走進Java中的持有對象(容器類)【二】Collection

時間 2019-12-13

原文原文鏈接

概述

經過前文的學習，咱們對容器的分類及經常使用容器類的做用有了基本的認識。本文將針對Collection容器的功能與使用進行細緻分析。html

基本操做

Collection集合抽象出的目的是爲存放獨立元素的序列。java

Collection接口定義的基本操做包含添加，移除，查找，遍歷等。具體API定義以下：數組

abstract boolean add(E e)
abstract boolean addAll(Collection<? extends E> c)
abstract boolean clear()
abstract boolean contains(Object o)
abstract boolean containsAll(Collection<? extends E> c)
abstract boolean equals(Object o)
abstract int hashCode()
abstract boolean isEmpty()
abstract Iterator<E> iterator()
abstract boolean remove(Object o)
abstract boolean removeAll(Collection<?> c)
abstract boolean retainAll(Collection<?> c)
abstract int size()
abstract Object[] toArray()
abstract <T> T[] toArray(T[] a)

這些操做能夠按照具體做用來劃分，下面咱們結合一些實例來理解。安全

添加元素

package collection;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collection;
import java.util.Collections;

public class Adding {
    public static void main(String[] args) {
        //構造方法直接添加
        Collection<Integer> collection = new ArrayList<Integer>(Arrays.asList(1, 2, 3, 4));
        //使用add方法
        collection.add(5);
        System.out.println(collection);
        Integer[] Ints = {10, 11, 12};
        //使用addAll方法
        collection.addAll(Arrays.asList(Ints));
        System.out.println(collection);
        //Collections提供的addAll方法
        Collections.addAll(collection, Ints);
        System.out.println(collection);
    }
}

輸出結果工具

[1, 2, 3, 4, 5]
[1, 2, 3, 4, 5, 10, 11, 12]
[1, 2, 3, 4, 5, 10, 11, 12, 10, 11, 12]

本例中，Arrays的asList方法可將數組轉換爲List類型，咱們能夠經過構造方法直接初始化Collection實例。若想添加單個元素，直接調用add方法；想要添加一組元素，也可調用addAll方法。另外一種比較高效方式是調用Collections的addAll方法。學習

辨析 Collection Collections

Collection與Collections同屬於集合類，但卻徹底不一樣。這是Java開發者很是容易混淆的內容。線程

Collection是集合的頂層接口，而Collections則是一個工具類。Collections提供了許多靜態方法，從而可以操做集合，對集合中的元素進行排序，添加以及搜索等操做。例如：code

排序htm

package collections;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
public class TestCollections1{
    public static void main(String[] args){
    Integer[] a = {10, 30, 20, 9, 4, 1, 50};
    List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();  
    Collections.addAll(list, a);
    System.out.println(list);
    Collections.sort(list);
    System.out.println(list);
    }
}

輸出結果blog

[10, 30, 20, 9, 4, 1, 50]
[1, 4, 9, 10, 20, 30, 50]

Collections中實用的方法還有不少，下面列出一些經常使用方法的API，本文就再也不一一贅述。

public static <T> boolean addAll(Collection<? super T> c, T... elements)
//二分搜索搜索列表指定元素
public static <T> int binarySearch(List<? extends T>, T key)
//將元素從一個列表複製到到另外一個列表
public static <T> void copy(List<? super T> dest, List<? extends T> src);
//反轉列表
public static void reverse(List<?> list)
//隨機化列表
public static void shuffle(List<T> list)
//返回線程安全的collection
public static <T> Collection<T> synchronizedCollection(Collection<T> c)
public static <T extends Object & Comparable<? super T>> T max(Collection<? extends T> coll)
public static <T extends Object & Comparable<? super T>> T min(Collection<? extends T> coll)

刪除元素

package collection;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collection;

public class Removing{
    public static void main(String[] args) {
        String[] arr = {"I'm sorry","I'm coding", "I'm writing", "I'm learning", "I'm thinking"};
        Collection<String> collection = new ArrayList<String>(Arrays.asList(arr));
        Collection<String> c = new ArrayList<String>(Arrays.asList("I'm learning", "I'm thinking"));
        System.out.println(collection);
        //移除元素
        collection.remove("I'm writing");
        System.out.println(collection);
        //移除一組元素
        collection.removeAll(c);
        System.out.println(collection);
        //移除全部元素
        collection.clear();
        System.out.println(collection);
    }
}

輸出結果

[I'm sorry, I'm coding, I'm writing, I'm learning, I'm thinking]
[I'm sorry, I'm coding, I'm learning, I'm thinking]
[I'm sorry, I'm coding]
[]

本例中，調用remove方法刪除集合中單個元素，經過removeAll方法刪除一組包含於collection中的元素，使用clear方法可移除集合全部元素。

訪問元素

觀察Collection定義的API可看出，Collection接口彷佛沒有對訪問指定位置元素，遍歷列表提供合適的方法。contains、equals兩種方法可查找元素，卻也沒法實現迭代，遍歷元素的目的。

這時就須要Iterator(迭代器)來爲咱們幫忙了，Collection中iterator()方法直接返回容器的Iterator，以遍歷整個容器。

迭代器

迭代器(Iterator)這一律念源自C++的STL(標準模板庫)，使用者可直接遍歷容器而無需關心其結構類型，直接使用Iterator便可。Java中，Iterator的限制是只能單向遍歷容器。

用法

Iteraotr提供瞭如下三種方法

boolean hasNext()
E next()
void remove()

hasNext方法用於肯定容器中是否還有元素，next方法得到容器中下一個元素，remove方法刪除Iterator目前指向的元素。

舉個栗子

package collection;

import java.util.*;

public class EasyIteration{
    public static void main(String[] args){
        Integer[] Ints = {1, 2, 3, 8, 5};
        Collection<Integer> collection = new ArrayList<Integer>(Arrays.asList(Ints));
        Iterator<Integer> it = collection.iterator();
        //遍歷開始,hasNext控制邊界
        while(it.hasNext()){
            System.out.print(it.next()+" ");
        }
        System.out.println();
        it = collection.iterator();
        for(int i = 0; i < 2; i++){
            it.next();
            //刪除元素
            it.remove();
        }
        System.out.println(collection);
    }
}

輸出結果

1 2 3 8 5 
[3, 8, 5]

本例中，有了Iterator，咱們就能夠對容器中的元素進行訪問和刪除操做，而無需關心容器的具體類型。

UnspportedOperationException異常

UnspportedOperationException拋出的緣由是使用了不當的容器操做。一般是因爲嘗試修改固定長度的容器的緣故，調用Array.asList() 方法會返回這種容器。由於數組顯然是固定長度的容器，使用asList方法轉換爲list也會保持這種屬性。

舉個栗子

package collection;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collection;
import java.util.Collections;
    
public class UnspportedTest{
    public static void test(String msg, Collection<Integer> collection){
        Integer[] arr = {1, 3, 4};
        Collection<Integer> tc = Arrays.asList(arr);
        //使用會修改容器的操做
        System.out.println("****" + msg + "****");
        try{
            collection.add(5);
        }catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
        try{
            Collections.addAll(collection, arr);
        }
        catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
        try{
            collection.retainAll(tc);
        }
        catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
        try{
            collection.remove(1);
        }catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
        try{
            collection.removeAll(Arrays.asList(arr));
        } catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static void main(String[] args){
        Integer[] arr = {1, 3, 1, 4, 1, 2};
        Collection<Integer> c = Arrays.asList(arr);
        Collection<Integer> c1 = new ArrayList<Integer>(c);
        
        test("可修改", c1);
        test("不可修改", c);
        test("不可修改", Collections.unmodifiableCollection(c1));
    }
}

輸出結果

****可修改****
****不可修改****
java.lang.UnsupportedOperationException
    at java.util.AbstractList.add(AbstractList.java:148)
    at java.util.AbstractList.add(AbstractList.java:108)
    at collection.UnspportedTest.test(UnspportedTest.java:13)
    at collection.UnspportedTest.main(UnspportedTest.java:47)
java.lang.UnsupportedOperationException
    at java.util.AbstractList.add(AbstractList.java:148)
    at java.util.AbstractList.add(AbstractList.java:108)
    at java.util.Collections.addAll(Collections.java:3845)
    at collection.UnspportedTest.test(UnspportedTest.java:18)
    at collection.UnspportedTest.main(UnspportedTest.java:47)
java.lang.UnsupportedOperationException
    at java.util.AbstractList.remove(AbstractList.java:161)
    at java.util.AbstractList$Itr.remove(AbstractList.java:374)
    at java.util.AbstractCollection.remove(AbstractCollection.java:291)
    at collection.UnspportedTest.test(UnspportedTest.java:30)
    at collection.UnspportedTest.main(UnspportedTest.java:47)
java.lang.UnsupportedOperationException
    at java.util.AbstractList.remove(AbstractList.java:161)
    at java.util.AbstractList$Itr.remove(AbstractList.java:374)
    at java.util.AbstractCollection.removeAll(AbstractCollection.java:373)
    at collection.UnspportedTest.test(UnspportedTest.java:35)
    at collection.UnspportedTest.main(UnspportedTest.java:47)
****不可修改****
java.lang.UnsupportedOperationException
    at java.util.Collections$UnmodifiableCollection.add(Collections.java:1075)
    at collection.UnspportedTest.test(UnspportedTest.java:13)
    at collection.UnspportedTest.main(UnspportedTest.java:48)
java.lang.UnsupportedOperationException
    at java.util.Collections$UnmodifiableCollection.add(Collections.java:1075)
    at java.util.Collections.addAll(Collections.java:3845)
    at collection.UnspportedTest.test(UnspportedTest.java:18)
    at collection.UnspportedTest.main(UnspportedTest.java:48)
java.lang.UnsupportedOperationException
    at java.util.Collections$UnmodifiableCollection.remove(Collections.java:1078)
    at collection.UnspportedTest.test(UnspportedTest.java:30)
    at collection.UnspportedTest.main(UnspportedTest.java:48)
java.lang.UnsupportedOperationException
    at java.util.Collections$UnmodifiableCollection.removeAll(Collections.java:1088)
    at collection.UnspportedTest.test(UnspportedTest.java:35)
    at collection.UnspportedTest.main(UnspportedTest.java:48)

本例中，test方法包含了會修改數組長度的方法。爲其傳入固定長度的容器引用，會拋出UnspportedOperationException異常。

從輸出結果可知，若在爲容器分配空間時將asList方法獲得的list經過構造方法初始化，會獲得一個尺寸可調的Collection實例，容許調用全部方法。若直接將asList生成的list返回給容器實例，就會附加不可修改尺寸的屬性，拋出異常。最後咱們證實了調用Collections工具類的unmodifiableCollection方法可人爲的給普通容器加上不可修改的特性，一樣會拋出UnspportedOperationException異常。

總結

Collection接口是容器類最上層的接口之一，通常經過向上轉型的方式來實現該接口。本文針對Collection定義的基本操做，功能與用途，與Collections的關係，以及因不當操做而可能拋出的UnspportedOperationException異常進行了深刻的分析。

後續，將繼續和你們討論繼承Collection接口的List，Set，Queue 以及 Map的基本操做與機制。

做者: I'm coding

連接：ACFLOOD

著做權歸做者全部。商業轉載請聯繫做者得到受權，非商業轉載請註明出處。

若是您以爲本文對您有所幫助，就給俺點個贊吧！