Collections 框架的数据结构

Java 的数据类型与异常

Jim White

Java Instructor

什么是框架

框架是一组可复用类型，提供通用功能
- 类型示例：类、接口
- 提升应用质量
- 避免从零开始编写
在 Java 中，框架以一个或多个包提供
框架附带使用规范与规则

框架提供现成代码以实现通用功能

¹ Photo by Ashkan Forouzani on Unsplash

Java 类型

Java 中的两类类型：

基本类型
- byte, short, int, long, float, double, char, boolean
引用类型
- 类（Class）
- 接口（Interface）
- 枚举（Enum）
- 数组（Array）
- ...

Collections 框架

Collections 框架：Java 内置的通用数据结构类型集合
- 一组用于存储和操作对象集合的类型
位于 java.util 包
- 需通过 import 才能使用这些类型

那数组呢？

Java 数组可存放一组对象或基本类型
- Collections 框架提供另一套数据结构
二者各有优缺点

数组	集合
不可变长	动态伸缩（可增可减）
可存基本类型或对象	仅存对象
同质——元素类型必须相同	异质——对象类型可不同
用特殊下标 `[]` 访问	通过方法访问对象
用特殊初始化语法 `{}`	使用 new（无特殊初始化语法）

Collections 框架类型

Collections 框架分为两类：Collection 和 Map
- 由两个接口表示：java.util.Collection 与 java.util.Map
- 二者都有多个实现类
使用 import java.util.*; 可引入任意 Collections 类型

Collections 框架包含两类：Collection 和 Map

Collection

Collection 定义多种对象分组方式
- 通过附加接口细分
有序分组：List
无序分组：Set
先进先出分组：Queue
- 类似排队办理业务
通过 .add(Object) 和 .remove(Object) 修改任意 Collection

Collection 包含 List、Set 和 Map

Map

Map 像电话簿或词典
- 用"键"对象映射到"值"对象
- 电话簿：姓名 -> 电话号
- 词典：单词 -> 定义
用键来修改 Map
- .put(Object key, Object value) 添加条目
- .remove(Object key) 按键删除
常见实现：HashMap 等

Map 的工作方式类似电话簿或词典

泛型（Generics）

Collection 与 Map 都是"参数化"的
- 使用 Java 泛型指定所含对象类型
- 泛型语法：<Class> 参数化类型
  - < > 称为菱形运算符

ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();  // 使用泛型构造

泛型与类型安全

泛型提高类型安全
- 限制 Collection 与 Map 的元素类型

ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("hello");  // 添加 String 可以
list.add(new Integer(5));  // 添加 Integer 会导致编译错误

未使用泛型

ArrayList list2 = new ArrayList();  // 合法但未指定类型

list2.add("hello");                 // 可添加任意类型对象
list2.add(new Integer(5));

变量声明与赋值

变量声明与赋值可分开进行

ArrayList<String> list = new ArrayList<String>(); // 单行声明并赋值

ArrayList<String> list2;     // 先声明变量...
list2 = new ArrayList<String>();  // ...再赋值为两条语句

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Java 的数据类型与异常