【Java集合】单列集合Collection常用方法详解

在上篇文章中，我们简单介绍了下Java 集合家族中的成员，那么本篇文章，我们就来看看 Java在单列集合中，为我们提供的一些方法，以及单列集合的常用遍历玩法，一起来进入学习吧。

在Java基础中我们也学过，在类实现接口后，该类就会将接口中的抽象方法继承过来，此时该类需要重写该抽象方法，完成具体的逻辑。

一、Collection 常用功能

Collection 是所有单列集合的父接口，因此在Collection 中定义了单列集合（List 和 Set）通用的一些方法，这些方法可用于操作所有的单列集合。

1.1 方法如下：

打开api文档，我们可以看到Collection 在 java.util 下，我们通过练习来演示下这些方法的使用：

1.2方法演示

public class Demo1Collection {    
        public static void main(String[] args) {
            //创建集合对象
            //使用多态的形式 定义
            Collection<String> person = new ArrayList<>();
            //输出不是一个对象地址，所以说重写了toString 方法
            System.out.println(person);
                
    //        boolean add(Object o)  向集合中添加一个元素
    //        返回值是一个boolean值，一般可以不用接收
            person.add("科比");
            person.add("姚明");
            person.add("库里");
            person.add("麦迪");
            //添加完我们在输出一下这个集合
            System.out.println(person);
    //        boolean remove(Object o)  删除该集合中指定的元素
    //        返回 集合中存在元素，删除元素，返回true；集合中不存在，删除返回false
            boolean res1 = person.remove("科比");
            boolean res2 = person.remove("奥尼尔");
            System.out.println("res1=" +res1);
            System.out.println("res2=" +res2);
    //        boolean isEmpty()  判断该集合是否为空
            boolean empty = person.isEmpty();
            System.out.println("empty=" + empty);
                
    //        boolean contains(Object o)  判断该集合中是否包含某个元素
            boolean contains = person.contains("麦迪");
            System.out.println("contains=" + contains);
    //        int size()  获取该集合元素个数
            int size = person.size();
            System.out.println("size = " + size);
                
    //        public Object[] toArray()  把集合总的元素，存储到数组中
            Object[] personArray = person.toArray();
            for (int i = 0; i < personArray.length; i++) {
                System.out.println("数组--" + personArray[i]);
            }
                
    //        void clear()  删除该集合中的所有元素，但是集合还存在
            person.clear();
            System.out.println(person);    
    
            //通过多态的方式，如果我们把arrayList 换成HashSet，发现也能使用，这就是我们实现接口的好处
        }
    }

注意：有关Collection中的方法不止上面这些，其他方法可以自行查看API学习。

二、查询集合中的元素-Iterator 迭代器

2.1 Iterator 接口

在程序开发中，经常需要遍历集合中的所有元素，就是要看看里面所有的元素，那我们怎么办呢？ 

针对这种需求，JDK 专门提供了一个接口： java.util.Iterator。该接口也是 Java集合中的一员，但它与 Collection、Map 接口有所不同，Collection 接口 与 Map 接口 主要用于存储元素，而 Iterator 主要用于迭代访问(即 遍历) Collection中的元素，因为Iterator 对象也被称为迭代器。 

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下面介绍一下迭代器的概念：
迭代即Collection集合元素的通用获取方式。在取元素之前先要判断集合中有没有元素，如果有，就把这个元素取出来，继续再判断，如果还有就再取出来。一直把集合中的所有元素全部取出。这种方式专业术语称为迭代。

通过文档，我们可以看到 Iterator 是一个接口，我们无法直接使用，而需要使用Iterator接口的实现类对象，通过Collection接口中的 Iterator()方法，就可以返回迭代器的实现类对象：public Iterator iterator():  获取结合对应的迭代器，用来遍历集合中的元素。通过API文档，我们可以看到 Collection 中 Itrerator 接口的常用方法如下：

• public E next()  返回迭代的下一个元素

• public boolean hasNext() 如果仍有元素可以迭代，则返回true。
  
  接下来我们通过案例学习，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) {            
            /**
             * 使用步骤：
             * 1. 使用集合中的方法 iterator() 获取迭代器的实现类对象，使用Iterator接口接收 （使用接口接收返回值，这就是我们说的多态）
             * 2. 使用Iterator接口中的方法 hashNext() 判断有没有下一个元素
             * 3. 使用Iterator接口中的方法 next() 取出集合中的下一个元素
             *
             */
            Collection<String> ball = new ArrayList<>();
            ball.add("篮球");
            ball.add("足球");
            ball.add("排球");
            ball.add("乒乓球");    
            //我们来获取一个迭代器，多态
            Iterator<String> iterator = ball.iterator();    
            //判断
            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);    
            //判断
            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);    
            //判断
            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);    
            //判断
            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);    
            //判断
            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);
            //如果没有元素，在取的话，会报一个NoSuchElementException 的错误
    
    
            /**
             *
             * 代码优化 上面这些步骤是一个重复的过程，我们可以使用循环来优化，那我们选择哪种来呢
             * 我们说 知道元素个数，使用for
             * 不知道元素个数，使用while
             *
             * 那当前我们迭代器的个数，我们不知道，所以使用while循环，而我们的hasNext 就可以作为
             * while的条件来判断
             *
             */
            while (iterator.hasNext()) {
                String ballResult = iterator.next();
                System.out.println("--优化--" + ballResult);
            }
    
        }
    }

分析： 在进行集合元素取出时，如果集合中已经没有元素了，还继续使用迭代器的next方法，将会发生java.util.NoSuchElementException 没有集合元素的错误。

2.2 迭代器的实现原理

我们在之前的案例中已经完成了Iterator 遍历集合的整个过程。当遍历集合时，首先通过调用集合的iterator() 方法获得迭代器对象，然后使用hasNext()方法判断集合中是否存在下一个元素，如果存在，则调用next()方法将元素取出，否则说明已经到达集合末尾，停止遍历元素。

Itearator 迭代器对象在遍历集合时，内部采用指针的方式来跟踪集合中的元素，为了让初学者能更好的理解迭代器的工作原理，接下来通过一个图例来演示 Iterator 对象迭代元素的过程：

在获取迭代器的实现类对象是，会把索引指向集合的-1位置，也就是在调用Iterator的next方法之前，迭代器的索引位于第一个元素之前，不指向任何元素。当第一次调用迭代器的next方法后，迭代器的索引会向后移动一位，指向第一个元素并将该元素返回，当再次调用next方法时，迭代器的索引会指向第二个元素并将该元素返回，以此类推，直到hasNext方法返回false，表示到达了集合的末尾，终止对元素的遍历。

三、查询集合中的元素-增强for

3.1  概念

增强for循环（也称为 for each 循环）是JDK5以后出来的一个高级for循环，专门用来遍历数组和集合的。 通过api文档，Collection 继承了一个Iterable 接口 ，而实现这个接口允许对象成为 “foreach” 语句目标，也就是所有的单列集合都可以使用增强for。 

它的内部原理其实是个Iterator 迭代器，只是用for循环的方式来简化迭代器的写法，所以在遍历的过程中，不能对集合中的元素进行增删改查操作。
格式：

for (元素类型 元素名 ： 集合名或数组) {
        访问元素
    }

它用于遍历 Collection 和数组。通常只进行遍历元素，不在遍历的过程中对集合元素进行增删操作。

3.2 练习1：遍历数组

public class Demo2Foreach {    
        public static void main(String[] args) {    
            int[] array = {1,2,3,4,5};    
            for (int i : array) {
                System.out.println("--数组元素--" + i);    
                if (i == 2) {
                    i = 19;
                }
            }    
            //在增强for中修改 元素，并不能赋值
            System.out.println(Arrays.toString(array));
        }
    }

3.3 练习2：遍历集合

public class Demo3Foreach {    
        public static void main(String[] args) {
            Collection<String> ball = new ArrayList<>();
            ball.add("篮球");
            ball.add("足球");
            ball.add("排球");    
            for (String s : ball) {
                System.out.println("---" + s);
            }    
            //相对于Iterator遍历方式，增强for 简化了很多，所以优先使用该方式。
        }
    }

新for 循环必须有被遍历的目标。目标只能是Collection 或者是数组。仅仅作为遍历操作出现。

总结

本篇中主要介绍了单列集合接口Collection为我们提供的常用接口，也通过代码的方式带大家体会了一下。在后面的内容中为大家介绍了如何把单列集合中的内容查看出来（遍历），通过讲解一些底层的原理，让大家感受了一下迭代器的使用。

当然集合的遍历不仅仅限于这两种方式，例如java8为我们提供的流式遍历集合，希望大家下去后自己也能搜搜相关的遍历方式，尝试使用一下，ok，本文就到这里了。

我们下期再见！