【Java基础】Java进阶编程

【学习参考资料】：菜鸟教程-Java教程

1，Java数据结构

Java工具包提供了强大的数据结构，在Java中的数据结构主要包括以下接口和类：枚举（Enumeration），位集合（BitSet），向量（Vector），栈（Stack），字典（Dictionary），哈希表（Hashtable），属性（Properties）。

1）枚举（Enumeration）：该接口定义了一种从数据结构中取回连续元素的方式。

2）位集合（BitSet）：该类实现了一组可以单独设置和清除的位或标志。

3）向量（Vector）：对象的元素通过索引访问，在创建时不必给对象指定大小，其大小会根据需要动态的变化。

4）栈（Stack）：实现了一个后进先出的数据结构，是Vector的一个子类。

5）字典（Dictionary）：是一个抽象类，定义了键映射到值的数据结构。当想要通过特定的键而不是整数索引来访问数据时，应使用Dictionary。
注意：Dictionary类已经过时了，在实际开发中，你可以实现Map接口来获取键/值的存储功能。

6）哈希表（Hashtable）：提供了一种在用户定义键结构的基础上来组织数据的手段。Hashtable是原始的java.util的一部分， 是一个Dictionary具体的实现 。

7）属性（Properties）：继承于 Hashtable.Properties 类表示了一个持久的属性集；属性列表中每个键及其对应值都是一个字符串。

2，Java集合框架

1）集合框架设计目标

（1）必须是高性能的，基本集合（动态数组，链表，树，哈希表）的实现也必须是高效的；
（2）允许不同类型的集合，以类似的方式工作，具有高度的互操作性；
（3）对一个集合的扩展和适应必须是简单的。

2）Java集合框架图

3）集合框架是一个用来代表和操纵集合的统一架构，包含如下内容：

（1）接口：是代表集合的抽象数据类型。例：Collection，List，Set，Map等。
（2）实现（类）：是集合接口的具体实现。从本质上，他们是可重复使用的数据结构，例：ArrayList，LinkedList，HashSet，HashMap。
（3）算法：是实现集合接口的对象里的方法执行的一些有用的计算，例：搜索和排序，这些算法被称为多态，因为相同的方法可以在相似的接口上有着不同的实现。

集合框架的类和接口均在java.util包中。
任何对象加入集合类后，自动转变为Object类型，所以在取出的时候，需要进行强制类型转换。

4）集合接口

• Set和List的区别

  • Set 接口实例存储的是无序的，不重复的数据。List 接口实例存储的是有序的，可以重复的元素。
  • Set 检索效率低下，删除和插入效率高，插入和删除不会引起元素位置改变 <实现类有HashSet,TreeSet>。
  • List和数组类似，可以动态增长，根据实际存储的数据的长度自动增长List的长度。查找元素效率高，插入删除效率低，因为会引起其他元素位置改变 <实现类有ArrayList,LinkedList,Vector> 。

  5）集合实现类（集合类）：Java提供了一套实现了Collection接口的标准集合类。

  6）集合算法：集合定义了三个不可改变的静态变量：EMPTY_SET，EMPTY_LIST，EMPTY_MAP。Collection Algorithms是一个列表中的所有算法实现。

  7）迭代：使用Java Iterator，通过实例列出Iterator和listIterator接口提供的所有方法。

• ArrayListDemo.java

  public class ArrayListDemo {
      public static void main(String[] args) {
          List<String> list = new ArrayList<String>();
          list.add("Hello");
          list.add("World");
          list.add("Maven");
          list.add("Demo");
  ​
          // 遍历1：使用foreach遍历List
          System.out.println("使用foreach遍历List:");
          for (String str: list) {
              System.out.print(str + " ");
          }
  ​
          // 遍历2：把链表变为数组相关的内容进行遍历List
          String[] strArray = new String[list.size()];
          list.toArray(strArray);
          System.out.println("\n把链表变为数组相关的内容进行遍历List:");
          for (int i = 0; i < strArray.length; i++) {
              System.out.print(strArray[i] + " ");
          }
  ​
          // 遍历3：使用迭代器进行相关遍历List
          Iterator<String> iterator = list.iterator();
          System.out.println("\n使用迭代器进行相关遍历List:");
          while (iterator.hasNext()) {
              System.out.print(iterator.next() + " ");
          }
      }
  }

• MapDemo.java

  public class MapDemo {
      public static void main(String[] args) {
          Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
          map.put("key1", "value1");
          map.put("key2", "value2");
          map.put("key3", "value3");
  ​
          // 遍历1：通过Map.KeySet遍历
          System.out.println("通过Map.KeySet遍历key与value：");
          for (String key: map.keySet()) {
              System.out.println("key=" + key + ", value=" + map.get(key));
          }
  ​
          // 遍历2：通过Map.entrySet使用iterator遍历
          System.out.println("通过Map.entrySet使用iterator遍历key和value：");
          Iterator<Map.Entry<String, String>> iterator = map.entrySet().iterator();
          while (iterator.hasNext()) {
              Map.Entry<String, String> entry = iterator.next();
              System.out.println("key=" + entry.getKey() + ", value=" + entry.getValue());
          }
  ​
          // 遍历3：推荐，通过Map.entrySet遍历
          System.out.println("通过Map.entrySet遍历key和value:");
          for (Map.Entry<String, String> entry:
               map.entrySet()) {
              System.out.println("key=" + entry.getKey() + ", value=" + entry.getValue());
          }
  ​
          // 遍历4：通过Map.values()遍历
          System.out.println("通过Map.values()遍历所有的value，但不能遍历key：");
          for (String val: map.values()) {
              System.out.println("value=" + val);
          }
      }
  }

8）比较器：使用 Java Comparator，通过实例列出Comparator接口提供的所有方法。

3，Java泛型

1）Java泛型（generics） 是JDK5中引入的一个新特性，提供了编译时类型安全检测机制，该机制允许程序员在编译时检测到非法的类型。泛型的本质是参数化类型，即：所操作的数据类型被指定为一个参数。

2）定义泛型方法的规则

• 所有泛型方法声明都有一个类型参数声明部分（由尖括号分隔），该类型参数声明部分在方法返回类型之前（在下面例子中的<E>）。
• 每一个类型参数声明部分包含一个或多个类型参数，参数间用逗号隔开。一个泛型参数，也被称为一个类型变量，是用于指定一个泛型类型名称的标识符。
• 类型参数能被用来声明返回值类型，并且能作为泛型方法得到的实际参数类型的占位符。
• 泛型方法体的声明和其他方法一样。注意类型参数只能代表引用型类型，不能是原始类型（如int,double,char的等）。

/**
 * 泛型方法实例
 */
class GenericMethod {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建不同类型的数组：Integer，Double和Character
        Integer[] intArray = {1, 2, 3, 4, 5};
        Double[] doubleArray = {1.1, 2.2, 3.3, 4.4, 5.5};
        Character[] charArray = {'H', 'E', 'L', 'L', '0'};
​
        System.out.println("整型数组元素为：");
        printArray(intArray);
        System.out.println("双精度小数数组元素为：");
        printArray(doubleArray);
        System.out.println("字符型数组元素为：");
        printArray(charArray);
    }
​
    /**
     * 泛型方法printArray
     * @param inputArray
     * @param <E>
     */
    public static <E> void printArray(E[] inputArray) {
        for (E element: inputArray) {
            System.out.printf("%s ", element);
        }
        System.out.println();
    }
}

3）有界的类型参数：限制那些被允许传递到一个类型参数的类型种类范围。声明首先要列出类型参数的名称，后跟 extends 关键字，最后紧跟它的上界。

/**
 * 泛型的有界类型参数实例
 */
class MaxGenericMethod {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.printf("%d,%d和%d中最大的数为%d.\n\n",
                3, 4, 5, maximum(3, 4, 5));
​
        System.out.printf("%.2f,%.2f和%.2f中最大的数为%.2f.\n\n",
                6.6, 7.7, 8.8, maximum(6.6, 7.7, 8.8));
​
        System.out.printf("%s,%s和%s中最大的数为%s.\n\n",
                "pear", "apple", "orange",
                maximum("pear", "apple", "orange"));
    }
​
    public static <T extends Comparable<T>> T maximum(T x, T y, T z) {
        T max = x;
        if (y.compareTo(max) > 0) {
            max = y;
        }
        if (z.compareTo(max) > 0) {
            max = z;
        }
        return max;
    }
}

4）泛型类：在类名后面添加类型参数声明部分。泛型类的类型参数声明部分也包含一个或多个类型参数，参数间用逗号隔开。一个泛型参数，也被称为一个类型变量，是用于指定一个泛型类型名称的标识符。因为他们接受一个或多个参数，这些类被称为参数化的类或参数化的类型。

/**
 * 泛型类实例
 * @param <T>
 */
class Box<T> {
    private T t;
    public void add(T t) {
        this.t = t;
    }
​
    public T get() {
        return t;
    }
​
    public static void main(String[] args) {
        Box<Integer> integerBox = new Box<>();
        Box<String> stringBox = new Box<>();
        integerBox.add(10);
        stringBox.add("菜鸟教程");
​
        System.out.printf("整型值为：%d\n", integerBox.get());
        System.out.printf("字符串为：%s\n", stringBox.get());
    }
}

5）类型通配符：一般使用?代替具体的类型参数。

（1）类型通配符上限通过形如List来定义，如此定义就是通配符泛型值接受Number及其下层子类类型；
（2）类型通配符下限通过形如List<? super Number>来定义，表示类型只能接受Number及其三层父类类型。

/**
 * 类型通配符实例
 */
class Wildcard {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> name = new ArrayList<>();
        List<Integer> age = new ArrayList<>();
        List<Number> number = new ArrayList<>();
​
        name.add("icon");
        age.add(18);
        number.add(314);
​
        getData(name);
        getUpperNumber(age);
        getUpperNumber(number);
    }
​
    public static void getData(List<?> data) {
        System.out.printf("data: %s\n", data.get(0));
    }
​
    public static void getUpperNumber(List<? extends Number> data) {
        System.out.println("data: " + data.get(0));
    }
}

4，Java序列化

1）Java序列化：Java提供了一种对象序列化的机制，该机制中，一个对象可以表示为一个字节序列，该字节序列包括该对象的数据，有关对象的类型的信息和存储在对象中数据的类型。

（1）序列化一个对象，并将它发送到输出流。

public final void writeObject(Object x) throws IOException

（2）从流中取出下一个对象，并将对象反序列化。

public final void readObject(Object x) throws IOException, ClassNotFundException

2）完整demo实例：

• Employee.java

  package runoob;
  ​
  import java.io.*;
  ​
  /**
   * Employee类实现Serializable接口
   * @author 张伯成
   * @date 2019/3/7 12:30
   */
  public class Employee implements Serializable {
      public String name;
      public String address;
      public transient int SSN;
      public int number;
  ​
      public void mailCheck() {
          System.out.println("Mailing a check to " + name + " " + address);
      }
  }

• SerializeDemo.java

/**
 * SerializeDemo类，序列化对象
 */
class SerializeDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Employee employee = new Employee();
        employee.name = "Reyan Ali";
        employee.address = "Phonkka kuan, Ambehta Peer.";
        employee.SSN = 11122333;
        employee.number = 101;
​
        try {
            FileOutputStream fileOut = new
                    FileOutputStream("employee.ser");
            ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(fileOut);
            out.writeObject(employee);
            out.close();
            fileOut.close();
            System.out.println("Serialized data is saved in employee.ser.");
        } catch (IOException ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
    }
}
​

• DeserializeDemo.java

/**
 * DeserializeDemo类，反序列化对象
 */
class DeserializeDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Employee employee;
        try {
            FileInputStream fileIn = new FileInputStream("employee.ser");
            ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(fileIn);
            employee = (Employee) in.readObject();
            in.close();
            fileIn.close();
        } catch (IOException ex) {
            ex.printStackTrace();
            return;
        } catch (ClassNotFoundException ex) {
            System.out.println("Employee class not found.");
            ex.printStackTrace();
            return;
        }
        System.out.println("Deserialize Employee...");
        System.out.println("Name: " + employee.name);
        System.out.println("Address: " + employee.address);
        System.out.println("SSN: " + employee.SSN);
        System.out.println("Number: " + employee.number);
    }
}