JAVA语法笔记（十）集合

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Java标准库自带的java.util包提供了集合类：Collection，它是除Map外所有其他集合类的根接口。Java的java.util包主要提供了以下三种类型的集合：

  • List：一种有序列表的集合，例如，按索引排列的Student的List；
  • Set：一种保证没有重复元素的集合，例如，所有无重复名称的Student的Set；
  • Map：一种通过键值（key-value）查找的映射表集合，例如，根据Student的name查找对应Student的Map。

Java集合的设计有几个特点：一是实现了接口和实现类相分离，例如，有序表的接口是List，具体的实现类有ArrayList，LinkedList等，二是支持泛型，我们可以限制在一个集合中只能放入同一种数据类型的元素，例如：

List<String> list = new ArrayList<>(); // 只能放入String类型

[!TIP] Java访问集合总是通过统一的方式——迭代器（Iterator）来实现，它最明显的好处在于无需知道集合内部元素是按什么方式存储的。

由于Java的集合设计非常久远，中间经历过大规模改进，我们要注意到有一小部分集合类是遗留类，不应该继续使用：

  • Hashtable：一种线程安全的Map实现；
  • Vector：一种线程安全的List实现；
  • Stack：基于Vector实现的LIFO的栈。

还有一小部分接口是遗留接口，也不应该继续使用：

  • Enumeration<E>：已被Iterator<E>取代。

List

创建List

除了使用ArrayList和LinkedList，还可以通过List接口提供的of()方法，根据给定元素快速创建List：

List<Integer> list = List.of(1, 2, 5);

遍历List

和数组类型类似，我们要遍历一个List，完全可以用for循环根据索引配合get(int)方法遍历：

import java.util.List;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = List.of("apple", "pear", "banana");
        for (int i=0; i<list.size(); i++) {
            String s = list.get(i);
            System.out.println(s);
        }
    }
}

但这种方式并不推荐，一是代码复杂，二是因为get(int)方法只有ArrayList的实现是高效的，换成LinkedList后，索引越大，访问速度越慢。

所以我们要始终坚持使用迭代器Iterator来访问List。Iterator本身也是一个对象，但它是由List的实例调用iterator()方法的时候创建的。Iterator对象知道如何遍历一个List，并且不同的List类型，返回的Iterator对象实现也是不同的，但总是具有最高的访问效率。

Iterator对象有两个方法：boolean hasNext()判断是否有下一个元素，E next()返回下一个元素。因此，使用Iterator遍历List代码如下：

import java.util.Iterator;
import java.util.List;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = List.of("apple", "pear", "banana");
        for (Iterator<String> it = list.iterator(); it.hasNext(); ) {
            String s = it.next();
            System.out.println(s);
        }
    }
}

通过Iterator遍历List永远是最高效的方式。并且，由于Iterator遍历是如此常用，所以，Java的for each循环本身就可以帮我们使用Iterator遍历。把上面的代码再改写如下：

import java.util.List;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = List.of("apple", "pear", "banana");
        for (String s : list) {
            System.out.println(s);
        }
    }
}

实际上，只要实现了Iterable接口的集合类都可以直接用for each循环来遍历，Java编译器本身并不知道如何遍历集合对象，但它会自动把for each循环变成Iterator的调用，原因就在于Iterable接口定义了一个Iterator<E> iterator()方法，强迫集合类必须返回一个Iterator实例。

Properties

在编写应用程序的时候，经常需要读写配置文件。例如，用户的设置：

# 上次最后打开的文件:
last_open_file=/data/hello.txt
# 自动保存文件的时间间隔:
auto_save_interval=60

配置文件的特点是，它的Key-Value一般都是String-String类型的，因此我们完全可以用Map<String, String>来表示它。

因为配置文件非常常用，所以Java集合库提供了一个Properties来表示一组“配置”。由于历史遗留原因，Properties内部本质上是一个Hashtable，但我们只需要用到Properties自身关于读写配置的接口。

用Properties读取配置文件非常简单。Java默认配置文件以.properties为扩展名，每行以key=value表示，以#开头的是注释。以下是一个典型的配置文件：

# setting.properties

last_open_file=/data/hello.txt
auto_save_interval=60

可以从文件系统读取这个.properties文件：

String f = "setting.properties";
Properties props = new Properties();
props.load(new java.io.FileInputStream(f));

String filepath = props.getProperty("last_open_file");
String interval = props.getProperty("auto_save_interval", "120");

可见，用Properties读取配置文件，一共有三步：

  • 创建Properties实例；
  • 调用load()读取文件；
  • 调用getProperty()获取配置。

调用getProperty()获取配置时，如果key不存在，将返回null。我们还可以提供一个默认值，这样当key不存在的时候，就返回默认值。

也可以从classpath读取.properties文件，因为load(InputStream)方法接收一个InputStream实例，表示一个字节流，它不一定是文件流，也可以是从jar包中读取的资源流：

Properties props = new Properties();
props.load(getClass().getResourceAsStream("/common/setting.properties"));

试试从内存读取一个字节流：

// properties
import java.io.*;
import java.util.Properties;

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        String settings = "# test" + "\n" + "course=Java" + "\n" + "last_open_date=2019-08-07T12:35:01";
        ByteArrayInputStream input = new ByteArrayInputStream(settings.getBytes("UTF-8"));
        Properties props = new Properties();
        props.load(input);

        System.out.println("course: " + props.getProperty("course"));
        System.out.println("last_open_date: " + props.getProperty("last_open_date"));
        System.out.println("last_open_file: " + props.getProperty("last_open_file"));
        System.out.println("auto_save: " + props.getProperty("auto_save", "60"));
    }
}

如果有多个.properties文件，可以反复调用load()读取，后读取的key-value会覆盖已读取的key-value：

Properties props = new Properties();
props.load(getClass().getResourceAsStream("/common/setting.properties"));
props.load(new FileInputStream("C:\\conf\\setting.properties"));

上面的代码演示了Properties的一个常用用法：可以把默认配置文件放到classpath中，然后，根据机器的环境编写另一个配置文件，覆盖某些默认的配置。

Properties设计的目的是存储String类型的key－value，但Properties实际上是从Hashtable派生的，它的设计实际上是有问题的，但是为了保持兼容性，现在已经没法修改了。除了getProperty()和setProperty()方法外，还有从Hashtable继承下来的get()和put()方法，这些方法的参数签名是Object，我们在使用Properties的时候，不要去调用这些从Hashtable继承下来的方法。

Set

我们知道，Map用于存储key-value的映射，对于充当key的对象，是不能重复的，并且，不但需要正确覆写equals()方法，还要正确覆写hashCode()方法。

如果我们只需要存储不重复的key，并不需要存储映射的value，那么就可以使用Set。

Q1: 什么是集合？

A1: 集合是Java标准库提供的数据结构，用于存储一组元素。集合可以分为三种类型：List、Set和Map。

Q2: 什么是List？

A2: List是一种有序列表的集合，元素可以重复。List可以通过索引访问元素。

Q3: 什么是Set？

A3: Set是一种保证没有重复元素的集合，元素不能重复。Set不支持索引访问。

Q4: 什么是Map？

A4: Map是一种通过键值（key-value）查找的映射表集合，元素可以重复。Map支持通过键值查找元素。

Q5: 如何创建集合？

A5: 可以通过List.of()、Set.of()和Map.of()方法创建集合，也可以通过ArrayList、HashSet和HashMap类创建集合。

Q6: 如何遍历集合？

A6: 可以通过Iterator对象遍历集合，也可以通过for each循环遍历集合。

Q7: 什么是Iterator？

A7: Iterator是集合类提供的用于遍历集合的对象。Iterator对象知道如何遍历集合，提供了hasNext()和next()方法。

Q8: 什么是Properties？

A8: Properties是Java标准库提供的用于存储键值对的集合。Properties内部本质上是一个Hashtable。

Q9: 如何读取Properties文件？

A9: 可以通过Properties类的load()方法读取Properties文件。

Q10: 什么是Set？

A10: Set是一种保证没有重复元素的集合，元素不能重复。Set不支持索引访问。

Q11: 如何创建Set？

A11: 可以通过Set.of()方法创建Set，也可以通过HashSet类创建Set。

Q12: 如何遍历Set？

A12: 可以通过Iterator对象遍历Set，也可以通过for each循环遍历Set。

Q13: 什么是Map？

A13: Map是一种通过键值（key-value）查找的映射表集合，元素可以重复。Map支持通过键值查找元素。

Q14: 如何创建Map？

A14: 可以通过Map.of()方法创建Map，也可以通过HashMap类创建Map。

Q15: 如何遍历Map？

A15: 可以通过Iterator对象遍历Map，也可以通过for each循环遍历Map。

Q16: 什么是Collection？

A16: Collection是Java标准库提供的用于存储一组元素的接口。Collection提供了add()、remove()和contains()方法。

Q17: 如何使用Collection？

A17: 可以通过实现Collection接口的类使用Collection，也可以通过ArrayList、HashSet和HashMap类使用Collection。

Q18: 什么是Iterator？

A18: Iterator是集合类提供的用于遍历集合的对象。Iterator对象知道如何遍历集合，提供了hasNext()和next()方法。

Q19: 如何使用Iterator？

A19: 可以通过Iterator对象遍历集合，也可以通过for each循环遍历集合。

Q20: 什么是Properties？

A20: Properties是Java标准库提供的用于存储键值对的集合。Properties内部本质上是一个Hashtable。

Q21: 如何读取Properties文件？

A21: 可以通过Properties类的load()方法读取Properties文件。

Q22: 什么是Set？

A22: Set是一种保证没有重复元素的集合，元素不能重复。Set不支持索引访问。

Q23: 如何创建Set？

A23: 可以通过Set.of()方法创建Set，也可以通过HashSet类创建Set。

Q24: 如何遍历Set？

A24: 可以通过Iterator对象遍历Set，也可以通过for each循环遍历Set。

Q25: 什么是Map？

A25: Map是一种通过键值（key-value）查找的映射表集合，元素可以重复。Map支持通过键值查找元素。

Q26: 如何创建Map？

A26: 可以通过Map.of()方法创建Map，也可以通过HashMap类创建Map。

Q27: 如何遍历Map？

A27: 可以通过Iterator对象遍历Map，也可以通过for each循环遍历Map。

Q28: 什么是Collection？

A28: Collection是Java标准库提供的用于存储一组元素的接口。Collection提供了add()、remove()和contains()方法。

Q29: 如何使用Collection？

A29: 可以通过实现Collection接口的类使用Collection，也可以通过ArrayList、HashSet和HashMap类使用Collection。

Q30: 什么是Iterator？

A30: Iterator是集合类提供的用于遍历集合的对象。Iterator对象知道如何遍历集合，提供了hasNext()和next()方法。