Java 集合

在前面的小节中，我们学习了数组，本小节学习的集合同样用于存放一组数据，我们将学习什么是集合、集合的应用场景 ，在应用场景部分我们将对比 Java 数组与集合的区别，还将系统介绍 Java 集合的架构，也将结合实例来讲解集合的实际应用。

1. 什么是集合

在计算机科学中，集合是一组可变数量的数据项（也可能为 0 个）的组合，这些数据可能共享某些特征，需要以某种操作方式一起进行操作。

Java 中集合主要分为java.util.Collection和java.util.Map两大接口。

下图描绘了 Java 集合的框架：

Tips： 图表最下方的ArrayList、LinkedList、HashSet以及HashMap都是常用实现类，本小节将介绍具体使用。

1.1 Collection

java.util.Collection接口的实现可用于存储 Java 对象。例如，慕课网的所有学生可以视为一个Collection。

Collection又可以分为三个子接口，分别是：

List：序列，必须按照顺序保存元素，因此它是有序的，允许重复；
Queue：队列，按照排队规则来确定对象产生的顺序，有序，允许重复；
Set：集，不能重复。

1.2 Map

java.util.Map接口的实现可用于表示“键”（key）和“值”（value）对象之间的映射。一个映射表示一组“键”对象，其中每一个“键”对象都映射到一个“值”对象。因此可以通过键来查找值。例如，慕课网的每一个学生都有他自己的账户积分，这个关联关系可以用Map来表示。

2. 集合的应用场景

2.1 数组与集合

在介绍集合的应用场景之前，我们先来看看数组和集合的对比。

我们知道数组和集合都用于存放一组数据，但数组的容量是固定大小的，而集合的容量是动态可变的；对于可存放的数据类型，数组既可以存放基本数据类型又可以存放引用数据类型，而集合只能存放引用数据类型，基本数据类型需要转换为对应的包装类才能存放到集合当中。

2.2 集合应用场景

无法预测存储数据的数量：由于数组容量是固定大小，因此使用集合存储动态数量的数据更为合适；
同时存储具有一对一关系的数据：例如存储慕课网学生的积分，为了方便检索对应学生的积分，可使用Map将慕课网学生的uid和对应的积分进行一对一关联；
数据去重：使用数组实现需要遍历，效率低，而Set集合本身就具有不能重复的特性；
需要数据的增删：使用数组实现增删操作需要遍历、移动数组中元素，如果操作频繁会导致效率降低。

3. List 集合

3.1 概念和特性

List 是元素有序并且可以重复的集合，称之为序列。序列可以精确地控制每个元素的插入位置或删除某个位置的元素。通过前面的学习，我们知道List是Collection的一个子接口，它有两个主要实现类，分别为ArrayList（动态数组）和LinkedList（链表）。

3.2 ArrayList 实现类

ArrayList 可以理解为动态数组，它的容量可以动态增长。当添加元素时，如果发现容量已满，会自动扩容为原始大小的 1.5 倍。

3.2.1 构造方法

ArrayList()：构造一个初始容量为 10 的空列表；
ArrayList(int initialCapacity)：构造一个指定容量的空列表；
ArrayList(Collection<? extends E> c)：构造一个包含指定集合元素的列表，其顺序由集合的迭代器返回。

在代码中，我们可以这样实例化ArrayList对象：

// 无参构造实例化，初始容量为10
List arrayList1 = new ArrayList();
// 实例化一个初始容量为20的空列表
List arrayList2 = new ArrayList(20);
// 实例化一个集合元素为 arrayList2 的列表（由于 arrayList2 为空列表，因此其实例化的对象也为空列表）
List arrayList3 = new ArrayList(arrayList2);

3.2.2 常用成员方法

void add(E e)：将指定的元素追加到此列表的末尾；
void add(int index, E element)：将指定的元素插入此列表中的指定位置；
E remove(int index)：删除此列表中指定位置的元素；
boolean remove(Object o)：如果存在指定元素，则从该列表中删除第一次出现的该元素；
void clear()：从此列表中删除所有元素；
E set(int index, E element)：用指定的元素替换此列表中指定位置的元素；
E get(int index)：返回此列表中指定位置的元素；
boolean contains(Object o)：如果此列表包含指定的元素，则返回 true，否则返回 false；
int size()：返回该列表中元素的数量；
Object[] toArray()：以正确的顺序（从第一个元素到最后一个元素）返回一个包含此列表中所有元素的数组。

更多成员方法请翻阅官方文档，下面我们将结合实例来介绍以上成员方法的使用。

3.3 实例

3.3.1 新增元素

请查看如下实例：

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

public class ArrayListDemo1 {

    public static void main(String[] args) {
        // 实例化一个空列表
        List arrayList = new ArrayList();
        for (int i = 0; i < 5; i ++) {
            // 将元素 i 追加到列表的末尾
            arrayList.add(i);
            // 打印列表内容
            System.out.println(arrayList);
        }
    }
}

运行结果：

[0]
[0, 1]
[0, 1, 2]
[0, 1, 2, 3]
[0, 1, 2, 3, 4]

代码中，首先实例化了一个ArrayList对象，然后使用 for 循环语句循环 5 次，每次都向arrayList对象中追加变量i，并打印列表内容，运行结果清晰的展示了每次新增元素的过程。

Tips：由于ArrayList的父类AbstractCollection重写了toString()方法，因此直接打印列表，可以直观地展示出列表中的元素。

3.3.2 泛型初识

Tips：泛型（Genericity）**将在下一小节详细介绍，此处我们只简要介绍一下泛型以及其使用方法。如果你比较了解泛型，可直接跳过此知识点。

如果你使用IDEA编写如上代码，将会有下图所示的 3 处黄色警告：

既然IDE有了警告，我们就尝试来解决一下，将鼠标光标放置到警告处，会提示“Unchecked call to ‘add(E)’ as a member of raw type ‘java.util.List’ ”，这是IDE的泛型检查，可点击Try to generify 'ArrayListDemo1.java'按钮：

此时会出现一个Generify的弹窗，直接点击Refactor按钮：

代码变成了下图所示的样子，那 3 处警告被成功消除了：

我们观察到代码第 8 行的List类型后面多了一对尖括号“<>”，<>里面是 Java 的包装类型Integer，在ArrayList类型后面也多了一对尖括号，这里的<>中承载的就是 Java 的泛型的类型参数，它表示arrayList对象用于存放Integer类型的数据。这样的目的和好处这里不详细展开讨论，本小节我们只需知道这样做就可以消除IDEA的警告即可。

由于前面List已经指定了泛型的参数类型为Integer，后面的ArrayList就不需要再重复指定了。当然你也可以这样写（但是没必要）：

List<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();

同理，如果你想向arrayList存放String类型的元素，只需将<Integer>改为<String>，我们再来看一个实例：

实例演示

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

public class ArrayListDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 实例化一个空列表
        List<String> arrayList = new ArrayList<>();
        // 将字符串元素 Hello 追加到此列表的末尾
        arrayList.add("Hello");
        // 将字符串元素 World 追加到此列表的末尾
        arrayList.add("World");
        // 打印列表
        System.out.println(arrayList);
        // 将字符串元素 Java 插入到此列表中的索引为 1 的位置
        arrayList.add(1, "Java");
        // 打印列表
        System.out.println(arrayList);
    }
}

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

public class ArrayListDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 实例化一个空列表
        List<String> arrayList = new ArrayList<>();
        // 将字符串元素 Hello 追加到此列表的末尾
        arrayList.add("Hello");
        // 将字符串元素 World 追加到此列表的末尾
        arrayList.add("World");
        // 打印列表
        System.out.println(arrayList);
        // 将字符串元素 Java 插入到此列表中的索引为 1 的位置
        arrayList.add(1, "Java");
        // 打印列表
        System.out.println(arrayList);
    }
}

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运行结果：

[Hello, World]
[Hello, Java, World]

代码中，首先实例化了一个ArrayList的对象，调用了两次add(E e)方法，依次向列表尾部插入了Hello和World元素，列表中元素为[Hello, World]，此时调用add(int index, E element)方法，将字符串元素 Java 插入到此列表中的索引为 1 的位置，因此列表中的元素为[Hello, Java, World]。

3.3.3 删除元素

请查看如下实例：

实例演示

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

public class ArrayListDemo3 {

    public static void main(String[] args) {
        // 实例化一个空列表
        List<String> arrayList = new ArrayList<>();
        // 将字符串元素 Hello 追加到此列表的末尾
        arrayList.add("Hello");
        // 将字符串元素 World 追加到此列表的末尾
        arrayList.add("World");
        // 将字符串元素 Hello 追加到此列表的末尾
        arrayList.add("Hello");
        // 将字符串元素 Java 追加到此列表的末尾
        arrayList.add("Java");
        // 打印列表
        System.out.println(arrayList);

        // 删除此列表中索引位置为 3 的元素
        arrayList.remove(3);
        // 打印列表
        System.out.println(arrayList);

        // 删除此列表中第一次出现的 Hello 元素
        arrayList.remove("Hello");
        System.out.println(arrayList);
    }
}

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

public class ArrayListDemo3 {

    public static void main(String[] args) {
        // 实例化一个空列表
        List<String> arrayList = new ArrayList<>();
        // 将字符串元素 Hello 追加到此列表的末尾
        arrayList.add("Hello");
        // 将字符串元素 World 追加到此列表的末尾
        arrayList.add("World");
        // 将字符串元素 Hello 追加到此列表的末尾
        arrayList.add("Hello");
        // 将字符串元素 Java 追加到此列表的末尾
        arrayList.add("Java");
        // 打印列表
        System.out.println(arrayList);

        // 删除此列表中索引位置为 3 的元素
        arrayList.remove(3);
        // 打印列表
        System.out.println(arrayList);

        // 删除此列表中第一次出现的 Hello 元素
        arrayList.remove("Hello");
        System.out.println(arrayList);
    }
}

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运行结果：

[Hello, World, Hello, Java]
[Hello, World, Hello]
[World, Hello]

代码中，我们首先添加了 4 个字符串元素，列表内容为[Hello, World, Hello, Java]，然后调用remove(int index)方法删除了索引位置为 3 的元素（即Java），此时列表内容为[Hello, World, Hello] ，再次调用remove(Object o)方法，删除了列表中第一次出现的Hello元素，此时列表内容为[World, Hello]。

3.3.4 修改元素

可使用set()方法修改列表中元素，实例如下：

实例演示

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

public class ArrayListDemo4 {

    public static void main(String[] args) {
        // 实例化一个空列表
        List<String> arrayList = new ArrayList<>();
        arrayList.add("Hello");
        // 将字符串元素 World 追加到此列表的末尾
        arrayList.add("World");
        // 打印列表
        System.out.println(arrayList);
        // 用字符串元素 Hello 替换此列表中索引位置为 1 的元素
        arrayList.set(1, "Java");
        System.out.println(arrayList);
    }
}

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

public class ArrayListDemo4 {

    public static void main(String[] args) {
        // 实例化一个空列表
        List<String> arrayList = new ArrayList<>();
        arrayList.add("Hello");
        // 将字符串元素 World 追加到此列表的末尾
        arrayList.add("World");
        // 打印列表
        System.out.println(arrayList);
        // 用字符串元素 Hello 替换此列表中索引位置为 1 的元素
        arrayList.set(1, "Java");
        System.out.println(arrayList);
    }
}

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运行结果：

[Hello, World]
[Hello, Java]

3.3.5 查询元素

可使用get()方法来获取列表中元素，实例如下：

实例演示

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

public class ArrayListDemo5 {

    public static void main(String[] args) {
        // 实例化一个空列表
        List<String> arrayList = new ArrayList<String>();
        arrayList.add("Hello");
        arrayList.add("Immoc");
        for (int i = 0; i < arrayList.size(); i ++) {
            System.out.println("索引位置" + i + "的元素为"  + arrayList.get(i));
        }
    }
}

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

public class ArrayListDemo5 {

    public static void main(String[] args) {
        // 实例化一个空列表
        List<String> arrayList = new ArrayList<String>();
        arrayList.add("Hello");
        arrayList.add("Immoc");
        for (int i = 0; i < arrayList.size(); i ++) {
            System.out.println("索引位置" + i + "的元素为"  + arrayList.get(i));
        }
    }
}

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运行结果：

索引位置0的元素为Hello
索引位置1的元素为Immoc

我们在使用for循环遍历列表的时候，让限定条件为i < arrayList.size();，size()方法可获取该列表中元素的数量。

3.2.7 自定义类的常用操作

请查看如下实例：

实例演示

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

public class ArrayListDemo6 {

    static class ImoocStudent {
        private String nickname;
        
        private String position;

        public ImoocStudent() {
        }
        
        public ImoocStudent(String nickname, String position) {
            this.setNickname(nickname);
            this.setPosition(position);
        }

        public String getNickname() {
            return nickname;
        }

        public void setNickname(String nickname) {
            this.nickname = nickname;
        }

        public String getPosition() {
            return position;
        }

        public void setPosition(String position) {
            this.position = position;
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "ImoocStudent{" +
                    "nickname='" + nickname + '\'' +
                    ", position='" + position + '\'' +
                    '}';
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 实例化一个空列表
        List<ImoocStudent> arrayList = new ArrayList<>();
        // 实例化3个慕课网学生对象
        ImoocStudent imoocStudent1 = new ImoocStudent("Colorful", "服务端工程师");
        ImoocStudent imoocStudent2 = new ImoocStudent("Lillian", "客户端工程师");
        ImoocStudent imoocStudent3 = new ImoocStudent("小慕", "架构师");
        // 新增元素
        arrayList.add(imoocStudent1);
        arrayList.add(imoocStudent2);
        arrayList.add(imoocStudent3);
        System.out.println(arrayList);
        // 删除元素
        arrayList.remove(imoocStudent2);
        System.out.println("删除 imoocStudent2 后：arrayList 内容为：" + arrayList);
        arrayList.remove(1);
        System.out.println("删除列表中索引位置为 1 的元素后，arrayList 内容为：" + arrayList);
        // 实例化一个新的慕课网学生对象
        ImoocStudent imoocStudent4 = new ImoocStudent("小李", "UI设计师");
        // 修改元素
        arrayList.set(0, imoocStudent4);
        System.out.println("修改后：arrayList 内容为" + imoocStudent4);
        // 查询元素，将 get() 方法得到的 Object 类型强制转换为 ImoocStudent 类型
        ImoocStudent student = arrayList.get(0);
        System.out.println("索引位置 0 的学生的昵称为：" + student.getNickname());
        System.out.println("索引位置 0 的学生的职位为：" + student.getPosition());
    }
}

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

public class ArrayListDemo6 {

    static class ImoocStudent {
        private String nickname;
        
        private String position;

        public ImoocStudent() {
        }
        
        public ImoocStudent(String nickname, String position) {
            this.setNickname(nickname);
            this.setPosition(position);
        }

        public String getNickname() {
            return nickname;
        }

        public void setNickname(String nickname) {
            this.nickname = nickname;
        }

        public String getPosition() {
            return position;
        }

        public void setPosition(String position) {
            this.position = position;
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "ImoocStudent{" +
                    "nickname='" + nickname + '\'' +
                    ", position='" + position + '\'' +
                    '}';
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 实例化一个空列表
        List<ImoocStudent> arrayList = new ArrayList<>();
        // 实例化3个慕课网学生对象
        ImoocStudent imoocStudent1 = new ImoocStudent("Colorful", "服务端工程师");
        ImoocStudent imoocStudent2 = new ImoocStudent("Lillian", "客户端工程师");
        ImoocStudent imoocStudent3 = new ImoocStudent("小慕", "架构师");
        // 新增元素
        arrayList.add(imoocStudent1);
        arrayList.add(imoocStudent2);
        arrayList.add(imoocStudent3);
        System.out.println(arrayList);
        // 删除元素
        arrayList.remove(imoocStudent2);
        System.out.println("删除 imoocStudent2 后：arrayList 内容为：" + arrayList);
        arrayList.remove(1);
        System.out.println("删除列表中索引位置为 1 的元素后，arrayList 内容为：" + arrayList);
        // 实例化一个新的慕课网学生对象
        ImoocStudent imoocStudent4 = new ImoocStudent("小李", "UI设计师");
        // 修改元素
        arrayList.set(0, imoocStudent4);
        System.out.println("修改后：arrayList 内容为" + imoocStudent4);
        // 查询元素，将 get() 方法得到的 Object 类型强制转换为 ImoocStudent 类型
        ImoocStudent student = arrayList.get(0);
        System.out.println("索引位置 0 的学生的昵称为：" + student.getNickname());
        System.out.println("索引位置 0 的学生的职位为：" + student.getPosition());
    }
}

运行案例点击 "运行案例" 可查看在线运行效果

运行结果：

[ImoocStudent{nickname='Colorful', position='服务端工程师'}, ImoocStudent{nickname='Lillian', position='客户端工程师'}, ImoocStudent{nickname='小慕', position='架构师'}]
删除 imoocStudent2 后：arrayList 内容为：[ImoocStudent{nickname='Colorful', position='服务端工程师'}, ImoocStudent{nickname='小慕', position='架构师'}]
删除列表中索引位置为 1 的元素后，arrayList 内容为：[ImoocStudent{nickname='Colorful', position='服务端工程师'}]
修改后：arrayList 内容为ImoocStudent{nickname='小李', position='UI设计师'}
索引位置 0 的学生的昵称为：小李
索引位置 0 的学生的职位为：UI设计师

为了方便演示，我们定义了一个静态内部类ImoocStudent，它有两个属性nickname和position，定义了属性的getter和setter，并重写了toString()方法。在main()方法中，我们实现了自定义类在ArrayList中的增删改查。

3.4 LinkedList 实现类

LinkedList 是一个以双向链表实现的List。和ArrayList一样，也按照索引位置排序，但它的元素是双向连接的，因此顺序访问的效率非常高，而随机访问的效率比较低。

3.4.1 构造方法

LinkedList()：构造一个空列表；
LinkedList(Collection<? extends E> c)：构造一个包含指定集合元素的列表，其顺序由集合的迭代器返回。

3.4.2 常用成员方法

void add(E e)：将指定的元素追加到此列表的末尾；
void add(int index, E element)：将指定的元素插入此列表中的指定位置；
void addFirst(E e)：将指定的元素插入此列表的开头；
vod addLast(E e)：将指定的元素添加到此列表的结尾；
E remove(int index)：删除此列表中指定位置的元素；
boolean remove(Object o)：如果存在指定元素，则从该列表中删除第一次出现的该元素；
void clear()：从此列表中删除所有元素；
E set(int index, E element)：用指定的元素替换此列表中指定位置的元素；
E get(int index)：返回此列表中指定位置的元素；
E getFirst()：返回此列表的第一个元素；
E getLast()：返回此列表的最后一个元素；
boolean contains(Object o)：如果此列表包含指定的元素，则返回 true，否则返回 false；
int size()：返回该列表中元素的数量；
Object[] toArray()：以正确的顺序（从第一个元素到最后一个元素）返回一个包含此列表中所有元素的数组。

更多成员方法请翻阅官方文档，对于成员方法的使用，与ArrayList大同小异，这里不再赘述。

4. Set 集合

4.1 概念和特性

Set是元素无序并且不可以重复的集合，我们称之为集。Set是Collection的一个子接口，它的主要实现类有：HashSet、TreeSet、LinkedHashSet、EnumSet等，下面我们将详细介绍最常用的HashSet实现类。

4.2 HashSet 实现类

HashSet类依赖于哈希表（实际上是HashMap实例，下面将会介绍）。HashSet中的元素是无序的、散列的。

4.2.1 构造方法

HashSet()：构造一个新的空集；默认的初始容量为 16（最常用），负载系数为 0.75；
HashSet(int initialCapacity)：构造一个新的空集；具有指定的初始容量，负载系数为 0.75；
HashSet(int initialCapacity, float loadFactor)：构造一个新的空集；支持的 HashMap 实例具有指定的初始容量和指定的负载系数；
HashSet(Collection<? extends E> c)：构造一个新集合，其中包含指定集合中的元素。

4.2.2 常用成员方法

HashSet的常用成员方法如下：

boolean add(E e)：如果指定的元素尚不存在，则将其添加到该集合中；
boolean contains(Object o)：如果此集合包含指定的元素，则返回 true，否则返回 false；
boolean isEmpty()：如果此集合不包含任何元素，则返回 true，否则返回 false；
Iterator<E> iterator()：返回此集合中元素的迭代器；
boolean remove(Object o)：从该集合中删除指定的元素（如果存在）；
int size()：返回此集合中的元素数量。

更多成员方法请翻阅官方文档，下面我们将结合实例来介绍以上成员方法的使用。

4.3 实例

4.3.1 新增元素

可使用add()方法向集中添加元素，实例如下：

实例演示

预览复制

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class HashSetDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        // 实例化一个新的空集
        Set<String> hashSet = new HashSet<String>();
        // 向 hashSet 集中依次添加元素：Python、Java、PHP、TypeScript、Python
        hashSet.add("Python");
        hashSet.add("Java");
        hashSet.add("PHP");
        hashSet.add("TypeScript");
        hashSet.add("Python");
        // 打印 hashSet 的内容
        System.out.println("hashSet中的内容为：" + hashSet);
    }
}

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class HashSetDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        // 实例化一个新的空集
        Set<String> hashSet = new HashSet<String>();
        // 向 hashSet 集中依次添加元素：Python、Java、PHP、TypeScript、Python
        hashSet.add("Python");
        hashSet.add("Java");
        hashSet.add("PHP");
        hashSet.add("TypeScript");
        hashSet.add("Python");
        // 打印 hashSet 的内容
        System.out.println("hashSet中的内容为：" + hashSet);
    }
}

运行案例点击 "运行案例" 可查看在线运行效果

运行结果：

hashSet中的内容为：[TypeScript, Java, PHP, Python]

在实例中，我们先后向hashSet中添加了两次Python元素，由于集的元素不可重复特性，因此集中只允许出现一个Python元素。我们还观察到，打印结果的元素顺序和我们添加的顺序是不同的，这验证了集的无序特性。

Tips： 由于HashSet的父类AbstractCollection重写了toString()方法，因此直接打印集，可以直观地展示出集中的元素。

4.3.2 删除元素

可使用remove()方法删除集中元素，实例如下：

实例演示

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import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class HashSetDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 实例化一个新的空集
        Set<String> hashSet = new HashSet<>();
        // 向 hashSet 集中依次添加元素：Python、Java
        hashSet.add("Python");
        hashSet.add("Java");
        // 打印 hashSet 的内容
        System.out.println(hashSet);
        // 删除 hashSet 中的 Python 元素
        hashSet.remove("Python");
        // 打印 hashSet 的内容
        System.out.println("删除 Python 元素后，hashSet中的内容为：" + hashSet);
    }
}

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class HashSetDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 实例化一个新的空集
        Set<String> hashSet = new HashSet<>();
        // 向 hashSet 集中依次添加元素：Python、Java
        hashSet.add("Python");
        hashSet.add("Java");
        // 打印 hashSet 的内容
        System.out.println(hashSet);
        // 删除 hashSet 中的 Python 元素
        hashSet.remove("Python");
        // 打印 hashSet 的内容
        System.out.println("删除 Python 元素后，hashSet中的内容为：" + hashSet);
    }
}

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运行结果：

[Java, Python]
删除 Python 元素后，hashSet中的内容为：[Java]

4.3.3 查询元素

我们知道了ArrayList 通过 get方法来查询元素，但HashSet没有提供类似的get方法来查询元素。

这里我们介绍一个迭代器（Iterator）接口，所有的Collection都实现了Iterator接口，它可以以统一的方式对各种集合元素进行遍历。我们来看下Iterator接口的常用方法：

hasNaxt() 方法检测集合中是否还有下一个元素；
next()方法返回集合中的下一个元素；
iterator()：返回此集合中元素的迭代器。

实例如下：

实例演示

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import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

public class HashSetDemo3 {
    public static void main(String[] args) {
        // 实例化一个新的空集
        Set<String> hashSet = new HashSet<String>();
        // 向 hashSet 集中依次添加元素：Python、Java、PHP
        hashSet.add("Python");
        hashSet.add("Java");
        hashSet.add("PHP");
        // 打印 hashSet 的内容
        System.out.println(hashSet);

        // 获取 hashSet 中元素的迭代器
        Iterator<String> iterator = hashSet.iterator();
        System.out.println("迭代器的遍历结果为：");
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
}

import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

public class HashSetDemo3 {
    public static void main(String[] args) {
        // 实例化一个新的空集
        Set<String> hashSet = new HashSet<String>();
        // 向 hashSet 集中依次添加元素：Python、Java、PHP
        hashSet.add("Python");
        hashSet.add("Java");
        hashSet.add("PHP");
        // 打印 hashSet 的内容
        System.out.println(hashSet);

        // 获取 hashSet 中元素的迭代器
        Iterator<String> iterator = hashSet.iterator();
        System.out.println("迭代器的遍历结果为：");
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
}

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运行结果：

[Java, PHP, Python]
迭代器的遍历结果为：
Java
PHP
Python

4.3.4 自定义类的常用操作

请查看如下实例：

实例演示

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import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

public class HashSetDemo4 {

    /**
     * 静态内部类：慕课网学生
     */
    static class ImoocStudent {
        private String nickname;

        private String position;

        public ImoocStudent() {
        }

        public ImoocStudent(String nickname, String position) {
            this.setNickname(nickname);
            this.setPosition(position);
        }

        public String getNickname() {
            return nickname;
        }

        public void setNickname(String nickname) {
            this.nickname = nickname;
        }

        public String getPosition() {
            return position;
        }

        public void setPosition(String position) {
            this.position = position;
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "ImoocStudent{" +
                    "nickname='" + nickname + '\'' +
                    ", position='" + position + '\'' +
                    '}';
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Set<ImoocStudent> hashSet = new HashSet<>();
        // 实例化3个慕课网学生对象
        ImoocStudent imoocStudent1 = new ImoocStudent("Colorful", "服务端工程师");
        ImoocStudent imoocStudent2 = new ImoocStudent("Lillian", "客户端工程师");
        ImoocStudent imoocStudent3 = new ImoocStudent("小慕", "架构师");
        // 新增元素
        hashSet.add(imoocStudent1);
        hashSet.add(imoocStudent2);
        hashSet.add(imoocStudent3);
        // 使用Iterator遍历hashSet
        Iterator<ImoocStudent> iterator = hashSet.iterator();
        System.out.println("迭代器的遍历结果为：");
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next());
        }
        // 查找并删除
        if (hashSet.contains(imoocStudent1)) {
            hashSet.remove(imoocStudent1);
        }
        System.out.println("删除nickname为Colorful的对象后，集合元素为：");
        System.out.println(hashSet);
    }
}

import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

public class HashSetDemo4 {

    /**
     * 静态内部类：慕课网学生
     */
    static class ImoocStudent {
        private String nickname;

        private String position;

        public ImoocStudent() {
        }

        public ImoocStudent(String nickname, String position) {
            this.setNickname(nickname);
            this.setPosition(position);
        }

        public String getNickname() {
            return nickname;
        }

        public void setNickname(String nickname) {
            this.nickname = nickname;
        }

        public String getPosition() {
            return position;
        }

        public void setPosition(String position) {
            this.position = position;
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "ImoocStudent{" +
                    "nickname='" + nickname + '\'' +
                    ", position='" + position + '\'' +
                    '}';
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Set<ImoocStudent> hashSet = new HashSet<>();
        // 实例化3个慕课网学生对象
        ImoocStudent imoocStudent1 = new ImoocStudent("Colorful", "服务端工程师");
        ImoocStudent imoocStudent2 = new ImoocStudent("Lillian", "客户端工程师");
        ImoocStudent imoocStudent3 = new ImoocStudent("小慕", "架构师");
        // 新增元素
        hashSet.add(imoocStudent1);
        hashSet.add(imoocStudent2);
        hashSet.add(imoocStudent3);
        // 使用Iterator遍历hashSet
        Iterator<ImoocStudent> iterator = hashSet.iterator();
        System.out.println("迭代器的遍历结果为：");
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next());
        }
        // 查找并删除
        if (hashSet.contains(imoocStudent1)) {
            hashSet.remove(imoocStudent1);
        }
        System.out.println("删除nickname为Colorful的对象后，集合元素为：");
        System.out.println(hashSet);
    }
}

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运行结果：

迭代器的遍历结果为：
ImoocStudent{nickname='Lillian', position='客户端工程师'}
ImoocStudent{nickname='Colorful', position='服务端工程师'}
ImoocStudent{nickname='小慕', position='架构师'}
删除nickname为Colorful的对象后，集合元素为：
[ImoocStudent{nickname='Lillian', position='客户端工程师'}, ImoocStudent{nickname='Colorful', position='服务端工程师'}, ImoocStudent{nickname='小慕', position='架构师'}]

为了方便演示，我们定义了一个静态内部类ImoocStudent，它有两个属性nickname和position，定义了属性的getter和setter，并重写了toString()方法。在main()方法中，我们实现了自定义类在HashSet中的增删改查，使用迭代器可以遍历元素。

5. Map 集合

5.1 概念和特性

我们已经知道Map是以键值对（key-value）的形式存储的对象之间的映射，key-value是以java.util.Map.Entry类型的对象实例存在。

可以使用键来查找值，一个映射中不能包含重复的键，但值是可以重复的。每个键最多只能映射到一个值。

5.2 HashMap 实现类

HashMap是java.util.Map接口最常用的一个实现类，前面所学的HashSet底层就是通过HashMap来实现的，HashMap允许使用null键和null值。

5.2.1 构造方法

HashMap()：构造一个新的空映射；默认的初始容量为 16（最常用），负载系数为 0.75；
HashMap(int initialCapacity)：构造一个新的空映射；具有指定的初始容量，负载系数为 0.75；
HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)：构造一个新的空映射；支持的 HashMap 实例具有指定的初始容量和指定的负载系数；
HashSet(Map<? extends K, ? extends V> m)：构造一个新映射，其中包含指定映射相同。

5.2.2 常用成员方法

void clear()：从该映射中删除所有映射；
Set<Map, Entry<K, V>> entrySet：返回此映射中包含的映射的集合；
V get(Object key)：返回指定键映射到的值，如果该映射不包含键的映射，则返回 null；
Set<K> keySet：返回此映射中包含的键的结合；
V put(K key, V value)：将指定值与此映射中指定键关联；
V remove(Object key)：如果存在，则从此映射中删除指定键的映射。
Collection<V> values：返回此映射中包含的集合。

5.3 实例

下面我们使用 HashMap 来实现一个英汉字典的例子。

实例演示

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import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Map.Entry;
import java.util.Set;

public class HashMapDemo1 {

    public static void main(String[] args) {
        Map<String, String> map = new HashMap<>();
        // 添加数据
        map.put("English", "英语");
        map.put("Chinese", "汉语");
        map.put("Java", "咖啡");
        // 打印 map
        System.out.println(map);
        // 删除 key 为 Java 的数据
        map.remove("Chinese");
        System.out.println("删除键为Chinese的映射后，map内容为：");
        // 打印 map
        System.out.println(map);
        // 修改元素：
        map.put("Java", "一种编程语言");
        System.out.println("修改键为Java的值后，Java=" + map.get("Java"));
        // 遍历map
        System.out.println("通过遍历entrySet方法得到 key-value 映射：");
        Set<Entry<String, String>> entries = map.entrySet();
        for (Entry<String, String> entry: entries) {
            System.out.println(entry.getKey() + " - " + entry.getValue());
        }
        // 查找集合中键为 English 对应的值
        Set<String> keySet = map.keySet();
        for (String key: keySet) {
            if (key.equals("English")) {
                System.out.println("English 键对应的值为：" + map.get(key));
                break;
            }
        }
    }
}

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Map.Entry;
import java.util.Set;

public class HashMapDemo1 {

    public static void main(String[] args) {
        Map<String, String> map = new HashMap<>();
        // 添加数据
        map.put("English", "英语");
        map.put("Chinese", "汉语");
        map.put("Java", "咖啡");
        // 打印 map
        System.out.println(map);
        // 删除 key 为 Java 的数据
        map.remove("Chinese");
        System.out.println("删除键为Chinese的映射后，map内容为：");
        // 打印 map
        System.out.println(map);
        // 修改元素：
        map.put("Java", "一种编程语言");
        System.out.println("修改键为Java的值后，Java=" + map.get("Java"));
        // 遍历map
        System.out.println("通过遍历entrySet方法得到 key-value 映射：");
        Set<Entry<String, String>> entries = map.entrySet();
        for (Entry<String, String> entry: entries) {
            System.out.println(entry.getKey() + " - " + entry.getValue());
        }
        // 查找集合中键为 English 对应的值
        Set<String> keySet = map.keySet();
        for (String key: keySet) {
            if (key.equals("English")) {
                System.out.println("English 键对应的值为：" + map.get(key));
                break;
            }
        }
    }
}

运行案例点击 "运行案例" 可查看在线运行效果

运行结果：

{English=英语, Java=咖啡, Chinese=汉语}
删除键为Chinese的映射后，map内容为：
{English=英语, Java=咖啡}
修改键为Java的值后，Java=一种编程语言
通过遍历entrySet方法得到 key-value 映射：
English - 英语
Java - 一种编程语言
English 键对应的值为：英语

实例中，Map 的 key 是字符串类型，value 也是字符串类型。值得注意的是，我们在创建HashMap的时候，在Map类型的后面有一个<String, String>，分别表示映射中将要存放的 key 和 value 的类型都为 String 类型。在遍历映射的时候，我们调用了entrySet方法，它返回了此映射中包含的映射的集合。通过键查找值，我们可以调用keySet方法来获取映射中的键的集合，并且遍历这个集合即可找到对应键，通过键就可以获取值了。

6. 小结

本小节我们学习了 Java 的集合，它们定义在java.util包中，Java 中的集合主要有Collection和Map两大接口。List集合是元素有序并且可以重复的集合；Set集合是元素无序并且不可以重复的集合；Map是以键值对（key-value）的形式存储的对象之间的映射，它们都支持泛型。我们分别介绍了 3 个接口常用的实现类的用法。同学们要多多进行编码练习。