JavaSE基础知识分享(七)

2024-08-15 21:33 由 ikestu小猪发表于 #后端开发

写在前面

前面讲的是面向对象中的常用类部分，下面让我们来看看java中集合这部分的内容！在本文的最后给大家发一个题目，便于复习Java面向对象部分的知识！

集合

数据结构

栈和队列
数组和链表
树
哈希表
图
本部分知识太多，就不一一列举了。
了解更多

泛型

泛型类
格式：public class 类名<泛型类型1,…>
注意：泛型类型必须是引用类型。
泛型方法
格式：public <泛型类型> 返回类型方法名(泛型类型参数)
泛型接口
格式：public interface 接口名<泛型类型1,…>
泛型通配符 <?>
- <?> 任意类型，若没有明确，就是 Object 及任意 Java 类。
- <? extends E> 向下限定，E 及其子类。
- <? super E> 向上限定，E 及其父类。

两大继承体系

Collection 接口

成员方法
boolean add(E e)
- 作用：将指定的元素 e 添加到集合中。如果集合中尚不存在该元素，成功添加返回 true；如果集合中已经存在该元素，则返回 false。
- 返回值：true 如果元素成功添加，false 如果元素已存在。
boolean remove(Object o)
- 作用：从集合中移除指定的元素 o。如果集合中存在该元素，移除成功返回 true；如果集合中不存在该元素，则返回 false。
- 返回值：true 如果元素成功移除，false 如果元素不存在。
void clear()
- 作用：移除集合中的所有元素，使集合变为空。
- 返回值：无返回值。
boolean contains(Object o)
- 作用：检查集合是否包含指定的元素 o。如果集合中存在该元素，则返回 true；否则返回 false。
- 返回值：true 如果集合包含指定的元素；false 如果集合不包含该元素。
boolean isEmpty()
- 作用：检查集合是否为空。如果集合中没有任何元素，则返回 true；否则返回 false。
- 返回值：true 如果集合为空；false 如果集合包含元素。
int size()
- 作用：返回集合中元素的数量。
- 返回值：集合中元素的数量（一个整数）。
Object[] toArray()
- 作用：返回包含集合中所有元素的数组。数组的类型为 Object[]。
- 返回值：包含集合中所有元素的数组。
<T> T[] toArray(T[] a)
- 作用：返回包含集合中所有元素的数组。如果提供的数组 a 足够大，元素将被存储在该数组中；否则，创建一个新的数组来存储元素。
- 返回值：包含集合中所有元素的数组。如果提供的数组 a 足够大，则返回 a；否则返回新创建的数组。
Iterator<E> iterator()
- 作用：返回集合中元素的迭代器，可以通过迭代器遍历集合中的元素。
- 返回值：集合中元素的 Iterator。
boolean containsAll(Collection<?> c)
- 作用：检查集合是否包含指定集合 c 中的所有元素。如果集合中包含 c 中的所有元素，则返回 true；否则返回 false。
- 返回值：true 如果集合包含所有 c 中的元素；false 如果不包含。
boolean addAll(Collection<? extends E> c)
- 作用：将指定集合 c 中的所有元素添加到当前集合中。如果当前集合由于添加而发生了变化，则返回 true；否则返回 false。
- 返回值：true 如果集合发生变化；false 如果集合未发生变化。
boolean removeAll(Collection<?> c)
- 作用：从当前集合中移除指定集合 c 中的所有元素。如果当前集合由于移除而发生了变化，则返回 true；否则返回 false。
- 返回值：true 如果集合发生变化；false 如果集合未发生变化。
boolean retainAll(Collection<?> c)
- 作用：保留当前集合中与指定集合 c 中的元素相同的元素，移除所有其他元素。如果当前集合由于移除而发生了变化，则返回 true；否则返回 false。
- 返回值：true 如果集合发生变化；false 如果集合未发生变化。
子接口
- List 接口
  - 特点：元素有序且可以重复，有索引下标。
  - 子类
    - ArrayList
      - 底层数据结构：数组
      - 优点：查询快
      - 缺点：增删慢，线程不安全
      - 线程安全实现：使用泛型和 synchronized 关键字修饰类。
    - Vector
      - 底层数据结构：数组
      - 优点：线程安全
      - 缺点：效率低
    - LinkedList
      - 底层数据结构：双链表
      - 优点：增删快
      - 缺点：查询慢，线程不安全
- Set 接口
  - 特点：元素唯一且无序。
  - 子类
    - HashSet
      - 底层数据结构：哈希表
      - 元素唯一性：通过 hashCode() 和 equals() 实现。
    - LinkedHashSet
      - 底层数据结构：哈希表和双链表
      - 优点：哈希表保证元素唯一性，双链表保证元素有序。
    - TreeSet
      - 底层数据结构：红黑树
      - 排序方式：
        
        自然排序：元素类实现 Comparable<元素类> 接口并重写 compareTo 方法。
        
        比较器排序：使用实现了 Comparator 接口且重写 compare 方法的对象进行排序。
遍历方式
- 方式一：使用迭代器，利用 hasNext() 和 next() 方法。
- 方式二：使用 for 循环，利用集合的 size() 方法和 get(索引值)。
- 方式三：将集合转成数组，通过数组的 length 属性进行遍历。

Map 接口

成员方法
V put(K key, V value)
- 作用：将指定的键 key 和对应的值 value 存入映射中。如果映射中已经存在该键，则用新值替换旧值，并返回旧值；如果映射中没有该键，则添加新键值对并返回 null。
- 返回值：旧值（如果键已存在），否则 null。
V remove(Object key)
- 作用：从映射中移除指定的键 key 及其对应的值。如果键存在，则将其对应的值移除并返回；如果键不存在，则返回 null。
- 返回值：被移除的值（如果键存在），否则 null。
void clear()
- 作用：移除映射中的所有键值对，使映射变为空。
- 返回值：无返回值。
boolean containsKey(Object key)
- 作用：检查映射是否包含指定的键 key。如果映射中存在该键，则返回 true；否则返回 false。
- 返回值：true 如果映射包含指定的键；false 如果映射不包含该键。
boolean containsValue(Object value)
- 作用：检查映射是否包含指定的值 value。如果映射中存在该值，则返回 true；否则返回 false。
- 返回值：true 如果映射包含指定的值；false 如果映射不包含该值。
boolean isEmpty()
- 作用：检查映射是否为空。如果映射中没有任何键值对，则返回 true；否则返回 false。
- 返回值：true 如果映射为空；false 如果映射包含键值对。
int size()
- 作用：返回映射中键值对的数量。
- 返回值：映射中键值对的数量（一个整数）。
V get(Object key)
- 作用：获取指定键 key 对应的值。如果映射中存在该键，则返回其对应的值；如果键不存在，则返回 null。
- 返回值：指定键对应的值（如果键存在），否则 null。
Set<K> keySet()
- 作用：返回映射中所有键的集合（Set）。可以通过这个集合遍历所有的键。
- 返回值：包含映射中所有键的 Set。
Collection<V> values()
- 作用：返回映射中所有值的集合（Collection）。可以通过这个集合遍历所有的值。
- 返回值：包含映射中所有值的 Collection。
Set<Map.Entry<K, V>> entrySet()
- 作用：返回映射中所有键值对的集合（Set）。每个键值对都表示为 Map.Entry 对象，方便进行遍历和操作。
- 返回值：包含映射中所有键值对的 Set。每个键值对是 Map.Entry<K, V> 对象。
遍历方式
- 方式一：获取所有键的集合，遍历键集合，根据键获取值。
- 方式二：获取所有键值对对象的集合，遍历集合，根据键值对对象获取键和值。
子类
- HashMap
  - 底层数据结构：哈希表
- LinkedHashMap
  - 底层数据结构：哈希表和链表
- TreeMap
  - 底层数据结构：红黑树

面向对象的复习题：

1.一个类的4.0写法：

创建一个`Person`类，包含`name`、`age`和`gender`三个私有字段。编写一个构造方法，用于初始化这些字段，外界要能读写每个字段，并提供一个公共的`toString`方法，用于打印`Person`对象的详细信息。

2.封装与访问控制：

修改`Person`类，使其`age`字段只能被增加，不能被减少。为此，你需要提供一个公共的`increaseAge`方法，并在该方法中增加`age`字段的值。在`Person`类中添加一个私有方法，用于验证`age`字段的值是否合法（例如，年龄不能为负数）。在构造方法和`increaseAge`方法中调用该方法以确保对象状态的有效性。

3.继承:

创建一个`Student`类，继承自`Person`类。在`Student`类中添加一个`studentId`字段和一个`getStudentId`方法。在`Student`类中重写`toString`方法，使其同时打印`Person`类的字段和`studentId`字段。

4.多态:

在`Person`类中添加一个名为`speak`的抽象方法，该方法返回一个字符串，表示人物的说话内容。创建`Teacher`和`Student`两个类，分别继承自`Person`类，并实现`speak`方法。在`Teacher`类中，`speak`方法返回一条教育性的消息；在`Student`类中，`speak`方法返回一条学习的消息。编写一个`School`类，其中包含一个`Person`类型的数组。在`School`类中添加一个方法，该方法接收一个索引值，并调用数组中对应索引位置对象的`speak`方法，打印出说话内容。在`Person`类中写一个方法，表示该老师在备课。

5.接口：

实现一个抽烟接口，给`Teacher`类加一个抽烟功能，写一个`smoking`方法内容是xxx正在吸烟，无返回值，并在4的基础上实现该接口来调用该方法。

效果展示：