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Java基础集合框架是Java编程语言… 文章目录 初识基础框架为什么使用集合框架集合框架的继承关系ArrayList入门案例单元测试和增删改查单元测试的注意事项LinkedList入门案例ArrayList底层是数组LinkedList底层是链表ArrayList和LinkedList选型ArrayList存放DOG对象 初识基础框架
Java基础集合框架是Java编程语言中用于存储、管理和处理数据的一组核心接口和类的集合。
它提供了各种不同类型的数据结构例如列表、集合、映射等以及与这些数据结构相关的操作方法。
Java基础集合框架位于java.util包中并在Java的标准库中提供。Java基础集合框架的主要接口和类 List 接口: 有序集合可以包含重复元素。常见实现包括ArrayList、LinkedList 和 Vector。 Set 接口: 不包含重复元素的集合。常见实现包括HashSet、LinkedHashSet 和 TreeSet。 Map 接口: 键值对的集合每个键映射到一个值。常见实现包括HashMap、LinkedHashMap 和 TreeMap。 Queue 接口: 用于表示队列数据结构通常按照先进先出FIFO的顺序处理元素。常见实现包括LinkedList 和 PriorityQueue。 Deque 接口: 双端队列可以从两端添加和删除元素。常见实现包括ArrayDeque 和 LinkedList。 Iterator 接口: 用于遍历集合中的元素。 Collections 类: 提供了一组静态方法用于对集合进行操作如排序、查找、反转等。 Arrays 类: 提供了一些静态方法用于操作数组如排序、查找等。
除了上述核心接口和类之外还有一些其他实用类如 BitSet、EnumSet、EnumMap 等用于处理特定类型的数据结构。
基础集合框架为Java开发人员提供了灵活且高效的数据结构和操作方式使得在处理不同类型的数据时更加方便和快速。不过需要注意的是虽然基础集合框架在大多数情况下足够使用但在某些特定场景下可能需要使用更专门的集合库或自定义数据结构。
为什么使用集合框架
使用集合框架Collection Framework在Java编程中有许多好处它提供了一种方便、高效、可重用的方式来管理和操作数据。以下是使用集合框架的一些主要理由 数据存储和管理集合框架提供了多种数据结构如列表、集合、映射等使得存储和管理数据变得更加简单。开发人员无需自己实现复杂的数据结构而是可以直接使用标准库中提供的集合类。 高效的数据操作集合框架中的类和方法经过优化可以高效地执行各种数据操作如查找、插入、删除等。这些操作的底层实现通常使用了合适的数据结构以提供快速的性能。 代码重用通过使用集合框架可以避免重复编写数据结构和操作方法从而提高代码的重用性。开发人员可以专注于业务逻辑而不必关心底层数据管理。 类型安全集合框架在设计时考虑了类型安全性因此可以确保在编译时捕获一些潜在的类型错误减少运行时异常的可能性。 迭代和遍历集合框架提供了统一的迭代和遍历机制使得遍历集合中的元素变得简单。开发人员可以使用迭代器或增强的 for 循环来遍历集合。 线程安全性在多线程环境下某些集合类如 ConcurrentHashMap 和 CopyOnWriteArrayList提供了线程安全的实现可以帮助开发人员处理并发访问的问题。 标准化接口Java的集合框架使用了统一的接口和类命名规范这使得开发人员可以轻松地切换和替换不同的集合实现从而提高了代码的灵活性和可维护性。 算法和操作的封装集合框架中提供了许多常用的算法和操作如排序、查找、过滤等这些操作可以直接应用于集合无需开发人员手动实现。
集合框架为Java开发人员提供了一种强大的工具帮助他们更轻松地处理和管理数据提高了代码的效率、可读性和可维护性。
无论是小规模的项目还是大规模的应用程序集合框架都是编程中不可或缺的重要组成部分。集合框架的继承关系
Java集合框架的类和接口之间存在复杂的继承关系和层次结构。
以下是Java集合框架中一些主要的类和接口及其继承关系的概述Collection 接口是所有集合类的根接口它定义了基本的集合操作方法如添加、删除、查找、遍历等。它派生了两个子接口List 和 Set。 List 接口表示有序的集合可以包含重复元素。常见实现有 ArrayList、LinkedList 和 Vector。 Set 接口表示不包含重复元素的集合。常见实现有 HashSet、LinkedHashSet 和 TreeSet。 Map 接口表示键值对的集合每个键映射到一个值。常见实现有 HashMap、LinkedHashMap 和 TreeMap。 Queue 接口表示队列数据结构通常按照先进先出FIFO的顺序处理元素。常见实现有 LinkedList 和 PriorityQueue。 Deque 接口表示双端队列可以从两端添加和删除元素。常见实现有 ArrayDeque 和 LinkedList。 Iterator 接口用于遍历集合中的元素是 Collection 接口的成员之一。 ListIterator 接口是 Iterator 的子接口提供了在 List 中双向遍历的能力。 Collections 类是一个工具类提供了各种静态方法用于对集合进行操作如排序、查找、反转等。 Arrays 类是一个工具类提供了静态方法用于操作数组如排序、查找等。 AbstractCollection 抽象类实现了 Collection 接口中的大部分方法为其他集合类提供了共享的基本实现。 AbstractList、AbstractSet 和 AbstractMap 抽象类分别实现了 List、Set 和 Map 接口中的一些通用方法为具体的实现类提供了基础。 AbstractSequentialList 抽象类实现了 List 接口为线性数据结构提供了基本实现。 AbstractQueue 抽象类实现了 Queue 接口为队列数据结构提供了基本实现。
这只是集合框架中一部分类和接口的继承关系实际上还有许多其他类和接口在框架中扮演了重要的角色。
ArrayList入门案例
import java.util.ArrayList;public class ArrayListExample {public static void main(String[] args) {// 创建一个 ArrayList存储整数类型的数据ArrayListInteger numbers new ArrayList();// 添加元素到 ArrayListnumbers.add(10);numbers.add(20);numbers.add(30);numbers.add(40);numbers.add(50);// 打印 ArrayList 中的元素System.out.println(ArrayList 中的元素: numbers);// 使用 for 循环遍历 ArrayListSystem.out.println(使用 for 循环遍历 ArrayList:);for (int i 0; i numbers.size(); i) {System.out.println(numbers.get(i));}// 使用增强的 for 循环遍历 ArrayListSystem.out.println(使用增强的 for 循环遍历 ArrayList:);for (Integer num : numbers) {System.out.println(num);}// 删除元素numbers.remove(2); // 删除索引为2的元素30// 打印更新后的 ArrayListSystem.out.println(更新后的 ArrayList: numbers);}
}在这个案例中我们首先创建了一个存储整数的ArrayList。然后我们使用add()方法向列表中添加一些元素。接下来我们展示了两种不同的遍历方式使用传统的for循环和增强的for循环。
最后我们使用remove()方法删除了列表中索引为2的元素即30并打印出更新后的ArrayList。
这个简单的案例演示了ArrayList的基本用法包括创建、添加、遍历和删除元素。
单元测试和增删改查
单元测试Unit Testing是软件开发中的一种测试方法用于测试软件中的最小可测试单元通常是函数、方法或类是否按照预期工作。在数据库操作中的增加Create、删除Delete、更新Update和查询Retrieve操作通常也需要进行单元测试以确保这些操作在各种情况下都能正确地执行。
以下是一个简单的示例演示了如何对数据库操作的增删改查功能进行单元测试
假设我们有一个名为UserDao的类负责与用户数据进行交互提供增删改查操作。我们使用JUnit作为单元测试框架来编写测试用例。
import org.junit.Before;
import org.junit.Test;
import static org.junit.Assert.*;
import java.util.List;public class UserDaoTest {private UserDao userDao;Beforepublic void setUp() {// 在每个测试方法运行之前初始化 UserDaouserDao new UserDao();}Testpublic void testCreateUser() {User newUser new User(John Doe, 25);assertTrue(userDao.createUser(newUser));}Testpublic void testUpdateUser() {User existingUser userDao.getUserById(1); // 假设数据库中已经有一个id为1的用户assertNotNull(existingUser);existingUser.setName(Jane Smith);assertTrue(userDao.updateUser(existingUser));}Testpublic void testDeleteUser() {int userIdToDelete 2; // 假设数据库中已经有一个id为2的用户assertTrue(userDao.deleteUser(userIdToDelete));}Testpublic void testGetUserById() {User retrievedUser userDao.getUserById(3); // 假设数据库中已经有一个id为3的用户assertNotNull(retrievedUser);}Testpublic void testGetAllUsers() {ListUser users userDao.getAllUsers();assertNotNull(users);assertTrue(users.size() 0);}
}在上述示例中我们编写了几个测试用例来测试UserDao类中的增删改查功能。每个测试方法使用Test注解进行标记表示这是一个测试方法。Before注解表示在每个测试方法之前执行的代码用于初始化测试环境。
在每个测试方法中我们使用JUnit的断言方法如assertTrue、assertNotNull等来验证操作的结果是否符合预期。如果测试方法中的断言失败则测试将失败表明代码可能存在问题。
通过编写这些单元测试我们可以在开发过程中快速发现和解决潜在的问题确保数据库操作的增删改查功能能够正确地工作。
单元测试的注意事项
单元测试在软件开发中扮演着重要的角色可以帮助开发人员快速发现和解决问题确保代码的质量和可靠性。以下是一些单元测试的注意事项 测试覆盖率确保测试用例覆盖到代码中的各个分支和情况以最大程度地减少未测试代码的存在。使用代码覆盖率工具来帮助确定测试覆盖范围。 独立性每个测试用例应该是相互独立的不应该依赖于其他测试的执行顺序或结果。这有助于定位问题和调试失败的测试。 可重复性测试应该是可重复运行的不受外部环境的影响。避免依赖外部资源或随机性因素确保测试结果始终一致。 清晰明了的命名给测试用例和测试方法起有意义的名字以便于理解测试的目的和预期结果。良好的命名可以提高测试代码的可读性。 小而专注的测试每个测试用例应该专注于测试一个特定功能或场景。避免一个测试方法测试过多的功能以保持测试的可维护性和清晰性。 模拟和假设在测试中可能需要模拟外部依赖或假设某些条件成立。使用模拟框架或工具来创建虚拟对象以便进行更有效的测试。 异常测试确保测试代码能够正确地处理和捕获预期的异常情况。这有助于验证代码在异常情况下的行为是否符合预期。 持续集成将单元测试集成到持续集成CI流程中确保每次代码提交都会自动运行测试及时发现问题并防止引入新的错误。 定期维护随着代码的演进确保及时更新和维护测试代码以适应代码的变化和需求的变化。 性能测试虽然单元测试主要关注功能的正确性但在适当的情况下也可以考虑添加性能测试以确保代码在负载和压力下的表现。 测试文档为每个测试用例编写清晰的文档描述测试的目的、输入、预期结果以及其他必要信息。这有助于其他开发人员理解和维护测试。 版本控制将测试代码与应用代码一起放入版本控制系统确保测试代码与应用代码保持同步。
LinkedList入门案例
以下是一个使用简单的入门案例演示了如何创建一个LinkedList、添加元素、遍历列表以及删除元素的基本操作
import java.util.LinkedList;public class LinkedListExample {public static void main(String[] args) {// 创建一个 LinkedList存储字符串类型的数据LinkedListString names new LinkedList();// 添加元素到 LinkedListnames.add(Alice);names.add(Bob);names.add(Charlie);names.add(David);names.add(Eve);// 打印 LinkedList 中的元素System.out.println(LinkedList 中的元素: names);// 使用 for 循环遍历 LinkedListSystem.out.println(使用 for 循环遍历 LinkedList:);for (int i 0; i names.size(); i) {System.out.println(names.get(i));}// 使用增强的 for 循环遍历 LinkedListSystem.out.println(使用增强的 for 循环遍历 LinkedList:);for (String name : names) {System.out.println(name);}// 删除元素names.remove(2); // 删除索引为2的元素Charlie// 打印更新后的 LinkedListSystem.out.println(更新后的 LinkedList: names);}
}在这个案例中我们首先创建了一个存储字符串的LinkedList。然后我们使用add()方法向列表中添加一些元素。接下来我们展示了两种不同的遍历方式使用传统的for循环和增强的for循环。
最后我们使用remove()方法删除了列表中索引为2的元素即Charlie并打印出更新后的LinkedList。
这个简单的案例演示了LinkedList的基本用法包括创建、添加、遍历和删除元素。LinkedList通常在需要频繁地在列表中进行插入和删除操作时比较有用因为它支持高效的插入和删除操作。
ArrayList底层是数组
ArrayList的底层实现确实是一个数组Array。
ArrayList是基于数组实现的动态数组它提供了自动扩容的功能使得在添加或删除元素时能够高效地调整数组的大小。
当你创建一个ArrayList时实际上是创建了一个对象该对象内部包含了一个数组来存储元素。当添加元素时如果数组已满ArrayList会自动创建一个更大的数组并将旧数组中的元素复制到新数组中从而实现自动扩容。这种机制使得ArrayList能够灵活地处理不同大小的数据集合。
尽管ArrayList的底层是数组但它隐藏了数组的很多细节提供了一组方便的方法来进行元素的添加、删除、查找等操作。ArrayList还提供了动态调整数组大小的功能使得开发人员无需手动管理数组的大小和内存分配。
由于底层是数组ArrayList在进行插入和删除操作时可能涉及元素的移动这可能会影响性能。 在需要频繁进行插入和删除操作的场景中可能需要考虑其他数据结构如LinkedList以获得更好的性能。
LinkedList底层是链表
LinkedList的底层实现确实是一个链表Linked List。
LinkedList是一种双向链表的数据结构它由一系列的节点组成每个节点包含了元素本身以及指向前一个节点和后一个节点的引用。
当你创建一个LinkedList时实际上是创建了一个链表对象该对象内部维护了链表的头节点和尾节点以及其他必要的信息。在LinkedList中添加和删除元素的操作非常高效因为只需要修改节点之间的引用关系而不需要像数组那样进行元素的移动。
LinkedList适用于需要频繁在中间位置插入和删除元素的场景因为它的插入和删除操作在平均情况下是O(1)的时间复杂度。然而需要注意的是由于每个节点都需要额外的内存空间来存储引用所以在内存使用方面可能会比ArrayList更高一些。
LinkedList的底层实现是一个双向链表它提供了高效的插入和删除操作适用于特定的使用场景。在选择使用ArrayList还是LinkedList时需要根据具体的需求和性能要求进行权衡。
ArrayList和LinkedList选型
在选择使用ArrayList还是LinkedList时需要根据你的具体需求和使用场景进行权衡。以下是ArrayList和LinkedList的一些特点和适用场景可以帮助你做出选择
ArrayList 随机访问效率高ArrayList基于数组实现因此支持随机访问通过索引访问元素非常高效时间复杂度为O(1)。 读取操作效率高对于频繁读取元素的场景ArrayList通常比LinkedList更快因为不涉及节点间的引用操作。 内存使用较少由于不需要存储额外的引用节点ArrayList在内存使用上通常比LinkedList更少。 元素迭代效率高对ArrayList进行迭代操作时如使用增强的for循环由于数据在内存中是连续存储的效率较高。
使用ArrayList进行频繁的读取操作和随机访问
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class ArrayListExample {public static void main(String[] args) {ListString names new ArrayList();names.add(Alice);names.add(Bob);names.add(Charlie);names.add(David);names.add(Eve);// 频繁读取和随机访问System.out.println(第二个名字 names.get(1));System.out.println(名字列表 names);}
}在这两个示例中ArrayList适用于频繁的读取操作和随机访问因为它可以通过索引高效地访问元素。而LinkedList适用于频繁的插入和删除操作因为它能够高效地在列表中插入和删除元素。
请注意这只是简单的示例实际情况可能更加复杂。在选择ArrayList还是LinkedList时需要根据实际需求和数据操作的特点来权衡利弊。
LinkedList 插入和删除效率高LinkedList在插入和删除操作尤其是在列表中间位置上非常高效时间复杂度为O(1)。这使得LinkedList在频繁进行插入和删除操作的场景中更有优势。 内存分配灵活由于LinkedList是基于链表实现的它可以动态调整内存分配不需要像ArrayList那样提前指定容量。 迭代器操作效率高在使用迭代器遍历列表时LinkedList由于直接操作节点引用可以在某些情况下比ArrayList更快。 不适合随机访问LinkedList的随机访问效率较低因为需要通过节点引用逐个访问时间复杂度为O(n)。
使用LinkedList进行频繁的插入和删除操作
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;public class LinkedListExample {public static void main(String[] args) {ListString names new LinkedList();names.add(Alice);names.add(Bob);names.add(David);// 在第二个位置插入元素names.add(1, Charlie);System.out.println(插入后的名字列表 names);// 删除第一个元素names.remove(0);System.out.println(删除后的名字列表 names);}
}综上所述如果你需要频繁进行随机访问、读取操作或迭代操作而且内存使用较为关键那么ArrayList可能更适合。
如果你需要频繁进行插入和删除操作或者希望内存分配更灵活那么LinkedList可能更合适。
需要根据具体的场景和需求进行选择有时也可以结合使用不同的集合类来充分发挥各自的优势。
ArrayList存放DOG对象
下面是一个简单的示例代码展示了如何使用ArrayList存放四条狗Dog对象
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;class Dog {private String name;public Dog(String name) {this.name name;}public String getName() {return name;}Overridepublic String toString() {return Dog{ name name \ };}
}public class ArrayListDogExample {public static void main(String[] args) {// 创建一个存放Dog对象的ArrayListListDog dogs new ArrayList();// 添加四条狗dogs.add(new Dog(Buddy));dogs.add(new Dog(Max));dogs.add(new Dog(Charlie));dogs.add(new Dog(Lucy));// 遍历并打印狗的名字System.out.println(存放的狗的名字);for (Dog dog : dogs) {System.out.println(dog.getName());}}
}在这个示例中我们首先定义了一个简单的Dog类它具有一个name属性和相关的构造方法和方法。 然后我们创建了一个ArrayList来存放Dog对象并向其中添加了四条狗。 最后我们遍历ArrayList打印出每条狗的名字。 这个示例展示了如何使用ArrayList存放自定义对象以后可以根据需要进行修改和扩展。
