最新Java基础系列课程--Day11-范型与集合

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​# day07—泛型和集合

一、泛型

3.1 认识泛型

所谓泛型指的是，在定义类、接口、方法时，同时声明了一个或者多个类型变量（如：），称为泛型类、泛型接口、泛型方法、它们统称为泛型。

比如我们前面学过的ArrayList类就是一个泛型类，我们可以打开API文档看一下ArrayList类的声明。

ArrayList集合的设计者在定义ArrayList集合时，就已经明确ArrayList集合时给别人装数据用的，但是别人用ArrayList集合时候，装什么类型的数据他不知道，所以就用一个<E>表示元素的数据类型。

当别人使用ArrayList集合创建对象时，new ArrayList<String> 就表示元素为String类型，new ArrayList<Integer>表示元素为Integer类型。

我们总结一下泛型的作用、本质：

• 泛型的好处：在编译阶段可以避免出现一些非法的数据。

• 泛型的本质：把具体的数据类型传递给类型变量。

3.2 自定义泛型类

接下来我们学习一下自定义泛型类，但是有一些话需要给大家提前交代一下：泛型类，在实际工作中一般都是源代码中写好，我们直接用的，就是ArrayList这样的，自己定义泛型类是非常少的。

自定义泛型类的格式如下

//这里的<T,W>其实指的就是类型变量，可以是一个，也可以是多个。
public class 类名<T,W>{
    
    
    
}

接下来，我们自己定义一个MyArrayList泛型类，模拟一下自定义泛型类的使用。注意这里重点仅仅只是模拟泛型类的使用，所以方法中的一些逻辑是次要的，也不会写得太严谨。

//定义一个泛型类，用来表示一个容器
//容器中存储的数据，它的类型用<E>先代替用着，等调用者来确认<E>的具体类型。
public class MyArrayList<E>{
    
    
    private Object[] array = new Object[10];
    //定一个索引，方便对数组进行操作
    private int index;
    
    //添加元素
    public void add(E e){
    
    
        array[index]=e;
        index++;
    }
    
    //获取元素
    public E get(int index){
    
    
        return (E)array[index];
    }
}

接下来，我们写一个测试类，来测试自定义的泛型类MyArrayList是否能够正常使用

public class Test{
    
    
    public static void main(String[] args){
    
    
        //1.确定MyArrayList集合中，元素类型为String类型
        MyArrayList<String> list = new MyArrayList<>();
        //此时添加元素时，只能添加String类型
        list.add("张三");
        list.add("李四");
        
         //2.确定MyArrayList集合中，元素类型为Integer类型
        MyArrayList<Integer> list1 = new MyArrayList<>();
        //此时添加元素时，只能添加String类型
        list.add(100);
        list.add(200);
        
    }
}

关于自定义泛型类，你们把这个案例理解，对于初学者来说，就已经非常好了。

3.3 自定义泛型接口

在上一节中，我们已经学习了自定义泛型类，接下来我们学习一下泛型接口。泛型接口其实指的是在接口中把不确定的数据类型用<类型变量>表示。定义格式如下：

//这里的类型变量，一般是一个字母，比如<E>
public interface 接口名<类型变量>{
    
    
    
}

比如，我们现在要做一个系统要处理学生和老师的数据，需要提供2个功能，保存对象数据、根据名称查询数据，要求：这两个功能处理的数据既能是老师对象，也能是学生对象。

首先我们得有一个学生类和老师类

public class Teacher{
    
    

}

public class Student{
    
    
    
}

我们定义一个Data<T>泛型接口，T表示接口中要处理数据的类型。

public interface Data<T>{
    
    
    public void add(T t);
    
    public ArrayList<T> getByName(String name);
}

接下来，我们写一个处理Teacher对象的接口实现类

//此时确定Data<E>中的E为Teacher类型，
//接口中add和getByName方法上的T也都会变成Teacher类型
public class TeacherData implements Data<Teacher>{
    
    
   	public void add(Teacher t){
    
    
        
    }
    
    public ArrayList<Teacher> getByName(String name){
    
    
        
    }
}

接下来，我们写一个处理Student对象的接口实现类

//此时确定Data<E>中的E为Student类型，
//接口中add和getByName方法上的T也都会变成Student类型
public class StudentData implements Data<Student>{
    
    
   	public void add(Student t){
    
    
        
    }
    
    public ArrayList<Student> getByName(String name){
    
    
        
    }
}

再啰嗦几句，在实际工作中，一般也都是框架底层源代码把泛型接口写好，我们实现泛型接口就可以了。

3.4 泛型方法

同学们，接下来我们学习一下泛型方法。下面就是泛型方法的格式

public <泛型变量,泛型变量> 返回值类型 方法名(形参列表){
    
    
    
}

下图中在返回值类型和修饰符之间有定义的才是泛型方法。

接下我们看一个泛型方法的案例

public class Test{
    
    
    public static void main(String[] args){
    
    
        //调用test方法，传递字符串数据，那么test方法的泛型就是String类型
        String rs = test("test");
    
        //调用test方法，传递Dog对象，那么test方法的泛型就是Dog类型
    	Dog d = test(new Dog()); 
    }
    
    //这是一个泛型方法<T>表示一个不确定的数据类型，由调用者确定
    public static <T> test(T t){
    
    
        return t;
    }
}

3.5 泛型限定

接着，我们来学习一个泛型的特殊用法，叫做泛型限定。泛型限定的意思是对泛型的数据类型进行范围的限制。有如下的三种格式

• <?> 表示任意类型
• <? extends 数据类型> 表示指定类型或者指定类型的子类
• <? super 数据类型> 表示指定类型或者指定类型的父类

下面我们演示一下，假设有Car作为父类，BENZ，BWM两个类作为Car的子类，代码如下

class Car{
    
    }
class BENZ extends Car{
    
    }
class BWN extends Car{
    
    }

public class Test{
    
    
    public static void main(String[] args){
    
    
        //1.集合中的元素不管是什么类型，test1方法都能接收
        ArrayList<BWM> list1 = new ArrayList<>();
        ArrayList<Benz> list2 = new ArrayList<>();
        ArrayList<String> list3 = new ArrayList<>();
        test1(list1);
        test1(list2);
        test1(list3);
        
        //2.集合中的元素只能是Car或者Car的子类类型，才能被test2方法接收
        ArrayList<Car> list4 = new ArrayList<>();
        ArrayList<BWM> list5 = new ArrayList<>();
        test2(list4);
        test2(list5);
        
        //2.集合中的元素只能是Car或者Car的父类类型，才能被test3方法接收
        ArrayList<Car> list6 = new ArrayList<>();
        ArrayList<Object> list7 = new ArrayList<>();
        test3(list6);
        test3(list7);
    }
    
    public static void test1(ArrayList<?> list){
    
    
        
    }
    
    public static void test2(ArrayList<? extends Car> list){
    
    
        
    }
    
   	public static void test3(ArrayList<? super Car> list){
    
    
        
    }
}

3.6 泛型擦除

最后，关于泛型还有一个特点需要给同学们介绍一下，就是泛型擦除。什么意思呢？也就是说泛型只能编译阶段有效，一旦编译成字节码，字节码中是不包含泛型的。而且泛型只支持引用数据类型，不支持基本数据类型。

把下面的代码的字节码进行反编译

下面是反编译之后的代码，我们发现ArrayList后面没有泛型

二、集合概述和分类

2.1 集合的分类

同学们，前面我们已经学习过了ArrayList集合，但是除了ArrayList集合，Java还提供了很多种其他的集合，如下图所示：

我想你的第一感觉是这些集合好多呀！但是，我们学习时会对这些集合进行分类学习，如下图所示：一类是单列集合元素是一个一个的，另一类是双列集合元素是一对一对的。

在今天的课程中，主要学习Collection单列集合。Collection是单列集合的根接口，Collection接口下面又有两个子接口List接口、Set接口，List和Set下面分别有不同的实现类，如下图所示：

上图中各种集合的特点如下图所示：

可以自己写代码验证一下，各种集合的特点

//简单确认一下Collection集合的特点
ArrayList<String> list = new ArrayList<>(); //存取顺序一致，可以重复，有索引
list.add("java1");
list.add("java2");
list.add("java1");
list.add("java2");
System.out.println(list); //[java1, java2, java1, java2] 

HashSet<String> list = new HashSet<>(); //存取顺序不一致，不重复，无索引
list.add("java1");
list.add("java2");
list.add("java1");
list.add("java2");
list.add("java3");
System.out.println(list); //[java3, java2, java1] 

2.2 Collection集合的常用方法

接下来，我们学习一下Collection集合的一些常用方法，这些方法所有Collection实现类都可以使用。 这里我们以创建ArrayList为例，来演示

Collection<String> c = new ArrayList<>();
//1.public boolean add(E e): 添加元素到集合
c.add("java1");
c.add("java1");
c.add("java2");
c.add("java2");
c.add("java3");
System.out.println(c); //打印: [java1, java1, java2, java2, java3]

//2.public int size(): 获取集合的大小
System.out.println(c.size()); //5

//3.public boolean contains(Object obj): 判断集合中是否包含某个元素
System.out.println(c.contains("java1")); //true
System.out.println(c.contains("Java1")); //false

//4.pubilc boolean remove(E e): 删除某个元素，如果有多个重复元素只能删除第一个
System.out.println(c.remove("java1")); //true
System.out.println(c); //打印: [java1,java2, java2, java3]

//5.public void clear(): 清空集合的元素
c.clear(); 
System.out.println(c); //打印：[]

//6.public boolean isEmpty(): 判断集合是否为空 是空返回true 反之返回false
System.out.println(c.isEmpty()); //true

//7.public Object[] toArray(): 把集合转换为数组
Object[] array = c.toArray();
System.out.println(Arrays.toString(array)); //[java1,java2, java2, java3]

//8.如果想把集合转换为指定类型的数组，可以使用下面的代码
String[] array1 = c.toArray(new String[c.size()]);
System.out.println(Arrays.toString(array1)); //[java1,java2, java2, java3]

//9.还可以把一个集合中的元素，添加到另一个集合中
Collection<String> c1 = new ArrayList<>();
c1.add("java1");
c1.add("java2");
Collection<String> c2 = new ArrayList<>();
c2.add("java3");
c2.add("java4");
c1.addAll(c2); //把c2集合中的全部元素，添加到c1集合中去
System.out.println(c1); //[java1, java2, java3, java4]

最后，我们总结一下Collection集合的常用功能有哪些，ArrayList、LinkedList、HashSet、LinkedHashSet、TreeSet集合都可以调用下面的方法。

三、Collection接口

各位同学，接下来我们学习一下Collection集合的遍历方式。有同学说：“集合的遍历之前不是学过吗？就用普通的for循环啊? “ 没错！之前是学过集合遍历，但是之前学习过的遍历方式，只能遍历List集合，不能遍历Set集合，因为以前的普通for循环遍历需要索引，只有List集合有索引，而Set集合没有索引。

所以我们需要有一种通用的遍历方式，能够遍历所有集合。

3.1 迭代器遍历集合

接下来学习的迭代器就是一种集合的通用遍历方式。

代码写法如下：

Collection<String> c = new ArrayList<>();
c.add("赵敏");
c.add("小昭");
c.add("素素");
c.add("灭绝");
System.out.println(c); //[赵敏, 小昭, 素素, 灭绝]

//第一步：先获取迭代器对象
//解释：Iterator就是迭代器对象，用于遍历集合的工具)
Iterator<String> it = c.iterator();

//第二步：用于判断当前位置是否有元素可以获取
//解释：hasNext()方法返回true，说明有元素可以获取；反之没有
while(it.hasNext()){
    
    
    //第三步：获取当前位置的元素，然后自动指向下一个元素.
    String e = it.next();
    System.out.println(s);
}

迭代器代码的原理如下：

• 当调用iterator()方法获取迭代器时，当前指向第一个元素
• hasNext()方法则判断这个位置是否有元素，如果有则返回true，进入循环
• 调用next()方法获取元素，并将当月元素指向下一个位置，
• 等下次循环时，则获取下一个元素，依此内推

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-ECzKCzvN-1690330020267)(assets/1666162606524.png)]

最后，我们再总结一下，使用迭代器遍历集合用到哪些方法

3.2 增强for遍历集合

同学们刚才我们学习了迭代器遍历集合，但是这个代码其实还有一种更加简化的写法，叫做增强for循环。

格式如下：

需要注意的是，增强for不光可以遍历集合，还可以遍历数组。接下来我们用代码演示一em.o下：

Collection<String> c = new ArrayList<>();
c.add("赵敏");
c.add("小昭");
c.add("素素");
c.add("灭绝");

//1.使用增强for遍历集合
for(String s: c){
    
    
    System.out.println(s); 
}

//2.再尝试使用增强for遍历数组
String[] arr = {
    
    "迪丽热巴", "古力娜扎", "稀奇哈哈"};
for(String name: arr){
    
    
    System.out.println(name);
}

3.3 forEach遍历集合

在JDK8版本以后还提供了一个forEach方法也可以遍历集合，如果下图所示：

我们发现forEach方法的参数是一个Consumer接口，而Consumer是一个函数式接口，所以可以传递Lambda表达式

Collection<String> c = new ArrayList<>();
c.add("赵敏");
c.add("小昭");
c.add("素素");
c.add("灭绝");

//调用forEach方法
//由于参数是一个Consumer接口，所以可以传递匿名内部类
c.forEach(new Consumer<String>{
    
    
    @Override
    public void accept(String s){
    
    
        System.out.println(s);
    }
});


//也可以使用lambda表达式对匿名内部类进行简化
c.forEach(s->System.out.println(s)); //[赵敏, 小昭, 素素, 灭绝]

3.4 遍历集合案例

接下来，我们看一个案例，在集合中存储自定义的对象，并遍历。具体要求如下

首先，我们得写一个电影类，用来描述每一步电影应该有哪些信息。

public class Movie{
    
    
    private String name; //电影名称
    private double score; //评分
    private String actor; //演员
    //无参数构造方法
    public Movie(){
    
    }
    //全参数构造方法
    public Movie(String name, double score, String actor){
    
    
        this.name=name;
        this.score=score;
        this.actor=actor;
    }
    //...get、set、toString()方法自己补上..
}

接着，再创建一个测试类，完成上面的需求

public class Test{
    
    
    public static void main(String[] args){
    
    
        Collection<Movie> movies = new ArrayList<>();
        movies.add(new MOvie("《肖申克的救赎》", 9.7, "罗宾斯"));
        movies.add(new MOvie("《霸王别姬》", 9.6, "张国荣、张丰毅"));
        movies.add(new MOvie("《阿甘正传》", 9.5, "汤姆汉克斯"));
        
        for(Movie movie : movies){
    
    
            System.out.println("电影名：" + movie.getName());
            System.out.println("评分：" + movie.getScore());
            System.out.println("主演：" + movie.getActor());
        }
    }
}

以上代码的内存原理如下图所示：当往集合中存对象时，实际上存储的是对象的地址值

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-vgOwxV7A-1690330020274)(assets/1666165033103.png)]

四、List系列集合

前面我们已经把Collection通用的功能学习完了，接下来我们学习Collection下面的一个子体系List集合。如下图所示：

4.1 List集合的常用方法

List集合是索引的，所以多了一些有索引操作的方法，如下图所示：

接下来，我们用代码演示一下这几个方法的效果

//1.创建一个ArrayList集合对象（有序、有索引、可以重复）
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("蜘蛛精");
list.add("至尊宝");
list.add("至尊宝");
list.add("牛夫人"); 
System.out.println(list); //[蜘蛛精, 至尊宝, 至尊宝, 牛夫人]

//2.public void add(int index, E element): 在某个索引位置插入元素
list.add(2, "紫霞仙子");
System.out.println(list); //[蜘蛛精, 至尊宝, 紫霞仙子, 至尊宝, 牛夫人]

//3.public E remove(int index): 根据索引删除元素, 返回被删除的元素
System.out.println(list.remove(2)); //紫霞仙子
System.out.println(list);//[蜘蛛精, 至尊宝, 至尊宝, 牛夫人]

//4.public E get(int index): 返回集合中指定位置的元素
System.out.println(list.get(3));

//5.public E set(int index, E e): 修改索引位置处的元素，修改后，会返回原数据
System.out.println(list.set(3,"牛魔王")); //牛夫人
System.out.println(list); //[蜘蛛精, 至尊宝, 至尊宝, 牛魔王]

4.2 List集合的遍历方式

List集合相比于前面的Collection多了一种可以通过索引遍历的方式，所以List集合遍历方式一共有四种：

• 普通for循环（只因为List有索引）
• 迭代器
• 增强for
• Lambda表达式

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("蜘蛛精");
list.add("至尊宝");
list.add("糖宝宝");

//1.普通for循环
for(int i = 0; i< list.size(); i++){
    
    
    //i = 0, 1, 2
    String e = list.get(i);
    System.out.println(e);
}

//2.增强for遍历
for(String s : list){
    
    
    System.out.println(s);
}

//3.迭代器遍历
Iterator<String> it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
    
    
    String s = it.next();
    System.out.println(s);
}

//4.lambda表达式遍历
list.forEach(s->System.out.println(s));

4.3 ArrayList底层的原理

为了让同学们更加透彻的理解ArrayList集合，接下来，学习一下ArrayList集合的底层原理。

ArrayList集合底层是基于数组结构实现的，也就是说当你往集合容器中存储元素时，底层本质上是往数组中存储元素。 特点如下：

我们知道数组的长度是固定的，但是集合的长度是可变的，这是怎么做到的呢？原理如下：

数组扩容，并不是在原数组上扩容（原数组是不可以扩容的），底层是创建一个新数组，然后把原数组中的元素全部复制到新数组中去。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-v1dU9ZDj-1690330020281)(assets/1666166956907.png)]

4.4 LinkedList底层原理

学习完ArrayList底层原理之后，接下来我们看一下LinkedList集合的底层原理。

LinkedList底层是链表结构，链表结构是由一个一个的节点组成，一个节点由数据值、下一个元素的地址组成。如下图所示

假如，现在要在B节点和D节点中间插入一个元素，只需要把B节点指向D节点的地址断掉，重新指向新的节点地址就可以了。如下图所示：

假如，现在想要把D节点删除，只需要让C节点指向E节点的地址，然后把D节点指向E节点的地址断掉。此时D节点就会变成垃圾，会把垃圾回收器清理掉。

上面的链表是单向链表，它的方向是从头节点指向尾节点的，只能从左往右查找元素，这样查询效率比较慢；还有一种链表叫做双向链表，不光可以从做往右找，还可以从右往左找。如下图所示：

LinkedList集合是基于双向链表实现了，所以相对于ArrayList新增了一些可以针对头尾进行操作的方法，如下图示所示：

4.5 LinkedList集合的应用场景

刚才我们学习了LinkedList集合，那么LInkedList集合有什么用呢？可以用它来设计栈结构、队列结构。

• 我们先来认识一下队列结构，队列结构你可以认为是一个上端开口，下端也开口的管子的形状。元素从上端入队列，从下端出队列。

入队列可以调用LinkedList集合的addLast方法，出队列可以调用removeFirst()方法.

//1.创建一个队列：先进先出、后进后出
LinkedList<String> queue = new LinkedList<>();
//入对列
queue.addLast("第1号人");
queue.addLast("第2号人");
queue.addLast("第3号人");
queue.addLast("第4号人");
System.out.println(queue);

//出队列
System.out.println(queue.removeFirst());	//第4号人
System.out.println(queue.removeFirst());	//第3号人
System.out.println(queue.removeFirst());	//第2号人
System.out.println(queue.removeFirst());	//第1号人

• 接下来，我们再用LinkedList集合来模拟一下栈结构的效果。还是先来认识一下栈结构长什么样。栈结构可以看做是一个上端开头，下端闭口的水杯的形状。

  元素永远是上端进，也从上端出，先进入的元素会压在最底下，所以栈结构的特点是先进后出，后进先出

有没有感觉栈结构很像，手枪的子弹夹呀！！第一个压进入的子弹在最底下，最后一个才能打出来，最后一个压进入的子弹在最顶上，第一个打出来。

接着，我们就用LinkedList来模拟下栈结构，代码如下：

//1.创建一个栈对象
LinkedList<String> stack = new ArrayList<>();
//压栈(push) 等价于 addFirst()
stack.push("第1颗子弹");
stack.push("第2颗子弹");
stack.push("第3颗子弹");
stack.push("第4颗子弹");
System.out.println(stack); //[第4颗子弹, 第3颗子弹, 第2颗子弹,第1颗子弹]

//弹栈(pop) 等价于 removeFirst()
System.out.println(statck.pop()); //第4颗子弹
System.out.println(statck.pop()); //第3颗子弹
System.out.println(statck.pop()); //第2颗子弹
System.out.println(statck.pop()); //第1颗子弹

//弹栈完了，集合中就没有元素了
System.out.println(list); //[]

五、Set系列集合

5.1 认识Set集合的特点

Set集合是属于Collection体系下的另一个分支，它的特点如下图所示

下面我们用代码简单演示一下，每一种Set集合的特点。

//Set<Integer> set = new HashSet<>();	//无序、无索引、不重复
//Set<Integer> set = new LinkedHashSet<>(); //有序、无索引、不重复
Set<Integer> set = new TreeSet<>(); //可排序(升序)、无索引、不重复
set.add(666);
set.add(555);
set.add(555);
set.add(888);
set.add(888);
set.add(777);
set.add(777);
System.out.println(set); //[555, 666, 777, 888]

5.2 HashSet集合底层原理

接下来，为了让同学们更加透彻的理解HashSet为什么可以去重，我们来看一下它的底层原理。

HashSet集合底层是基于哈希表实现的，哈希表根据JDK版本的不同，也是有点区别的

• JDK8以前：哈希表 = 数组+链表
• JDK8以后：哈希表 = 数组+链表+红黑树

我们发现往HashSet集合中存储元素时，底层调用了元素的两个方法：一个是hashCode方法获取元素的hashCode值（哈希值）；另一个是调用了元素的equals方法，用来比较新添加的元素和集合中已有的元素是否相同。

• 只有新添加元素的hashCode值和集合中以后元素的hashCode值相同、新添加的元素调用equals方法和集合中已有元素比较结果为true, 才认为元素重复。
• 如果hashCode值相同，equals比较不同，则以链表的形式连接在数组的同一个索引为位置（如上图所示）

在JDK8开始后，为了提高性能，当链表的长度超过8时，就会把链表转换为红黑树，如下图所示：

5.3 HashSet去重原理

前面我们学习了HashSet存储元素的原理，依赖于两个方法：一个是hashCode方法用来确定在底层数组中存储的位置，另一个是用equals方法判断新添加的元素是否和集合中已有的元素相同。

要想保证在HashSet集合中没有重复元素，我们需要重写元素类的hashCode和equals方法。比如以下面的Student类为例，假设把Student类的对象作为HashSet集合的元素，想要让学生的姓名和年龄相同，就认为元素重复。

public class Student{
    
    
    private String name; //姓名
    private int age; //年龄
    private double height; //身高
 
    //无参数构造方法
    public Student(){
    
    }
    //全参数构造方法
    public Student(String name, int age, double height){
    
    
        this.name=name;
        this.age=age;
        this.height=height;
    }
    //...get、set、toString()方法自己补上..
    
    //按快捷键生成hashCode和equals方法
    //alt+insert 选择 hashCode and equals
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
    
    
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;

        Student student = (Student) o;

        if (age != student.age) return false;
        if (Double.compare(student.height, height) != 0) return false;
        return name != null ? name.equals(student.name) : student.name == null;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
    
    
        int result;
        long temp;
        result = name != null ? name.hashCode() : 0;
        result = 31 * result + age;
        temp = Double.doubleToLongBits(height);
        result = 31 * result + (int) (temp ^ (temp >>> 32));
        return result;
    }
}

接着，写一个测试类，往HashSet集合中存储Student对象。

public class Test{
    
    
    public static void main(String[] args){
    
    
        Set<Student> students = new HashSet<>();
        Student s1 = new Student("至尊宝",20, 169.6);
        Student s2 = new Student("蜘蛛精",23, 169.6);
        Student s3 = new Student("蜘蛛精",23, 169.6);
        Student s4 = new Student("牛魔王",48, 169.6);
        
        students.add(s1);
        students.add(s2);
        students.add(s3);
        students.add(s4);
        
        for(Student s : students){
    
    
            System.out.println(s);
        }
    }
}

打印结果如下，我们发现存了两个蜘蛛精，当时实际打印出来只有一个，而且是无序的。

Student{
    
    name='牛魔王', age=48, height=169.6}
Student{
    
    name='至尊宝', age=20, height=169.6}
Student{
    
    name='蜘蛛精', age=23, height=169.6}

5.4 LinkedHashSet底层原理

接下来，我们再学习一个HashSet的子类LinkedHashSet类。LinkedHashSet它底层采用的是也是哈希表结构，只不过额外新增了一个双向链表来维护元素的存取顺序。如下下图所示：

每次添加元素，就和上一个元素用双向链表连接一下。第一个添加的元素是双向链表的头节点，最后一个添加的元素是双向链表的尾节点。

把上个案例中的集合改成LinkedList集合，我们观察效果怎样

public class Test{
    
    
    public static void main(String[] args){
    
    
        Set<Student> students = new LinkedHashSet<>();
        Student s1 = new Student("至尊宝",20, 169.6);
        Student s2 = new Student("蜘蛛精",23, 169.6);
        Student s3 = new Student("蜘蛛精",23, 169.6);
        Student s4 = new Student("牛魔王",48, 169.6);
        
        students.add(s1);
        students.add(s2);
        students.add(s3);
        students.add(s4);
        
        for(Student s : students){
    
    
            System.out.println(s);
        }
    }
}

打印结果如下

Student{
    
    name='至尊宝', age=20, height=169.6}
Student{
    
    name='蜘蛛精', age=23, height=169.6}
Student{
    
    name='牛魔王', age=48, height=169.6}

5.5 TreeSet集合

最后，我们学习一下TreeSet集合。TreeSet集合的特点是可以对元素进行排序，但是必须指定元素的排序规则。

如果往集合中存储String类型的元素，或者Integer类型的元素，它们本身就具备排序规则，所以直接就可以排序。

Set<Integer> set1= new TreeSet<>();
set1.add(8);
set1.add(6);
set1.add(4);
set1.add(3);
set1.add(7);
set1.add(1);
set1.add(5);
set1.add(2);
System.out.println(set1); //[1,2,3,4,5,6,7,8]

Set<Integer> set2= new TreeSet<>();
set2.add("a");
set2.add("c");
set2.add("e");
set2.add("b");
set2.add("d");
set2.add("f");
set2.add("g");
System.out.println(set1); //[a,b,c,d,e,f,g]

如果往TreeSet集合中存储自定义类型的元素，比如说Student类型，则需要我们自己指定排序规则，否则会出现异常。

//创建TreeSet集合，元素为Student类型
Set<Student> students = new TreeSet<>();

//创建4个Student对象
Student s1 = new Student("至尊宝",20, 169.6);
Student s2 = new Student("紫霞",23, 169.8);
Student s3 = new Student("蜘蛛精",23, 169.6);
Student s4 = new Student("牛魔王",48, 169.6);

//添加Studnet对象到集合
students.add(s1);
students.add(s2);
students.add(s3);
students.add(s4);
System.out.println(students); 

此时运行代码，会直接报错。原因是TreeSet不知道按照什么条件对Student对象来排序。

我们想要告诉TreeSet集合按照指定的规则排序，有两种办法：

第一种：让元素的类实现Comparable接口，重写compareTo方法

第二种：在创建TreeSet集合时，通过构造方法传递Compartor比较器对象

• **排序方式1：**我们先来演示第一种排序方式

//第一步：先让Student类，实现Comparable接口
//注意：Student类的对象是作为TreeSet集合的元素的
public class Student implements Comparable<Student>{
    
    
    private String name;
    private int age;
    private double height;
	//无参数构造方法
    public Student(){
    
    }
    //全参数构造方法
    public Student(String name, int age, double height){
    
    
        this.name=name;
        this.age=age;
        this.height=height;
    }
    //...get、set、toString()方法自己补上..
    
    //第二步：重写compareTo方法
    //按照年龄进行比较，只需要在方法中让this.age和o.age相减就可以。
    /*
    原理：
    在往TreeSet集合中添加元素时，add方法底层会调用compareTo方法，根据该方法的
    结果是正数、负数、还是零，决定元素放在后面、前面还是不存。
    */
    @Override
    public int compareTo(Student o) {
    
    
        //this：表示将要添加进去的Student对象
        //o: 表示集合中已有的Student对象
        return this.age-o.age;
    }
}

此时，再运行测试类，结果如下

Student{
    
    name='至尊宝', age=20, height=169.6}
Student{
    
    name='紫霞', age=20, height=169.8}
Student{
    
    name='蜘蛛精', age=23, height=169.6}
Student{
    
    name='牛魔王', age=48, height=169.6}

• **排序方式2：**接下来演示第二种排序方式

//创建TreeSet集合时，传递比较器对象排序
/*
原理：当调用add方法时，底层会先用比较器，根据Comparator的compare方是正数、负数、还是零，决定谁在后，谁在前，谁不存。
*/
//下面代码中是按照学生的年龄升序排序
Set<Student> students = new TreeSet<>(new Comparator<Student>{
    
    
    @Override
    public int compare(Student o1, Student o2){
    
    
        //需求：按照学生的身高排序
        return Double.compare(o1,o2); 
    }
});

//创建4个Student对象
Student s1 = new Student("至尊宝",20, 169.6);
Student s2 = new Student("紫霞",23, 169.8);
Student s3 = new Student("蜘蛛精",23, 169.6);
Student s4 = new Student("牛魔王",48, 169.6);

//添加Studnet对象到集合
students.add(s1);
students.add(s2);
students.add(s3);
students.add(s4);
System.out.println(students); 

5.6 总结Collection集合

最后，将所有的Collection集合总结一下，要求大家掌握每一种集合的特点，以及他们的体系结构。

好了，关于Collection集合，到这里就学习完了。

5.7 并发修改异常

学完Collection集合后，还有一个小问题需要给同学们补充说明一下，那就是在使用迭代器遍历集合时，可能存在并发修改异常。

我们先把这个异常用代码演示出来，再解释一下为什么会有这个异常产生

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("王麻子");
list.add("小李子");
list.add("李爱花");
list.add("张全蛋");
list.add("晓李");
list.add("李玉刚");
System.out.println(list); // [王麻子, 小李子, 李爱花, 张全蛋, 晓李, 李玉刚]

//需求：找出集合中带"李"字的姓名，并从集合中删除
Iterator<String> it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
    
    
    String name = it.next();
    if(name.contains("李")){
    
    
        list.remove(name);
    }
}
System.out.println(list);

运行上面的代码，会出现下面的异常。这就是并发修改异常

为什么会出现这个异常呢？那是因为迭代器遍历机制，规定迭代器遍历集合的同时，不允许集合自己去增删元素，否则就会出现这个异常。

怎么解决这个问题呢？不使用集合的删除方法，而是使用迭代器的删除方法，代码如下：

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("王麻子");
list.add("小李子");
list.add("李爱花");
list.add("张全蛋");
list.add("晓李");
list.add("李玉刚");
System.out.println(list); // [王麻子, 小李子, 李爱花, 张全蛋, 晓李, 李玉刚]

//需求：找出集合中带"李"字的姓名，并从集合中删除
Iterator<String> it = list.iterator();
while(it.hasNext()){
    
    
    String name = it.next();
    if(name.contains("李")){
    
    
        //list.remove(name);
        it.remove(); //当前迭代器指向谁，就删除谁
    }
}
System.out.println(list);