Day16 集合与迭代器

1.1 集合的概念

集合是java中提供的一种容器，可以用来存储多个数据。

集合和数组既然都是容器，它们有啥区别呢？

• 数组的长度是固定的。
• 集合的长度是可变的。
• 数组中可以存储基本数据类型值，也可以存储对象，而集合中只能存储对象

集合主要分为两大系列：Collection和Map，Collection 表示一组对象，Map表示一组映射关系或键值对。

集合继承图

集合框架: 有序无序取决于能否用编号操作他

Collection: 存储的是一个一个的数据
    -- List: 元素有序且允许重复
        -- ArrayList: 底层使用数组结构，查询快增删慢
        -- LinkedList: 底层使用双向链表结构，查询慢增删快
    -- Set: 元素无序且不允许重复
        -- HashSet: 底层使用哈希表结构
        -- TreeSet: 底层使用红黑树结构
        
Map: 存储一对一对的数据
    -- HashMap:
    -- TreeMap:
    -- Hashtable:

1.2 Collection接口

Collection 层次结构中的根接口。Collection 表示一组对象，这些对象也称为 collection 的元素。一些 collection 允许有重复的元素，而另一些则不允许。一些 collection 是有序的，而另一些则是无序的。JDK 不提供此接口的任何直接实现：它提供更具体的子接口（如 Set 和 List、Queue）实现。此接口通常用来传递 collection，并在需要最大普遍性的地方操作这些 collection。

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。方法如下：

1、添加元素

（1）add(E obj)：添加元素对象到当前集合中

（2）addAll(Collection<? extends E> other)：添加other集合中的所有元素对象到当前集合中，即this = this ∪ other

2、删除元素

（1） boolean remove(Object obj) ：从当前集合中删除第一个找到的与obj对象equals返回true的元素。

（2）boolean removeAll(Collection<?> coll)：从当前集合中删除所有与coll集合中相同的元素。即this = this - this ∩ coll

（3）boolean retainAll(Collection<?> coll)：从当前集合中删除两个集合中不同的元素，使得当前集合仅保留与c集合中的元素相同的元素，即当前集合中仅保留两个集合的交集，即this = this ∩ coll；

（4）void clear()：清空集合

（5）boolean removeIf(Predicate<? super E> filter) ：删除满足给定条件的此集合的所有元素。removeIf方法是Java8引入的。

3、查询与获取元素

（1）boolean isEmpty()：判断当前集合是否为空集合。

（2）boolean contains(Object obj)：判断当前集合中是否存在一个与obj对象equals返回true的元素。

（3）boolean containsAll(Collection<?> c)：判断c集合中的元素是否在当前集合中都存在。即c集合是否是当前集合的“子集”。

（4）int size()：获取当前集合中实际存储的元素个数

（5）Object[] toArray()：返回包含当前集合中所有元素的数组

不过当我们实际使用都是使用的他的子类Arraylist！！！

因为Java中使用ArrayList作为集合的一个常见选择，主要基于以下几个原因：

1. 动态数组：ArrayList内部是通过一个动态数组来实现的，这意呀着它可以自动调整其大小以存储更多的元素。这种自动扩容的特性使得ArrayList在处理未知大小的数据集时非常方便。

2. 随机访问：由于ArrayList是基于数组的，所以它可以提供快速的随机访问能力。也就是说，你可以通过索引（位置）直接访问或修改元素，这种操作的时间复杂度是O(1)。

3. 易用性：ArrayList提供了丰富的API，使得添加、删除、查找元素等操作变得简单直观。它实现了List接口，因此可以使用所有List接口提供的方法。

4. 广泛的使用场景：ArrayList适用于大多数需要列表功能的场景，包括存储对象集合、作为栈或队列的简单实现（尽管有专门的Stack和Queue接口及其实现），以及作为其他集合（如HashSet）的基础数据结构等。

5. 性能考虑：尽管ArrayList在插入和删除元素时可能需要移动其他元素（这会影响性能，特别是在列表的开头或中间位置进行这些操作时），但在许多实际应用中，这种性能开销是可以接受的，特别是当元素添加和删除操作不频繁时。

6. 与Java集合框架的兼容性：ArrayList是Java集合框架（Java Collections Framework）的一部分，这意味着它可以与其他集合类型（如Set、Map等）无缝协作，支持通过Collections类提供的静态方法（如排序、查找等）进行进一步的操作。

然而，值得注意的是，ArrayList并不是所有情况下的最佳选择。例如，如果你需要频繁地在列表的开头或中间插入和删除元素，那么LinkedList可能会是更好的选择，因为它在这些操作上更加高效。同样，如果你需要一个不允许重复元素的列表，那么HashSet（通过其Set接口）或LinkedHashSet（保持元素插入顺序）可能是更合适的选择。选择哪种集合类型取决于你的具体需求和性能考虑。

1.3 API演示

1、演示添加

注意：add和addAll的区别

package com.atguigu.collection;

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;

public class TestCollectionAdd {
    @Test
    public void testAdd(){
        //ArrayList是Collection的子接口List的实现类之一。
        Collection<String> coll = new ArrayList<>();
        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");
        System.out.println(coll);
    }

    @Test
    public void testAddAll(){
        Collection<String> c1 = new ArrayList<>();
        c1.add(1);
        c1.add(2);
        System.out.println("c1集合元素的个数：" + c1.size());//2
        System.out.println("c1 = " + c1);

        Collection<String> c2 = new ArrayList<>();
        c2.add(1);
        c2.add(2);
        System.out.println("c2集合元素的个数：" + c2.size());//2
        System.out.println("c2 = " + c2);

        Collection<String> other = new ArrayList<>();
        other.add(1);
        other.add(2);
        other.add(3);
        System.out.println("other集合元素的个数：" + other.size());//3
        System.out.println("other = " + other);
        System.out.println();

        c1.addAll(other);
        System.out.println("c1集合元素的个数：" + c1.size());//5
        System.out.println("c1.addAll(other) = " + c1);

        c2.add(other);
        System.out.println("c2集合元素的个数：" + c2.size());
        System.out.println("c2.add(other) = " + c2);
    }
}

注意：coll.addAll(other);与coll.add(other);

2、演示删除

注意几种删除方法的区别

package com.atguigu.collection;

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.function.Predicate;

public class TestCollectionRemove {
    @Test
    public void test01(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");
        coll.add("佛地魔");
        System.out.println("coll = " + coll);

        coll.remove("小李广");
        System.out.println("删除元素\"小李广\"之后coll = " + coll);

        coll.removeIf(new Predicate() {
            @Override
            public boolean test(Object o) {
                String str = (String) o;
                return str.contains("地");
            }
        });
        System.out.println("删除包含\"地\"字的元素之后coll = " + coll);

        coll.clear();
        System.out.println("coll清空之后，coll = " + coll);
    }

    @Test
    public void test02() {
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");
        coll.add("佛地魔");
        System.out.println("coll = " + coll);

        Collection other = new ArrayList();
        other.add("小李广");
        other.add("扫地僧");
        other.add("尚硅谷");
        System.out.println("other = " + other);

        coll.removeAll(other);
        System.out.println("coll.removeAll(other)之后，coll = " + coll);
        System.out.println("coll.removeAll(other)之后，other = " + other);
    }

    @Test
    public void test03() {
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");
        coll.add("佛地魔");
        System.out.println("coll = " + coll);

        Collection other = new ArrayList();
        other.add("小李广");
        other.add("扫地僧");
        other.add("尚硅谷");
        System.out.println("other = " + other);

        coll.retainAll(other);
        System.out.println("coll.retainAll(other)之后，coll = " + coll);
        System.out.println("coll.retainAll(other)之后，other = " + other);
    }

}

3、演示查询与获取元素

package com.atguigu.collection;

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collection;

public class TestCollectionContains {
    @Test
    public void test01() {
        Collection coll = new ArrayList();
        System.out.println("coll在添加元素之前，isEmpty = " + coll.isEmpty());
        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");
        coll.add("佛地魔");
        System.out.println("coll的元素个数" + coll.size());
        Object[] objects = coll.toArray();
        System.out.println("用数组返回coll中所有元素：" + Arrays.toString(objects));
        System.out.println("coll在添加元素之后，isEmpty = " + coll.isEmpty());
        coll.clear();
        System.out.println("coll在clear之后，isEmpty = " + coll.isEmpty());
    }

    @Test
    public void test02() {
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");
        coll.add("佛地魔");
        System.out.println("coll = " + coll);
        System.out.println("coll是否包含“小李广” = " + coll.contains("小李广"));
        System.out.println("coll是否包含“宋红康” = " + coll.contains("宋红康"));

        Collection other = new ArrayList();
        other.add("小李广");
        other.add("扫地僧");
        other.add("尚硅谷");
        System.out.println("other = " + other);

        System.out.println("coll.containsAll(other) = " + coll.containsAll(other));
    }

    @Test
    public void test03(){
        Collection c1 = new ArrayList();
        c1.add(1);
        c1.add(2);
        System.out.println("c1集合元素的个数：" + c1.size());//2
        System.out.println("c1 = " + c1);

        Collection c2 = new ArrayList();
        c2.add(1);
        c2.add(2);
        System.out.println("c2集合元素的个数：" + c2.size());//2
        System.out.println("c2 = " + c2);

        Collection other = new ArrayList();
        other.add(1);
        other.add(2);
        other.add(3);
        System.out.println("other集合元素的个数：" + other.size());//3
        System.out.println("other = " + other);
        System.out.println();

        c1.addAll(other);
        System.out.println("c1集合元素的个数：" + c1.size());//5
        System.out.println("c1.addAll(other) = " + c1);
        System.out.println("c1.contains(other) = " + c1.contains(other));
        System.out.println("c1.containsAll(other) = " + c1.containsAll(other));
        System.out.println();

        c2.add(other);
        System.out.println("c2集合元素的个数：" + c2.size());
        System.out.println("c2.add(other) = " + c2);
        System.out.println("c2.contains(other) = " + c2.contains(other));
        System.out.println("c2.containsAll(other) = " + c2.containsAll(other));
    }

}

2 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。针对这种需求，JDK专门提供了一个接口java.util.Iterator。Iterator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，因此Iterator对象也被称为迭代器。

想要遍历Collection集合，那么就要获取该集合迭代器完成迭代操作，下面介绍一下获取迭代器的方法：

• public Iterator iterator(): iterator(): 获取到集合的迭代器，用来遍历集合里的元素。方法返回的结果是 Iterator类型的对象

下面介绍一下迭代的概念：

• 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，继续在判断，如果还有就再取出出来。直到把集合中的所有元素全部取出。这种取出方式专业术语称为迭代。

Iterator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迭代集合中元素：

public class IteratorDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // List<String> names = new ArrayList<>();
        Set<String> names = new HashSet<>();
        names.add("tom");
        names.add("jack");
        names.add("jerry");
        names.add("rose");

        // 遍历集合元素的方式一: 使用 for循环(只能用于list)
        /*for (int i = 0; i < names.size(); i++) {
            System.out.println(names.get(i));
        }*/

        // 遍历集合元素的方式二: 使用迭代器+while循环遍历
        /*Iterator<String> itr = names.iterator();
        while (itr.hasNext()) {
            System.out.println(itr.next());
        }*/

        // 遍历集合元素的方式三: 使用迭代器+for循环遍历
        /*for (Iterator<String> itr = names.iterator(); itr.hasNext(); ) {
            String name = itr.next();
            System.out.println(name);
        }*/

        /*遍历集合元素的方式四: 增强for循环(迭代器的语法糖)
        for(元素数据类型 元素变量名: 集合) {
        }*/
        for (String name : names) {
            System.out.println(name);
        }

        int[] nums = {56, 78};
        /*for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            int num = nums[i];
            System.out.println(num);
        }*/
        for (int num : nums) {  // 数组没有迭代器，数组的增强for循环是fori循环的语法糖
            System.out.println(num);
        }

    }
}

提示：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

我们在之前案例已经完成了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hashNext()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，否则说明已到达了集合末尾，停止遍历元素。

Iterator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，接下来通过一个图例来演示Iterator对象迭代元素的过程：

在调用Iterator的next方法之前，迭代器指向第一个元素，当第一次调用迭代器的next方法时，返回第一个元素，然后迭代器的索引会向后移动一位，指向第二个元素，当再次调用next方法时，返回第二个元素，然后迭代器的索引会再向后移动一位，指向第三个元素，依此类推，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。

2.3 Iterable接口

1、 Iterable接口依赖Iterator接口

java.lang.Iterable接口的抽象方法：

• public Iterator iterator(): 获取对应的迭代器，用来遍历集合中的元素的。

凡是实现了 Iterable接口的集合，就必须重写 iterator()方法，即还必须为该集合提供一个Iterator接口的实现类，否则就无法完成该方法的重写。

2、forEach方法

java.lang.Iterable接口在Java8还提供了一个forEach默认方法：

• public default void forEach(Consumer<? super T> action)：传入Consumer接口的实现类对象，完成集合元素的迭代

java.util.function.Consumer接口的抽象方法：

• void accept(T t)：对元素t执行给定的操作

package com.atguigu.iter;

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.function.Consumer;

public class TestForEachMethod {
    @Test
    public void test1(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");

        coll.forEach(new Consumer() {
            @Override
            public void accept(Object o) {
                System.out.println(o);
            }
        });
    }
}

3、新语法糖：foreach循环（增强for循环）

Java5（JDK1.5）中增加了java.lang.Iterable接口，实现这个接口允许对象成为 “foreach” 语句的目标。 Java 5时Collection接口继承了java.lang.Iterable接口，因此Collection系列的集合就可以直接使用foreach循环遍历。

foreach循环的语法格式：

for(元素类型 元素名 : 集合名等){
}
//这里元素名就是一个临时变量，自己命名就可以

对于集合类型来说，foreach循环其实就是使用Iterator迭代器来完成元素的遍历的。

package com.atguigu.iterator;

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;

public class TestForeach {
    @Test
    public void test01(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("小李广");
        coll.add("扫地僧");
        coll.add("石破天");

        for (Object o : coll) {
            System.out.println(o);
        }
    }
}

Java中的数组也支持这种语法糖。只不过编译器在处理foreach遍历数组时，是转换为普通for循环的。

代码示例：

package com.atguigu.api;

public class TestForeach {
    public static void main(String[] args) {
        int[] nums = {1,2,3,4,5};
        for (int num : nums) {
            System.out.println(num);
        }
        System.out.println("-----------------");
        String[] names = {"张三","李四","王五"};
        for (String name : names) {
            System.out.println(name);
        }
    }
}

2.4 使用Iterator迭代器删除元素

java.util.Iterator迭代器中有一个方法：

​ void remove() ;

那么，既然Collection已经有remove(xx)方法了，为什么Iterator迭代器还要提供删除方法呢？

因为在JDK1.8之前Collection接口没有removeIf方法，即无法根据条件删除。

例如：要删除以下集合元素中的偶数

package com.atguigu.iterator;

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;

public class TestIteratorRemove {
    @Test
    public void test01(){
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add(1);
        coll.add(2);
        coll.add(3);
        coll.add(4);

//		coll.remove(?)//没有removeIf方法无法实现删除“偶数”

        Iterator iterator = coll.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            Integer element = (Integer) iterator.next();
            if(element%2 == 0){
                iterator.remove();
            }
        }
        System.out.println(coll);
    }
}

2.5 Iterator迭代器的快速失败（fail-fast）机制

如果在Iterator、ListIterator迭代器创建后的任意时间从结构上修改了集合（通过迭代器自身的 remove 或 add 方法之外的任何其他方式），则迭代器将抛出 ConcurrentModificationException。因此，面对并发的修改，迭代器很快就完全失败，而不是冒着在将来不确定的时间任意发生不确定行为的风险。

这样设计是因为，迭代器代表集合中某个元素的位置，内部会存储某些能够代表该位置的信息。当集合发生改变时，该信息的含义可能会发生变化，这时操作迭代器就可能会造成不可预料的事情。因此，果断抛异常阻止，是最好的方法。这就是Iterator迭代器的快速失败（fail-fast）机制。

1、ConcurrentModificationException异常

public class IteratorTest {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> heroes = new ArrayList<>();

        heroes.add("张飞");
        heroes.add("诸葛亮");
        heroes.add("赵云");
        heroes.add("李白");
        heroes.add("诸葛亮");
        heroes.add("诸葛亮");
        heroes.add("东皇太一");
        heroes.add("鲁班");
        heroes.add("诸葛亮");
        heroes.add("夏侯惇");
        System.out.println(heroes);

        /*for (int i = 0; i < heroes.size(); i++) {
            if ("诸葛亮".equals(heroes.get(i))) {
                heroes.remove(i);
                i--;
            }
        }*/

        /*for (int i = 0; i < heroes.size(); ) {
            if ("诸葛亮".equals(heroes.get(i))) {
                heroes.remove(i);
            } else {
                i++;
            }
        }*/

        /*for (int i = heroes.size() - 1; i >= 0; i--) {
            if ("诸葛亮".equals(heroes.get(i))) heroes.remove(i);
        }*/

        /*迭代器循环里，不能调用集合的remove/add等方法进行增删操作
            调用next()方法时，第一件事就是比较 modCount 和 expectedModCount
            如果 modCount != expectedModCount,立马抛出ConcurrentModificationException
        只要调用了集合的 remove/add等方法对集合进行了增删，modCount会自增，
        但是迭代器里的 expectedModCount没有同步更新，再次调用next()方法就会抛出异常

        如果不是调用集合的 remove/add方法对集合增删，而是调用了迭代器的remove()方法删除元素，
        不会抛出 并发修改异常，迭代器的remove()方法就是调用了集合的remove()方法删除元素(modCount会自增)，
        然后再将 expectedModCount = modCount,同时还调整 cursor 和 lastRet*/
        Iterator<String> itr = heroes.iterator();
        for (; itr.hasNext(); ) {
            String h = itr.next();
            // if ("诸葛亮".equals(h)) heroes.remove(h);
            if ("诸葛亮".equals(h)) itr.remove();  // 可以调用迭代器的remove()方法删除元素
        }
        System.out.println(heroes);

    }

2、modCount变量

那么迭代器如何实现快速失败（fail-fast）机制的呢？

• 在ArrayList等集合类中都有一个modCount变量。它用来记录集合的结构被修改的次数。
• 当我们给集合添加和删除操作时，会导致modCount++。
• 然后当我们用Iterator迭代器遍历集合时，创建集合迭代器的对象时，用一个变量记录当前集合的modCount。例如：int expectedModCount = modCount;，并且在迭代器每次next()迭代元素时，都要检查 expectedModCount != modCount，如果不相等了，那么说明你调用了Iterator迭代器以外的Collection的add,remove等方法，修改了集合的结构，使得modCount++，值变了，就会抛出ConcurrentModificationException。

下面以AbstractList和ArrayList.Itr迭代器为例进行源码分析：

AbstractList类中声明了modCount变量：

    /**
     * The number of times this list has been <i>structurally modified</i>.
     * Structural modifications are those that change the size of the
     * list, or otherwise perturb it in such a fashion that iterations in
     * progress may yield incorrect results.
     *
     * <p>This field is used by the iterator and list iterator implementation
     * returned by the {@code iterator} and {@code listIterator} methods.
     * If the value of this field changes unexpectedly, the iterator (or list
     * iterator) will throw a {@code ConcurrentModificationException} in
     * response to the {@code next}, {@code remove}, {@code previous},
     * {@code set} or {@code add} operations.  This provides
     * <i>fail-fast</i> behavior, rather than non-deterministic behavior in
     * the face of concurrent modification during iteration.
     *
     * <p><b>Use of this field by subclasses is optional.</b> If a subclass
     * wishes to provide fail-fast iterators (and list iterators), then it
     * merely has to increment this field in its {@code add(int, E)} and
     * {@code remove(int)} methods (and any other methods that it overrides
     * that result in structural modifications to the list).  A single call to
     * {@code add(int, E)} or {@code remove(int)} must add no more than
     * one to this field, or the iterators (and list iterators) will throw
     * bogus {@code ConcurrentModificationExceptions}.  If an implementation
     * does not wish to provide fail-fast iterators, this field may be
     * ignored.
     */
    protected transient int modCount = 0;

翻译解释：modCount是这个list被结构性修改的次数。子类使用这个字段是可选的，如果子类希望提供fail-fast迭代器，它仅仅需要在add(int, E),remove(int)方法（或者它重写的其他任何会结构性修改这个列表的方法）中添加这个字段。调用一次add(int,E)或者remove(int)方法时必须且仅仅给这个字段加1，否则迭代器会抛出伪装的ConcurrentModificationExceptions错误。如果一个实现类不希望提供fail-fast迭代器，则可以忽略这个字段。

Arraylist的Itr迭代器：

   private class Itr implements Iterator<E> {
        int cursor;      
        int lastRet = -1; 
        int expectedModCount = modCount;//在创建迭代器时，expectedModCount初始化为当前集合的modCount的值

        public boolean hasNext() {
            return cursor != size;
        }

        @SuppressWarnings("unchecked")
        public E next() {
            checkForComodification();//校验expectedModCount与modCount是否相等
            int i = cursor;
            if (i >= size)
                throw new NoSuchElementException();
            Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
            if (i >= elementData.length)
                throw new ConcurrentModificationException();
            cursor = i + 1;
            return (E) elementData[lastRet = i];
        }
       	final void checkForComodification() {
            if (modCount != expectedModCount)//校验expectedModCount与modCount是否相等
                throw new ConcurrentModificationException();//不相等，抛异常
        }
}

ArrayList的remove方法：

    public boolean remove(Object o) {
        if (o == null) {
            for (int index = 0; index < size; index++)
                if (elementData[index] == null) {
                    fastRemove(index);
                    return true;
                }
        } else {
            for (int index = 0; index < size; index++)
                if (o.equals(elementData[index])) {
                    fastRemove(index);
                    return true;
                }
        }
        return false;
    }


    private void fastRemove(int index) {
        modCount++;
        int numMoved = size - index - 1;
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
        elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
    }

注意，迭代器的快速失败行为不能得到保证，一般来说，存在不同步的并发修改时，不可能作出任何坚决的保证。快速失败迭代器尽最大努力抛出 ConcurrentModificationException。因此，编写依赖于此异常的程序的方式是错误的，正确做法是：*迭代器的快速失败行为应该仅用于检测 bug。*例如：

package com.atguigu.iterator;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;

public class TestNoConcurrentModificationException {
    public static void main(String[] args) {
        Collection coll = new ArrayList();
        coll.add("hello");
        coll.add("world");
        coll.add("java");
        coll.add("haha");

        Iterator iterator = coll.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            String str = (String) iterator.next();
            if (str.contains("a")) {
                coll.remove(str);
                //Iterator遍历集合过程中，调用集合的remove方法
            }
        }
    }
}

3 元素要求

3.1 有序、可重复

Collection 层次结构中的根接口。一些 collection 允许有重复的元素，而另一些则不允许。一些 collection 是有序的，而另一些则是无序的。JDK 不提供此接口的任何直接实现：它提供更具体的子接口（如 Set 和 List、Queue）实现。 我们掌握了Collection接口的使用后，再来看看Collection接口中的子接口，他们都具备那些特性呢？

1、List接口介绍

java.util.List接口继承自Collection接口，是单列集合的一个重要分支，习惯性地会将实现了List接口的对象称为List集合。

List的常用实现类有：ArrayList、Vector、LinkedList、Stack等。

List接口特点：

• List集合所有的元素是以一种线性方式进行存储的
• 它是一个元素存取有序的集合。即元素的存入顺序和取出顺序有保证。
• 它是一个带有索引的集合，通过索引就可以精确的操作集合中的元素（与数组的索引是一个道理）。
• 集合中可以有重复的元素

List集合类中元素有序、且可重复。这就像银行门口客服，给每一个来办理业务的客户分配序号：第一个来的是“张三”，客服给他分配的是0；第二个来的是“李四”，客服给他分配的1；以此类推，最后一个序号应该是“总人数-1”。

注意：

List集合关心元素是否有序，而不关心是否重复，请大家记住这个原则。例如“张三”可以领取两个号。

在JavaSE中List名称的类型有两个，一个是java.util.List集合接口，一个是java.awt.List图形界面的组件，别导错包了。

2、List接口中常用方法

List作为Collection集合的子接口，不但继承了Collection接口中的全部方法，而且还增加了一些根据元素索引来操作集合的特有方法，如下：

List除了从Collection集合继承的方法外，List 集合里添加了一些根据索引来操作集合元素的方法。

1、添加元素

• void add(int index, E ele)：把元素添加到指定位置
• boolean addAll(int index, Collection<? extends E> eles)：把一组元素添加到指定位置

2、删除元素

• E remove(int index)：删除指定位置的元素

3、修改元素

• E set(int index, E ele)：替换[index]位置的元素
• default void replaceAll(UnaryOperator operator)：按指定操作的要求替换元素

4、获取元素

• E get(int index)：返回[index]位置的元素

• List subList(int fromIndex, int toIndex)：返回[fromIndex, toIndex)范围的元素

• int indexOf(Object obj)：查询obj在列表中的位置，如果有重复，返回第1个

• int lastIndexOf(Object obj)：查询obj在列表中的位置，如果有重复，返回最后1个

示例代码：

package com.atguigu.list;

import org.junit.Test;

import java.util.*;
import java.util.function.UnaryOperator;

public class TestListMethod {

    @Test
    public void test08(){
        /*
        演示foreach和Iterator迭代器
         */
        List list = new ArrayList();
        list.add("hello");
        list.add("java");
        list.add("world");
        list.add("mysql");
        list.add("java");

        Iterator iterator = list.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            Object next = iterator.next();
            System.out.println(next);
        }
    }

    @Test
    public void test07(){
        /*
        演示foreach和Iterator迭代器
         */
        List list = new ArrayList();
        list.add("hello");
        list.add("java");
        list.add("world");
        list.add("mysql");
        list.add("java");

        for (Object o : list) {
            System.out.println(o);
        }
    }

    @Test
    public void test6() {
         /*
        ArrayList是List接口的实现类.
        演示查询，截取
         */
        List list = new ArrayList();
        list.add("hello");
        list.add("java");
        list.add("world");
        list.add("mysql");
        list.add("java");

        System.out.println(list.get(1));//java
        System.out.println(list.indexOf("java"));//1
        System.out.println(list.lastIndexOf("java"));//4

        List subList = list.subList(1, 3);//[1,3)下标范围的元素
        System.out.println("subList = " + subList);//[java, world]

    }

    @Test
    public void test5(){
        List list = new ArrayList();
        list.add("hello");
        list.add("java");
        list.add("world");
        list.add("mysql");
        list.add("java");

        list.replaceAll(new UnaryOperator() {
            @Override
            public Object apply(Object o) {
                return "java".equals(o) ? "atguigu" : o;
            }
        });

        System.out.println(list);
    }

    @Test
    public void test4(){
         /*
        ArrayList是List接口的实现类。
        演示修改替换
         */
        List list = new ArrayList();
        list.add("hello");
        list.add("java");

        list.set(0,"hi");
        System.out.println(list);//[hi, java]
    }
    @Test
    public void test03(){
       /*
        ArrayList是List接口的实现类。
        演示删除
         */
        List list =new ArrayList();
        list.add(10);
        list.add(20);
        list.add(30);
        list.add(40);

        list.remove(1);//删除[1]位置的元素
        System.out.println(list);//[10, 30, 40]

        //list.remove(30);//删除元素值为30的元素
        list.remove(Integer.valueOf(30));//手动装箱
        System.out.println(list);//[10, 40]

    }

    @Test
    public void test2(){
         /*
        ArrayList是List接口的实现类。
        演示删除
         */
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("hello");
        list.add("java");

        list.remove(0);
        System.out.println(list);
    }

    @Test
    public void test01(){
        /*
        ArrayList是List接口的实现类。
        演示添加
         */
        List list = new ArrayList();
        list.add("hello");
        list.add("java");

        list.add(0,"atguigu");
        list.add(2,"world");

        System.out.println(list);//[atguigu, hello, world, java]


        List list2 = Arrays.asList("chai", "lin", "yan");

        list.addAll(1,list2);
        System.out.println(list);//[atguigu, chai, lin, yan, hello, world, java]

    }
}

3、ListIterator迭代器

List 集合额外提供了一个 listIterator() 方法，该方法返回一个 ListIterator 列表迭代器对象， ListIterator 接口继承了 Iterator 接口，提供了专门操作 List 的方法：

• void add()：通过迭代器添加元素到对应集合
• void set(Object obj)：通过迭代器替换正迭代的元素
• void remove()：通过迭代器删除刚迭代的元素
• boolean hasPrevious()：如果以逆向遍历列表，往前是否还有元素。
• Object previous()：返回列表中的前一个元素。
• int previousIndex()：返回列表中的前一个元素的索引
• boolean hasNext()
• Object next()
• int nextIndex()

package com.atguigu.list;

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.ListIterator;

public class TestListIterator {
    @Test
    public void test7() {
         /*
        ArrayList是List接口的实现类。
        演示ListIterator迭代器
         */
        List list = new ArrayList();
        list.add("hello");
        list.add("java");
        list.add("world");
        list.add("mysql");
        list.add("java");

        ListIterator stringListIterator = list.listIterator();
        while(stringListIterator.hasNext()){
            int index = stringListIterator.nextIndex();
            Object next = stringListIterator.next();

            if(next.equals("java")){
                stringListIterator.set("JavaEE");
            }
        }

        System.out.println(list);//[hello, JavaEE, world, mysql, JavaEE]
    }

    @Test
    public void test6() {
         /*
        ArrayList是List接口的实现类。
        演示ListIterator迭代器
         */
        List list = new ArrayList();
        list.add("hello");
        list.add("java");
        list.add("world");
        list.add("mysql");
        list.add("java");

        ListIterator stringListIterator = list.listIterator();
        while(stringListIterator.hasNext()){
            int index = stringListIterator.nextIndex();
            Object next = stringListIterator.next();
            System.out.println("index = " + index +"，next = " + next);
        }

        System.out.println("---------------");
        while(stringListIterator.hasPrevious()){
            int index = stringListIterator.previousIndex();
            Object previous = stringListIterator.previous();
            System.out.println("index = " + index +"，previous = " + previous);
        }

        System.out.println("---------------");
        stringListIterator = list.listIterator(2);
        while(stringListIterator.hasNext()){
            int index = stringListIterator.nextIndex();
            Object next = stringListIterator.next();
            System.out.println("index = " + index +"，next = " + next);
        }
    }
}

3.2 无序、不可重复

1、Set接口介绍

Set接口是Collection的子接口，set接口没有提供额外的方法。但是比Collection接口更加严格了。

Set 集合不允许包含相同的元素，即元素不可重复。

Set集合支持的遍历方式和Collection集合一样：foreach和Iterator。

Set的常用实现类有：HashSet、TreeSet、LinkedHashSet等。

1.1HashSet

/*
Set在Collection的基础上，没有新增方法
Set集合特点:  存储的元素无序，且不允许重复(判断元素是否重复的依据)
    HahSet判断元素是否重复的依据:
        1. 先调用HashCode方法，看哈希值是否相同。如果哈希值不同，直接存入
        2. 哈希值相同，再调用equals方法。如果equals返回true,就认为是同一个元素，就不再存入
*/
public class HashSetDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Set<Dog> set = new HashSet<>();

        set.add(new Dog("2pj", "黄色", 3, "公", 12.5));

        set.add(new Dog("来福", "黑色", 1, "母", 5.1));

        set.add(new Dog("大黄", "黄色", 2, "公", 10.5));
        set.add(new Dog("旺财", "黄色", 3, "公", 12.5));

        set.add(new Dog("来福", "黑色", 1, "母", 5.1));
        set.add(new Dog("3Qj", "黄色", 3, "公", 12.5));

        System.out.println(set);
    }
}

1.2TreeSet

/*
TreeSet底层使用的红黑树结构:
    判断元素是否重复的依据: 将元素转换成为Comparable类型，然后再调用元素的 compareTo()方法   //笔记记得记一下这两个接口
        结果如果是 0就认为是同一个元素，就不再存入

TreeSet在存储元素时，要么元素实现 Comparable接口，并实现compareTo()方法
要么在创建TreeSet对象时，调用 TreeSet(Comparator c) 构造方法，传入一个比较器
*/
public class TreeSetDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> set = new TreeSet<>();
        set.add("hello");
        set.add("good");
        set.add("ok");
        set.add("xyz");
        set.add("yes");
        set.add("go");
        set.add("abc");
        set.add(new String("go"));
        set.add("hi");

        System.out.println(set);

        Set<Integer> nums = new TreeSet<>();
        nums.add(90);
        nums.add(73);
        nums.add(128);
        nums.add(65);
        nums.add(99);
        nums.add(83);
        nums.add(77);
        System.out.println(nums);

        Set<Student> students = new TreeSet<>();
        students.add(new Student("jack", 18, 90));
        students.add(new Student("tom", 20, 78));
        students.add(new Student("rose", 18, 94));
        System.out.println(students);

        Set<Dog> dogs = new TreeSet<>(new Comparator<Dog>() {
            @Override
            public int compare(Dog o1, Dog o2) {
                return o1.getAge() - o2.getAge();
            }
        });

        dogs.add(new Dog("大黄", "黄色", 2, "公", 10.8));

    }
}

2、元素相等和重复问题：equals和hashCode方法

HashSet和LinkedHashSet元素不可重复是依赖于equals和hashCode方法

package com.atguigu.set;

public class Circle {
    private double radius;

    public Circle(double radius) {
        this.radius = radius;
    }

    public double getRadius() {
        return radius;
    }

    public void setRadius(double radius) {
        this.radius = radius;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Circle{" +
                "radius=" + radius +
                '}';
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;

        Circle circle = (Circle) o;

        return Double.compare(circle.radius, radius) == 0;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        long temp = Double.doubleToLongBits(radius);
        return (int) (temp ^ (temp >>> 32));
    }
}

 @Test
    public void test08(){
        HashSet<Circle> set = new HashSet<>();
        set.add(new Circle(1));
        set.add(new Circle(1));
        System.out.println(set);
    }

3、大小顺序和重复问题：Comparable和Comparator接口

TreeSet元素不可重复是依赖于元素大小关系的。

（1）要么元素类型实现Comparable接口，重写compareTo方法，

（2）要么创建TreeSet时，指定Comparator接口实现类对象，重写compare方法

package com.atguigu.set;

public class Rectangle implements Comparable<Rectangle> {
    private double length;
    private double width;

    public Rectangle(double length, double width) {
        this.length = length;
        this.width = width;
    }

    public double getLength() {
        return length;
    }

    public void setLength(double length) {
        this.length = length;
    }

    public double getWidth() {
        return width;
    }

    public void setWidth(double width) {
        this.width = width;
    }

    public double area(){
        return length * width;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Rectangle{" +
                "length=" + length +
                ", width=" + width +
                ", area=" + area() +
                '}';
    }

    @Override
    public int compareTo(Rectangle o) {
        return Double.compare(this.area(), o.area());
//        int result = Double.compare(this.length, o.length);
//        return result != 0 ? result : Double.compare(this.width, o.width);
    }
}

   @Test
    public void test06(){
        TreeSet<Rectangle> set = new TreeSet<>();
        set.add(new Rectangle(5,3));
        set.add(new Rectangle(4,2));
        set.add(new Rectangle(6,1));
        set.add(new Rectangle(3,2));//进不去，因为Rectangle里面的compareTo方法按照面积比较大小
                                                //认为面积相同的就是相同的矩形对象

        System.out.println(set);
        /*'
        [Rectangle{length=6.0, width=1.0, area=6.0}, Rectangle{length=4.0, width=2.0, area=8.0}, Rectangle{length=5.0, width=3.0, area=15.0}]
         */
    }

    @Test
    public void test05(){
        TreeSet<Circle> set = new TreeSet<>(new Comparator<Circle>() {
            @Override
            public int compare(Circle o1, Circle o2) {
                return Double.compare(o1.getRadius(),o2.getRadius());
            }
        });
        set.add(new Circle(1.5));
        set.add(new Circle(1.0));
        set.add(new Circle(2.3));

        System.out.println(set);
        //[Circle{radius=1.0}, Circle{radius=1.5}, Circle{radius=2.3}]
    }

4 CollectionArray

4.1数组转换为集合的方法及注意事项

/*
数组转换成为集合:
    调用 Arrays.asList(T...elements) 会得到一个 List集合
        只能传入一个引用数据类型的数组，如果传入的是一个基本数据类型的数组，会把它当做一个元素
        int[] arr = {89, 45, 67, 88, 90, 76};
        List<int[]> list = Arrays.asList(arr); 不会将数组展开

集合转换成为数组:
    调用集合的toArray()方法
*/
public class CollectionArrayDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list = Arrays.asList(89, 45, 67, 88, 90, 76);
        System.out.println(list.getClass());  // java.util.Arrays$ArrayList
        // Arrays.asList方法返回的List集合是一个内部类，不支持 add/remove方法
        // list.add(81); 尝试添加会报UnsupportedOperationException
        //它表示尝试执行了某个操作，但该操作在当前上下文中不被支持
        //但是编译不会报错，因为多态编译看左边，list集合有add方法
        System.out.println(list.get(0));//alist 不能增/删，只可以查
		
		//解决办法：new一个新的集合，再进行操作。
        List<Integer> x = new ArrayList<>(list);
        // x.addAll(list);
       // x.add(83);
        System.out.println(x);

        List<Integer> y = new ArrayList<>(Arrays.asList(89, 45, 67, 88, 90, 76));

        List<String> fruits = new ArrayList<>();
        fruits.add("apple");
        fruits.add("orange");
        fruits.add("peach");
        fruits.add("pear");

        // Object[] objects = fruits.toArray();
        // String[] objects = (String[])fruits.toArray();
        //类型转换不能数组之间转

        String[] arr = new String[fruits.size()];
        fruits.toArray(arr);
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }
}

5removeif的使用

public class RemoveDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> names = new ArrayList<>();
        names.add("jack");
        names.add("tom");
        names.add("jerry");
        names.add("rose");
        names.add("mike");
        names.add("jordan");

       /* names.removeIf(s -> s.length() == 4);*/
        names.removeIf(new Predicate<String>() {
            @Override
            public boolean test(String s) {
                return s.length() == 4;
            }
        });//这个和他上面那个一样，上面是一个lambda表达式
        System.out.println(names);

        /*remove(names, new Predicate<String>() {
            @Override
            public boolean test(String s) {
                return s.length() == 4;
            }
        });
        System.out.println(names);*/
    }

    public static void remove(List<String> list, Predicate<String> predicate) {
        //Predicate是一个接口，使用removeif 需要实现他
        //它接受一个输入参数并返回一个布尔值结果
        Iterator<String> itr = list.iterator();
        while (itr.hasNext()) {
            String element = itr.next();
            // if (element.length() == 4) itr.remove();
            if (predicate.test(element)) itr.remove();
        }
    }
}

6 Collections 集合工具类

有关他的方法详细说明
更多内容可以参考这篇

/*
Collection 是集合，是一个容器，有两个子接口 List 和 Set,可以用来存储数据
Collections 是工具类，用来快速操作集合容器。

常见方法:
    addAll(Collection<T> c,T...elements): 将可变参数的元素都添加进集合c里
        如果传入的是一个基本数据类型的数组，会将基本数据类型数组当做一个参数
*/
public class CollectionsDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> fruits = new HashSet<>();

        String[] arr = {"apple", "banana", "orange"};
        Collections.addAll(fruits, arr);  // 可以直接传入一个数组
        // fruits.addAll("peach","pear");
        System.out.println(fruits);

        List<Integer> nums = new ArrayList<>();
        nums.add(45);
        nums.add(89);

        Collections.addAll(nums, 88, 90, 78, 56);
        System.out.println(nums);

        int[] x = {84, 79};
         //Collections.addAll(nums,x);  //会报错，基本数据类型的数组，在传入到 Object可变参数时，会被当做一个整体
        System.out.println("nums: " + nums);
        Integer[] y = {66, 93};
        Collections.addAll(nums, y);  // 引用数据类型的数组会展开

        int[] arr1 = {92, 86};
        int[] arr2 = {88, 96};

        List<int[]> list = new ArrayList<>();
        Collections.addAll(list, arr1, arr2);

        List<String> names = new ArrayList<>();
        /*for (int i = 0; i < 10; i++) {
            names.set(i,"jack");
        }*/
        Collections.fill(names,"jack");
        System.out.println(names);
    }
}