Java中的集合框架（下）

由于Java中的集合框架的内容比较多，在这里分为三个部分介绍Java的集合框架，内容是从浅到深，哈哈这篇其实也还是基础，惊不惊喜意不意外￣▽￣写文真的好累，懒得写了。。

温馨提醒：建议从（上）开始看哦~

前言

在<浅入深出之Java集合框架（中） >中介绍了Map接口的基本操作。使用的示例是在<浅入深出之Java集合框架（上）>中的模拟学生选课的小程序，不清楚的朋友可以先去阅读<浅入深出之Java集合框架（上）>。

在本篇中我们将解决如下问题：

在课程序列中，如何判断是否包含某门或者某几门课程？
如果课程序列包含某门课程，如何判断该课程的索引位置？
在学生映射表中，如何判断是否包含某个学生id？
又该如何判断是否包含某个学生对象？
如果把课程或者学生对象，按照课程名称或者学生姓名排序又该怎么办?按照ID排序呢？

问题看起来很多很复杂，其实主要就是两个部分：如何判断集合中是否包含某个元素；如何把有序集合按照指定的规则进行排序。

一、集合中contains方法的应用

对于第一个问题，集合提供了一个叫做contains的方法，这个方法就是用来判断该集合是否包含某个元素，对于contains方法我们分别从List、Set、Map集合来看看它的使用方法和注意事项。

1）List 中contains()方法——判断List中课程中是否存在

首先我们来写一个测试方法来用contains方法来判断List中课程是否存在：

 1 /* 2  * 测试List的contains方法 3  */ 4     public void testListContains(){ 5         //取得备选课程序列的第0个元素 6         Course cr=this.CoresesToSelect.get(0); 7         System.out.println("取得课程：" +cr.getId()+","+cr.getName()); 8         System.out.println("备选课程中是否包含课程："+cr.getName()+","+this.CoresesToSelect.contains(cr)); 9         //创建一个新的课程对象，它的id和name和cr一样10         Course cr2=new Course(cr.getId(),cr.getName());11         System.out.println("备选课程中是否包含课程："+cr2.getName()+","+this.CoresesToSelect.contains(cr2));12         //通过indexOf方法来取的某元素的索引位置13         if(CoresesToSelect.contains(cr2)){14             System.out.println("课程："+cr2.getName()+"的索引位置为："+CoresesToSelect.indexOf(cr2));15 16         }17     }

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运行结果：

结果分析：

从运行结果中可以看出第一个“数据结构”课程调用contains方法返回时true，而第二个“数据结构”课程调用contains方法返回时false。为什么同样都是名为“数据结构”的课程为什么会有两种截然不同的结果？

第一个“数据结构”课程是从CoresesToSelect集合中取出来的，所以理所当然地CoresesToSelect集合中包含它，调用contains方法返回时true；而第二个“数据结构”课程是new（新创建）的课程，系统开辟了另一个内存空间，虽然令它的名称和第一个“数据结构”相同，但是对于系统来说是两个不同的对象。contains方法默认是比较引用对象内存地址的（哈希码），那么如何才能使用相同名称的课程来判断List中是否包含该课程呢？

这里我们需要来深入了解contains方法的原理，来帮助我们理解和使用contains方法。如下图所示：

方法中的所有类都是继承于Object类，而在Object类中有一个equals()方法，它是用来比较两个对象是否相等的，关于equals()方法的详解在我的其他博文中，链接：

然后我们来看看contains方法的内部原理是怎么样的。

如上图所示，contains方法其实通过遍历集合中的每个对象的equals方法来比较两个对象是否相等，如果相等返回true ，否则返回false。而equals()默认是比较两个对象的引用是否相等，如果我们要通过contains方法来比较两个对象的值是否相等来判断集合中是否含有一个对象，则必须重写该对象的equals()方法。

下面以比较两个课程对象的名称是否一样来重写Course类equals()方法，如：

 1 public void equals (Object obj) 2 { 3   if(this == obj)  // 指向同一个内存快 必然是相同的 4      returned true;  //为什么contains(course2) 返回的是false 原因就在在这里 只是比较了一下 引用的值是否相同 没有进一步的比较 内存块中的值 下就是对这里记性了改写 5   if (obj == null)  // 如果obj为空 就直接没有戏了 6      return false; 7   if(! (obj instanceof Course))  //如果两者的不属于同一类型则 也直接没戏了 8     return false; 9   //经过以上的这么多的比较 终于可以判断二者的值是不是相同了10   //首相要把objet型的obj转成 Course11   Course course = (Course)  obj；12   if( this.name == null )13   ｛14      if(course.name == null )15         return true;16      else return false;17    }18    else19    {20      if(this.name.equals(course.name)) return true;21      else return false;22    )23    //如果还有别的属性接着写24 }

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重写完Course类的equals()方法后，我们重写运行一下程序，结果如下：

可以看到contains方法可以根据课程名称来判断是否包含该课程了。

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这里的indexOf()方法与lastIndexOf()方法实现原理和contains方法相似：

1、遍历调用每个元素的equals()方法，如果返回true则将次元素的索引返回；

2、如果有多个相同元素，则只返回第一个元素的索引；

3、lastIndexOf()方法则从最后一个元素开始遍历；

2）Set中contains()方法——判断Set中课程是否存在

首先我们也来写一个测试方法来用contains方法来判断Set中课程是否存在：

 1     /* 2      * 测试Set的contains方法 3      */ 4     public void testSetContains(){ 5         System.out.println("请输入学生已选的课程名称："); 6         String cName=in.next(); 7         Course c=new Course(cName); 8         System.out.println("学生已选的课程是否包含课程："+cName+","+stu.getCourses().contains(c)); 9 10     }

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运行结果：

这就奇怪了，我们不是已经重写了Course类的equals()方法吗？为什么在Set集合里调用contains方法还是返回false？

原来在HashSet里的contains方法和List里略有不同。它的原理如下图所示：

Set.contains(E e)工作原理是先调用从Object继承而来的hashCode方法，然后再调用equals()方法，如果hashCode相同，才会调用equals方法，只有两者都返回true，contains方法才返回true。jvm运行时，给每个对象分配唯一一个标志身份的标志hashcode。众类鼻祖Object的hashCode()方法在默认情况下，判断哈希码是不是相同。即如同equals默认情况下比较的是二者是不是同一个内存快。Set集的contains方法，内部就是先调用hashCode再调用equals(）方法。很多情况要结合实际对hashCode进行改写。

这里给出我对hashCode的重写（系统自动生成）：

1 public int hashCode() {2         final int prime = 31;3         int result = 1;4         result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());5         return result;6     }

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然后我们重写运行一下程序，结果如下：

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这里我总结一下List和Set中contains方法的注意事项：

1.list 与 set 中contain()方法调用机制：

list 中的contain()方法是拿到list中的每个对象来调用Object类中的equals()方法；

Set 中的contain()方法是拿到list中的每个元素来先调用hashcode()方法来返回哈希码值，当哈希码的值相等时，再调用equals()方法，当比较的元素此时也相同时，才会返回true。因此调用Set中的contain()方法时，需要对hashcode()方法及equals()方法进行重写。

2. == 和equals()两种比较方法，在使用时要注意：

1）对于==，如果作用于基本数据类型的变量，则直接比较其存储的 “值”是否相等；

　　　　如果作用于引用类型的变量，则比较的是所指向的对象的地址。

2）对于equals方法，注意：equals方法不能作用于基本数据类型的变量。

如果没有对equals方法进行重写，则比较的是引用类型的变量所指向的对象的地址；诸如String、Date等类应该根据情况覆盖其父类或Object类中的equals()方法，否则默认的equals()方法功能与“==”相同。

3）Mapt中containsKey方法和containsValue方法——判断Map中是否包含指定的key和value

Map中通过containsKey()方法和containsValue()方法来判断键和值是否存在（已经重写Student类的Hashcode和equals方法，这里不再列出）：

 1 /* 2      * 测试Map中，是否包含某个key值或者某个value值 3      */ 4     public void ContainsKeyOrValue(){ 5         //在Map中，用containsKey方法，来判断是否包含某个key值 6         System.out.println("请输入学生id："); 7         String id =in.next(); 8         System.out.println("您输入的学生id为"+id+",Map中是否包含此id："+this.students.containsKey(id)); 9         if(students.containsKey(id)){10             System.out.println("对应的学生姓名："+students.get(id).getName());11 12         }13         //在Map中，用containsValue方法，来判断是否包含某个value值14         System.out.println("请输入学生姓名：");15         String name =in.next();16         Student st=new Student();17         st.setName(name);18         System.out.println("您输入的学生姓名为"+name+",Map中是否包含此姓名："+this.students.containsValue(st));19         if(students.containsValue(st)){20             21             Set<Entry<String, Student>> entrySet =students.entrySet();22             for(Entry<String, Student> entry:entrySet){23                 if(entry.getValue().getName().equals(name)){24                     System.out.println("对应的学生的id："+entry.getValue().getId());25                 }26 27             }28         }29 30     }

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运行结果：

注意：

1.Map 中对对象进行了 Key 标记，通过 get（Key）可以取得对应的对象。

2.Map 的containsValue（）方法的参数是 Object 对象，因为Map 的 Value 值是对象元素。

3.Map 的containsKey（）方法取得 Map 映射的 Key 值。

4.Map中的containsValue()方法原理跟HashSet的contains（）相同，所以要重写Hashcode和equals方法。

二、Collections工具类

对于第二个问题，java集合框架还有一个成员就是Collections工具类，这个工具类提供了很多操作集合的方法，其中sort()方法是很常见的方法，它能对有序集合按照默认规则进行排序。接下来我们通过实例来看看Collections工具类是如何通过sort()对List进行排序的。

我写了四个测试方法来测试sort（）方法，分别如下：

1）对Integer泛型的List进行排序

 1 /* 2      * 1.通过Collections.sort()方法，对Integer泛型的List进行排序 3      * 创建一个Integer泛型的List，插入十个100以内的不重复随机整数 4      * 调用Collections.sort()方法对其排序 5      */ 6     public void testSort1(){ 7         //创建一个Integer泛型的List，插入十个100以内的不重复随机整数 8         List<Integer> intList=new ArrayList<Integer>(); 9         int i=0;10         do{11             Random random=new Random();12             Integer n=random.nextInt(100);13             if(!intList.contains(n)){14                 intList.add(n);15                 System.out.println("成功添加整数："+n);16                 i++;17             }18         }while(i<10);19         System.out.println("----------排序前-----------");20         for(Integer t:intList){21             System.out.print(t+"  ");22         }23         System.out.println();24         //调用Collections.sort()方法对其排序25     26         System.out.println("----------排序后-----------");27         Collections.sort(intList);28         for(Integer t:intList){29             System.out.print(t+"  ");30         }31     }

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运行结果：

这里我使用了Random类来获取随机数，Random类的出现，可以替代之前的Math.random方法；

Random类有很多方法：nextByte、nextDouble、nextInt、nextDouble、nextBoolean、nextFloat、nextLong，获取各种类型的随机数，但是没有nextShort和nextCharacter。

并且对于nextInt并且支持传入一个int类型参数，作为随机数的取值范围。

常见用法：nextInt对于从某一个String类型的对象中，获取一个随机位的字符很有用，

例如String str = "sdfsfsfsdsafdf"; Random r = new Random();char c = str.charAt(r.nextInt(str.length));

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2）对String泛型的List进行排序

 1 /* 2      *2.对String泛型的List进行排序 3      * 创建一个String泛型的List，添加三个乱序的String 4      * 调用Collections.sort()方法对其排序 5      */ 6     public void testSort2(){ 7         //创建一个String泛型的List，添加三个乱序的String 8         List<String> strList=new ArrayList<String>(); 9         String[] str={"egesg","eDSGvdxbrb","23235sdvfsd"};10         strList.addAll(Arrays.asList(str));11         System.out.println("----------排序前-----------");12         for(String s:strList){13             System.out.print(s+",");14         }15         System.out.println();16     //调用Collections.sort()方法对其排序17         System.out.println("----------排序后-----------");18         Collections.sort(strList);19         for(String s:strList){20             System.out.print(s+",");21         }22     }

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运行结果：

再写一个稍微复杂一点的例子：

 1 /* 2      * 3      * 创建一个String泛型的List，往其中添加十条随机字符串 4      * 每条字符串的长度为10以内的随机整数 5      * 每条字符串的每个字符都为随机生成的字符，字符可以重复 6      * 每条随机字符串不可以重复 7      * 调用Collections.sort()方法对其排序 8      */ 9     public String getRandomString(int size) {10         StringBuilder str= new StringBuilder();//可变字符串11         Random random=new Random();12         //存放所包含字符62位13         String  container = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789";14         for(int j=0;j<size;j++){15             str.append(container.charAt(random.nextInt(container.length()-1)));16         }17         return str.toString();18     }19     public void testSort3(){20     21         //创建一个String泛型的List22         List<String> strList=new ArrayList<String>();23         Random random=new Random();24         String str;25         for(int i=0;i<10;i++){//添加十条随机字符串26             do{27             int size=random.nextInt(10);//每条字符串的长度为10以内的随机整数28             str=getRandomString(size);29             }while(strList.contains(str)||str.length()==0);30             strList.add(str);31 32         }33         System.out.println("----------排序前-----------");34         for(String s:strList){35             System.out.println(s);36         }37         System.out.println();38     //调用Collections.sort()方法对其排序39         System.out.println("----------排序后-----------");40         Collections.sort(strList);41         for(String s:strList){42             System.out.println(s);43         }44     }

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运行结果：

注意：

对于String类型的sort（）方法默认排序顺序为：

数字（0-9）--->大写字母（A-Z）--->小写字母（a-z）

3）对其他类型泛型的list进行排序，以，Student为例。

 1     /* 2      * 对其他类型泛型的list进行排序，以，Student为例。 3      */ 4     public void testSort4(){ 5         List<Student> stus=new ArrayList<Student>(); 6         Random random=new Random(); 7         stus.add(new Student(random.nextInt(1000)+"","Mike")); 8         stus.add(new Student(random.nextInt(1000)+"","Angela")); 9         stus.add(new Student(random.nextInt(1000)+"","Lucy"));10         System.out.println("----------排序前-----------");11         for(Student s:stus){12             System.out.println(s.getId()+","+s.getName()+" ");13         }14         System.out.println();15         System.out.println("----------排序后-----------");16         Collections.sort(stus);//程序编译出错17         for(Student s:stus){18             System.out.println(s.getId()+","+s.getName()+" ");19         }20         21     }

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查看信息说是sort（）方法类型不匹配，无法对Student类型的List进行排序，为什么会这样呢？我们来看一下API的sort方法说明：

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原来collection.sort（）方法对元素进行排序，列表中的元素都必需实现 Comparable 接口，否则不能使用 sort（）方法排序，那么Comparable 接口是什么，该如何实现呢？请往下看！

三、Comparable & Comparator简介

在上述例子可以看到Collections工具类的sort()方法不能对Student类的List集合进行排序，通过查阅API我们知道因为Student类并没有继承Comparable & Comparator接口，Student类是不可比较的，所以编译器会报错。那么Comparable & Comparator这两个接口有什么不同呢？

compareable 是默认比较规则， comparator是临时比较规则

1.Comparable接口------可比较的

实现该接口表示：这个类的实例可以比较大小，可以进行自然排序
定义了默认的比较规则
其实现类需实现compareTo()方法
comparaTo()方法返回正数表示大，负数表示小，0表示相等

2.Comparator接口-----比较工具接口

用于定义临时比较规则，而不是默认比较规则
其实现类需要实现compare()方法

compareTo()方法和compare()方法的返回值有三种：

返回0：两个对象相等
返回1：该对象大于比较的对象
返回-1：该对象小于比较的对象

那么我们给Student类加上Comparable接口和Comparator接口，规定默认规则是比较学生的id大小，临时规则是比较学生的姓名。代码如下：

注意：Comparable接口和Comparator接口后面都要加上泛型！！！

 1 public class Student implements Comparable<Student>,Comparator<Student>{ 2 .......//省略一段代码 3 @Override 4     public int compare(Student arg0, Student arg1) { 5         // TODO Auto-generated method stub 6         return arg0.name.compareTo(arg1.getName()); 7     } 8     @Override 9     public int compareTo(Student arg0) {10         // TODO Auto-generated method stub11         //默认与学生id比较12         return Integer.valueOf(this.getId()).compareTo(Integer.valueOf(arg0.getId()));13     }

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再修改testSort4()方法，如下：

 1 /* 2      * 对其他类型泛型的list进行排序，以，Student为例。 3      */ 4     public void testSort4(){ 5         List<Student> stus=new ArrayList<Student>(); 6         Random random=new Random(); 7         stus.add(new Student(random.nextInt(1000)+"","Mike")); 8         stus.add(new Student(random.nextInt(1000)+"","Angela")); 9         stus.add(new Student(random.nextInt(1000)+"","Lucy"));10         System.out.println("----------排序前-----------");11         for(Student s:stus){12             System.out.println(s.getId()+","+s.getName()+" ");13         }14         System.out.println();15         System.out.println("----------排序后-----------");16         Collections.sort(stus);17         for(Student s:stus){18             System.out.println(s.getId()+","+s.getName()+" ");19         }20         System.out.println("----------根据姓名排序-----------");21         Collections.sort(stus,new Student());22         for(Student s:stus){23             System.out.println(s.getId()+","+s.getName()+" ");24         }25         26     }

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运行结果：