remove(30);//删除元素值为30的元素list.remove(Integer.valueOf(30));//手动装箱System.out.println(list);//[10, 40]}@Testpublic void test2(){/*ArrayList是List接口的实现类。演示删除*/List<String> list = new ArrayList<>();list.add("hello");list.add("java");list.remove(0);System.out.println(list);}@Testpublic void test01(){/*ArrayList是List接口的实现类。演示添加*/List list = new ArrayList();list.add("hello");list.add("java");list.add(0,"atguigu");list.add(2,"world");System.out.println(list);//[atguigu, hello, world, java]List list2 = Arrays.asList("chai", "lin", "yan");list.addAll(1,list2);System.out.println(list);//[atguigu, chai, lin, yan, hello, world, java]}
}

3、ListIterator迭代器

List 集合额外提供了一个 listIterator() 方法，该方法返回一个 ListIterator 列表迭代器对象， ListIterator 接口继承了 Iterator 接口，提供了专门操作 List 的方法：

• void add()：通过迭代器添加元素到对应集合
• void set(Object obj)：通过迭代器替换正迭代的元素
• void remove()：通过迭代器删除刚迭代的元素
• boolean hasPrevious()：如果以逆向遍历列表，往前是否还有元素。
• Object previous()：返回列表中的前一个元素。
• int previousIndex()：返回列表中的前一个元素的索引
• boolean hasNext()
• Object next()
• int nextIndex()

package com.atguigu.list;import org.junit.Test;import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.ListIterator;public class TestListIterator {@Testpublic void test7() {/*ArrayList是List接口的实现类。演示ListIterator迭代器*/List list = new ArrayList();list.add("hello");list.add("java");list.add("world");list.add("mysql");list.add("java");ListIterator stringListIterator = list.listIterator();while(stringListIterator.hasNext()){int index = stringListIterator.nextIndex();Object next = stringListIterator.next();if(next.equals("java")){stringListIterator.set("JavaEE");}}System.out.println(list);//[hello, JavaEE, world, mysql, JavaEE]}@Testpublic void test6() {/*ArrayList是List接口的实现类。演示ListIterator迭代器*/List list = new ArrayList();list.add("hello");list.add("java");list.add("world");list.add("mysql");list.add("java");ListIterator stringListIterator = list.listIterator();while(stringListIterator.hasNext()){int index = stringListIterator.nextIndex();Object next = stringListIterator.next();System.out.println("index = " + index +"，next = " + next);}System.out.println("---------------");while(stringListIterator.hasPrevious()){int index = stringListIterator.previousIndex();Object previous = stringListIterator.previous();System.out.println("index = " + index +"，previous = " + previous);}System.out.println("---------------");stringListIterator = list.listIterator(2);while(stringListIterator.hasNext()){int index = stringListIterator.nextIndex();Object next = stringListIterator.next();System.out.println("index = " + index +"，next = " + next);}}
}

3.2 无序、不可重复

1、Set接口介绍

Set接口是Collection的子接口，set接口没有提供额外的方法。但是比Collection接口更加严格了。

Set 集合不允许包含相同的元素，即元素不可重复。

Set集合支持的遍历方式和Collection集合一样：foreach和Iterator。

Set的常用实现类有：HashSet、TreeSet、LinkedHashSet等。

1.1HashSet

/*
Set在Collection的基础上，没有新增方法
Set集合特点:  存储的元素无序，且不允许重复(判断元素是否重复的依据)HahSet判断元素是否重复的依据:1. 先调用HashCode方法，看哈希值是否相同。如果哈希值不同，直接存入2. 哈希值相同，再调用equals方法。如果equals返回true,就认为是同一个元素，就不再存入
*/
public class HashSetDemo {public static void main(String[] args) {Set<Dog> set = new HashSet<>();set.add(new Dog("2pj", "黄色", 3, "公", 12.5));set.add(new Dog("来福", "黑色", 1, "母", 5.1));set.add(new Dog("大黄", "黄色", 2, "公", 10.5));set.add(new Dog("旺财", "黄色", 3, "公", 12.5));set.add(new Dog("来福", "黑色", 1, "母", 5.1));set.add(new Dog("3Qj", "黄色", 3, "公", 12.5));System.out.println(set);}
}

1.2TreeSet

/*
TreeSet底层使用的红黑树结构:判断元素是否重复的依据: 将元素转换成为Comparable类型，然后再调用元素的 compareTo()方法   //笔记记得记一下这两个接口结果如果是 0就认为是同一个元素，就不再存入TreeSet在存储元素时，要么元素实现 Comparable接口，并实现compareTo()方法
要么在创建TreeSet对象时，调用 TreeSet(Comparator c) 构造方法，传入一个比较器
*/
public class TreeSetDemo {public static void main(String[] args) {Set<String> set = new TreeSet<>();set.add("hello");set.add("good");set.add("ok");set.add("xyz");set.add("yes");set.add("go");set.add("abc");set.add(new String("go"));set.add("hi");System.out.println(set);Set<Integer> nums = new TreeSet<>();nums.add(90);nums.add(73);nums.add(128);nums.add(65);nums.add(99);nums.add(83);nums.add(77);System.out.println(nums);Set<Student> students = new TreeSet<>();students.add(new Student("jack", 18, 90));students.add(new Student("tom", 20, 78));students.add(new Student("rose", 18, 94));System.out.println(students);Set<Dog> dogs = new TreeSet<>(new Comparator<Dog>() {@Overridepublic int compare(Dog o1, Dog o2) {return o1.getAge() - o2.getAge();}});dogs.add(new Dog("大黄", "黄色", 2, "公", 10.8));}
}

2、元素相等和重复问题：equals和hashCode方法

HashSet和LinkedHashSet元素不可重复是依赖于equals和hashCode方法

package com.atguigu.set;public class Circle {private double radius;public Circle(double radius) {this.radius = radius;}public double getRadius() {return radius;}public void setRadius(double radius) {this.radius = radius;}@Overridepublic String toString() {return "Circle{" +"radius=" + radius +'}';}@Overridepublic boolean equals(Object o) {if (this == o) return true;if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;Circle circle = (Circle) o;return Double.compare(circle.radius, radius) == 0;}@Overridepublic int hashCode() {long temp = Double.doubleToLongBits(radius);return (int) (temp ^ (temp >>> 32));}
}

 @Testpublic void test08(){HashSet<Circle> set = new HashSet<>();set.add(new Circle(1));set.add(new Circle(1));System.out.println(set);}

3、大小顺序和重复问题：Comparable和Comparator接口

TreeSet元素不可重复是依赖于元素大小关系的。

（1）要么元素类型实现Comparable接口，重写compareTo方法，

（2）要么创建TreeSet时，指定Comparator接口实现类对象，重写compare方法

package com.atguigu.set;public class Rectangle implements Comparable<Rectangle> {private double length;private double width;public Rectangle(double length, double width) {this.length = length;this.width = width;}public double getLength() {return length;}public void setLength(double length) {this.length = length;}public double getWidth() {return width;}public void setWidth(double width) {this.width = width;}public double area(){return length * width;}@Overridepublic String toString() {return "Rectangle{" +"length=" + length +", width=" + width +", area=" + area() +'}';}@Overridepublic int compareTo(Rectangle o) {return Double.compare(this.area(), o.area());
//        int result = Double.compare(this.length, o.length);
//        return result != 0 ? result : Double.compare(this.width, o.width);}
}

   @Testpublic void test06(){TreeSet<Rectangle> set = new TreeSet<>();set.add(new Rectangle(5,3));set.add(new Rectangle(4,2));set.add(new Rectangle(6,1));set.add(new Rectangle(3,2));//进不去，因为Rectangle里面的compareTo方法按照面积比较大小//认为面积相同的就是相同的矩形对象System.out.println(set);/*'[Rectangle{length=6.0, width=1.0, area=6.0}, Rectangle{length=4.0, width=2.0, area=8.0}, Rectangle{length=5.0, width=3.0, area=15.0}]*/}@Testpublic void test05(){TreeSet<Circle> set = new TreeSet<>(new Comparator<Circle>() {@Overridepublic int compare(Circle o1, Circle o2) {return Double.compare(o1.getRadius(),o2.getRadius());}});set.add(new Circle(1.5));set.add(new Circle(1.0));set.add(new Circle(2.3));System.out.println(set);//[Circle{radius=1.0}, Circle{radius=1.5}, Circle{radius=2.3}]}

4 CollectionArray

4.1数组转换为集合的方法及注意事项

/*
数组转换成为集合:调用 Arrays.asList(T...elements) 会得到一个 List集合只能传入一个引用数据类型的数组，如果传入的是一个基本数据类型的数组，会把它当做一个元素int[] arr = {89, 45, 67, 88, 90, 76};List<int[]> list = Arrays.asList(arr); 不会将数组展开集合转换成为数组:调用集合的toArray()方法
*/
public class CollectionArrayDemo {public static void main(String[] args) {List<Integer> list = Arrays.asList(89, 45, 67, 88, 90, 76);System.out.println(list.getClass());  // java.util.Arrays$ArrayList// Arrays.asList方法返回的List集合是一个内部类，不支持 add/remove方法// list.add(81); 尝试添加会报UnsupportedOperationException//它表示尝试执行了某个操作，但该操作在当前上下文中不被支持//但是编译不会报错，因为多态编译看左边，list集合有add方法System.out.println(list.get(0));//alist 不能增/删，只可以查//解决办法：new一个新的集合，再进行操作。List<Integer> x = new ArrayList<>(list);// x.addAll(list);// x.add(83);System.out.println(x);List<Integer> y = new ArrayList<>(Arrays.asList(89, 45, 67, 88, 90, 76));List<String> fruits = new ArrayList<>();fruits.add("apple");fruits.add("orange");fruits.add("peach");fruits.add("pear");// Object[] objects = fruits.toArray();// String[] objects = (String[])fruits.toArray();//类型转换不能数组之间转String[] arr = new String[fruits.size()];fruits.toArray(arr);System.out.println(Arrays.toString(arr));}
}

5removeif的使用

public class RemoveDemo {public static void main(String[] args) {List<String> names = new ArrayList<>();names.add("jack");names.add("tom");names.add("jerry");names.add("rose");names.add("mike");names.add("jordan");/* names.removeIf(s -> s.length() == 4);*/names.removeIf(new Predicate<String>() {@Overridepublic boolean test(String s) {return s.length() == 4;}});//这个和他上面那个一样，上面是一个lambda表达式System.out.println(names);/*remove(names, new Predicate<String>() {@Overridepublic boolean test(String s) {return s.length() == 4;}});System.out.println(names);*/}public static void remove(List<String> list, Predicate<String> predicate) {//Predicate是一个接口，使用removeif 需要实现他//它接受一个输入参数并返回一个布尔值结果Iterator<String> itr = list.iterator();while (itr.hasNext()) {String element = itr.next();// if (element.length() == 4) itr.remove();if (predicate.test(element)) itr.remove();}}
}

6 Collections 集合工具类

有关他的方法详细说明
更多内容可以参考这篇

/*
Collection 是集合，是一个容器，有两个子接口 List 和 Set,可以用来存储数据
Collections 是工具类，用来快速操作集合容器。常见方法:addAll(Collection<T> c,T...elements): 将可变参数的元素都添加进集合c里如果传入的是一个基本数据类型的数组，会将基本数据类型数组当做一个参数
*/
public class CollectionsDemo {public static void main(String[] args) {Set<String> fruits = new HashSet<>();String[] arr = {"apple", "banana", "orange"};Collections.addAll(fruits, arr);  // 可以直接传入一个数组// fruits.addAll("peach","pear");System.out.println(fruits);List<Integer> nums = new ArrayList<>();nums.add(45);nums.add(89);Collections.addAll(nums, 88, 90, 78, 56);System.out.println(nums);int[] x = {84, 79};//Collections.addAll(nums,x);  //会报错，基本数据类型的数组，在传入到 Object可变参数时，会被当做一个整体System.out.println("nums: " + nums);Integer[] y = {66, 93};Collections.addAll(nums, y);  // 引用数据类型的数组会展开int[] arr1 = {92, 86};int[] arr2 = {88, 96};List<int[]> list = new ArrayList<>();Collections.addAll(list, arr1, arr2);List<String> names = new ArrayList<>();/*for (int i = 0; i < 10; i++) {names.set(i,"jack");}*/Collections.fill(names,"jack");System.out.println(names);}
}