JAVA集合系列(2)：Collection和Iterator接口

前言

首先，我們對Collection進行說明。下面先看看下JDK文檔中對於Collection集合的一些說明：

public interface Collection<E> extends Iterable<E>

集合層次結構中的根界面。
集合表示一組被稱爲其元素的對象。一些集合允許重複元素，而其他集合不允許。有些被命令和其他無序。

JDK不提供此接口的任何直接實現：它提供了更具體的子接口的實現，如Set和List。
該界面通常用於傳遞集合，並在需要最大的通用性的情況下對其進行操作。
包或多重集（可能包含重複元素的無序集合）應直接實現此接口。

所有通用的Collection實現類，應提供兩個"標準"構造函數：

一個void（無參數）構造函數，它創建一個空集合，
一個構造函數， Collection ，它創建一個與其參數相同的元素的新集合。

實際上，後一個構造函數允許用戶複製任何集合，生成所需實現類型的等效集合。沒有辦法強制執行此約定（因爲接口不能包含構造函數），而是所有Java平臺庫中的通用Collection實現。

實現要求：

默認方法實現（繼承或其他）不應用任何同步協議。如果Collection實現具有特定的同步協議，那麼它必須覆蓋默認實現以應用該協議。

1、Collection接口的方法摘要

OK，我們來看一下Collection接口的一些方法摘要。

**Collection接口中的方法**
返回值類型	方法	描述
`boolean`	add(E e)	確保此集合包含指定的元素（可選操作）。
boolean	addAll(Collection<? extends E> c)	將指定集合中的所有元素添加到此集合（可選操作）。
void	clear()	從此集合中刪除所有元素（可選操作）。
boolean	contains(Object o)	如果此集合包含指定的元素，則返回 true。
boolean	containsAll(Collection<?> c)	如果此集合包含指定集合中的所有元素，則返回true。
boolean	equals(Object o)	將指定的對象與此集合進行比較以獲得相等性。
int	hashCode()	返回此集合的哈希碼值。
boolean	isEmpty()	如果此集合不包含元素，則返回 true 。
Iterator<E>	iterator()	返回此集合中的元素的迭代器。
default Stream<E>	parallelStream()	返回可能並行的 Stream與此集合作爲其來源。
boolean	remove(Object o)	從該集合中刪除指定元素的單個實例（如果存在）（可選操作）。
boolean	removeAll(Collection<?> c)	刪除指定集合中包含的所有此集合的元素（可選操作）。
default boolean	removeIf(Predicate<? super E> filter)	刪除滿足給定謂詞的此集合的所有元素。
boolean	retainAll(Collection<?> c)	僅保留此集合中包含在指定集合中的元素（可選操作）。
int	size()	返回此集合中的元素數。
default Spliterator<E>	spliterator()	創建一個Spliterator在這個集合中的元素。
default Stream<E>	stream()	返回以此集合作爲源的順序 Stream 。
Object[]	toArray()	返回一個包含此集合中所有元素的數組。
<T> T[]	toArray(T[] a)	返回包含此集合中所有元素的數組; 返回的數組的運行時類型是指定數組的運行時類型。

2、Collection接口的方法詳細信息

接下來，通過幾個demo測試類來了解下Collection中的這些方法詳細信息。

【1】int size();

作用描述：返回此集合中的元素數。如果此collection包含超過Integer.MAX_VALUE個元素，則返回Integer.MAX_VALUE 。

返回結果：此集合中的元素數

測試程序:

@Test
public void test_size(){
    Collection<String> collection = new ArrayList<>();
    collection.add("a");
    collection.add("b");
    collection.add("c");
    collection.add("d");
    int size = collection.size();
    System.out.println("集合中元素的個數：" + size);
}

測試結果：

集合中元素的個數：4

【2】 boolean isEmpty();

作用描述：判斷集合是否爲空，如果爲空，則返回 true；反之，則返回false。

返回結果：true/false

測試程序:

@Test
public void test_isEmpty(){
    Collection<String> collection = new ArrayList<>();
    collection.add("a");
    collection.add("b");
    collection.add("c");
    boolean isEmpty = collection.isEmpty();
    System.out.println("集合是否爲空：" + isEmpty);
}

測試結果：

集合是否爲空：false

【3】 boolean contains(Object o);

作用描述：判斷集合是否包含指定元素，如果包含，則返回 true；反之，則返回false。

返回結果：true/false

測試程序：

@Test
public void test_isEmpty(){
    Collection<String> collection = new ArrayList<>();
    collection.add("a");
    collection.add("b");
    collection.add("c");
    boolean isContains = collection.contains("a");
    System.out.println("集合是否包含元素a：" + isContains);
}

測試結果：

集合是否包含元素a：true

【4】 Iteratble<E> iterator();

作用描述：返回此集合中的元素的迭代器。沒有關於元素返回順序的保證（除非這個集合是提供保證的某個類的實例）。

返回結果：一個 Iterator在這個集合中的元素。

測試程序：

@Test
public void test_iterator() {
    Collection<String> collection = new ArrayList<>();
    collection.add("a");
    collection.add("b");
    collection.add("c");

    Iterator<String> iterator = collection.iterator();
    while (iterator.hasNext()) {
        String next = iterator.next();
        System.out.println("迭代器遍歷出來的集合元素：" + next);
    }
}

測試結果：

迭代器遍歷出來的集合元素：a
迭代器遍歷出來的集合元素：b
迭代器遍歷出來的集合元素：c

【5】 Object[] toArray();

作用描述：返回一個包含此集合中所有元素的數組。如果此集合對其迭代器返回的元素的順序做出任何保證，則此方法必須以相同的順序返回元素。返回的數組將是“安全的”，因爲該集合不保留對它的引用。（換句話說，這個方法必須分配一個新的數組，即使這個集合是由數組支持的）。因此，調用者可以自由地修改返回的數組。此方法充當基於陣列和基於集合的API之間的橋樑。

返回結果：一個包含此集合中所有元素的數組

測試程序：

@Test
public void test_toArray() {
    Collection<String> collection = new ArrayList<>();
    collection.add("a");
    collection.add("b");
    collection.add("c");
    System.out.println("集合元素：" + collection);

    Object[] objects = collection.toArray();
    for (int i = 0; i<objects.length;i++){
        System.out.println("數組元素：" + objects[i].toString());
    }
}

測試結果：

集合元素：[a, b, c]
數組元素：a
數組元素：b
數組元素：c

【6】 1-boolean remove(); 2-void clear();

作用描述：1-移除集合中的元素；2-清空集合

返回結果：1-true/false；2-void；

測試程序：

@Test
public void test_removeAndClear(){
    Collection<String> collection = new ArrayList<>();
    collection.add("a");
    collection.add("b");
    collection.add("c");
    System.out.println("集合元素：" + collection);

    boolean remove = collection.remove("c");
    System.out.println("移除元素a後的新集合：" + collection);

    collection.clear();
    System.out.println("清空後的集合：" + collection);
}

測試結果：

集合元素：[a, b, c]
移除元素a後的新集合：[a, b]
清空集合：[]

3、使用Lambda表達式遍歷集合

Java 8爲Iterator接口新增了一個foreach(Consumer action)默認方法，該方法所需參數時一個函數式接口，而Iterator接口是Collection接口的父類接口，因此Collection集合也可以直接調用該方法。

當程序調用Iterable的foreach(Customer action)遍歷集合元素時，程序會依次將集合元素傳給Customer的accept(T t)方法。正因爲Cosumer是函數式接口，因此可以使用Lambada表達式來遍歷集合元素。

使用Lambda表達式來表裏集合元素：

@Test
public void fun(){
    Collection collection = new HashSet<>();
    collection.add("hello");
    collection.add("world");
    collection.add("!");
    //foreach遍歷集合元素
    collection.forEach(Object -> System.out.println("迭代集合元素：" +Object));
}

測試結果：

迭代元素：hello
迭代元素：world
迭代元素：!

調用Iterable的foreach默認方法來遍歷集合元素，傳遞給該方法的參數是一個Lambda表達式，該Lambda表達式的目標類型是Cosumer。foreach()方法會自動將集合元素逐個地傳遞給Lambda表達式的形參，這樣Lambda表達式的代碼體即可遍歷到集合元素了。

4、使用Java8增強的Iterator遍歷集合

Iterator接口即Java集合框架的成員，但它與Collection系列、Map系列的集合不同：

Collection系列集合、Map系列集合主要用於裝載其它對象；
而Iterator則主要用於遍歷(迭代訪問)Collection集合中的元素。

Iterator接口裏定義的方法如下表：

**Iterator接口裏的方法方法說明**
方法	描述
boolean hasNext()	如果被迭代的集合元素還沒有被遍歷完，則返回true
Object next()	返回集合的下一個元素
void remove()	刪除集合裏上一次next方法返回的元素
void forEachRemaining(Consumer action)	Java 8新增的默認方法，該方法可使用Lambda表達式來遍歷集合元素

接下來，使用Iteratior接口來遍歷集合元素：

@Test
public void fun2(){
    Collection collection = new ArrayList<>();
    collection.add("hello");
    collection.add("world");
    collection.add("!");
    System.out.println("集合元素：" + collection);

    //獲取collection集合對應的迭代器
    Iterator iterator = collection.iterator();
    while (iterator.hasNext()) {
        //返回集合裏的下一個元素
        String next = (String) iterator.next();

        if (next.contains("hello")) {
            //從集合中刪除上一次next()方法返回的元素
            iterator.remove();
        }

        //對next賦值，不會改變集合元素本身
        next = "OK";
    }
    System.out.println("新的集合元素：" + collection);
}

測試結果：

集合元素：[hello, world, !]
新的集合元素：[world, !]

注意：

Iterator 必須依附於Collection對象，若有一個Iterator對象，則必然有一個與之關聯的Collection對象。
Iterator提供了兩個方法來迭代訪問Collection集合裏的元素，並可以通過remove()方法來刪除集合中上一次next()方法返回的集合元素。
Iterator迭代訪問Collection集合元素時，Collection集合裏的元素不能被改變，只有通過Iterator的reomve()方法刪除上一次next()方法返回的集合元素纔可以；否則將拋ConcurrentModificationException異常。

5、使用Lambda表達式遍歷Iterator

Java 8爲Iterator新增了一個forEachRemaining(Consumer action)方法，該方法所需的Consumer參數同樣也是函數式接口。

當程序調用Iterator的forEachRemaining(Consumer action)遍歷集合元素時，程序會依次將集合元素傳給Consumer的accept(T t)方法。

使用Lambda表達式來遍歷集合元素：

/**
 * 使用Lambda表達式遍歷Iterator
 */
@Test
public void run2() {
    Collection<String> col = new ArrayList<>();
    col.add("hello");
    col.add("world");
    col.add("!");

    Iterator<String> iterator = col.iterator();
    iterator.forEachRemaining(obj-> System.out.println("迭代集合元素" + obj));
}

上面 iterator調用forEachRemaining(Consumer action)遍歷集合元素，傳遞給該方法的參數是一個Lambda表達式，該Lambda表達式的目標類型是Consumer。

6、使用foreach循環遍歷集合元素

除了可以使用Iterator接口迭代訪問Collection集合裏的元素，使用Java 5提供的foreach循環迭代訪問集合的元素也很便捷。

舉個栗子：

@Test
public void run4() {
    Collection collection = new ArrayList<>();
    collection.add("hello");
    collection.add("world");
    collection.add("!");
    System.out.println("集合元素：" + collection);

    for (Object value : collection) {
        System.out.println("foreach遍歷集合元素：" + value.toString());
        //循環遍歷集合時，不能修改集合元素，拋異常：java.util.ConcurrentModificationException
        //collection.remove("hello");
    }
}

測試結果：

集合元素：[hello, world, !]
foreach遍歷集合元素：hello
foreach遍歷集合元素：world
foreach遍歷集合元素：!

與Iterator接口迭代訪問集合元素類似的是，foreach循環中的迭代變量也不是集合元素本身，系統只是依次把集合元素的值賦給迭代變量，因此在foreach循環中修改迭代變量的值也沒有任何實際意義。

注意：foreach遍歷集合元素時，該集合不能被改變，否則將拋ConcurrentModificationException異常。

JAVA集合系列(2)：Collection和Iterator接口

前言

1、Collection接口的方法摘要

2、Collection接口的方法詳細信息

3、使用Lambda表達式遍歷集合

4、使用Java8增強的Iterator遍歷集合

5、使用Lambda表達式遍歷Iterator

6、使用foreach循環遍歷集合元素

願你就像早晨八九點鐘的太陽，活力十足，永遠年輕。

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