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【Java集合】單列集合Collection常用方法詳解

2023-10-31 18:02:23


嗨~ 今天的你過得還好嗎？

路途漫漫終有一歸，

幸與不幸都有盡頭。

在上篇文章中，我們簡單介紹了下Java 集合家族中的成員，那麼本篇文章，我們就來看看 Java在單列集合中，為我們提供的一些方法，以及單列集合的常用遍歷玩法，一起來進入學習吧。

在Java基礎中我們也學過，在類實現介面後，該類就會將介面中的抽象方法繼承過來，此時該類需要重寫該抽象方法，完成具體的邏輯。

一、Collection 常用功能

Collection 是所有單列集合的父介面，因此在Collection 中定義了單列集合（List 和 Set）通用的一些方法，這些方法可用於操作所有的單列集合。

1.1 方法如下：


開啟api檔案，我們可以看到Collection 在 java.util 下，我們通過練習來演示下這些方法的使用：

1.2 方法演示：

public class Demo1Collection {    
        public static void main(String[] args) {
            //建立集合物件
            //使用多型的形式 定義
            Collection<String> person = new ArrayList<>();
            //輸出不是一個物件地址，所以說重寫了toString 方法
            System.out.println(person);
                
    //        boolean add(Object o)  向集合中新增一個元素
    //        返回值是一個boolean值，一般可以不用接收
            person.add("科比");
            person.add("姚明");
            person.add("庫裡");
            person.add("麥迪");
            //新增完我們在輸出一下這個集合
            System.out.println(person);
    //        boolean remove(Object o)  刪除該集合中指定的元素
    //        返回 集合中存在元素，刪除元素，返回true；集合中不存在，刪除返回false
            boolean res1 = person.remove("科比");
            boolean res2 = person.remove("奧尼爾");
            System.out.println("res1=" +res1);
            System.out.println("res2=" +res2);
    //        boolean isEmpty()  判斷該集合是否為空
            boolean empty = person.isEmpty();
            System.out.println("empty=" + empty);
                
    //        boolean contains(Object o)  判斷該集合中是否包含某個元素
            boolean contains = person.contains("麥迪");
            System.out.println("contains=" + contains);
    //        int size()  獲取該集合元素個數
            int size = person.size();
            System.out.println("size = " + size);
                
    //        public Object[] toArray()  把集合總的元素，儲存到陣列中
            Object[] personArray = person.toArray();
            for (int i = 0; i < personArray.length; i++) {
                System.out.println("陣列--" + personArray[i]);
            }
                
    //        void clear()  刪除該集合中的所有元素，但是集合還存在
            person.clear();
            System.out.println(person);    
    
            //通過多型的方式，如果我們把arrayList 換成HashSet，發現也能使用，這就是我們實現介面的好處
        }
    }

注意：有關Collection中的方法不止上面這些，其他方法可以自行檢視API學習。

二、查詢集合中的元素-Iterator 迭代器

2.1 Iterator 介面

在程式開發中，經常需要遍歷集合中的所有元素，就是要看看裡面所有的元素，那我們怎麼辦呢？

針對這種需求，JDK 專門提供了一個介面： java.util.Iterator。該介面也是 Java集合中的一員，但它與 Collection、Map 介面有所不同，Collection 介面 與 Map 介面 主要用於儲存元素，而 Iterator 主要用於迭代存取(即 遍歷) Collection中的元素，因為Iterator 物件也被稱為迭代器。

下面介紹一下迭代器的概念：

迭代即Collection集合元素的通用獲取方式。在取元素之前先要判斷集合中有沒有元素，如果有，就把這個元素取出來，繼續再判斷，如果還有就再取出來。一直把集合中的所有元素全部取出。這種方式專業術語稱為迭代。
通過檔案，我們可以看到 Iterator 是一個介面，我們無法直接使用，而需要使用Iterator介面的實現類物件，通過Collection介面中的 Iterator()方法，就可以返回迭代器的實現類物件：

  • public Iterator iterator(): 獲取結合對應的迭代器，用來遍歷集合中的元素。

通過API檔案，我們可以看到 Collection 中 Itrerator 介面的常用方法如下：

  • public E next() 返回迭代的下一個元素

  • public boolean hasNext() 如果仍有元素可以迭代，則返回true


接下來我們通過案例學習，如何使用Iterator 迭代集合中的元素：

/**
     *  Iterator 迭代器使用
     */
    public class Demo1Iterator {    
        public static void main(String[] args) {            
            /**
             * 使用步驟：
             * 1. 使用集合中的方法 iterator() 獲取迭代器的實現類物件，使用Iterator介面接收 （使用介面接收返回值，這就是我們說的多型）
             * 2. 使用Iterator介面中的方法 hashNext() 判斷有沒有下一個元素
             * 3. 使用Iterator介面中的方法 next() 取出集合中的下一個元素
             *
             */
            Collection<String> ball = new ArrayList<>();
            ball.add("籃球");
            ball.add("足球");
            ball.add("排球");
            ball.add("乒乓球");    
            //我們來獲取一個迭代器，多型
            Iterator<String> iterator = ball.iterator();    
            //判斷
            boolean b = iterator.hasNext();
            System.out.println("是否有元素--" + b);
            //取出
            String next = iterator.next();
            System.out.println("元素--" + next);    
            //判斷
            boolean b1 = iterator.hasNext();
            System.out.println("是否有元素--" + b1);            
            //取出
            String next1 = iterator.next();
            System.out.println("元素--" + next1);    
            //判斷
            boolean b2 = iterator.hasNext();
            System.out.println("是否有元素--" + b2);            
            //取出
            String next2 = iterator.next();
            System.out.println("元素--" + next2);    
            //判斷
            boolean b3 = iterator.hasNext();
            System.out.println("是否有元素--" + b3);            
            //取出
            String next3 = iterator.next();
            System.out.println("元素--" + next3);    
            //判斷
            boolean b4 = iterator.hasNext();
            System.out.println("是否有元素--" + b4);            
            //取出
    //        String next4 = iterator.next();
    //        System.out.println("元素--" + next4);
            //如果沒有元素，在取的話，會報一個NoSuchElementException 的錯誤
    
    
            /**
             *
             * 程式碼優化 上面這些步驟是一個重複的過程，我們可以使用迴圈來優化，那我們選擇哪種來呢
             * 我們說 知道元素個數，使用for
             * 不知道元素個數，使用while
             *
             * 那當前我們迭代器的個數，我們不知道，所以使用while迴圈，而我們的hasNext 就可以作為
             * while的條件來判斷
             *
             */
            while (iterator.hasNext()) {
                String ballResult = iterator.next();
                System.out.println("--優化--" + ballResult);
            }
    
        }
    }

分析：

在進行集合元素取出時，如果集合中已經沒有元素了，還繼續使用迭代器的next方法，將會發生java.util.NoSuchElementException 沒有集合元素的錯誤。

2.2 迭代器的實現原理

我們在之前的案例中已經完成了Iterator 遍歷集合的整個過程。當遍歷集合時，首先通過呼叫集合的iterator() 方法獲得迭代器物件，然後使用hasNext()方法判斷集合中是否存在下一個元素，如果存在，則呼叫next()方法將元素取出，否則說明已經到達集合末尾，停止遍歷元素。

Itearator 迭代器物件在遍歷集合時，內部採用指標的方式來跟蹤集合中的元素，為了讓初學者能更好的理解迭代器的工作原理，接下來通過一個圖例來演示 Iterator 物件迭代元素的過程：

在獲取迭代器的實現類物件是，會把索引指向集合的-1位置，也就是在呼叫Iterator的next方法之前，迭代器的索引位於第一個元素之前，不指向任何元素。

  • 當第一次呼叫迭代器的next方法後，迭代器的索引會向後移動一位，指向第一個元素並將該元素返回，

  • 當再次呼叫next方法時，迭代器的索引會指向第二個元素並將該元素返回，

  • 以此類推，直到hasNext方法返回false，表示到達了集合的末尾，終止對元素的遍歷。

三、查詢集合中的元素-增強for

3.1 概念

增強for迴圈（也稱為 for each 迴圈）是JDK5以後出來的一個高階for迴圈，專門用來遍歷陣列和集合的。 通過api檔案，Collection 繼承了一個Iterable 介面 ，而實現這個介面允許物件成為 「foreach」 語句目標，也就是所有的單列集合都可以使用增強for。

它的內部原理其實是個Iterator 迭代器，只是用for迴圈的方式來簡化迭代器的寫法，所以在遍歷的過程中，不能對集合中的元素進行增刪改查操作。

格式：

for (元素型別 元素名 ： 集合名或陣列) {
        存取元素
    }

它用於遍歷 Collection 和陣列。通常只進行遍歷元素，不在遍歷的過程中對集合元素進行增刪操作。

3.2 練習1：遍歷陣列

public class Demo2Foreach {    
        public static void main(String[] args) {    
            int[] array = {1,2,3,4,5};    
            for (int i : array) {
                System.out.println("--陣列元素--" + i);    
                if (i == 2) {
                    i = 19;
                }
            }    
            //在增強for中修改 元素，並不能賦值
            System.out.println(Arrays.toString(array));
        }
    }

3.3 練習2：遍歷集合

public class Demo3Foreach {    
        public static void main(String[] args) {
            Collection<String> ball = new ArrayList<>();
            ball.add("籃球");
            ball.add("足球");
            ball.add("排球");    
            for (String s : ball) {
                System.out.println("---" + s);
            }    
            //相對於Iterator遍歷方式，增強for 簡化了很多，所以優先使用該方式。
        }
    }

新for 迴圈必須有被遍歷的目標。目標只能是Collection 或者是陣列。僅僅作為遍歷操作出現。

總結

本篇中主要介紹了單列集合介面Collection為我們提供的常用介面，也通過程式碼的方式帶大家體會了一下。在後面的內容中為大家介紹瞭如何把單列集合中的內容檢視出來（遍歷），通過講解一些底層的原理，讓大家感受了一下迭代器的使用。

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當然集合的遍歷不僅僅限於這兩種方式，例如java8為我們提供的流式遍歷集合，希望大家下去後自己也能搜搜相關的遍歷方式，嘗試使用一下，ok，本文就到這裡了。