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SakuraKy的博客

Genius is an infinite capacity for taking pains.

日记,算法,vlog

day22-IO流(其他流)

java 2025/1/6

1. 缓冲流

昨天学习了基本的一些流,作为 IO 流的入门,今天我们要见识一些更强大的流。比如能够高效读写的缓冲流,能够转换编码的转换流,能够持久化存储对象的序列化流等等。这些功能更为强大的流,都是在基本的流对象基础之上创建而来的,就像穿上铠甲的武士一样,相当于是对基本流对象的一种增强。

1.1 概述

缓冲流,也叫高效流,是对 4 个基本的FileXxx 流的增强,所以也是 4 个流,按照数据类型分类:

  • 字节缓冲流BufferedInputStreamBufferedOutputStream
  • 字符缓冲流BufferedReaderBufferedWriter

缓冲流的基本原理,是在创建流对象时,会创建一个内置的默认大小的缓冲区数组,通过缓冲区读写,减少系统 IO 次数,从而提高读写的效率。

1.2 字节缓冲流

构造方法

  • public BufferedInputStream(InputStream in) :创建一个 新的缓冲输入流。
  • public BufferedOutputStream(OutputStream out): 创建一个新的缓冲输出流。

构造举例,代码如下:

// 创建字节缓冲输入流
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("bis.txt"));
// 创建字节缓冲输出流
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("bos.txt"));

效率测试

查询 API,缓冲流读写方法与基本的流是一致的,我们通过复制大文件(375MB),测试它的效率。

  1. 基本流,代码如下:
public class BufferedDemo {
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
        // 记录开始时间
          long start = System.currentTimeMillis();
        // 创建流对象
        try (
            FileInputStream fis = new FileInputStream("jdk9.exe");
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream("copy.exe")
        ){
            // 读写数据
            int b;
            while ((b = fis.read()) != -1) {
                fos.write(b);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        // 记录结束时间
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("普通流复制时间:"+(end - start)+" 毫秒");
    }
}

十几分钟过去了...
  1. 缓冲流,代码如下:
public class BufferedDemo {
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
        // 记录开始时间
          long start = System.currentTimeMillis();
        // 创建流对象
        try (
            BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("jdk9.exe"));
         BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("copy.exe"));
        ){
        // 读写数据
            int b;
            while ((b = bis.read()) != -1) {
                bos.write(b);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        // 记录结束时间
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("缓冲流复制时间:"+(end - start)+" 毫秒");
    }
}

缓冲流复制时间:8016 毫秒

如何更快呢?

使用数组的方式,代码如下:

public class BufferedDemo {
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
          // 记录开始时间
        long start = System.currentTimeMillis();
        // 创建流对象
        try (
            BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("jdk9.exe"));
         BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("copy.exe"));
        ){
              // 读写数据
            int len;
            byte[] bytes = new byte[8*1024];
            while ((len = bis.read(bytes)) != -1) {
                bos.write(bytes, 0 , len);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        // 记录结束时间
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("缓冲流使用数组复制时间:"+(end - start)+" 毫秒");
    }
}
缓冲流使用数组复制时间:666 毫秒

1.3 字符缓冲流

构造方法

  • public BufferedReader(Reader in) :创建一个 新的缓冲输入流。
  • public BufferedWriter(Writer out): 创建一个新的缓冲输出流。

构造举例,代码如下:

// 创建字符缓冲输入流
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("br.txt"));
// 创建字符缓冲输出流
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("bw.txt"));

特有方法

字符缓冲流的基本方法与普通字符流调用方式一致,不再阐述,我们来看它们具备的特有方法。

  • BufferedReader:public String readLine(): 读一行文字。
  • BufferedWriter:public void newLine(): 写一行行分隔符,由系统属性定义符号。

readLine方法演示,代码如下:

public class BufferedReaderDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
           // 创建流对象
        BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("in.txt"));
        // 定义字符串,保存读取的一行文字
        String line  = null;
          // 循环读取,读取到最后返回null
        while ((line = br.readLine())!=null) {
            System.out.print(line);
            System.out.println("------");
        }
        // 释放资源
        br.close();
    }
}

newLine方法演示,代码如下:

public class BufferedWriterDemo throws IOException {
  public static void main(String[] args) throws IOException  {
        // 创建流对象
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("out.txt"));
        // 写出数据
      bw.write("黑马");
        // 写出换行
      bw.newLine();
      bw.write("程序");
      bw.newLine();
      bw.write("员");
      bw.newLine();
        // 释放资源
      bw.close();
  }
}
输出效果:
黑马
程序
员

1.4 练习:文本排序

请将文本信息恢复顺序。

3.侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等,此皆良实,志虑忠纯,是以先帝简拔以遗陛下。愚以为宫中之事,事无大小,悉以咨之,然后施行,必得裨补阙漏,有所广益。
8.愿陛下托臣以讨贼兴复之效,不效,则治臣之罪,以告先帝之灵。若无兴德之言,则责攸之、祎、允等之慢,以彰其咎;陛下亦宜自谋,以咨诹善道,察纳雅言,深追先帝遗诏,臣不胜受恩感激。
4.将军向宠,性行淑均,晓畅军事,试用之于昔日,先帝称之曰能,是以众议举宠为督。愚以为营中之事,悉以咨之,必能使行阵和睦,优劣得所。
2.宫中府中,俱为一体,陟罚臧否,不宜异同。若有作奸犯科及为忠善者,宜付有司论其刑赏,以昭陛下平明之理,不宜偏私,使内外异法也。
1.先帝创业未半而中道崩殂,今天下三分,益州疲弊,此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣不懈于内,忠志之士忘身于外者,盖追先帝之殊遇,欲报之于陛下也。诚宜开张圣听,以光先帝遗德,恢弘志士之气,不宜妄自菲薄,引喻失义,以塞忠谏之路也。
9.今当远离,临表涕零,不知所言。
6.臣本布衣,躬耕于南阳,苟全性命于乱世,不求闻达于诸侯。先帝不以臣卑鄙,猥自枉屈,三顾臣于草庐之中,咨臣以当世之事,由是感激,遂许先帝以驱驰。后值倾覆,受任于败军之际,奉命于危难之间,尔来二十有一年矣。
7.先帝知臣谨慎,故临崩寄臣以大事也。受命以来,夙夜忧叹,恐付托不效,以伤先帝之明,故五月渡泸,深入不毛。今南方已定,兵甲已足,当奖率三军,北定中原,庶竭驽钝,攘除奸凶,兴复汉室,还于旧都。此臣所以报先帝而忠陛下之职分也。至于斟酌损益,进尽忠言,则攸之、祎、允之任也。
5.亲贤臣,远小人,此先汉所以兴隆也;亲小人,远贤臣,此后汉所以倾颓也。先帝在时,每与臣论此事,未尝不叹息痛恨于桓、灵也。侍中、尚书、长史、参军,此悉贞良死节之臣,愿陛下亲之信之,则汉室之隆,可计日而待也。

案例分析

  1. 逐行读取文本信息。
  2. 把读取到的文本存储到集合中
  3. 对集合中的文本进行排序
  4. 遍历集合,按顺序,写出文本信息。

案例实现

public class Demo05Test {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建ArrayList集合,泛型使用String
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        //2.创建BufferedReader对象,构造方法中传递FileReader对象
        BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader("10_IO\\in.txt"));
        //3.创建BufferedWriter对象,构造方法中传递FileWriter对象
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("10_IO\\out.txt"));
        //4.使用BufferedReader对象中的方法readLine,以行的方式读取文本
        String line;
        while((line = br.readLine())!=null){
            //5.把读取到的文本存储到ArrayList集合中
            list.add(line);
        }
        //6.使用Collections集合工具类中的方法sort,对集合中的元素按照自定义规则排序
        Collections.sort(list, new Comparator<String>() {
            /*
                o1-o2:升序
                o2-o1:降序
             */
            @Override
            public int compare(String o1, String o2) {
                //依次比较集合中两个元素的首字母,升序排序
                return o1.charAt(0)-o2.charAt(0);
            }
        });
        //7.遍历ArrayList集合,获取每一个元素
        for (String s : list) {
            //8.使用BufferedWriter对象中的方法wirte,把遍历得到的元素写入到文本中(内存缓冲区中)
            bw.write(s);
            //9.写换行
            bw.newLine();
        }
        //10.释放资源
        bw.close();
        br.close();
    }
}

2. 转换流

2.1 字符编码和字符集

字符编码

计算机中储存的信息都是用二进制数表示的,而我们在屏幕上看到的数字、英文、标点符号、汉字等字符是二进制数转换之后的结果。按照某种规则,将字符存储到计算机中,称为编码 。反之,将存储在计算机中的二进制数按照某种规则解析显示出来,称为解码 。比如说,按照 A 规则存储,同样按照 A 规则解析,那么就能显示正确的文本符号。反之,按照 A 规则存储,再按照 B 规则解析,就会导致乱码现象。

编码:字符(能看懂的)–字节(看不懂的)

解码:字节(看不懂的)–>字符(能看懂的)

  • 字符编码Character Encoding : 就是一套自然语言的字符与二进制数之间的对应规则。

    编码表:生活中文字和计算机中二进制的对应规则

字符集

  • **字符集 Charset**:也叫编码表。是一个系统支持的所有字符的集合,包括各国家文字、标点符号、图形符号、数字等。

计算机要准确的存储和识别各种字符集符号,需要进行字符编码,一套字符集必然至少有一套字符编码。常见字符集有 ASCII 字符集、GBK 字符集、Unicode 字符集等。

可见,当指定了编码,它所对应的字符集自然就指定了,所以编码才是我们最终要关心的。

  • ASCII 字符集
    • ASCII(American Standard Code for Information Interchange,美国信息交换标准代码)是基于拉丁字母的一套电脑编码系统,用于显示现代英语,主要包括控制字符(回车键、退格、换行键等)和可显示字符(英文大小写字符、阿拉伯数字和西文符号)。
    • 基本的 ASCII 字符集,使用 7 位(bits)表示一个字符,共 128 字符。ASCII 的扩展字符集使用 8 位(bits)表示一个字符,共 256 字符,方便支持欧洲常用字符。
  • ISO-8859-1 字符集
    • 拉丁码表,别名 Latin-1,用于显示欧洲使用的语言,包括荷兰、丹麦、德语、意大利语、西班牙语等。
    • ISO-8859-1 使用单字节编码,兼容 ASCII 编码。
  • GBxxx 字符集
    • GB 就是国标的意思,是为了显示中文而设计的一套字符集。
    • GB2312:简体中文码表。一个小于 127 的字符的意义与原来相同。但两个大于 127 的字符连在一起时,就表示一个汉字,这样大约可以组合了包含 7000 多个简体汉字,此外数学符号、罗马希腊的字母、日文的假名们都编进去了,连在 ASCII 里本来就有的数字、标点、字母都统统重新编了两个字节长的编码,这就是常说的”全角”字符,而原来在 127 号以下的那些就叫”半角”字符了。
    • GBK:最常用的中文码表。是在 GB2312 标准基础上的扩展规范,使用了双字节编码方案,共收录了 21003 个汉字,完全兼容 GB2312 标准,同时支持繁体汉字以及日韩汉字等。
    • GB18030:最新的中文码表。收录汉字 70244 个,采用多字节编码,每个字可以由 1 个、2 个或 4 个字节组成。支持中国国内少数民族的文字,同时支持繁体汉字以及日韩汉字等。
  • Unicode 字符集
    • Unicode 编码系统为表达任意语言的任意字符而设计,是业界的一种标准,也称为统一码、标准万国码。
    • 它最多使用 4 个字节的数字来表达每个字母、符号,或者文字。有三种编码方案,UTF-8、UTF-16 和 UTF-32。最为常用的 UTF-8 编码。
    • UTF-8 编码,可以用来表示 Unicode 标准中任何字符,它是电子邮件、网页及其他存储或传送文字的应用中,优先采用的编码。互联网工程工作小组(IETF)要求所有互联网协议都必须支持 UTF-8 编码。所以,我们开发 Web 应用,也要使用 UTF-8 编码。它使用一至四个字节为每个字符编码,编码规则:
      1. 128 个 US-ASCII 字符,只需一个字节编码。
      2. 拉丁文等字符,需要二个字节编码。
      3. 大部分常用字(含中文),使用三个字节编码。
      4. 其他极少使用的 Unicode 辅助字符,使用四字节编码。

2.2 编码引出的问题

在 IDEA 中,使用FileReader 读取项目中的文本文件。由于 IDEA 的设置,都是默认的UTF-8编码,所以没有任何问题。但是,当读取 Windows 系统中创建的文本文件时,由于 Windows 系统的默认是 GBK 编码,就会出现乱码。

public class ReaderDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        FileReader fileReader = new FileReader("E:\\File_GBK.txt");
        int read;
        while ((read = fileReader.read()) != -1) {
            System.out.print((char)read);
        }
        fileReader.close();
    }
}
输出结果:
���

那么如何读取 GBK 编码的文件呢?

2.3 InputStreamReader 类

转换流java.io.InputStreamReader,是 Reader 的子类,是从字节流到字符流的桥梁。它读取字节,并使用指定的字符集将其解码为字符。它的字符集可以由名称指定,也可以接受平台的默认字符集。

构造方法

  • InputStreamReader(InputStream in): 创建一个使用默认字符集的字符流。
  • InputStreamReader(InputStream in, String charsetName): 创建一个指定字符集的字符流。

构造举例,代码如下:

InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream("in.txt"));
InputStreamReader isr2 = new InputStreamReader(new FileInputStream("in.txt") , "GBK");

指定编码读取

public class ReaderDemo2 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
          // 定义文件路径,文件为gbk编码
        String FileName = "E:\\file_gbk.txt";
          // 创建流对象,默认UTF8编码
        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream(FileName));
          // 创建流对象,指定GBK编码
        InputStreamReader isr2 = new InputStreamReader(new FileInputStream(FileName) , "GBK");
        // 定义变量,保存字符
        int read;
          // 使用默认编码字符流读取,乱码
        while ((read = isr.read()) != -1) {
            System.out.print((char)read); // ��Һ�
        }
        isr.close();

          // 使用指定编码字符流读取,正常解析
        while ((read = isr2.read()) != -1) {
            System.out.print((char)read);// 大家好
        }
        isr2.close();
    }
}

2.4 OutputStreamWriter 类

转换流java.io.OutputStreamWriter ,是 Writer 的子类,是从字符流到字节流的桥梁。使用指定的字符集将字符编码为字节。它的字符集可以由名称指定,也可以接受平台的默认字符集。

构造方法

  • OutputStreamWriter(OutputStream in): 创建一个使用默认字符集的字符流。
  • OutputStreamWriter(OutputStream in, String charsetName): 创建一个指定字符集的字符流。

构造举例,代码如下:

OutputStreamWriter isr = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("out.txt"));
OutputStreamWriter isr2 = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream("out.txt") , "GBK");

指定编码写出

public class OutputDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
          // 定义文件路径
        String FileName = "E:\\out.txt";
          // 创建流对象,默认UTF8编码
        OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(FileName));
        // 写出数据
          osw.write("你好"); // 保存为6个字节
        osw.close();

        // 定义文件路径
        String FileName2 = "E:\\out2.txt";
         // 创建流对象,指定GBK编码
        OutputStreamWriter osw2 = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(FileName2),"GBK");
        // 写出数据
          osw2.write("你好");// 保存为4个字节
        osw2.close();
    }
}

转换流理解图解

转换流是字节与字符间的桥梁!

2.5 练习:转换文件编码

将 GBK 编码的文本文件,转换为 UTF-8 编码的文本文件。

案例分析

  1. 指定 GBK 编码的转换流,读取文本文件。
  2. 使用 UTF-8 编码的转换流,写出文本文件。

案例实现

public class TransDemo {
   public static void main(String[] args) {
        // 1.定义文件路径
         String srcFile = "file_gbk.txt";
        String destFile = "file_utf8.txt";
        // 2.创建流对象
        // 2.1 转换输入流,指定GBK编码
        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(new FileInputStream(srcFile) , "GBK");
        // 2.2 转换输出流,默认utf8编码
        OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(destFile));
        // 3.读写数据
        // 3.1 定义数组
        char[] cbuf = new char[1024];
        // 3.2 定义长度
        int len;
        // 3.3 循环读取
        while ((len = isr.read(cbuf))!=-1) {
            // 循环写出
              osw.write(cbuf,0,len);
        }
        // 4.释放资源
        osw.close();
        isr.close();
      }
}

3. 序列化

3.1 概述

Java 提供了一种对象序列化的机制。用一个字节序列可以表示一个对象,该字节序列包含该对象的数据对象的类型对象中存储的属性等信息。字节序列写出到文件之后,相当于文件中持久保存了一个对象的信息。

反之,该字节序列还可以从文件中读取回来,重构对象,对它进行反序列化对象的数据对象的类型对象中存储的数据信息,都可以用来在内存中创建对象。看图理解序列化:

3.2 ObjectOutputStream 类

java.io.ObjectOutputStream 类,将 Java 对象的原始数据类型写出到文件,实现对象的持久存储。

构造方法

  • public ObjectOutputStream(OutputStream out) : 创建一个指定 OutputStream 的 ObjectOutputStream。

构造举例,代码如下:

FileOutputStream fileOut = new FileOutputStream("employee.txt");
ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(fileOut);

序列化操作

  1. 一个对象要想序列化,必须满足两个条件:
  • 该类必须实现java.io.Serializable 接口,Serializable 是一个标记接口,不实现此接口的类将不会使任何状态序列化或反序列化,会抛出NotSerializableException
  • 该类的所有属性必须是可序列化的。如果有一个属性不需要可序列化的,则该属性必须注明是瞬态的,使用transient 关键字修饰。
public class Employee implements java.io.Serializable {
    public String name;
    public String address;
    public transient int age; // transient瞬态修饰成员,不会被序列化
    public void addressCheck() {
          System.out.println("Address  check : " + name + " -- " + address);
    }
}

2.写出对象方法

  • public final void writeObject (Object obj) : 将指定的对象写出。
public class SerializeDemo{
       public static void main(String [] args)   {
        Employee e = new Employee();
        e.name = "zhangsan";
        e.address = "beiqinglu";
        e.age = 20;
        try {
              // 创建序列化流对象
          ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("employee.txt"));
            // 写出对象
            out.writeObject(e);
            // 释放资源
            out.close();
            fileOut.close();
            System.out.println("Serialized data is saved"); // 姓名,地址被序列化,年龄没有被序列化。
        } catch(IOException i)   {
            i.printStackTrace();
        }
       }
}
输出结果:
Serialized data is saved

3.3 ObjectInputStream 类

ObjectInputStream 反序列化流,将之前使用 ObjectOutputStream 序列化的原始数据恢复为对象。

构造方法

  • public ObjectInputStream(InputStream in) : 创建一个指定 InputStream 的 ObjectInputStream。

反序列化操作 1

如果能找到一个对象的 class 文件,我们可以进行反序列化操作,调用ObjectInputStream读取对象的方法:

  • public final Object readObject () : 读取一个对象。
public class DeserializeDemo {
   public static void main(String [] args)   {
        Employee e = null;
        try {
             // 创建反序列化流
             FileInputStream fileIn = new FileInputStream("employee.txt");
             ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(fileIn);
             // 读取一个对象
             e = (Employee) in.readObject();
             // 释放资源
             in.close();
             fileIn.close();
        }catch(IOException i) {
             // 捕获其他异常
             i.printStackTrace();
             return;
        }catch(ClassNotFoundException c)  {
            // 捕获类找不到异常
             System.out.println("Employee class not found");
             c.printStackTrace();
             return;
        }
        // 无异常,直接打印输出
        System.out.println("Name: " + e.name);	// zhangsan
        System.out.println("Address: " + e.address); // beiqinglu
        System.out.println("age: " + e.age); // 0
    }
}

对于 JVM 可以反序列化对象,它必须是能够找到 class 文件的类。如果找不到该类的 class 文件,则抛出一个 ClassNotFoundException 异常。

反序列化操作 2

另外,当 JVM 反序列化对象时,能找到 class 文件,但是 class 文件在序列化对象之后发生了修改,那么反序列化操作也会失败,抛出一个InvalidClassException异常。发生这个异常的原因如下:

  • 该类的序列版本号与从流中读取的类描述符的版本号不匹配
  • 该类包含未知数据类型
  • 该类没有可访问的无参数构造方法

Serializable 接口给需要序列化的类,提供了一个序列版本号。serialVersionUID 该版本号的目的在于验证序列化的对象和对应类是否版本匹配。

public class Employee implements java.io.Serializable {
     // 加入序列版本号
     private static final long serialVersionUID = 1L;
     public String name;
     public String address;
     // 添加新的属性 ,重新编译, 可以反序列化,该属性赋为默认值.
     public int eid;

     public void addressCheck() {
         System.out.println("Address  check : " + name + " -- " + address);
     }
}

3.4 练习:序列化集合

  1. 将存有多个自定义对象的集合序列化操作,保存到list.txt文件中。
  2. 反序列化list.txt ,并遍历集合,打印对象信息。

案例分析

  1. 把若干学生对象 ,保存到集合中。
  2. 把集合序列化。
  3. 反序列化读取时,只需要读取一次,转换为集合类型。
  4. 遍历集合,可以打印所有的学生信息

案例实现

public class SerTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 创建 学生对象
        Student student = new Student("老王", "laow");
        Student student2 = new Student("老张", "laoz");
        Student student3 = new Student("老李", "laol");

        ArrayList<Student> arrayList = new ArrayList<>();
        arrayList.add(student);
        arrayList.add(student2);
        arrayList.add(student3);
        // 序列化操作
        // serializ(arrayList);

        // 反序列化
        ObjectInputStream ois  = new ObjectInputStream(new FileInputStream("list.txt"));
        // 读取对象,强转为ArrayList类型
        ArrayList<Student> list  = (ArrayList<Student>)ois.readObject();

          for (int i = 0; i < list.size(); i++ ){
              Student s = list.get(i);
            System.out.println(s.getName()+"--"+ s.getPwd());
          }
    }

    private static void serializ(ArrayList<Student> arrayList) throws Exception {
        // 创建 序列化流
        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("list.txt"));
        // 写出对象
        oos.writeObject(arrayList);
        // 释放资源
        oos.close();
    }
}

4. 打印流

4.1 概述

平时我们在控制台打印输出,是调用print方法和println方法完成的,这两个方法都来自于java.io.PrintStream类,该类能够方便地打印各种数据类型的值,是一种便捷的输出方式。

4.2 PrintStream 类

构造方法

  • public PrintStream(String fileName) : 使用指定的文件名创建一个新的打印流。

构造举例,代码如下:

PrintStream ps = new PrintStream("ps.txt");

改变打印流向

System.out就是PrintStream类型的,只不过它的流向是系统规定的,打印在控制台上。不过,既然是流对象,我们就可以玩一个”小把戏”,改变它的流向。

public class PrintDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 调用系统的打印流,控制台直接输出97
        System.out.println(97);

        // 创建打印流,指定文件的名称
        PrintStream ps = new PrintStream("ps.txt");

          // 设置系统的打印流流向,输出到ps.txt
        System.setOut(ps);
          // 调用系统的打印流,ps.txt中输出97
        System.out.println(97);
    }
}

5. 压缩流和解压缩流

压缩流:

​ 负责压缩文件或者文件夹

解压缩流:

​ 负责把压缩包中的文件和文件夹解压出来

/*
*   解压缩流
*
* */
public class ZipStreamDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {

        //1.创建一个File表示要解压的压缩包
        File src = new File("D:\\aaa.zip");
        //2.创建一个File表示解压的目的地
        File dest = new File("D:\\");

        //调用方法
        unzip(src,dest);

    }

    //定义一个方法用来解压
    public static void unzip(File src,File dest) throws IOException {
        //解压的本质:把压缩包里面的每一个文件或者文件夹读取出来,按照层级拷贝到目的地当中
        //创建一个解压缩流用来读取压缩包中的数据
        ZipInputStream zip = new ZipInputStream(new FileInputStream(src));
        //要先获取到压缩包里面的每一个zipentry对象
        //表示当前在压缩包中获取到的文件或者文件夹
        ZipEntry entry;
        while((entry = zip.getNextEntry()) != null){
            System.out.println(entry);
            if(entry.isDirectory()){
                //文件夹:需要在目的地dest处创建一个同样的文件夹
                File file = new File(dest,entry.toString());
                file.mkdirs();
            }else{
                //文件:需要读取到压缩包中的文件,并把他存放到目的地dest文件夹中(按照层级目录进行存放)
                FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File(dest,entry.toString()));
                int b;
                while((b = zip.read()) != -1){
                    //写到目的地
                    fos.write(b);
                }
                fos.close();
                //表示在压缩包中的一个文件处理完毕了。
                zip.closeEntry();
            }
        }
        zip.close();
    }
}
public class ZipStreamDemo2 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        /*
         *   压缩流
         *      需求:
         *          把D:\\a.txt打包成一个压缩包
         * */
        //1.创建File对象表示要压缩的文件
        File src = new File("D:\\a.txt");
        //2.创建File对象表示压缩包的位置
        File dest = new File("D:\\");
        //3.调用方法用来压缩
        toZip(src,dest);
    }

    /*
    *   作用:压缩
    *   参数一:表示要压缩的文件
    *   参数二:表示压缩包的位置
    * */
    public static void toZip(File src,File dest) throws IOException {
        //1.创建压缩流关联压缩包
        ZipOutputStream zos = new ZipOutputStream(new FileOutputStream(new File(dest,"a.zip")));
        //2.创建ZipEntry对象,表示压缩包里面的每一个文件和文件夹
        //参数:压缩包里面的路径
        ZipEntry entry = new ZipEntry("aaa\\bbb\\a.txt");
        //3.把ZipEntry对象放到压缩包当中
        zos.putNextEntry(entry);
        //4.把src文件中的数据写到压缩包当中
        FileInputStream fis = new FileInputStream(src);
        int b;
        while((b = fis.read()) != -1){
            zos.write(b);
        }
        zos.closeEntry();
        zos.close();
    }
}
public class ZipStreamDemo3 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        /*
         *   压缩流
         *      需求:
         *          把D:\\aaa文件夹压缩成一个压缩包
         * */
        //1.创建File对象表示要压缩的文件夹
        File src = new File("D:\\aaa");
        //2.创建File对象表示压缩包放在哪里(压缩包的父级路径)
        File destParent = src.getParentFile();//D:\\
        //3.创建File对象表示压缩包的路径
        File dest = new File(destParent,src.getName() + ".zip");
        //4.创建压缩流关联压缩包
        ZipOutputStream zos = new ZipOutputStream(new FileOutputStream(dest));
        //5.获取src里面的每一个文件,变成ZipEntry对象,放入到压缩包当中
        toZip(src,zos,src.getName());//aaa
        //6.释放资源
        zos.close();
    }

    /*
    *   作用:获取src里面的每一个文件,变成ZipEntry对象,放入到压缩包当中
    *   参数一:数据源
    *   参数二:压缩流
    *   参数三:压缩包内部的路径
    * */
    public static void toZip(File src,ZipOutputStream zos,String name) throws IOException {
        //1.进入src文件夹
        File[] files = src.listFiles();
        //2.遍历数组
        for (File file : files) {
            if(file.isFile()){
                //3.判断-文件,变成ZipEntry对象,放入到压缩包当中
                ZipEntry entry = new ZipEntry(name + "\\" + file.getName());//aaa\\no1\\a.txt
                zos.putNextEntry(entry);
                //读取文件中的数据,写到压缩包
                FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
                int b;
                while((b = fis.read()) != -1){
                    zos.write(b);
                }
                fis.close();
                zos.closeEntry();
            }else{
                //4.判断-文件夹,递归
                toZip(file,zos,name + "\\" + file.getName());
                //     no1            aaa   \\   no1
            }
        }
    }
}

6. 工具包(Commons-io)

介绍:

​ Commons 是 apache 开源基金组织提供的工具包,里面有很多帮助我们提高开发效率的 API

比如:

​ StringUtils   字符串工具类

​ NumberUtils   数字工具类

​ ArrayUtils   数组工具类

​ RandomUtils   随机数工具类

​ DateUtils   日期工具类

​ StopWatch   秒表工具类

​ ClassUtils   反射工具类

​ SystemUtils   系统工具类

​ MapUtils   集合工具类

​ Beanutils   bean 工具类

​ Commons-io io 的工具类

​ 等等…..

其中:Commons-io 是 apache 开源基金组织提供的一组有关 IO 操作的开源工具包。

作用:提高 IO 流的开发效率。

使用方式:

1,新建 lib 文件夹

2,把第三方 jar 包粘贴到文件夹中

3,右键点击 add as a library

代码示例:

public class CommonsIODemo1 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        /*
          FileUtils类
                static void copyFile(File srcFile, File destFile)                   复制文件
                static void copyDirectory(File srcDir, File destDir)                复制文件夹
                static void copyDirectoryToDirectory(File srcDir, File destDir)     复制文件夹
                static void deleteDirectory(File directory)                         删除文件夹
                static void cleanDirectory(File directory)                          清空文件夹
                static String readFileToString(File file, Charset encoding)         读取文件中的数据变成成字符串
                static void write(File file, CharSequence data, String encoding)    写出数据

            IOUtils类
                public static int copy(InputStream input, OutputStream output)      复制文件
                public static int copyLarge(Reader input, Writer output)            复制大文件
                public static String readLines(Reader input)                        读取数据
                public static void write(String data, OutputStream output)          写出数据
         */


        /* File src = new File("myio\\a.txt");
        File dest = new File("myio\\copy.txt");
        FileUtils.copyFile(src,dest);*/


        /*File src = new File("D:\\aaa");
        File dest = new File("D:\\bbb");
        FileUtils.copyDirectoryToDirectory(src,dest);*/

        /*File src = new File("D:\\bbb");
        FileUtils.cleanDirectory(src);*/



    }
}

7. 工具包(hutool)

介绍:

​ Commons 是国人开发的开源工具包,里面有很多帮助我们提高开发效率的 API

比如:

​ DateUtil  日期时间工具类

​ TimeInterval  计时器工具类

​ StrUtil  字符串工具类

​ HexUtil   16 进制工具类

​ HashUtil   Hash 算法类

​ ObjectUtil  对象工具类

​ ReflectUtil   反射工具类

​ TypeUtil  泛型类型工具类

​ PageUtil  分页工具类

​ NumberUtil  数字工具类

使用方式:

1,新建 lib 文件夹

2,把第三方 jar 包粘贴到文件夹中

3,右键点击 add as a library

代码示例:

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
    /*
        FileUtil类:
                file:根据参数创建一个file对象
                touch:根据参数创建文件

                writeLines:把集合中的数据写出到文件中,覆盖模式。
                appendLines:把集合中的数据写出到文件中,续写模式。
                readLines:指定字符编码,把文件中的数据,读到集合中。
                readUtf8Lines:按照UTF-8的形式,把文件中的数据,读到集合中

                copy:拷贝文件或者文件夹
    */


       /* File file1 = FileUtil.file("D:\\", "aaa", "bbb", "a.txt");
        System.out.println(file1);//D:\aaa\bbb\a.txt

        File touch = FileUtil.touch(file1);
        System.out.println(touch);


        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("aaa");
        list.add("aaa");
        list.add("aaa");

        File file2 = FileUtil.writeLines(list, "D:\\a.txt", "UTF-8");
        System.out.println(file2);*/

      /*  ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("aaa");
        list.add("aaa");
        list.add("aaa");
        File file3 = FileUtil.appendLines(list, "D:\\a.txt", "UTF-8");
        System.out.println(file3);*/
        List<String> list = FileUtil.readLines("D:\\a.txt", "UTF-8");
        System.out.println(list);
    }
}

本篇文章代码由黑马程序员提供

阅读全文

day22-IO流(字节流&字符流)

java 2025/1/6

1. IO 概述

1.1 什么是 IO

生活中,你肯定经历过这样的场景。当你编辑一个文本文件,忘记了ctrl+s ,可能文件就白白编辑了。当你电脑上插入一个 U 盘,可以把一个视频,拷贝到你的电脑硬盘里。那么数据都是在哪些设备上的呢?键盘、内存、硬盘、外接设备等等。

我们把这种数据的传输,可以看做是一种数据的流动,按照流动的方向,以内存为基准,分为输入input输出output ,即流向内存是输入流,流出内存的输出流。

Java 中 I/O 操作主要是指使用java.io包下的内容,进行输入、输出操作。输入也叫做读取数据,输出也叫做作写出数据。

1.2 IO 的分类

根据数据的流向分为:输入流输出流

  • 输入流 :把数据从其他设备上读取到内存中的流。
  • 输出流 :把数据从内存 中写出到其他设备上的流。

格局数据的类型分为:字节流字符流

  • 字节流 :以字节为单位,读写数据的流。
  • 字符流 :以字符为单位,读写数据的流。

1.3 IO 的流向说明图解

1.4 顶级父类们

输入流 输出流
字节流 字节输入流
InputStream
字节输出流
OutputStream
字符流 字符输入流
Reader
字符输出流
Writer

2. 字节流

2.1 一切皆为字节

一切文件数据(文本、图片、视频等)在存储时,都是以二进制数字的形式保存,都一个一个的字节,那么传输时一样如此。所以,字节流可以传输任意文件数据。在操作流的时候,我们要时刻明确,无论使用什么样的流对象,底层传输的始终为二进制数据。

2.2 字节输出流【OutputStream】

java.io.OutputStream 抽象类是表示字节输出流的所有类的超类,将指定的字节信息写出到目的地。它定义了字节输出流的基本共性功能方法。

  • public void close() :关闭此输出流并释放与此流相关联的任何系统资源。
  • public void flush() :刷新此输出流并强制任何缓冲的输出字节被写出。
  • public void write(byte[] b):将 b.length 字节从指定的字节数组写入此输出流。
  • public void write(byte[] b, int off, int len) :从指定的字节数组写入 len 字节,从偏移量 off 开始输出到此输出流。
  • public abstract void write(int b) :将指定的字节输出流。

小贴士:

close 方法,当完成流的操作时,必须调用此方法,释放系统资源。

2.3 FileOutputStream 类

OutputStream有很多子类,我们从最简单的一个子类开始。

java.io.FileOutputStream 类是文件输出流,用于将数据写出到文件。

构造方法

  • public FileOutputStream(File file):创建文件输出流以写入由指定的 File 对象表示的文件。
  • public FileOutputStream(String name): 创建文件输出流以指定的名称写入文件。

当你创建一个流对象时,必须传入一个文件路径。该路径下,如果没有这个文件,会创建该文件。如果有这个文件,会清空这个文件的数据。

  • 构造举例,代码如下:
public class FileOutputStreamConstructor throws IOException {
    public static void main(String[] args) {
        	// 使用File对象创建流对象
        File file = new File("a.txt");
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);

        // 使用文件名称创建流对象
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("b.txt");
    }
}

写出字节数据

  1. 写出字节write(int b) 方法,每次可以写出一个字节数据,代码使用演示:
public class FOSWrite {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 使用文件名称创建流对象
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");
          // 写出数据
          fos.write(97); // 写出第1个字节
          fos.write(98); // 写出第2个字节
          fos.write(99); // 写出第3个字节
          // 关闭资源
        fos.close();
    }
}
输出结果:
abc

小贴士:

  1. 虽然参数为 int 类型四个字节,但是只会保留一个字节的信息写出。
  2. 流操作完毕后,必须释放系统资源,调用 close 方法,千万记得。
  1. 写出字节数组write(byte[] b),每次可以写出数组中的数据,代码使用演示:
public class FOSWrite {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 使用文件名称创建流对象
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");
          // 字符串转换为字节数组
          byte[] b = "黑马程序员".getBytes();
          // 写出字节数组数据
          fos.write(b);
          // 关闭资源
        fos.close();
    }
}
输出结果:
黑马程序员
  1. 写出指定长度字节数组write(byte[] b, int off, int len) ,每次写出从 off 索引开始,len 个字节,代码使用演示:
public class FOSWrite {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 使用文件名称创建流对象
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");
          // 字符串转换为字节数组
          byte[] b = "abcde".getBytes();
        // 写出从索引2开始,2个字节。索引2是c,两个字节,也就是cd。
        fos.write(b,2,2);
          // 关闭资源
        fos.close();
    }
}
输出结果:
cd

数据追加续写

经过以上的演示,每次程序运行,创建输出流对象,都会清空目标文件中的数据。如何保留目标文件中数据,还能继续添加新数据呢?

  • public FileOutputStream(File file, boolean append): 创建文件输出流以写入由指定的 File 对象表示的文件。
  • public FileOutputStream(String name, boolean append): 创建文件输出流以指定的名称写入文件。

这两个构造方法,参数中都需要传入一个 boolean 类型的值,true 表示追加数据,false 表示清空原有数据。这样创建的输出流对象,就可以指定是否追加续写了,代码使用演示:

public class FOSWrite {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 使用文件名称创建流对象
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt",true);
          // 字符串转换为字节数组
          byte[] b = "abcde".getBytes();
        // 写出从索引2开始,2个字节。索引2是c,两个字节,也就是cd。
        fos.write(b);
          // 关闭资源
        fos.close();
    }
}
文件操作前:cd
文件操作后:cdabcde

写出换行

Windows 系统里,换行符号是\r\n 。把

以指定是否追加续写了,代码使用演示:

public class FOSWrite {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 使用文件名称创建流对象
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("fos.txt");
          // 定义字节数组
          byte[] words = {97,98,99,100,101};
          // 遍历数组
        for (int i = 0; i < words.length; i++) {
              // 写出一个字节
            fos.write(words[i]);
              // 写出一个换行, 换行符号转成数组写出
            fos.write("\r\n".getBytes());
        }
          // 关闭资源
        fos.close();
    }
}

输出结果:
a
b
c
d
e
  • 回车符\r和换行符\n
    • 回车符:回到一行的开头(return)。
    • 换行符:下一行(newline)。
  • 系统中的换行:
    • Windows 系统里,每行结尾是 回车+换行 ,即\r\n
    • Unix 系统里,每行结尾只有 换行 ,即\n
    • Mac 系统里,每行结尾是 回车 ,即\r。从 Mac OS X 开始与 Linux 统一。

2.4 字节输入流【InputStream】

java.io.InputStream 抽象类是表示字节输入流的所有类的超类,可以读取字节信息到内存中。它定义了字节输入流的基本共性功能方法。

  • public void close() :关闭此输入流并释放与此流相关联的任何系统资源。
  • public abstract int read(): 从输入流读取数据的下一个字节。
  • public int read(byte[] b): 从输入流中读取一些字节数,并将它们存储到字节数组 b 中 。

小贴士:

close 方法,当完成流的操作时,必须调用此方法,释放系统资源。

2.5 FileInputStream 类

java.io.FileInputStream 类是文件输入流,从文件中读取字节。

构造方法

  • FileInputStream(File file): 通过打开与实际文件的连接来创建一个 FileInputStream ,该文件由文件系统中的 File 对象 file 命名。
  • FileInputStream(String name): 通过打开与实际文件的连接来创建一个 FileInputStream ,该文件由文件系统中的路径名 name 命名。

当你创建一个流对象时,必须传入一个文件路径。该路径下,如果没有该文件,会抛出FileNotFoundException

  • 构造举例,代码如下:
public class FileInputStreamConstructor throws IOException{
    public static void main(String[] args) {
        	// 使用File对象创建流对象
        File file = new File("a.txt");
        FileInputStream fos = new FileInputStream(file);

        // 使用文件名称创建流对象
        FileInputStream fos = new FileInputStream("b.txt");
    }
}

读取字节数据

  1. 读取字节read方法,每次可以读取一个字节的数据,提升为 int 类型,读取到文件末尾,返回-1,代码使用演示:
public class FISRead {
    public static void main(String[] args) throws IOException{
          // 使用文件名称创建流对象
           FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt");
          // 读取数据,返回一个字节
        int read = fis.read();
        System.out.println((char) read);
        read = fis.read();
        System.out.println((char) read);
        read = fis.read();
        System.out.println((char) read);
        read = fis.read();
        System.out.println((char) read);
        read = fis.read();
        System.out.println((char) read);
          // 读取到末尾,返回-1
           read = fis.read();
        System.out.println( read);
        // 关闭资源
        fis.close();
    }
}
输出结果:
a
b
c
d
e
-1

循环改进读取方式,代码使用演示:

public class FISRead {
    public static void main(String[] args) throws IOException{
          // 使用文件名称创建流对象
           FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt");
          // 定义变量,保存数据
        int b ;
        // 循环读取
        while ((b = fis.read())!=-1) {
            System.out.println((char)b);
        }
        // 关闭资源
        fis.close();
    }
}
输出结果:
a
b
c
d
e

小贴士:

  1. 虽然读取了一个字节,但是会自动提升为 int 类型。
  2. 流操作完毕后,必须释放系统资源,调用 close 方法,千万记得。
  1. 使用字节数组读取read(byte[] b),每次读取 b 的长度个字节到数组中,返回读取到的有效字节个数,读取到末尾时,返回-1 ,代码使用演示:
public class FISRead {
    public static void main(String[] args) throws IOException{
          // 使用文件名称创建流对象.
           FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt"); // 文件中为abcde
          // 定义变量,作为有效个数
        int len ;
        // 定义字节数组,作为装字节数据的容器
        byte[] b = new byte[2];
        // 循环读取
        while (( len= fis.read(b))!=-1) {
               // 每次读取后,把数组变成字符串打印
            System.out.println(new String(b));
        }
        // 关闭资源
        fis.close();
    }
}

输出结果:
ab
cd
ed

错误数据d,是由于最后一次读取时,只读取一个字节e,数组中,上次读取的数据没有被完全替换,所以要通过len ,获取有效的字节,代码使用演示:

public class FISRead {
    public static void main(String[] args) throws IOException{
          // 使用文件名称创建流对象.
           FileInputStream fis = new FileInputStream("read.txt"); // 文件中为abcde
          // 定义变量,作为有效个数
        int len ;
        // 定义字节数组,作为装字节数据的容器
        byte[] b = new byte[2];
        // 循环读取
        while (( len= fis.read(b))!=-1) {
               // 每次读取后,把数组的有效字节部分,变成字符串打印
            System.out.println(new String(b,0,len));//  len 每次读取的有效字节个数
        }
        // 关闭资源
        fis.close();
    }
}

输出结果:
ab
cd
e

小贴士:

使用数组读取,每次读取多个字节,减少了系统间的 IO 操作次数,从而提高了读写的效率,建议开发中使用。

2.6 字节流练习:图片复制

复制原理图解

案例实现

复制图片文件,代码使用演示:

public class Copy {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1.创建流对象
        // 1.1 指定数据源
        FileInputStream fis = new FileInputStream("D:\\test.jpg");
        // 1.2 指定目的地
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("test_copy.jpg");

        // 2.读写数据
        // 2.1 定义数组
        byte[] b = new byte[1024];
        // 2.2 定义长度
        int len;
        // 2.3 循环读取
        while ((len = fis.read(b))!=-1) {
            // 2.4 写出数据
            fos.write(b, 0 , len);
        }

        // 3.关闭资源
        fos.close();
        fis.close();
    }
}

小贴士:

流的关闭原则:先开后关,后开先关。

3. 字符流

当使用字节流读取文本文件时,可能会有一个小问题。就是遇到中文字符时,可能不会显示完整的字符,那是因为一个中文字符可能占用多个字节存储。所以 Java 提供一些字符流类,以字符为单位读写数据,专门用于处理文本文件。

3.1 字符输入流【Reader】

java.io.Reader抽象类是表示用于读取字符流的所有类的超类,可以读取字符信息到内存中。它定义了字符输入流的基本共性功能方法。

  • public void close() :关闭此流并释放与此流相关联的任何系统资源。
  • public int read(): 从输入流读取一个字符。
  • public int read(char[] cbuf): 从输入流中读取一些字符,并将它们存储到字符数组 cbuf 中 。

3.2 FileReader 类

java.io.FileReader 类是读取字符文件的便利类。构造时使用系统默认的字符编码和默认字节缓冲区。

小贴士:

  1. 字符编码:字节与字符的对应规则。Windows 系统的中文编码默认是 GBK 编码表。

    idea 中 UTF-8

  2. 字节缓冲区:一个字节数组,用来临时存储字节数据。

构造方法

  • FileReader(File file): 创建一个新的 FileReader ,给定要读取的 File 对象。
  • FileReader(String fileName): 创建一个新的 FileReader ,给定要读取的文件的名称。

当你创建一个流对象时,必须传入一个文件路径。类似于 FileInputStream 。

  • 构造举例,代码如下:
public class FileReaderConstructor throws IOException{
    public static void main(String[] args) {
        	// 使用File对象创建流对象
        File file = new File("a.txt");
        FileReader fr = new FileReader(file);

        // 使用文件名称创建流对象
        FileReader fr = new FileReader("b.txt");
    }
}

读取字符数据

  1. 读取字符read方法,每次可以读取一个字符的数据,提升为 int 类型,读取到文件末尾,返回-1,循环读取,代码使用演示:
public class FRRead {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
          // 使用文件名称创建流对象
           FileReader fr = new FileReader("read.txt");
          // 定义变量,保存数据
        int b ;
        // 循环读取
        while ((b = fr.read())!=-1) {
            System.out.println((char)b);
        }
        // 关闭资源
        fr.close();
    }
}
输出结果:
黑
马
程
序
员

小贴士:虽然读取了一个字符,但是会自动提升为 int 类型。

  1. 使用字符数组读取read(char[] cbuf),每次读取 b 的长度个字符到数组中,返回读取到的有效字符个数,读取到末尾时,返回-1 ,代码使用演示:
public class FRRead {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
          // 使用文件名称创建流对象
           FileReader fr = new FileReader("read.txt");
          // 定义变量,保存有效字符个数
        int len ;
        // 定义字符数组,作为装字符数据的容器
         char[] cbuf = new char[2];
        // 循环读取
        while ((len = fr.read(cbuf))!=-1) {
            System.out.println(new String(cbuf));
        }
        // 关闭资源
        fr.close();
    }
}
输出结果:
黑马
程序
员序

获取有效的字符改进,代码使用演示:

public class FISRead {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
          // 使用文件名称创建流对象
           FileReader fr = new FileReader("read.txt");
          // 定义变量,保存有效字符个数
        int len ;
        // 定义字符数组,作为装字符数据的容器
        char[] cbuf = new char[2];
        // 循环读取
        while ((len = fr.read(cbuf))!=-1) {
            System.out.println(new String(cbuf,0,len));
        }
        // 关闭资源
        fr.close();
    }
}

输出结果:
黑马
程序
员

3.3 字符输出流【Writer】

java.io.Writer 抽象类是表示用于写出字符流的所有类的超类,将指定的字符信息写出到目的地。它定义了字节输出流的基本共性功能方法。

  • void write(int c) 写入单个字符。
  • void write(char[] cbuf) 写入字符数组。
  • abstract void write(char[] cbuf, int off, int len) 写入字符数组的某一部分,off 数组的开始索引,len 写的字符个数。
  • void write(String str) 写入字符串。
  • void write(String str, int off, int len) 写入字符串的某一部分,off 字符串的开始索引,len 写的字符个数。
  • void flush() 刷新该流的缓冲。
  • void close() 关闭此流,但要先刷新它。

3.4 FileWriter 类

java.io.FileWriter 类是写出字符到文件的便利类。构造时使用系统默认的字符编码和默认字节缓冲区。

构造方法

  • FileWriter(File file): 创建一个新的 FileWriter,给定要读取的 File 对象。
  • FileWriter(String fileName): 创建一个新的 FileWriter,给定要读取的文件的名称。

当你创建一个流对象时,必须传入一个文件路径,类似于 FileOutputStream。

  • 构造举例,代码如下:
public class FileWriterConstructor {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        	// 使用File对象创建流对象
        File file = new File("a.txt");
        FileWriter fw = new FileWriter(file);

        // 使用文件名称创建流对象
        FileWriter fw = new FileWriter("b.txt");
    }
}

基本写出数据

写出字符write(int b) 方法,每次可以写出一个字符数据,代码使用演示:

public class FWWrite {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 使用文件名称创建流对象
        FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");
          // 写出数据
          fw.write(97); // 写出第1个字符
          fw.write('b'); // 写出第2个字符
          fw.write('C'); // 写出第3个字符
          fw.write(30000); // 写出第4个字符,中文编码表中30000对应一个汉字。

          /*
        【注意】关闭资源时,与FileOutputStream不同。
           如果不关闭,数据只是保存到缓冲区,并未保存到文件。
        */
        // fw.close();
    }
}
输出结果:
abC田

小贴士:

  1. 虽然参数为 int 类型四个字节,但是只会保留一个字符的信息写出。
  2. 未调用 close 方法,数据只是保存到了缓冲区,并未写出到文件中。

关闭和刷新

因为内置缓冲区的原因,如果不关闭输出流,无法写出字符到文件中。但是关闭的流对象,是无法继续写出数据的。如果我们既想写出数据,又想继续使用流,就需要flush 方法了。

  • flush :刷新缓冲区,流对象可以继续使用。
  • close :先刷新缓冲区,然后通知系统释放资源。流对象不可以再被使用了。

代码使用演示:

public class FWWrite {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 使用文件名称创建流对象
        FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");
        // 写出数据,通过flush
        fw.write('刷'); // 写出第1个字符
        fw.flush();
        fw.write('新'); // 继续写出第2个字符,写出成功
        fw.flush();

          // 写出数据,通过close
        fw.write('关'); // 写出第1个字符
        fw.close();
        fw.write('闭'); // 继续写出第2个字符,【报错】java.io.IOException: Stream closed
        fw.close();
    }
}

小贴士:即便是 flush 方法写出了数据,操作的最后还是要调用 close 方法,释放系统资源。

写出其他数据

  1. 写出字符数组write(char[] cbuf)write(char[] cbuf, int off, int len) ,每次可以写出字符数组中的数据,用法类似 FileOutputStream,代码使用演示:
public class FWWrite {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 使用文件名称创建流对象
        FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");
          // 字符串转换为字节数组
          char[] chars = "黑马程序员".toCharArray();

          // 写出字符数组
          fw.write(chars); // 黑马程序员

        // 写出从索引2开始,2个字节。索引2是'程',两个字节,也就是'程序'。
        fw.write(b,2,2); // 程序

          // 关闭资源
        fos.close();
    }
}
  1. 写出字符串write(String str)write(String str, int off, int len) ,每次可以写出字符串中的数据,更为方便,代码使用演示:
public class FWWrite {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 使用文件名称创建流对象
        FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt");
          // 字符串
          String msg = "黑马程序员";

          // 写出字符数组
          fw.write(msg); //黑马程序员

        // 写出从索引2开始,2个字节。索引2是'程',两个字节,也就是'程序'。
        fw.write(msg,2,2);	// 程序

        // 关闭资源
        fos.close();
    }
}
  1. 续写和换行:操作类似于 FileOutputStream。
public class FWWrite {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 使用文件名称创建流对象,可以续写数据
        FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt",true);
          // 写出字符串
        fw.write("黑马");
          // 写出换行
          fw.write("\r\n");
          // 写出字符串
          fw.write("程序员");
          // 关闭资源
        fw.close();
    }
}
输出结果:
黑马
程序员

小贴士:字符流,只能操作文本文件,不能操作图片,视频等非文本文件。

当我们单纯读或者写文本文件时 使用字符流 其他情况使用字节流

4. IO 异常的处理

JDK7 前处理

之前的入门练习,我们一直把异常抛出,而实际开发中并不能这样处理,建议使用try...catch...finally 代码块,处理异常部分,代码使用演示:

public class HandleException1 {
    public static void main(String[] args) {
          // 声明变量
        FileWriter fw = null;
        try {
            //创建流对象
            fw = new FileWriter("fw.txt");
            // 写出数据
            fw.write("黑马程序员"); //黑马程序员
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (fw != null) {
                    fw.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

JDK7 的处理(扩展知识点了解内容)

还可以使用 JDK7 优化后的try-with-resource 语句,该语句确保了每个资源在语句结束时关闭。所谓的资源(resource)是指在程序完成后,必须关闭的对象。

格式:

try (创建流对象语句,如果多个,使用';'隔开) {
    // 读写数据
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

代码使用演示:

public class HandleException2 {
    public static void main(String[] args) {
          // 创建流对象
        try ( FileWriter fw = new FileWriter("fw.txt"); ) {
            // 写出数据
            fw.write("黑马程序员"); //黑马程序员
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

JDK9 的改进(扩展知识点了解内容)

JDK9 中try-with-resource 的改进,对于引入对象的方式,支持的更加简洁。被引入的对象,同样可以自动关闭,无需手动 close,我们来了解一下格式。

改进前格式:

// 被final修饰的对象
final Resource resource1 = new Resource("resource1");
// 普通对象
Resource resource2 = new Resource("resource2");
// 引入方式:创建新的变量保存
try (Resource r1 = resource1;
     Resource r2 = resource2) {
     // 使用对象
}

改进后格式:

// 被final修饰的对象
final Resource resource1 = new Resource("resource1");
// 普通对象
Resource resource2 = new Resource("resource2");

// 引入方式:直接引入
try (resource1; resource2) {
     // 使用对象
}

改进后,代码使用演示:

public class TryDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
           // 创建流对象
        final  FileReader fr  = new FileReader("in.txt");
        FileWriter fw = new FileWriter("out.txt");
           // 引入到try中
        try (fr; fw) {
              // 定义变量
            int b;
              // 读取数据
              while ((b = fr.read())!=-1) {
                // 写出数据
                fw.write(b);
              }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

5. 综合练习

练习 1:拷贝文件夹

public class Test01 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //拷贝一个文件夹,考虑子文件夹

        //1.创建对象表示数据源
        File src = new File("D:\\aaa\\src");
        //2.创建对象表示目的地
        File dest = new File("D:\\aaa\\dest");

        //3.调用方法开始拷贝
        copydir(src,dest);



    }

    /*
    * 作用:拷贝文件夹
    * 参数一:数据源
    * 参数二:目的地
    *
    * */
    private static void copydir(File src, File dest) throws IOException {
        dest.mkdirs();
        //递归
        //1.进入数据源
        File[] files = src.listFiles();
        //2.遍历数组
        for (File file : files) {
            if(file.isFile()){
                //3.判断文件,拷贝
                FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
                FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File(dest,file.getName()));
                byte[] bytes = new byte[1024];
                int len;
                while((len = fis.read(bytes)) != -1){
                    fos.write(bytes,0,len);
                }
                fos.close();
                fis.close();
            }else {
                //4.判断文件夹,递归
                copydir(file, new File(dest,file.getName()));
            }
        }
    }
}

练习 2:文件加密

public class Test02 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        /*
            为了保证文件的安全性,就需要对原始文件进行加密存储,再使用的时候再对其进行解密处理。
            加密原理:
                对原始文件中的每一个字节数据进行更改,然后将更改以后的数据存储到新的文件中。
            解密原理:
                读取加密之后的文件,按照加密的规则反向操作,变成原始文件。

             ^ : 异或
                 两边相同:false
                 两边不同:true

                 0:false
                 1:true

               100:1100100
               10: 1010

               1100100
             ^ 0001010
             __________
               1101110
             ^ 0001010
             __________
               1100100

        */
    }

    public static void encryptionAndReduction(File src, File dest) throws IOException {
        FileInputStream fis = new FileInputStream(src);
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(dest);
        int b;
        while ((b = fis.read()) != -1) {
            fos.write(b ^ 2);
        }
        //4.释放资源
        fos.close();
        fis.close();
    }


}

练习 3:数字排序

文本文件中有以下的数据:
2-1-9-4-7-8
将文件中的数据进行排序,变成以下的数据:
1-2-4-7-8-9

实现方式一:

public class Test03 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        /*
            文本文件中有以下的数据:
                2-1-9-4-7-8
            将文件中的数据进行排序,变成以下的数据:
                1-2-4-7-8-9
        */


        //1.读取数据
        FileReader fr = new FileReader("myio\\a.txt");
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        int ch;
        while((ch = fr.read()) != -1){
            sb.append((char)ch);
        }
        fr.close();
        System.out.println(sb);
        //2.排序
        String str = sb.toString();
        String[] arrStr = str.split("-");//2-1-9-4-7-8

        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
        for (String s : arrStr) {
            int i = Integer.parseInt(s);
            list.add(i);
        }
        Collections.sort(list);
        System.out.println(list);
        //3.写出
        FileWriter fw = new FileWriter("myio\\a.txt");
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            if(i == list.size() - 1){
                fw.write(list.get(i) + "");
            }else{
                fw.write(list.get(i) + "-");
            }
        }
        fw.close();
    }
}

实现方式二:

public class Test04 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        /*
            文本文件中有以下的数据:
                2-1-9-4-7-8
            将文件中的数据进行排序,变成以下的数据:
                1-2-4-7-8-9

           细节1:
                文件中的数据不要换行

            细节2:
                bom头
        */
        //1.读取数据
        FileReader fr = new FileReader("myio\\a.txt");
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        int ch;
        while((ch = fr.read()) != -1){
            sb.append((char)ch);
        }
        fr.close();
        System.out.println(sb);
        //2.排序
        Integer[] arr = Arrays.stream(sb.toString()
                                      .split("-"))
            .map(Integer::parseInt)
            .sorted()
            .toArray(Integer[]::new);
        //3.写出
        FileWriter fw = new FileWriter("myio\\a.txt");
        String s = Arrays.toString(arr).replace(", ","-");
        String result = s.substring(1, s.length() - 1);
        fw.write(result);
        fw.close();
    }
}

本篇文章代码由黑马程序员提供

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day22-IO(异常&File&综合案例)

java 2025/1/6

1. 异常

1.1 异常概念

异常,就是不正常的意思。在生活中:医生说,你的身体某个部位有异常,该部位和正常相比有点不同,该部位的功能将受影响.在程序中的意思就是:

  • 异常 :指的是程序在执行过程中,出现的非正常的情况,最终会导致 JVM 的非正常停止。

在 Java 等面向对象的编程语言中,异常本身是一个类,产生异常就是创建异常对象并抛出了一个异常对象。Java 处理异常的方式是中断处理。

异常指的并不是语法错误,语法错了,编译不通过,不会产生字节码文件,根本不能运行.

1.2 异常体系

异常机制其实是帮助我们找到程序中的问题,异常的根类是java.lang.Throwable,其下有两个子类:java.lang.Errorjava.lang.Exception,平常所说的异常指java.lang.Exception

Throwable 体系:

  • Error:严重错误 Error,无法通过处理的错误,只能事先避免,好比绝症。
  • Exception:表示异常,异常产生后程序员可以通过代码的方式纠正,使程序继续运行,是必须要处理的。好比感冒、阑尾炎。

Throwable 中的常用方法:

  • public void printStackTrace():打印异常的详细信息。

    包含了异常的类型,异常的原因,还包括异常出现的位置,在开发和调试阶段,都得使用 printStackTrace。

  • public String getMessage():获取发生异常的原因。

    提示给用户的时候,就提示错误原因。

  • public String toString():获取异常的类型和异常描述信息(不用)。

出现异常,不要紧张,把异常的简单类名,拷贝到 API 中去查。

1.3 异常分类

我们平常说的异常就是指 Exception,因为这类异常一旦出现,我们就要对代码进行更正,修复程序。

异常(Exception)的分类:根据在编译时期还是运行时期去检查异常?

  • 编译时期异常:checked 异常。在编译时期,就会检查,如果没有处理异常,则编译失败。(如日期格式化异常)
  • 运行时期异常:runtime 异常。在运行时期,检查异常.在编译时期,运行异常不会编译器检测(不报错)。(如数学异常)

1.4 异常的产生过程解析

先运行下面的程序,程序会产生一个数组索引越界异常 ArrayIndexOfBoundsException。我们通过图解来解析下异常产生的过程。

工具类

public class ArrayTools {
    // 对给定的数组通过给定的角标获取元素。
    public static int getElement(int[] arr, int index) {
        int element = arr[index];
        return element;
    }
}

测试类

public class ExceptionDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = { 34, 12, 67 };
        intnum = ArrayTools.getElement(arr, 4)
        System.out.println("num=" + num);
        System.out.println("over");
    }
}

上述程序执行过程图解:

1.5 抛出异常 throw

在编写程序时,我们必须要考虑程序出现问题的情况。比如,在定义方法时,方法需要接受参数。那么,当调用方法使用接受到的参数时,首先需要先对参数数据进行合法的判断,数据若不合法,就应该告诉调用者,传递合法的数据进来。这时需要使用抛出异常的方式来告诉调用者。

在 java 中,提供了一个throw关键字,它用来抛出一个指定的异常对象。那么,抛出一个异常具体如何操作呢?

  1. 创建一个异常对象。封装一些提示信息(信息可以自己编写)。

  2. 需要将这个异常对象告知给调用者。怎么告知呢?怎么将这个异常对象传递到调用者处呢?通过关键字 throw 就可以完成。throw 异常对象。

    throw用在方法内,用来抛出一个异常对象,将这个异常对象传递到调用者处,并结束当前方法的执行。

使用格式:

throw new 异常类名(参数);

例如:

throw new NullPointerException("要访问的arr数组不存在");

throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("该索引在数组中不存在,已超出范围");

学习完抛出异常的格式后,我们通过下面程序演示下 throw 的使用。

public class ThrowDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个数组
        int[] arr = {2,4,52,2};
        //根据索引找对应的元素
        int index = 4;
        int element = getElement(arr, index);

        System.out.println(element);
        System.out.println("over");
    }
    /*
     * 根据 索引找到数组中对应的元素
     */
    public static int getElement(int[] arr,int index){
           //判断  索引是否越界
        if(index<0 || index>arr.length-1){
             /*
             判断条件如果满足,当执行完throw抛出异常对象后,方法已经无法继续运算。
             这时就会结束当前方法的执行,并将异常告知给调用者。这时就需要通过异常来解决。
              */
             throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("哥们,角标越界了```");
        }
        int element = arr[index];
        return element;
    }
}

注意:如果产生了问题,我们就会 throw 将问题描述类即异常进行抛出,也就是将问题返回给该方法的调用者。

那么对于调用者来说,该怎么处理呢?一种是进行捕获处理,另一种就是继续讲问题声明出去,使用 throws 声明处理。

1.6 声明异常 throws

声明异常:将问题标识出来,报告给调用者。如果方法内通过 throw 抛出了编译时异常,而没有捕获处理(稍后讲解该方式),那么必须通过 throws 进行声明,让调用者去处理。

关键字throws运用于方法声明之上,用于表示当前方法不处理异常,而是提醒该方法的调用者来处理异常(抛出异常).

声明异常格式:

修饰符 返回值类型 方法名(参数) throws 异常类名1,异常类名2…{   }

声明异常的代码演示:

public class ThrowsDemo {
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
        read("a.txt");
    }

    // 如果定义功能时有问题发生需要报告给调用者。可以通过在方法上使用throws关键字进行声明
    public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
        if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件
            // 我假设  如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常  throw
            throw new FileNotFoundException("文件不存在");
        }
    }
}

throws 用于进行异常类的声明,若该方法可能有多种异常情况产生,那么在 throws 后面可以写多个异常类,用逗号隔开。

public class ThrowsDemo2 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        read("a.txt");
    }

    public static void read(String path)throws FileNotFoundException, IOException {
        if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件
            // 我假设  如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常  throw
            throw new FileNotFoundException("文件不存在");
        }
        if (!path.equals("b.txt")) {
            throw new IOException();
        }
    }
}

1.7 捕获异常 try…catch

如果异常出现的话,会立刻终止程序,所以我们得处理异常:

  1. 该方法不处理,而是声明抛出,由该方法的调用者来处理(throws)。
  2. 在方法中使用 try-catch 的语句块来处理异常。

try-catch的方式就是捕获异常。

  • 捕获异常:Java 中对异常有针对性的语句进行捕获,可以对出现的异常进行指定方式的处理。

捕获异常语法如下:

try{
     编写可能会出现异常的代码
}catch(异常类型  e){
     处理异常的代码
     //记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
}

try:该代码块中编写可能产生异常的代码。

catch:用来进行某种异常的捕获,实现对捕获到的异常进行处理。

注意:try 和 catch 都不能单独使用,必须连用。

演示如下:

public class TryCatchDemo {
    public static void main(String[] args) {
        try {// 当产生异常时,必须有处理方式。要么捕获,要么声明。
            read("b.txt");
        } catch (FileNotFoundException e) {// 括号中需要定义什么呢?
              //try中抛出的是什么异常,在括号中就定义什么异常类型
            System.out.println(e);
        }
        System.out.println("over");
    }
    /*
     *
     * 我们 当前的这个方法中 有异常  有编译期异常
     */
    public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
        if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件
            // 我假设  如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常  throw
            throw new FileNotFoundException("文件不存在");
        }
    }
}

如何获取异常信息:

Throwable 类中定义了一些查看方法:

  • public String getMessage():获取异常的描述信息,原因(提示给用户的时候,就提示错误原因。

  • public String toString():获取异常的类型和异常描述信息(不用)。

  • public void printStackTrace():打印异常的跟踪栈信息并输出到控制台。

包含了异常的类型,异常的原因,还包括异常出现的位置,在开发和调试阶段,都得使用 printStackTrace。

在开发中呢也可以在 catch 将编译期异常转换成运行期异常处理。

多个异常使用捕获又该如何处理呢?

  1. 多个异常分别处理。
  2. 多个异常一次捕获,多次处理。
  3. 多个异常一次捕获一次处理。

一般我们是使用一次捕获多次处理方式,格式如下:

try{
     编写可能会出现异常的代码
}catch(异常类型A  e){  当try中出现A类型异常,就用该catch来捕获.
     处理异常的代码
     //记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
}catch(异常类型B  e){  当try中出现B类型异常,就用该catch来捕获.
     处理异常的代码
     //记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
}

注意:这种异常处理方式,要求多个 catch 中的异常不能相同,并且若 catch 中的多个异常之间有子父类异常的关系,那么子类异常要求在上面的 catch 处理,父类异常在下面的 catch 处理。

1.8 finally 代码块

finally:有一些特定的代码无论异常是否发生,都需要执行。另外,因为异常会引发程序跳转,导致有些语句执行不到。而 finally 就是解决这个问题的,在 finally 代码块中存放的代码都是一定会被执行的。

什么时候的代码必须最终执行?

当我们在 try 语句块中打开了一些物理资源(磁盘文件/网络连接/数据库连接等),我们都得在使用完之后,最终关闭打开的资源。

finally 的语法:

try…catch….finally:自身需要处理异常,最终还得关闭资源。

注意:finally 不能单独使用。

比如在我们之后学习的 IO 流中,当打开了一个关联文件的资源,最后程序不管结果如何,都需要把这个资源关闭掉。

finally 代码参考如下:

public class TryCatchDemo4 {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            read("a.txt");
        } catch (FileNotFoundException e) {
            //抓取到的是编译期异常  抛出去的是运行期
            throw new RuntimeException(e);
        } finally {
            System.out.println("不管程序怎样,这里都将会被执行。");
        }
        System.out.println("over");
    }
    /*
     *
     * 我们 当前的这个方法中 有异常  有编译期异常
     */
    public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
        if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件
            // 我假设  如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常  throw
            throw new FileNotFoundException("文件不存在");
        }
    }
}

当只有在 try 或者 catch 中调用退出 JVM 的相关方法,此时 finally 才不会执行,否则 finally 永远会执行。

1.9 异常注意事项

  • 运行时异常被抛出可以不处理。即不捕获也不声明抛出。
  • 如果父类抛出了多个异常,子类覆盖父类方法时,只能抛出相同的异常或者是他的子集。
  • 父类方法没有抛出异常,子类覆盖父类该方法时也不可抛出异常。此时子类产生该异常,只能捕获处理,不能声明抛出
  • 当多异常处理时,捕获处理,前边的类不能是后边类的父类
  • 在 try/catch 后可以追加 finally 代码块,其中的代码一定会被执行,通常用于资源回收。

1.10 概述

为什么需要自定义异常类:

我们说了 Java 中不同的异常类,分别表示着某一种具体的异常情况,那么在开发中总是有些异常情况是 SUN 没有定义好的,此时我们根据自己业务的异常情况来定义异常类。,例如年龄负数问题,考试成绩负数问题。

在上述代码中,发现这些异常都是 JDK 内部定义好的,但是实际开发中也会出现很多异常,这些异常很可能在 JDK 中没有定义过,例如年龄负数问题,考试成绩负数问题.那么能不能自己定义异常呢?

什么是自定义异常类:

在开发中根据自己业务的异常情况来定义异常类.

自定义一个业务逻辑异常: LoginException。一个登陆异常类。

异常类如何定义:

  1. 自定义一个编译期异常: 自定义类 并继承于java.lang.Exception
  2. 自定义一个运行时期的异常类:自定义类 并继承于java.lang.RuntimeException

1.11 自定义异常的练习

要求:我们模拟登陆操作,如果用户名已存在,则抛出异常并提示:亲,该用户名已经被注册。

首先定义一个登陆异常类 LoginException:

// 业务逻辑异常
public class LoginException extends Exception {
    /**
     * 空参构造
     */
    public LoginException() {
    }

    /**
     *
     * @param message 表示异常提示
     */
    public LoginException(String message) {
        super(message);
    }
}

模拟登陆操作,使用数组模拟数据库中存储的数据,并提供当前注册账号是否存在方法用于判断。

public class Demo {
    // 模拟数据库中已存在账号
    private static String[] names = {"bill","hill","jill"};

    public static void main(String[] args) {
        //调用方法
        try{
            // 可能出现异常的代码
            checkUsername("nill");
            System.out.println("注册成功");//如果没有异常就是注册成功
        } catch(LoginException e) {
            //处理异常
            e.printStackTrace();
        }
    }

    //判断当前注册账号是否存在
    //因为是编译期异常,又想调用者去处理 所以声明该异常
    public static boolean checkUsername(String uname) throws LoginException {
        for (String name : names) {
            if(name.equals(uname)){//如果名字在这里面 就抛出登陆异常
                throw new LoginException("亲"+name+"已经被注册了!");
            }
        }
        return true;
    }
}

2. File 类

2.1 概述

java.io.File 类是文件和目录路径名的抽象表示,主要用于文件和目录的创建、查找和删除等操作。

2.2 构造方法

  • public File(String pathname) :通过将给定的路径名字符串转换为抽象路径名来创建新的 File 实例。
  • public File(String parent, String child) :从父路径名字符串和子路径名字符串创建新的 File 实例。
  • public File(File parent, String child) :从父抽象路径名和子路径名字符串创建新的 File 实例。
  • 构造举例,代码如下:
// 文件路径名
String pathname = "D:\\aaa.txt";
File file1 = new File(pathname);

// 文件路径名
String pathname2 = "D:\\aaa\\bbb.txt";
File file2 = new File(pathname2);

// 通过父路径和子路径字符串
 String parent = "d:\\aaa";
 String child = "bbb.txt";
 File file3 = new File(parent, child);

// 通过父级File对象和子路径字符串
File parentDir = new File("d:\\aaa");
String child = "bbb.txt";
File file4 = new File(parentDir, child);

小贴士:

  1. 一个 File 对象代表硬盘中实际存在的一个文件或者目录。
  2. 无论该路径下是否存在文件或者目录,都不影响 File 对象的创建。

2.3 常用方法

获取功能的方法

  • public String getAbsolutePath() :返回此 File 的绝对路径名字符串。

  • public String getPath() :将此 File 转换为路径名字符串。

  • public String getName() :返回由此 File 表示的文件或目录的名称。

  • public long length() :返回由此 File 表示的文件的长度。

    方法演示,代码如下:

    public class FileGet {
        public static void main(String[] args) {
            File f = new File("d:/aaa/bbb.java");
            System.out.println("文件绝对路径:"+f.getAbsolutePath());
            System.out.println("文件构造路径:"+f.getPath());
            System.out.println("文件名称:"+f.getName());
            System.out.println("文件长度:"+f.length()+"字节");
    
            File f2 = new File("d:/aaa");
            System.out.println("目录绝对路径:"+f2.getAbsolutePath());
            System.out.println("目录构造路径:"+f2.getPath());
            System.out.println("目录名称:"+f2.getName());
            System.out.println("目录长度:"+f2.length());
        }
    }
    输出结果:
    文件绝对路径:d:\aaa\bbb.java
    文件构造路径:d:\aaa\bbb.java
    文件名称:bbb.java
    文件长度:636字节
    
    目录绝对路径:d:\aaa
    目录构造路径:d:\aaa
    目录名称:aaa
    目录长度:4096
    

API 中说明:length(),表示文件的长度。但是 File 对象表示目录,则返回值未指定。

绝对路径和相对路径

  • 绝对路径:从盘符开始的路径,这是一个完整的路径。
  • 相对路径:相对于项目目录的路径,这是一个便捷的路径,开发中经常使用。
public class FilePath {
    public static void main(String[] args) {
          // D盘下的bbb.java文件
        File f = new File("D:\\bbb.java");
        System.out.println(f.getAbsolutePath());

        // 项目下的bbb.java文件
        File f2 = new File("bbb.java");
        System.out.println(f2.getAbsolutePath());
    }
}
输出结果:
D:\bbb.java
D:\idea_project_test4\bbb.java

判断功能的方法

  • public boolean exists() :此 File 表示的文件或目录是否实际存在。
  • public boolean isDirectory() :此 File 表示的是否为目录。
  • public boolean isFile() :此 File 表示的是否为文件。

方法演示,代码如下:

public class FileIs {
    public static void main(String[] args) {
        File f = new File("d:\\aaa\\bbb.java");
        File f2 = new File("d:\\aaa");
          // 判断是否存在
        System.out.println("d:\\aaa\\bbb.java 是否存在:"+f.exists());
        System.out.println("d:\\aaa 是否存在:"+f2.exists());
          // 判断是文件还是目录
        System.out.println("d:\\aaa 文件?:"+f2.isFile());
        System.out.println("d:\\aaa 目录?:"+f2.isDirectory());
    }
}
输出结果:
d:\aaa\bbb.java 是否存在:true
d:\aaa 是否存在:true
d:\aaa 文件?:false
d:\aaa 目录?:true

创建删除功能的方法

  • public boolean createNewFile() :当且仅当具有该名称的文件尚不存在时,创建一个新的空文件。
  • public boolean delete() :删除由此 File 表示的文件或目录。
  • public boolean mkdir() :创建由此 File 表示的目录。
  • public boolean mkdirs() :创建由此 File 表示的目录,包括任何必需但不存在的父目录。

方法演示,代码如下:

public class FileCreateDelete {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 文件的创建
        File f = new File("aaa.txt");
        System.out.println("是否存在:"+f.exists()); // false
        System.out.println("是否创建:"+f.createNewFile()); // true
        System.out.println("是否存在:"+f.exists()); // true

         // 目录的创建
          File f2= new File("newDir");
        System.out.println("是否存在:"+f2.exists());// false
        System.out.println("是否创建:"+f2.mkdir());	// true
        System.out.println("是否存在:"+f2.exists());// true

        // 创建多级目录
          File f3= new File("newDira\\newDirb");
        System.out.println(f3.mkdir());// false
        File f4= new File("newDira\\newDirb");
        System.out.println(f4.mkdirs());// true

          // 文件的删除
           System.out.println(f.delete());// true

          // 目录的删除
        System.out.println(f2.delete());// true
        System.out.println(f4.delete());// false
    }
}

API 中说明:delete 方法,如果此 File 表示目录,则目录必须为空才能删除。

2.4 目录的遍历

  • public String[] list() :返回一个 String 数组,表示该 File 目录中的所有子文件或目录。
  • public File[] listFiles() :返回一个 File 数组,表示该 File 目录中的所有的子文件或目录。
public class FileFor {
    public static void main(String[] args) {
        File dir = new File("d:\\java_code");

          //获取当前目录下的文件以及文件夹的名称。
        String[] names = dir.list();
        for(String name : names){
            System.out.println(name);
        }
        //获取当前目录下的文件以及文件夹对象,只要拿到了文件对象,那么就可以获取更多信息
        File[] files = dir.listFiles();
        for (File file : files) {
            System.out.println(file);
        }
    }
}

小贴士:

调用 listFiles 方法的 File 对象,表示的必须是实际存在的目录,否则返回 null,无法进行遍历。

2.5 综合练习

练习 1:创建文件夹

​ 在当前模块下的 aaa 文件夹中创建一个 a.txt 文件

代码实现:

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //需求:在当前模块下的aaa文件夹中创建一个a.txt文件

        //1.创建a.txt的父级路径
        File file = new File("myfile\\aaa");
        //2.创建父级路径
        //如果aaa是存在的,那么此时创建失败的。
        //如果aaa是不存在的,那么此时创建成功的。
        file.mkdirs();
        //3.拼接父级路径和子级路径
        File src = new File(file,"a.txt");
        boolean b = src.createNewFile();
        if(b){
            System.out.println("创建成功");
        }else{
            System.out.println("创建失败");
        }
    }
}

练习 2:查找文件(不考虑子文件夹)

​ 定义一个方法找某一个文件夹中,是否有以 avi 结尾的电影(暂时不需要考虑子文件夹)

代码示例:

public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        /*需求:
             定义一个方法找某一个文件夹中,是否有以avi结尾的电影。
            (暂时不需要考虑子文件夹)
        */

        File file = new File("D:\\aaa\\bbb");
        boolean b = haveAVI(file);
        System.out.println(b);
    }
    /*
    * 作用:用来找某一个文件夹中,是否有以avi结尾的电影
    * 形参:要查找的文件夹
    * 返回值:查找的结果  存在true  不存在false
    * */
    public static boolean haveAVI(File file){// D:\\aaa
        //1.进入aaa文件夹,而且要获取里面所有的内容
        File[] files = file.listFiles();
        //2.遍历数组获取里面的每一个元素
        for (File f : files) {
            //f:依次表示aaa文件夹里面每一个文件或者文件夹的路径
            if(f.isFile() && f.getName().endsWith(".avi")){
                return true;
            }
        }
        //3.如果循环结束之后还没有找到,直接返回false
        return false;
    }
}

练习 3:(考虑子文件夹)

​ 找到电脑中所有以 avi 结尾的电影。(需要考虑子文件夹)

代码示例:

public class Test3 {
    public static void main(String[] args) {
        /* 需求:
        找到电脑中所有以avi结尾的电影。(需要考虑子文件夹)


        套路:
            1,进入文件夹
            2,遍历数组
            3,判断
            4,判断

        */

        findAVI();

    }

    public static void findAVI(){
        //获取本地所有的盘符
        File[] arr = File.listRoots();
        for (File f : arr) {
            findAVI(f);
        }
    }

    public static void findAVI(File src){//"C:\\
        //1.进入文件夹src
        File[] files = src.listFiles();
        //2.遍历数组,依次得到src里面每一个文件或者文件夹
        if(files != null){
            for (File file : files) {
                if(file.isFile()){
                    //3,判断,如果是文件,就可以执行题目的业务逻辑
                    String name = file.getName();
                    if(name.endsWith(".avi")){
                        System.out.println(file);
                    }
                }else{
                    //4,判断,如果是文件夹,就可以递归
                    //细节:再次调用本方法的时候,参数一定要是src的次一级路径
                    findAVI(file);
                }
            }
        }
    }
}

练习 4:删除多级文件夹

需求: 如果我们要删除一个有内容的文件夹 1.先删除文件夹里面所有的内容 2.再删除自己

代码示例:

public class Test4 {
    public static void main(String[] args) {
        /*
           删除一个多级文件夹
           如果我们要删除一个有内容的文件夹
           1.先删除文件夹里面所有的内容
           2.再删除自己
        */

        File file = new File("D:\\aaa\\src");
        delete(file);

    }

    /*
    * 作用:删除src文件夹
    * 参数:要删除的文件夹
    * */
    public static void delete(File src){
        //1.先删除文件夹里面所有的内容
        //进入src
        File[] files = src.listFiles();
        //遍历
        for (File file : files) {
            //判断,如果是文件,删除
            if(file.isFile()){
                file.delete();
            }else {
                //判断,如果是文件夹,就递归
                delete(file);
            }
        }
        //2.再删除自己
        src.delete();
    }
}

练习 5:统计大小

​ 需求:统计一个文件夹的总大小

代码示例:

public class Test5 {
    public static void main(String[] args) {
       /*需求:
            统计一个文件夹的总大小
      */


        File file = new File("D:\\aaa\\src");

        long len = getLen(file);
        System.out.println(len);//4919189
    }

    /*
    * 作用:
    *       统计一个文件夹的总大小
    * 参数:
    *       表示要统计的那个文件夹
    * 返回值:
    *       统计之后的结果
    *
    * 文件夹的总大小:
    *       说白了,文件夹里面所有文件的大小
    * */
    public static long getLen(File src){
        //1.定义变量进行累加
        long len = 0;
        //2.进入src文件夹
        File[] files = src.listFiles();
        //3.遍历数组
        for (File file : files) {
            //4.判断
            if(file.isFile()){
                //我们就把当前文件的大小累加到len当中
                len = len + file.length();
            }else{
                //判断,如果是文件夹就递归
                len = len + getLen(file);
            }
        }
        return len;
    }
}

练习 6:统计文件个数

需求:统计一个文件夹中每种文件的个数并打印。(考虑子文件夹)
打印格式如下:
txt:3 个
doc:4 个
jpg:6 个

代码示例:

public class Test6 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        /*
            需求:统计一个文件夹中每种文件的个数并打印。(考虑子文件夹)
            打印格式如下:
            txt:3个
            doc:4个
            jpg:6个
        */
        File file = new File("D:\\aaa\\src");
        HashMap<String, Integer> hm = getCount(file);
        System.out.println(hm);
    }

    /*
    * 作用:
    *       统计一个文件夹中每种文件的个数
    * 参数:
    *       要统计的那个文件夹
    * 返回值:
    *       用来统计map集合
    *       键:后缀名 值:次数
    *
    *       a.txt
    *       a.a.txt
    *       aaa(不需要统计的)
    *
    *
    * */
    public static HashMap<String,Integer> getCount(File src){
        //1.定义集合用来统计
        HashMap<String,Integer> hm = new HashMap<>();
        //2.进入src文件夹
        File[] files = src.listFiles();
        //3.遍历数组
        for (File file : files) {
            //4.判断,如果是文件,统计
            if(file.isFile()){
                //a.txt
                String name = file.getName();
                String[] arr = name.split("\\.");
                if(arr.length >= 2){
                    String endName = arr[arr.length - 1];
                    if(hm.containsKey(endName)){
                        //存在
                        int count = hm.get(endName);
                        count++;
                        hm.put(endName,count);
                    }else{
                        //不存在
                        hm.put(endName,1);
                    }
                }
            }else{
                //5.判断,如果是文件夹,递归
                //sonMap里面是子文件中每一种文件的个数
                HashMap<String, Integer> sonMap = getCount(file);
                //hm:  txt=1  jpg=2  doc=3
                //sonMap: txt=3 jpg=1
                //遍历sonMap把里面的值累加到hm当中
                Set<Map.Entry<String, Integer>> entries = sonMap.entrySet();
                for (Map.Entry<String, Integer> entry : entries) {
                    String key = entry.getKey();
                    int value = entry.getValue();
                    if(hm.containsKey(key)){
                        //存在
                        int count = hm.get(key);
                        count = count + value;
                        hm.put(key,count);
                    }else{
                        //不存在
                        hm.put(key,value);
                    }
                }
            }
        }
        return hm;
    }
}

本篇文章代码由黑马程序员提供

阅读全文

day21-可变参数&综合训练

java 2025/1/5

1. 可变参数

JDK1.5之后,如果我们定义一个方法需要接受多个参数,并且多个参数类型一致,我们可以对其简化.

格式:

修饰符 返回值类型 方法名(参数类型... 形参名){  }

底层:

​ 其实就是一个数组

好处:

​ 在传递数据的时候,省的我们自己创建数组并添加元素了,JDK 底层帮我们自动创建数组并添加元素了

代码演示:

  public class ChangeArgs {
    public static void main(String[] args) {
        int sum = getSum(6, 7, 2, 12, 2121);
        System.out.println(sum);
    }

    public static int getSum(int... arr) {
           int sum = 0;
            for (int a : arr) {
         sum += a;
        }
            return sum;
    }
}

注意:

​ 1.一个方法只能有一个可变参数

​ 2.如果方法中有多个参数,可变参数要放到最后。

应用场景: Collections

​ 在 Collections 中也提供了添加一些元素方法:

public static <T> boolean addAll(Collection<T> c, T... elements) :往集合中添加一些元素。

代码演示:

public class CollectionsDemo {
    public static void main(String[] args) {
      ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
      //原来写法
      //list.add(12);
      //list.add(14);
      //list.add(15);
      //list.add(1000);
      //采用工具类 完成 往集合中添加元素
      Collections.addAll(list, 5, 222, 1,2);
      System.out.println(list);
}

2. Collections 类

2.1 Collections 常用功能

  • java.utils.Collections是集合工具类,用来对集合进行操作。

    常用方法如下:

  • public static void shuffle(List<?> list) :打乱集合顺序。

  • public static <T> void sort(List<T> list):将集合中元素按照默认规则排序。

  • public static <T> void sort(List<T> list,Comparator<? super T> ):将集合中元素按照指定规则排序。

代码演示:

public class CollectionsDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();

        list.add(100);
        list.add(300);
        list.add(200);
        list.add(50);
        //排序方法
        Collections.sort(list);
        System.out.println(list);
    }
}
结果:
[50,100, 200, 300]

我们的集合按照默认的自然顺序进行了排列,如果想要指定顺序那该怎么办呢?

2.2 Comparator 比较器

创建一个学生类,存储到 ArrayList 集合中完成指定排序操作。

Student 类

public class Student{
    private String name;
    private int age;
    //构造方法
    //get/set
     //toString
}

测试类:

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建四个学生对象 存储到集合中
        ArrayList<Student> list = new ArrayList<Student>();

        list.add(new Student("rose",18));
        list.add(new Student("jack",16));
        list.add(new Student("abc",20));
        Collections.sort(list, new Comparator<Student>() {
            @Override
            public int compare(Student o1, Student o2) {
            return o1.getAge()-o2.getAge();//以学生的年龄升序
            }
        });


        for (Student student : list) {
            System.out.println(student);
        }
    }
}
Student{name='jack', age=16}
Student{name='rose', age=18}
Student{name='abc', age=20}

3. 综合练习

练习 1:随机点名器

需求:班级里有 N 个学生,实现随机点名器

代码实现:

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        /* 班级里有N个学生,学生属性:姓名,年龄,性别。
        实现随机点名器。*/


        //1.定义集合
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        //2.添加数据
        Collections.addAll(list,"范闲","范建","范统","杜子腾","杜琦燕","宋合泛","侯笼藤","朱益群","朱穆朗玛峰","袁明媛");
        //3.随机点名
        /* Random r = new Random();
        int index = r.nextInt(list.size());
        String name = list.get(index);
        System.out.println(name);*/

        //打乱
        Collections.shuffle(list);

        String name = list.get(0);
        System.out.println(name);


    }
}

练习 2:带概率的随机

需求:

​ 班级里有 N 个学生

​ 要求在随机的时候,70%的概率随机到男生,30%的概率随机到女生

代码实现:

public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        /* 班级里有N个学生
        要求:
        70%的概率随机到男生
        30%的概率随机到女生

        "范闲","范建","范统","杜子腾","宋合泛","侯笼藤","朱益群","朱穆朗玛峰",
        "杜琦燕","袁明媛","李猜","田蜜蜜",
        */
        //1.创建集合
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
        //2.添加数据
        Collections.addAll(list,1,1,1,1,1,1,1);
        Collections.addAll(list,0,0,0);
        //3.打乱集合中的数据
        Collections.shuffle(list);
        //4.从list集合中随机抽取0或者1
        Random r = new Random();
        int index = r.nextInt(list.size());
        int number = list.get(index);
        System.out.println(number);
        //5.创建两个集合分别存储男生和女生的名字
        ArrayList<String> boyList = new ArrayList<>();
        ArrayList<String> girlList = new ArrayList<>();

        Collections.addAll(boyList,"范闲","范建","范统","杜子腾","宋合泛","侯笼藤","朱益群","朱穆朗玛峰");
        Collections.addAll(girlList,"杜琦燕","袁明媛","李猜","田蜜蜜");

        //6.判断此时是从boyList里面抽取还是从girlList里面抽取
        if(number == 1){
            //boyList
            int boyIndex = r.nextInt(boyList.size());
            String name = boyList.get(boyIndex);
            System.out.println(name);
        }else{
            //girlList
            int girlIndex = r.nextInt(girlList.size());
            String name = girlList.get(girlIndex);
            System.out.println(name);
        }


    }
}

练习 3:随机不重复

需求:

​ 班级里有 N 个学生,被点到的学生不会再被点到。但是如果班级中所有的学生都点完了, 需要重新开启第二轮点名。

代码实现:

public class Test3 {
    public static void main(String[] args) {
       /* 班级里有5个学生
        要求:
        被点到的学生不会再被点到。
        但是如果班级中所有的学生都点完了,需要重新开启第二轮点名。*/


        //1.定义集合
        ArrayList<String> list1 = new ArrayList<>();
        //2.添加数据
        Collections.addAll(list1, "范闲", "范建", "范统", "杜子腾", "杜琦燕", "宋合泛", "侯笼藤", "朱益群", "朱穆朗玛峰", "袁明媛");
        //创建一个临时的集合,用来存已经被点到学生的名字
        ArrayList<String> list2 = new ArrayList<>();
        //外循环:表示轮数
        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            System.out.println("=========第" + i + "轮点名开始了======================");
            //3.获取集合的长度
            int count = list1.size();
            //4.随机点名
            Random r = new Random();
            //内循环:每一轮中随机循环抽取的过程
            for (int j = 0; j < count; j++) {
                int index = r.nextInt(list1.size());
                String name = list1.remove(index);
                list2.add(name);
                System.out.println(name);
            }
            //此时表示一轮点名结束
            //list1 空了 list2 10个学生的名字
            list1.addAll(list2);
            list2.clear();

        }
    }
}

练习 4:集合的嵌套

需求:

​ 定义一个 Map 集合,键用表示省份名称 province,值表示市 city,但是市会有多个。

添加完毕后,遍历结果格式如下:

​ 江苏省 = 南京市,扬州市,苏州市,无锡市,常州市

湖北省 = 武汉市,孝感市,十堰市,宜昌市,鄂州市

河北省 = 石家庄市,唐山市,邢台市,保定市,张家口市

代码实现:

public class Test4 {
    public static void main(String[] args) {
        /* 需求
        定义一个Map集合,键用表示省份名称province,值表示市city,但是市会有多个。
        添加完毕后,遍历结果格式如下:
                江苏省 = 南京市,扬州市,苏州市,无锡市,常州市
                湖北省 = 武汉市,孝感市,十堰市,宜昌市,鄂州市
                河北省 = 石家庄市,唐山市,邢台市,保定市,张家口市*/


        //1.创建Map集合
        HashMap<String, ArrayList<String>> hm = new HashMap<>();

        //2.创建单列集合存储市
        ArrayList<String> city1 = new ArrayList<>();
        city1.add("南京市");
        city1.add("扬州市");
        city1.add("苏州市");
        city1.add("无锡市");
        city1.add("常州市");

        ArrayList<String> city2 = new ArrayList<>();
        city2.add("武汉市");
        city2.add("孝感市");
        city2.add("十堰市");
        city2.add("宜昌市");
        city2.add("鄂州市");

        ArrayList<String> city3 = new ArrayList<>();
        city3.add("石家庄市");
        city3.add("唐山市");
        city3.add("邢台市");
        city3.add("保定市");
        city3.add("张家口市");

        //3.把省份和多个市添加到map集合
        hm.put("江苏省",city1);
        hm.put("湖北省",city2);
        hm.put("河北省",city3);

        Set<Map.Entry<String, ArrayList<String>>> entries = hm.entrySet();
        for (Map.Entry<String, ArrayList<String>> entry : entries) {
            //entry依次表示每一个键值对对象
            String key = entry.getKey();
            ArrayList<String> value = entry.getValue();
            StringJoiner sj = new StringJoiner(", ","","");
            for (String city : value) {
                sj.add(city);
            }
            System.out.println(key + " = " + sj);

        }
    }
}

4. 斗地主发牌

4.1 案例介绍

按照斗地主的规则,完成洗牌发牌的动作。
具体规则:

使用 54 张牌打乱顺序,三个玩家参与游戏,三人交替摸牌,每人 17 张牌,最后三张留作底牌。

4.2 案例分析

  • 准备牌:

    牌可以设计为一个 ArrayList,每个字符串为一张牌。
    每张牌由花色数字两部分组成,我们可以使用花色集合与数字集合嵌套迭代完成每张牌的组装。
    牌由 Collections 类的 shuffle 方法进行随机排序。

  • 发牌

    将每个人以及底牌设计为 ArrayList,将最后 3 张牌直接存放于底牌,剩余牌通过对 3 取模依次发牌。

  • 看牌

    直接打印每个集合。

4.3 代码实现

public class App {
    public static void main(String[] args) {
      /*
        完成控制台版的三步:
          准备牌
          洗牌
          发牌
       */
        //从程序的主入口开启斗地主游戏
        new PokerGame();
    }
}

public class PokerGame {
    //牌盒
    //♥3 ♣3
    static ArrayList<String> list = new ArrayList<>();

    //静态代码块
    //特点:随着类的加载而在加载的,而且只执行一次。
    static {
        //准备牌
        // "♦", "♣", "♥", "♠"
        // "3", "4", "5", "6", "7", "8", "9", "10", "J", "Q", "K", "A", "2"
        String[] color = {"♦", "♣", "♥", "♠" };
        String[] number = {"3", "4", "5", "6", "7", "8", "9", "10", "J", "Q", "K", "A", "2"};

        for (String c : color) {
            //c依次表示每一种花色
            for (String n : number) {
                //n 依次表示每一个数字
                list.add(c + n);
            }
        }
        list.add("小王");
        list.add("大王");
    }

    public PokerGame(){
        //洗牌
        Collections.shuffle(list);

        //发牌
        ArrayList<String> lord = new ArrayList<>();
        ArrayList<String> player1 = new ArrayList<>();
        ArrayList<String> player2 = new ArrayList<>();
        ArrayList<String> player3 = new ArrayList<>();

        //遍历牌盒得到每一张牌
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            //i:索引
            String poker = list.get(i);
            if(i <= 2){
                lord.add(poker);
                continue;
            }

            //给三个玩家轮流发牌
            if(i % 3 == 0){
                player1.add(poker);
            }else if(i % 3 == 1){
                player2.add(poker);
            }else{
                player3.add(poker);
            }
        }
        //看牌
        lookPoker("底牌",lord);
        lookPoker("钢脑壳",player1);
        lookPoker("大帅比",player2);
        lookPoker("蛋筒",player3);

    }

    /*
    * 参数一:玩家的名字
    * 参数二:每位玩家的牌
    * */
    public void lookPoker(String name, ArrayList<String> list){
        System.out.print(name + ": ");
        for (String poker : list) {
            System.out.print(poker + " ");
        }
        System.out.println();
    }
}

4.4 排序(第一种排序方式)

public class App {
    public static void main(String[] args) {
      /*
        完成控制台版的四步:
          准备牌
          洗牌
          发牌
          排序

       */

        //从程序的主入口开启斗地主游戏
        new PokerGame();
    }
}


public class PokerGame {
    //牌盒 Map
    //此时我们只要把牌跟序号产生对应关系就可以了,不需要按照序号进行排序,所以只要HashMap就可以了
    static HashMap<Integer, String> hm = new HashMap<>();
    static ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();

    static {
        String[] color = {"♦", "♣", "♥", "♠"};
        String[] number = {"3", "4", "5", "6", "7", "8", "9", "10", "J", "Q", "K", "A", "2"};

        //序号
        int serialNumber = 1;
        //细节
        for (String n : number) {
            //依次表示每一个数字
            for (String c : color) {
                //依次表示每一个花色
                hm.put(serialNumber, c + n);
                list.add(serialNumber);
                serialNumber++;
            }
        }

        hm.put(serialNumber, "小王");
        list.add(serialNumber);
        serialNumber++;
        hm.put(serialNumber, "大王");
        list.add(serialNumber);

    }

    public PokerGame() {
        //洗牌
        Collections.shuffle(list);

        //发牌
        TreeSet<Integer> lord = new TreeSet<>();
        TreeSet<Integer> player1 = new TreeSet<>();
        TreeSet<Integer> player2 = new TreeSet<>();
        TreeSet<Integer> player3 = new TreeSet<>();

        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            //i :依次表示集合中的每一个索引
            //list.get(i)元素:牌的序号
            int serialNumber = list.get(i);

            if(i <= 2){
                lord.add(serialNumber);
                continue;
            }

            if(i % 3 == 0){
                player1.add(serialNumber);
            }else if(i % 3 == 1){
                player2.add(serialNumber);
            }else{
                player3.add(serialNumber);
            }
        }


        //看牌
        lookPoker("底牌",lord);
        lookPoker("钢脑壳",player1);
        lookPoker("大帅比",player2);
        lookPoker("蛋筒",player3);

    }

    /*
    * 参数一:玩家的名字
    * 参数二:牌的序号
    * */
    public void lookPoker(String name, TreeSet<Integer> ts){
        System.out.print(name + ": ");
        //遍历TreeSet集合得到每一个序号,再拿着序号到Map集合中去找真正的牌
        for (int serialNumber : ts) {
            String poker = hm.get(serialNumber);
            System.out.print(poker + " ");
        }
        System.out.println();
    }
}

4.5 排序(第二种排序方式)

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        new PokerGame();
    }
}


public class PokerGame {
    //牌盒
    static ArrayList<String> list = new ArrayList<>();

    //创建一个集合,用来添加牌的价值
    static HashMap<String, Integer> hm = new HashMap<>();

    static {
        //准备牌
        String[] color = {"♦", "♣", "♥", "♠"};
        String[] number = {"3", "4", "5", "6", "7", "8", "9", "10", "J", "Q", "K", "A", "2"};

        for (String c : color) {
            for (String n : number) {
                list.add(c + n);
            }
        }
        list.add(" 小王");
        list.add(" 大王");


        //指定牌的价值
        //牌上的数字到Map集合中判断是否存在
        //存在,获取价值
        //不存在,本身的数字就是价值
        hm.put("J", 11);
        hm.put("Q", 12);
        hm.put("K", 13);
        hm.put("A", 14);
        hm.put("2", 15);
        hm.put("小王", 50);
        hm.put("大王", 100);


    }

    public PokerGame() {
        //洗牌
        Collections.shuffle(list);

        //发牌
        ArrayList<String> lord = new ArrayList<>();
        ArrayList<String> player1 = new ArrayList<>();
        ArrayList<String> player2 = new ArrayList<>();
        ArrayList<String> player3 = new ArrayList<>();

        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            String poker = list.get(i);
            //发底牌
            if (i <= 2) {
                lord.add(poker);
                continue;
            }

            //给三个玩家轮流发牌
            if (i % 3 == 0) {
                player1.add(poker);
            } else if (i % 3 == 1) {
                player2.add(poker);
            } else {
                player3.add(poker);
            }
        }


        //排序
        order(lord);
        order(player1);
        order(player2);
        order(player3);


        //看牌
        lookPoker("底牌",lord);
        lookPoker("钢脑壳",player1);
        lookPoker("大帅比",player2);
        lookPoker("蛋筒",player3);
    }


    /*
     * 参数一:玩家的名字
     * 参数二:每位玩家的牌
     * */
    public void lookPoker(String name, ArrayList<String> list){
        System.out.print(name + ": ");
        for (String poker : list) {
            System.out.print(poker + " ");
        }
        System.out.println();

    }


    //利用牌的价值进行排序
    //参数:集合
    //♥5 ♥3 ♥6 ♥7 ♥9
    public void order(ArrayList<String> list){
        Collections.sort(list, new Comparator<String>() {
            //Array.sort (插入排序 + 二分查找)
            @Override
            public int compare(String o1, String o2) {
                //o1:表示当前要插入到有序序列中的牌
                //o2:表示已经在有序序列中存在的牌

                //负数:o1小 插入到前面
                //正数:o1大 插入到后面
                //0:o1的数字跟o2的数字是一样的,需要按照花色再次排序

                //1.计算o1的花色和价值   大王
                String color1 = o1.substring(0, 1);
                int value1 = getValue(o1);

                //2.计算o2的花色和价值
                String color2 = o2.substring(0, 1);
                int value2 = getValue(o2);

                //3.比较o1和o2的价值    ♥3  ♠3
                int i = value1 - value2;
                return i == 0 ? color1.compareTo(color2) : i;

            }
        });
    }

    //计算牌的价值
    //参数:牌
    //返回值:价值
    public int getValue(String poker){//♥3
        //获取牌上的数字
        String number = poker.substring(1);//把这里截取出来的结果,让这个结果再Map集合中存在 “ 大王”
        //拿着数字到map集合中判断是否存在
        if(hm.containsKey(number)){
            //存在,获取价值
            return hm.get(number);
        }else{
            //不存在,类型转换
            return Integer.parseInt(number);
        }
    }
}

本篇文章代码由黑马程序员提供

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day20-集合04

java 2025/1/5

1.不可变集合

1.1 什么是不可变集合

​ 是一个长度不可变,内容也无法修改的集合

1.2 使用场景

​ 如果某个数据不能被修改,把它防御性地拷贝到不可变集合中是个很好的实践。

​ 当集合对象被不可信的库调用时,不可变形式是安全的。

简单理解:

​ 不想让别人修改集合中的内容

比如说:

1,斗地主的 54 张牌,是不能添加,不能删除,不能修改的

2,斗地主的打牌规则:单张,对子,三张,顺子等,也是不能修改的

3,用代码获取的操作系统硬件信息,也是不能被修改的

1.3 不可变集合分类

  • 不可变的 list 集合
  • 不可变的 set 集合
  • 不可变的 map 集合

1.4 不可变的 list 集合

public class ImmutableDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        /*
            创建不可变的List集合
            "张三", "李四", "王五", "赵六"
        */

        //一旦创建完毕之后,是无法进行修改的,在下面的代码中,只能进行查询操作
        List<String> list = List.of("张三", "李四", "王五", "赵六");

        System.out.println(list.get(0));
        System.out.println(list.get(1));
        System.out.println(list.get(2));
        System.out.println(list.get(3));

        System.out.println("---------------------------");

        for (String s : list) {
            System.out.println(s);
        }

        System.out.println("---------------------------");


        Iterator<String> it = list.iterator();
        while(it.hasNext()){
            String s = it.next();
            System.out.println(s);
        }
        System.out.println("---------------------------");

        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            String s = list.get(i);
            System.out.println(s);
        }
        System.out.println("---------------------------");

        //list.remove("李四");
        //list.add("aaa");
        list.set(0,"aaa");
    }
}

1.5 不可变的 Set 集合

public class ImmutableDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        /*
           创建不可变的Set集合
           "张三", "李四", "王五", "赵六"


           细节:
                当我们要获取一个不可变的Set集合时,里面的参数一定要保证唯一性
        */

        //一旦创建完毕之后,是无法进行修改的,在下面的代码中,只能进行查询操作
        Set<String> set = Set.of("张三", "张三", "李四", "王五", "赵六");

        for (String s : set) {
            System.out.println(s);
        }

        System.out.println("-----------------------");

        Iterator<String> it = set.iterator();
        while(it.hasNext()){
            String s = it.next();
            System.out.println(s);
        }

        System.out.println("-----------------------");
        //set.remove("王五");
    }
}

1.6 不可变的 Map 集合

1.6.1:键值对个数小于等于 10

public class ImmutableDemo3 {
    public static void main(String[] args) {
       /*
        创建Map的不可变集合
            细节1:
                键是不能重复的
            细节2:
                Map里面的of方法,参数是有上限的,最多只能传递20个参数,10个键值对
            细节3:
                如果我们要传递多个键值对对象,数量大于10个,在Map接口中还有一个方法
        */

        //一旦创建完毕之后,是无法进行修改的,在下面的代码中,只能进行查询操作
        Map<String, String> map = Map.of("张三", "南京", "张三", "北京", "王五", "上海",
                "赵六", "广州", "孙七", "深圳", "周八", "杭州",
                "吴九", "宁波", "郑十", "苏州", "刘一", "无锡",
                "陈二", "嘉兴");

        Set<String> keys = map.keySet();
        for (String key : keys) {
            String value = map.get(key);
            System.out.println(key + "=" + value);
        }

        System.out.println("--------------------------");

        Set<Map.Entry<String, String>> entries = map.entrySet();
        for (Map.Entry<String, String> entry : entries) {
            String key = entry.getKey();
            String value = entry.getValue();
            System.out.println(key + "=" + value);
        }
        System.out.println("--------------------------");
    }
}

1.6.2:键值对个数大于 10

public class ImmutableDemo4 {
    public static void main(String[] args) {

        /*
            创建Map的不可变集合,键值对的数量超过10个
        */

        //1.创建一个普通的Map集合
        HashMap<String, String> hm = new HashMap<>();
        hm.put("张三", "南京");
        hm.put("李四", "北京");
        hm.put("王五", "上海");
        hm.put("赵六", "北京");
        hm.put("孙七", "深圳");
        hm.put("周八", "杭州");
        hm.put("吴九", "宁波");
        hm.put("郑十", "苏州");
        hm.put("刘一", "无锡");
        hm.put("陈二", "嘉兴");
        hm.put("aaa", "111");

        //2.利用上面的数据来获取一个不可变的集合
/*
        //获取到所有的键值对对象(Entry对象)
        Set<Map.Entry<String, String>> entries = hm.entrySet();
        //把entries变成一个数组
        Map.Entry[] arr1 = new Map.Entry[0];
        //toArray方法在底层会比较集合的长度跟数组的长度两者的大小
        //如果集合的长度 > 数组的长度 :数据在数组中放不下,此时会根据实际数据的个数,重新创建数组
        //如果集合的长度 <= 数组的长度:数据在数组中放的下,此时不会创建新的数组,而是直接用
        Map.Entry[] arr2 = entries.toArray(arr1);
        //不可变的map集合
        Map map = Map.ofEntries(arr2);
        map.put("bbb","222");*/


        //Map<Object, Object> map = Map.ofEntries(hm.entrySet().toArray(new Map.Entry[0]));

        Map<String, String> map = Map.copyOf(hm);
        map.put("bbb","222");
    }
}

2.Stream 流

2.1 体验 Stream 流【理解】

  • 案例需求

    按照下面的要求完成集合的创建和遍历

    • 创建一个集合,存储多个字符串元素
    • 把集合中所有以”张”开头的元素存储到一个新的集合
    • 把”张”开头的集合中的长度为 3 的元素存储到一个新的集合
    • 遍历上一步得到的集合
  • 原始方式示例代码

    public class MyStream1 {
        public static void main(String[] args) {
            //集合的批量添加
            ArrayList<String> list1 = new ArrayList<>(List.of("张三丰","张无忌","张翠山","王二麻子","张良","谢广坤"));
            //list.add()
    
            //遍历list1把以张开头的元素添加到list2中。
            ArrayList<String> list2 = new ArrayList<>();
            for (String s : list1) {
                if(s.startsWith("张")){
                    list2.add(s);
                }
            }
            //遍历list2集合,把其中长度为3的元素,再添加到list3中。
            ArrayList<String> list3 = new ArrayList<>();
            for (String s : list2) {
                if(s.length() == 3){
                    list3.add(s);
                }
            }
            for (String s : list3) {
                System.out.println(s);
            }
        }
    }
    
  • 使用 Stream 流示例代码

    public class StreamDemo {
        public static void main(String[] args) {
            //集合的批量添加
            ArrayList<String> list1 = new ArrayList<>(List.of("张三丰","张无忌","张翠山","王二麻子","张良","谢广坤"));
    
            //Stream流
            list1.stream().filter(s->s.startsWith("张"))
                    .filter(s->s.length() == 3)
                    .forEach(s-> System.out.println(s));
        }
    }
    
  • Stream 流的好处

    • 直接阅读代码的字面意思即可完美展示无关逻辑方式的语义:获取流、过滤姓张、过滤长度为 3、逐一打印
    • Stream 流把真正的函数式编程风格引入到 Java 中
    • 代码简洁

2.2Stream 流的常见生成方式【应用】

  • Stream 流的思想

    01_Stream流思想

  • Stream 流的三类方法

    • 获取 Stream 流
      • 创建一条流水线,并把数据放到流水线上准备进行操作
    • 中间方法
      • 流水线上的操作
      • 一次操作完毕之后,还可以继续进行其他操作
    • 终结方法
      • 一个 Stream 流只能有一个终结方法
      • 是流水线上的最后一个操作
  • 生成 Stream 流的方式

    • Collection 体系集合

      使用默认方法 stream()生成流, default Stream stream()

    • Map 体系集合

      把 Map 转成 Set 集合,间接的生成流

    • 数组

      通过 Arrays 中的静态方法 stream 生成流

    • 同种数据类型的多个数据

      通过 Stream 接口的静态方法 of(T… values)生成流

  • 代码演示

    public class StreamDemo {
        public static void main(String[] args) {
            //Collection体系的集合可以使用默认方法stream()生成流
            List<String> list = new ArrayList<String>();
            Stream<String> listStream = list.stream();
    
            Set<String> set = new HashSet<String>();
            Stream<String> setStream = set.stream();
    
            //Map体系的集合间接的生成流
            Map<String,Integer> map = new HashMap<String, Integer>();
            Stream<String> keyStream = map.keySet().stream();
            Stream<Integer> valueStream = map.values().stream();
            Stream<Map.Entry<String, Integer>> entryStream = map.entrySet().stream();
    
            //数组可以通过Arrays中的静态方法stream生成流
            String[] strArray = {"hello","world","java"};
            Stream<String> strArrayStream = Arrays.stream(strArray);
    
              //同种数据类型的多个数据可以通过Stream接口的静态方法of(T... values)生成流
            Stream<String> strArrayStream2 = Stream.of("hello", "world", "java");
            Stream<Integer> intStream = Stream.of(10, 20, 30);
        }
    }
    

2.3Stream 流中间操作方法【应用】

  • 概念

    中间操作的意思是,执行完此方法之后,Stream 流依然可以继续执行其他操作

  • 常见方法

    方法名 说明
    Stream filter(Predicate predicate) 用于对流中的数据进行过滤
    Stream limit(long maxSize) 返回此流中的元素组成的流,截取前指定参数个数的数据
    Stream skip(long n) 跳过指定参数个数的数据,返回由该流的剩余元素组成的流
    static Stream concat(Stream a, Stream b) 合并 a 和 b 两个流为一个流
    Stream distinct() 返回由该流的不同元素(根据 Object.equals(Object) )组成的流
  • filter 代码演示

    public class MyStream3 {
        public static void main(String[] args) {
    //        Stream<T> filter(Predicate predicate):过滤
    //        Predicate接口中的方法	boolean test(T t):对给定的参数进行判断,返回一个布尔值
    
            ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
            list.add("张三丰");
            list.add("张无忌");
            list.add("张翠山");
            list.add("王二麻子");
            list.add("张良");
            list.add("谢广坤");
    
            //filter方法获取流中的 每一个数据.
            //而test方法中的s,就依次表示流中的每一个数据.
            //我们只要在test方法中对s进行判断就可以了.
            //如果判断的结果为true,则当前的数据留下
            //如果判断的结果为false,则当前数据就不要.
    //        list.stream().filter(
    //                new Predicate<String>() {
    //                    @Override
    //                    public boolean test(String s) {
    //                        boolean result = s.startsWith("张");
    //                        return result;
    //                    }
    //                }
    //        ).forEach(s-> System.out.println(s));
    
            //因为Predicate接口中只有一个抽象方法test
            //所以我们可以使用lambda表达式来简化
    //        list.stream().filter(
    //                (String s)->{
    //                    boolean result = s.startsWith("张");
    //                        return result;
    //                }
    //        ).forEach(s-> System.out.println(s));
    
            list.stream().filter(s ->s.startsWith("张")).forEach(s-> System.out.println(s));
    
        }
    }
    
  • limit&skip 代码演示

    public class StreamDemo02 {
        public static void main(String[] args) {
            //创建一个集合,存储多个字符串元素
            ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
    
            list.add("林青霞");
            list.add("张曼玉");
            list.add("王祖贤");
            list.add("柳岩");
            list.add("张敏");
            list.add("张无忌");
    
            //需求1:取前3个数据在控制台输出
            list.stream().limit(3).forEach(s-> System.out.println(s));
            System.out.println("--------");
    
            //需求2:跳过3个元素,把剩下的元素在控制台输出
            list.stream().skip(3).forEach(s-> System.out.println(s));
            System.out.println("--------");
    
            //需求3:跳过2个元素,把剩下的元素中前2个在控制台输出
            list.stream().skip(2).limit(2).forEach(s-> System.out.println(s));
        }
    }
    
  • concat&distinct 代码演示

    public class StreamDemo03 {
        public static void main(String[] args) {
            //创建一个集合,存储多个字符串元素
            ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
    
            list.add("林青霞");
            list.add("张曼玉");
            list.add("王祖贤");
            list.add("柳岩");
            list.add("张敏");
            list.add("张无忌");
    
            //需求1:取前4个数据组成一个流
            Stream<String> s1 = list.stream().limit(4);
    
            //需求2:跳过2个数据组成一个流
            Stream<String> s2 = list.stream().skip(2);
    
            //需求3:合并需求1和需求2得到的流,并把结果在控制台输出
    //        Stream.concat(s1,s2).forEach(s-> System.out.println(s));
    
            //需求4:合并需求1和需求2得到的流,并把结果在控制台输出,要求字符串元素不能重复
            Stream.concat(s1,s2).distinct().forEach(s-> System.out.println(s));
        }
    }
    

2.4Stream 流终结操作方法【应用】

  • 概念

    终结操作的意思是,执行完此方法之后,Stream 流将不能再执行其他操作

  • 常见方法

    方法名 说明
    void forEach(Consumer action) 对此流的每个元素执行操作
    long count() 返回此流中的元素数
  • 代码演示

    public class MyStream5 {
        public static void main(String[] args) {
            ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
            list.add("张三丰");
            list.add("张无忌");
            list.add("张翠山");
            list.add("王二麻子");
            list.add("张良");
            list.add("谢广坤");
    
            //method1(list);
    
    //        long count():返回此流中的元素数
            long count = list.stream().count();
            System.out.println(count);
        }
    
        private static void method1(ArrayList<String> list) {
            //  void forEach(Consumer action):对此流的每个元素执行操作
            //  Consumer接口中的方法void accept(T t):对给定的参数执行此操作
            //在forEach方法的底层,会循环获取到流中的每一个数据.
            //并循环调用accept方法,并把每一个数据传递给accept方法
            //s就依次表示了流中的每一个数据.
            //所以,我们只要在accept方法中,写上处理的业务逻辑就可以了.
            list.stream().forEach(
                    new Consumer<String>() {
                        @Override
                        public void accept(String s) {
                            System.out.println(s);
                        }
                    }
            );
    
            System.out.println("====================");
            //lambda表达式的简化格式
            //是因为Consumer接口中,只有一个accept方法
            list.stream().forEach(
                    (String s)->{
                        System.out.println(s);
                    }
            );
            System.out.println("====================");
            //lambda表达式还是可以进一步简化的.
            list.stream().forEach(s->System.out.println(s));
        }
    }
    

2.5Stream 流的收集操作【应用】

  • 概念

    对数据使用 Stream 流的方式操作完毕后,可以把流中的数据收集到集合中

  • 常用方法

    方法名 说明
    R collect(Collector collector) 把结果收集到集合中
  • 工具类 Collectors 提供了具体的收集方式

    方法名 说明
    public static Collector toList() 把元素收集到 List 集合中
    public static Collector toSet() 把元素收集到 Set 集合中
    public static Collector toMap(Function keyMapper,Function valueMapper) 把元素收集到 Map 集合中
  • 代码演示

    // toList和toSet方法演示
    public class MyStream7 {
        public static void main(String[] args) {
            ArrayList<Integer> list1 = new ArrayList<>();
            for (int i = 1; i <= 10; i++) {
                list1.add(i);
            }
    
            list1.add(10);
            list1.add(10);
            list1.add(10);
            list1.add(10);
            list1.add(10);
    
            //filter负责过滤数据的.
            //collect负责收集数据.
                    //获取流中剩余的数据,但是他不负责创建容器,也不负责把数据添加到容器中.
            //Collectors.toList() : 在底层会创建一个List集合.并把所有的数据添加到List集合中.
            List<Integer> list = list1.stream().filter(number -> number % 2 == 0)
                    .collect(Collectors.toList());
    
            System.out.println(list);
    
        Set<Integer> set = list1.stream().filter(number -> number % 2 == 0)
                .collect(Collectors.toSet());
        System.out.println(set);
    }
    }
    /**
    Stream流的收集方法 toMap方法演示
    创建一个ArrayList集合,并添加以下字符串。字符串中前面是姓名,后面是年龄
    "zhangsan,23"
    "lisi,24"
    "wangwu,25"
    保留年龄大于等于24岁的人,并将结果收集到Map集合中,姓名为键,年龄为值
    */
    public class MyStream8 {
        public static void main(String[] args) {
              ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
            list.add("zhangsan,23");
            list.add("lisi,24");
            list.add("wangwu,25");
    
            Map<String, Integer> map = list.stream().filter(
                    s -> {
                        String[] split = s.split(",");
                        int age = Integer.parseInt(split[1]);
                        return age >= 24;
                    }
    
             //   collect方法只能获取到流中剩余的每一个数据.
             //在底层不能创建容器,也不能把数据添加到容器当中
    
             //Collectors.toMap 创建一个map集合并将数据添加到集合当中
    
              // s 依次表示流中的每一个数据
    
              //第一个lambda表达式就是如何获取到Map中的键
              //第二个lambda表达式就是如何获取Map中的值
            ).collect(Collectors.toMap(
                    s -> s.split(",")[0],
                    s -> Integer.parseInt(s.split(",")[1]) ));
    
            System.out.println(map);
        }
    }
    

2.6Stream 流综合练习【应用】

  • 案例需求

    现在有两个 ArrayList 集合,分别存储 6 名男演员名称和 6 名女演员名称,要求完成如下的操作

    • 男演员只要名字为 3 个字的前三人
    • 女演员只要姓林的,并且不要第一个
    • 把过滤后的男演员姓名和女演员姓名合并到一起
    • 把上一步操作后的元素作为构造方法的参数创建演员对象,遍历数据

    演员类 Actor 已经提供,里面有一个成员变量,一个带参构造方法,以及成员变量对应的 get/set 方法

  • 代码实现

    演员类

    public class Actor {
        private String name;
    
        public Actor(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    }
    

    测试类

    public class StreamTest {
        public static void main(String[] args) {
            //创建集合
            ArrayList<String> manList = new ArrayList<String>();
            manList.add("周润发");
            manList.add("成龙");
            manList.add("刘德华");
            manList.add("吴京");
            manList.add("周星驰");
            manList.add("李连杰");
    
            ArrayList<String> womanList = new ArrayList<String>();
            womanList.add("林心如");
            womanList.add("张曼玉");
            womanList.add("林青霞");
            womanList.add("柳岩");
            womanList.add("林志玲");
            womanList.add("王祖贤");
    
            //男演员只要名字为3个字的前三人
            Stream<String> manStream = manList.stream().filter(s -> s.length() == 3).limit(3);
    
            //女演员只要姓林的,并且不要第一个
            Stream<String> womanStream = womanList.stream().filter(s -> s.startsWith("林")).skip(1);
    
            //把过滤后的男演员姓名和女演员姓名合并到一起
            Stream<String> stream = Stream.concat(manStream, womanStream);
    
              // 将流中的数据封装成Actor对象之后打印
              stream.forEach(name -> {
                Actor actor = new Actor(name);
                System.out.println(actor);
            });
        }
    }
    

3.方法引用

3.1 体验方法引用【理解】

  • 方法引用的出现原因

    在使用 Lambda 表达式的时候,我们实际上传递进去的代码就是一种解决方案:拿参数做操作

    那么考虑一种情况:如果我们在 Lambda 中所指定的操作方案,已经有地方存在相同方案,那是否还有必要再写重复逻辑呢?答案肯定是没有必要

    那我们又是如何使用已经存在的方案的呢?

    这就是我们要讲解的方法引用,我们是通过方法引用来使用已经存在的方案

  • 代码演示

    public interface Printable {
        void printString(String s);
    }
    
    public class PrintableDemo {
        public static void main(String[] args) {
            //在主方法中调用usePrintable方法
    //        usePrintable((String s) -> {
    //            System.out.println(s);
    //        });
            //Lambda简化写法
            usePrintable(s -> System.out.println(s));
    
            //方法引用
            usePrintable(System.out::println);
    
        }
    
        private static void usePrintable(Printable p) {
            p.printString("爱生活爱Java");
        }
    }
    

3.2 方法引用符【理解】

  • 方法引用符

    :: 该符号为引用运算符,而它所在的表达式被称为方法引用

  • 推导与省略

    • 如果使用 Lambda,那么根据“可推导就是可省略”的原则,无需指定参数类型,也无需指定的重载形式,它们都将被自动推导
    • 如果使用方法引用,也是同样可以根据上下文进行推导
    • 方法引用是 Lambda 的孪生兄弟

3.3 引用类方法【应用】

​ 引用类方法,其实就是引用类的静态方法

  • 格式

    类名::静态方法

  • 范例

    Integer::parseInt

    Integer 类的方法:public static int parseInt(String s) 将此 String 转换为 int 类型数据

  • 练习描述

    • 定义一个接口(Converter),里面定义一个抽象方法 int convert(String s);
    • 定义一个测试类(ConverterDemo),在测试类中提供两个方法
      • 一个方法是:useConverter(Converter c)
      • 一个方法是主方法,在主方法中调用 useConverter 方法
  • 代码演示

    public interface Converter {
        int convert(String s);
    }
    
    public class ConverterDemo {
        public static void main(String[] args) {
    
            //Lambda写法
            useConverter(s -> Integer.parseInt(s));
    
            //引用类方法
            useConverter(Integer::parseInt);
    
        }
    
        private static void useConverter(Converter c) {
            int number = c.convert("666");
            System.out.println(number);
        }
    }
    
  • 使用说明

    Lambda 表达式被类方法替代的时候,它的形式参数全部传递给静态方法作为参数

3.4 引用对象的实例方法【应用】

​ 引用对象的实例方法,其实就引用类中的成员方法

  • 格式

    对象::成员方法

  • 范例

    “HelloWorld”::toUpperCase

    String 类中的方法:public String toUpperCase() 将此 String 所有字符转换为大写

  • 练习描述

    • 定义一个类(PrintString),里面定义一个方法

      public void printUpper(String s):把字符串参数变成大写的数据,然后在控制台输出

    • 定义一个接口(Printer),里面定义一个抽象方法

      void printUpperCase(String s)

    • 定义一个测试类(PrinterDemo),在测试类中提供两个方法

      • 一个方法是:usePrinter(Printer p)
      • 一个方法是主方法,在主方法中调用 usePrinter 方法
  • 代码演示

    public class PrintString {
        //把字符串参数变成大写的数据,然后在控制台输出
        public void printUpper(String s) {
            String result = s.toUpperCase();
            System.out.println(result);
        }
    }
    
    public interface Printer {
        void printUpperCase(String s);
    }
    
    public class PrinterDemo {
        public static void main(String[] args) {
    
            //Lambda简化写法
            usePrinter(s -> System.out.println(s.toUpperCase()));
    
            //引用对象的实例方法
            PrintString ps = new PrintString();
            usePrinter(ps::printUpper);
    
        }
    
        private static void usePrinter(Printer p) {
            p.printUpperCase("HelloWorld");
        }
    }
    
  • 使用说明

    Lambda 表达式被对象的实例方法替代的时候,它的形式参数全部传递给该方法作为参数

3.5 引用类的实例方法【应用】

​ 引用类的实例方法,其实就是引用类中的成员方法

  • 格式

    类名::成员方法

  • 范例

    String::substring

    public String substring(int beginIndex,int endIndex)

    从 beginIndex 开始到 endIndex 结束,截取字符串。返回一个子串,子串的长度为 endIndex-beginIndex

  • 练习描述

    • 定义一个接口(MyString),里面定义一个抽象方法:

      String mySubString(String s,int x,int y);

    • 定义一个测试类(MyStringDemo),在测试类中提供两个方法

      • 一个方法是:useMyString(MyString my)
      • 一个方法是主方法,在主方法中调用 useMyString 方法
  • 代码演示

    public interface MyString {
        String mySubString(String s,int x,int y);
    }
    
    public class MyStringDemo {
        public static void main(String[] args) {
            //Lambda简化写法
            useMyString((s,x,y) -> s.substring(x,y));
    
            //引用类的实例方法
            useMyString(String::substring);
    
        }
    
        private static void useMyString(MyString my) {
            String s = my.mySubString("HelloWorld", 2, 5);
            System.out.println(s);
        }
    }
    
  • 使用说明

    ​ Lambda 表达式被类的实例方法替代的时候
    ​ 第一个参数作为调用者
    ​ 后面的参数全部传递给该方法作为参数

3.6 引用构造器【应用】

​ 引用构造器,其实就是引用构造方法

  • l 格式

    类名::new

  • 范例

    Student::new

  • 练习描述

    • 定义一个类(Student),里面有两个成员变量(name,age)

      并提供无参构造方法和带参构造方法,以及成员变量对应的 get 和 set 方法

    • 定义一个接口(StudentBuilder),里面定义一个抽象方法

      Student build(String name,int age);

    • 定义一个测试类(StudentDemo),在测试类中提供两个方法

      • 一个方法是:useStudentBuilder(StudentBuilder s)
      • 一个方法是主方法,在主方法中调用 useStudentBuilder 方法
  • 代码演示

    public class Student {
        private String name;
        private int age;
    
        public Student() {
        }
    
        public Student(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public int getAge() {
            return age;
        }
    
        public void setAge(int age) {
            this.age = age;
        }
    }
    
    public interface StudentBuilder {
        Student build(String name,int age);
    }
    
    public class StudentDemo {
        public static void main(String[] args) {
    
            //Lambda简化写法
            useStudentBuilder((name,age) -> new Student(name,age));
    
            //引用构造器
            useStudentBuilder(Student::new);
    
        }
    
        private static void useStudentBuilder(StudentBuilder sb) {
            Student s = sb.build("林青霞", 30);
            System.out.println(s.getName() + "," + s.getAge());
        }
    }
    
  • 使用说明

    Lambda 表达式被构造器替代的时候,它的形式参数全部传递给构造器作为参数

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day20-集合03

java 2025/1/5

1.Map 集合

1.1Map 集合概述和特点【理解】

  • Map 集合概述

    interface Map<K,V>  K:键的类型;V:值的类型
    
  • Map 集合的特点

    • 双列集合,一个键对应一个值
    • 键不可以重复,值可以重复
  • Map 集合的基本使用

    public class MapDemo01 {
        public static void main(String[] args) {
            //创建集合对象
            Map<String,String> map = new HashMap<String,String>();
    
            //V put(K key, V value) 将指定的值与该映射中的指定键相关联
            map.put("itheima001","林青霞");
            map.put("itheima002","张曼玉");
            map.put("itheima003","王祖贤");
            map.put("itheima003","柳岩");
    
            //输出集合对象
            System.out.println(map);
        }
    }
    

1.2Map 集合的基本功能【应用】

  • 方法介绍

    方法名 说明
    V put(K key,V value) 添加元素
    V remove(Object key) 根据键删除键值对元素
    void clear() 移除所有的键值对元素
    boolean containsKey(Object key) 判断集合是否包含指定的键
    boolean containsValue(Object value) 判断集合是否包含指定的值
    boolean isEmpty() 判断集合是否为空
    int size() 集合的长度,也就是集合中键值对的个数
  • 示例代码

    public class MapDemo02 {
        public static void main(String[] args) {
            //创建集合对象
            Map<String,String> map = new HashMap<String,String>();
    
            //V put(K key,V value):添加元素
            map.put("张无忌","赵敏");
            map.put("郭靖","黄蓉");
            map.put("杨过","小龙女");
    
            //V remove(Object key):根据键删除键值对元素
    //        System.out.println(map.remove("郭靖"));
    //        System.out.println(map.remove("郭襄"));
    
            //void clear():移除所有的键值对元素
    //        map.clear();
    
            //boolean containsKey(Object key):判断集合是否包含指定的键
    //        System.out.println(map.containsKey("郭靖"));
    //        System.out.println(map.containsKey("郭襄"));
    
            //boolean isEmpty():判断集合是否为空
    //        System.out.println(map.isEmpty());
    
            //int size():集合的长度,也就是集合中键值对的个数
            System.out.println(map.size());
    
            //输出集合对象
            System.out.println(map);
        }
    }
    

1.3Map 集合的获取功能【应用】

  • 方法介绍

    方法名 说明
    V get(Object key) 根据键获取值
    Set keySet() 获取所有键的集合
    Collection values() 获取所有值的集合
    Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() 获取所有键值对对象的集合
  • 示例代码

    public class MapDemo03 {
        public static void main(String[] args) {
            //创建集合对象
            Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
    
            //添加元素
            map.put("张无忌", "赵敏");
            map.put("郭靖", "黄蓉");
            map.put("杨过", "小龙女");
    
            //V get(Object key):根据键获取值
    //        System.out.println(map.get("张无忌"));
    //        System.out.println(map.get("张三丰"));
    
            //Set<K> keySet():获取所有键的集合
    //        Set<String> keySet = map.keySet();
    //        for(String key : keySet) {
    //            System.out.println(key);
    //        }
    
            //Collection<V> values():获取所有值的集合
            Collection<String> values = map.values();
            for(String value : values) {
                System.out.println(value);
            }
        }
    }
    

1.4Map 集合的遍历(方式 1)【应用】

  • 遍历思路

    • 我们刚才存储的元素都是成对出现的,所以我们把 Map 看成是一个夫妻对的集合
      • 把所有的丈夫给集中起来
      • 遍历丈夫的集合,获取到每一个丈夫
      • 根据丈夫去找对应的妻子
  • 步骤分析

    • 获取所有键的集合。用 keySet()方法实现
    • 遍历键的集合,获取到每一个键。用增强 for 实现
    • 根据键去找值。用 get(Object key)方法实现
  • 代码实现

    public class MapDemo01 {
        public static void main(String[] args) {
            //创建集合对象
            Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
    
            //添加元素
            map.put("张无忌", "赵敏");
            map.put("郭靖", "黄蓉");
            map.put("杨过", "小龙女");
    
            //获取所有键的集合。用keySet()方法实现
            Set<String> keySet = map.keySet();
            //遍历键的集合,获取到每一个键。用增强for实现
            for (String key : keySet) {
                //根据键去找值。用get(Object key)方法实现
                String value = map.get(key);
                System.out.println(key + "," + value);
            }
        }
    }
    

1.5Map 集合的遍历(方式 2)【应用】

  • 遍历思路

    • 我们刚才存储的元素都是成对出现的,所以我们把 Map 看成是一个夫妻对的集合
      • 获取所有结婚证的集合
      • 遍历结婚证的集合,得到每一个结婚证
      • 根据结婚证获取丈夫和妻子
  • 步骤分析

    • 获取所有键值对对象的集合
      • Set<Map.Entry<K,V>> entrySet():获取所有键值对对象的集合
    • 遍历键值对对象的集合,得到每一个键值对对象
      • 用增强 for 实现,得到每一个 Map.Entry
    • 根据键值对对象获取键和值
      • 用 getKey()得到键
      • 用 getValue()得到值
  • 代码实现

    public class MapDemo02 {
        public static void main(String[] args) {
            //创建集合对象
            Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
    
            //添加元素
            map.put("张无忌", "赵敏");
            map.put("郭靖", "黄蓉");
            map.put("杨过", "小龙女");
    
            //获取所有键值对对象的集合
            Set<Map.Entry<String, String>> entrySet = map.entrySet();
            //遍历键值对对象的集合,得到每一个键值对对象
            for (Map.Entry<String, String> me : entrySet) {
                //根据键值对对象获取键和值
                String key = me.getKey();
                String value = me.getValue();
                System.out.println(key + "," + value);
            }
        }
    }
    

2.HashMap 集合

2.1HashMap 集合概述和特点【理解】

  • HashMap 底层是哈希表结构的
  • 依赖 hashCode 方法和 equals 方法保证键的唯一
  • 如果键要存储的是自定义对象,需要重写 hashCode 和 equals 方法

2.2HashMap 集合应用案例【应用】

  • 案例需求

    • 创建一个 HashMap 集合,键是学生对象(Student),值是居住地 (String)。存储多个元素,并遍历。
    • 要求保证键的唯一性:如果学生对象的成员变量值相同,我们就认为是同一个对象
  • 代码实现

    学生类

    public class Student {
        private String name;
        private int age;
    
        public Student() {
        }
    
        public Student(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public int getAge() {
            return age;
        }
    
        public void setAge(int age) {
            this.age = age;
        }
    
        @Override
        public boolean equals(Object o) {
            if (this == o) return true;
            if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
    
            Student student = (Student) o;
    
            if (age != student.age) return false;
            return name != null ? name.equals(student.name) : student.name == null;
        }
    
        @Override
        public int hashCode() {
            int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
            result = 31 * result + age;
            return result;
        }
    }
    

    测试类

    public class HashMapDemo {
        public static void main(String[] args) {
            //创建HashMap集合对象
            HashMap<Student, String> hm = new HashMap<Student, String>();
    
            //创建学生对象
            Student s1 = new Student("林青霞", 30);
            Student s2 = new Student("张曼玉", 35);
            Student s3 = new Student("王祖贤", 33);
            Student s4 = new Student("王祖贤", 33);
    
            //把学生添加到集合
            hm.put(s1, "西安");
            hm.put(s2, "武汉");
            hm.put(s3, "郑州");
            hm.put(s4, "北京");
    
            //遍历集合
            Set<Student> keySet = hm.keySet();
            for (Student key : keySet) {
                String value = hm.get(key);
                System.out.println(key.getName() + "," + key.getAge() + "," + value);
            }
        }
    }
    

3.TreeMap 集合

3.1TreeMap 集合概述和特点【理解】

  • TreeMap 底层是红黑树结构
  • 依赖自然排序或者比较器排序,对键进行排序
  • 如果键存储的是自定义对象,需要实现 Comparable 接口或者在创建 TreeMap 对象时候给出比较器排序规则

3.2TreeMap 集合应用案例【应用】

  • 案例需求

    • 创建一个 TreeMap 集合,键是学生对象(Student),值是籍贯(String),学生属性姓名和年龄,按照年龄进行排序并遍历
    • 要求按照学生的年龄进行排序,如果年龄相同则按照姓名进行排序
  • 代码实现

    学生类

    public class Student implements Comparable<Student>{
        private String name;
        private int age;
    
        public Student() {
        }
    
        public Student(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public int getAge() {
            return age;
        }
    
        public void setAge(int age) {
            this.age = age;
        }
    
        @Override
        public String toString() {
            return "Student{" +
                    "name='" + name + '\'' +
                    ", age=" + age +
                    '}';
        }
    
        @Override
        public int compareTo(Student o) {
            //按照年龄进行排序
            int result = o.getAge() - this.getAge();
            //次要条件,按照姓名排序。
            result = result == 0 ? o.getName().compareTo(this.getName()) : result;
            return result;
        }
    }
    

    测试类

    public class Test1 {
        public static void main(String[] args) {
              // 创建TreeMap集合对象
            TreeMap<Student,String> tm = new TreeMap<>();
    
            // 创建学生对象
            Student s1 = new Student("xiaohei",23);
            Student s2 = new Student("dapang",22);
            Student s3 = new Student("xiaomei",22);
    
            // 将学生对象添加到TreeMap集合中
            tm.put(s1,"江苏");
            tm.put(s2,"北京");
            tm.put(s3,"天津");
    
            // 遍历TreeMap集合,打印每个学生的信息
            tm.forEach(
                    (Student key, String value)->{
                        System.out.println(key + "---" + value);
                    }
            );
        }
    }
    

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day19-集合01

java 2025/1/5

1.Collection 集合

1.1 数组和集合的区别【理解】

  • 相同点

    都是容器,可以存储多个数据

  • 不同点

    • 数组的长度是不可变的,集合的长度是可变的

    • 数组可以存基本数据类型和引用数据类型

      集合只能存引用数据类型,如果要存基本数据类型,需要存对应的包装类

1.2 集合类体系结构【理解】

01_集合类体系结构图

1.3Collection 集合概述和使用【应用】

  • Collection 集合概述

    • 是单例集合的顶层接口,它表示一组对象,这些对象也称为 Collection 的元素
    • 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)实现
  • 创建 Collection 集合的对象

    • 多态的方式
    • 具体的实现类 ArrayList
  • Collection 集合常用方法

    方法名 说明
    boolean add(E e) 添加元素
    boolean remove(Object o) 从集合中移除指定的元素
    boolean removeIf(Object o) 根据条件进行移除
    void clear() 清空集合中的元素
    boolean contains(Object o) 判断集合中是否存在指定的元素
    boolean isEmpty() 判断集合是否为空
    int size() 集合的长度,也就是集合中元素的个数

1.4Collection 集合的遍历

1.4.1 迭代器遍历

  • 迭代器介绍

    • 迭代器,集合的专用遍历方式
    • Iterator iterator(): 返回此集合中元素的迭代器,通过集合对象的 iterator()方法得到
  • Iterator 中的常用方法

    ​ boolean hasNext(): 判断当前位置是否有元素可以被取出
    E next(): 获取当前位置的元素,将迭代器对象移向下一个索引位置

  • Collection 集合的遍历

    public class IteratorDemo1 {
        public static void main(String[] args) {
            //创建集合对象
            Collection<String> c = new ArrayList<>();
    
            //添加元素
            c.add("hello");
            c.add("world");
            c.add("java");
            c.add("javaee");
    
            //Iterator<E> iterator():返回此集合中元素的迭代器,通过集合的iterator()方法得到
            Iterator<String> it = c.iterator();
    
            //用while循环改进元素的判断和获取
            while (it.hasNext()) {
                String s = it.next();
                System.out.println(s);
            }
        }
    }
    
  • 迭代器中删除的方法

    ​ void remove(): 删除迭代器对象当前指向的元素

    public class IteratorDemo2 {
        public static void main(String[] args) {
            ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
            list.add("a");
            list.add("b");
            list.add("b");
            list.add("c");
            list.add("d");
    
            Iterator<String> it = list.iterator();
            while(it.hasNext()){
                String s = it.next();
                if("b".equals(s)){
                    //指向谁,那么此时就删除谁.
                    it.remove();
                }
            }
            System.out.println(list);
        }
    }
    

1.4.2 增强 for

  • 介绍

    • 它是 JDK5 之后出现的,其内部原理是一个 Iterator 迭代器
    • 实现 Iterable 接口的类才可以使用迭代器和增强 for
    • 简化数组和 Collection 集合的遍历
  • 格式

    ​ for(集合/数组中元素的数据类型 变量名 : 集合/数组名) {

    ​ // 已经将当前遍历到的元素封装到变量中了,直接使用变量即可

    ​ }

  • 代码

    public class MyCollectonDemo1 {
        public static void main(String[] args) {
            ArrayList<String> list =  new ArrayList<>();
            list.add("a");
            list.add("b");
            list.add("c");
            list.add("d");
            list.add("e");
            list.add("f");
    
            //1,数据类型一定是集合或者数组中元素的类型
            //2,str仅仅是一个变量名而已,在循环的过程中,依次表示集合或者数组中的每一个元素
            //3,list就是要遍历的集合或者数组
            for(String str : list){
                System.out.println(str);
            }
        }
    }
    
  • 细节点注意:

    1.报错 NoSuchElementException

    2.迭代器遍历完毕,指针不会复位

    3.循环中只能用一次 next 方法

    4.迭代器遍历时,不能用集合的方法进行增加或者删除

public class A04_CollectionDemo4 {
    public static void main(String[] args) {
      /*
        迭代器的细节注意点:
            1.报错NoSuchElementException
            2.迭代器遍历完毕,指针不会复位
            3.循环中只能用一次next方法
            4.迭代器遍历时,不能用集合的方法进行增加或者删除
                暂时当做一个结论先行记忆,在今天我们会讲解源码详细的再来分析。
                如果我实在要删除:那么可以用迭代器提供的remove方法进行删除。
                如果我要添加,暂时没有办法。(只是暂时)
       */

        //1.创建集合并添加元素
        Collection<String> coll = new ArrayList<>();
        coll.add("aaa");
        coll.add("bbb");
        coll.add("ccc");
        coll.add("ddd");

        //2.获取迭代器对象
        //迭代器就好比是一个箭头,默认指向集合的0索引处
        Iterator<String> it = coll.iterator();
        //3.利用循环不断的去获取集合中的每一个元素
        while(it.hasNext()){
            //4.next方法的两件事情:获取元素并移动指针
            String str = it.next();
            System.out.println(str);
        }

        //当上面循环结束之后,迭代器的指针已经指向了最后没有元素的位置
        //System.out.println(it.next());//NoSuchElementException

        //迭代器遍历完毕,指针不会复位
        System.out.println(it.hasNext());

        //如果我们要继续第二次遍历集合,只能再次获取一个新的迭代器对象
        Iterator<String> it2 = coll.iterator();
        while(it2.hasNext()){
            String str = it2.next();
            System.out.println(str);
        }
    }
}

1.4.3 lambda 表达式

​ 利用 forEach 方法,再结合 lambda 表达式的方式进行遍历

public class A07_CollectionDemo7 {
    public static void main(String[] args) {
       /*
        lambda表达式遍历:
                default void forEach(Consumer<? super T> action):
        */

        //1.创建集合并添加元素
        Collection<String> coll = new ArrayList<>();
        coll.add("zhangsan");
        coll.add("lisi");
        coll.add("wangwu");
        //2.利用匿名内部类的形式
        //底层原理:
        //其实也会自己遍历集合,依次得到每一个元素
        //把得到的每一个元素,传递给下面的accept方法
        //s依次表示集合中的每一个数据
       /* coll.forEach(new Consumer<String>() {
            @Override
            public void accept(String s) {
                System.out.println(s);
            }
        });*/

        //lambda表达式
        coll.forEach(s -> System.out.println(s));
    }
}

2.List 集合

2.1List 集合的概述和特点【记忆】

  • List 集合的概述
    • 有序集合,这里的有序指的是存取顺序
    • 用户可以精确控制列表中每个元素的插入位置,用户可以通过整数索引访问元素,并搜索列表中的元素
    • 与 Set 集合不同,列表通常允许重复的元素
  • List 集合的特点
    • 存取有序
    • 可以重复
    • 有索引

2.2List 集合的特有方法【应用】

  • 方法介绍

    方法名 描述
    void add(int index,E element) 在此集合中的指定位置插入指定的元素
    E remove(int index) 删除指定索引处的元素,返回被删除的元素
    E set(int index,E element) 修改指定索引处的元素,返回被修改的元素
    E get(int index) 返回指定索引处的元素
  • 示例代码

    public class MyListDemo {
        public static void main(String[] args) {
            List<String> list = new ArrayList<>();
            list.add("aaa");
            list.add("bbb");
            list.add("ccc");
            //method1(list);
            //method2(list);
            //method3(list);
            //method4(list);
        }
    
        private static void method4(List<String> list) {
            //        E get(int index)		返回指定索引处的元素
            String s = list.get(0);
            System.out.println(s);
        }
    
        private static void method3(List<String> list) {
            //        E set(int index,E element)	修改指定索引处的元素,返回被修改的元素
            //被替换的那个元素,在集合中就不存在了.
            String result = list.set(0, "qqq");
            System.out.println(result);
            System.out.println(list);
        }
    
        private static void method2(List<String> list) {
            //        E remove(int index)		删除指定索引处的元素,返回被删除的元素
            //在List集合中有两个删除的方法
            //第一个 删除指定的元素,返回值表示当前元素是否删除成功
            //第二个 删除指定索引的元素,返回值表示实际删除的元素
            String s = list.remove(0);
            System.out.println(s);
            System.out.println(list);
        }
    
        private static void method1(List<String> list) {
            //        void add(int index,E element)	在此集合中的指定位置插入指定的元素
            //原来位置上的元素往后挪一个索引.
            list.add(0,"qqq");
            System.out.println(list);
        }
    }
    

2.3List 集合的五种遍历方式【应用】

  1. 迭代器
  2. 列表迭代器
  3. 增强 for
  4. Lambda 表达式
  5. 普通 for 循环

代码示例:

//创建集合并添加元素
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("aaa");
list.add("bbb");
list.add("ccc");

//1.迭代器
/*Iterator<String> it = list.iterator();
     while(it.hasNext()){
        String str = it.next();
        System.out.println(str);
}*/


//2.增强for
//下面的变量s,其实就是一个第三方的变量而已。
//在循环的过程中,依次表示集合中的每一个元素
/* for (String s : list) {
       System.out.println(s);
   }*/

//3.Lambda表达式
//forEach方法的底层其实就是一个循环遍历,依次得到集合中的每一个元素
//并把每一个元素传递给下面的accept方法
//accept方法的形参s,依次表示集合中的每一个元素
//list.forEach(s->System.out.println(s) );


//4.普通for循环
//size方法跟get方法还有循环结合的方式,利用索引获取到集合中的每一个元素
/*for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            //i:依次表示集合中的每一个索引
            String s = list.get(i);
            System.out.println(s);
        }*/

// 5.列表迭代器
//获取一个列表迭代器的对象,里面的指针默认也是指向0索引的

//额外添加了一个方法:在遍历的过程中,可以添加元素
ListIterator<String> it = list.listIterator();
while(it.hasNext()){
    String str = it.next();
    if("bbb".equals(str)){
        //qqq
        it.add("qqq");
    }
}
System.out.println(list);

2.4 细节点注意:

List 系列集合中的两个删除的方法

1.直接删除元素
2.通过索引进行删除

代码示例:

//List系列集合中的两个删除的方法
//1.直接删除元素
//2.通过索引进行删除

//1.创建集合并添加元素
List<Integer> list = new ArrayList<>();

list.add(1);
list.add(2);
list.add(3);


//2.删除元素
//请问:此时删除的是1这个元素,还是1索引上的元素?
//为什么?
//因为在调用方法的时候,如果方法出现了重载现象
//优先调用,实参跟形参类型一致的那个方法。

//list.remove(1);


//手动装箱,手动把基本数据类型的1,变成Integer类型
Integer i = Integer.valueOf(1);

list.remove(i);

System.out.println(list);

3.数据结构

3.1 数据结构之栈和队列【记忆】

  • 栈结构

    ​ 先进后出

  • 队列结构

    ​ 先进先出

3.2 数据结构之数组和链表【记忆】

  • 数组结构

    ​ 查询快、增删慢

  • 队列结构

    ​ 查询慢、增删快

4.List 集合的实现类

4.1List 集合子类的特点【记忆】

  • ArrayList 集合

    ​ 底层是数组结构实现,查询快、增删慢

  • LinkedList 集合

    ​ 底层是链表结构实现,查询慢、增删快

4.2LinkedList 集合的特有功能【应用】

  • 特有方法

    方法名 说明
    public void addFirst(E e) 在该列表开头插入指定的元素
    public void addLast(E e) 将指定的元素追加到此列表的末尾
    public E getFirst() 返回此列表中的第一个元素
    public E getLast() 返回此列表中的最后一个元素
    public E removeFirst() 从此列表中删除并返回第一个元素
    public E removeLast() 从此列表中删除并返回最后一个元素
  • 示例代码

    public class MyLinkedListDemo4 {
        public static void main(String[] args) {
            LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
            list.add("aaa");
            list.add("bbb");
            list.add("ccc");
    //        public void addFirst(E e)	在该列表开头插入指定的元素
            //method1(list);
    
    //        public void addLast(E e)	将指定的元素追加到此列表的末尾
            //method2(list);
    
    //        public E getFirst()		返回此列表中的第一个元素
    //        public E getLast()		返回此列表中的最后一个元素
            //method3(list);
    
    //        public E removeFirst()		从此列表中删除并返回第一个元素
    //        public E removeLast()		从此列表中删除并返回最后一个元素
            //method4(list);
    
        }
    
        private static void method4(LinkedList<String> list) {
            String first = list.removeFirst();
            System.out.println(first);
    
            String last = list.removeLast();
            System.out.println(last);
    
            System.out.println(list);
        }
    
        private static void method3(LinkedList<String> list) {
            String first = list.getFirst();
            String last = list.getLast();
            System.out.println(first);
            System.out.println(last);
        }
    
        private static void method2(LinkedList<String> list) {
            list.addLast("www");
            System.out.println(list);
        }
    
        private static void method1(LinkedList<String> list) {
            list.addFirst("qqq");
            System.out.println(list);
        }
    }
    

5. 源码分析

5.1 ArrayList 源码分析:

核心步骤:

  1. 创建 ArrayList 对象的时候,他在底层先创建了一个长度为 0 的数组。

    数组名字:elementDate,定义变量 size。

    size 这个变量有两层含义:
    ①:元素的个数,也就是集合的长度
    ②:下一个元素的存入位置

  2. 添加元素,添加完毕后,size++

扩容时机一:

  1. 当存满时候,会创建一个新的数组,新数组的长度,是原来的 1.5 倍,也就是长度为 15.再把所有的元素,全拷贝到新数组中。如果继续添加数据,这个长度为 15 的数组也满了,那么下次还会继续扩容,还是 1.5 倍。

扩容时机二:

  1. 一次性添加多个数据,扩容 1.5 倍不够,怎么办呀?

    如果一次添加多个元素,1.5 倍放不下,那么新创建数组的长度以实际为准。

举个例子:
在一开始,如果默认的长度为 10 的数组已经装满了,在装满的情况下,我一次性要添加 100 个数据很显然,10 扩容 1.5 倍,变成 15,还是不够,

怎么办?

此时新数组的长度,就以实际情况为准,就是 110

具体分析过程可以参见视频讲解。

添加一个元素时的扩容:

第一次添加数据

添加多个元素时的扩容:

第11次添加数据

5.2 LinkedList 源码分析:

底层是双向链表结构

核心步骤如下:

  1. 刚开始创建的时候,底层创建了两个变量:一个记录头结点 first,一个记录尾结点 last,默认为 null
  2. 添加第一个元素时,底层创建一个结点对象,first 和 last 都记录这个结点的地址值
  3. 添加第二个元素时,底层创建一个结点对象,第一个结点会记录第二个结点的地址值,last 会记录新结点的地址值

具体分析过程可以参见视频讲解。

LinkedList源码分析

5.3 迭代器源码分析:

迭代器遍历相关的三个方法:

  • Iterator iterator() :获取一个迭代器对象

  • boolean hasNext() :判断当前指向的位置是否有元素

  • E next() :获取当前指向的元素并移动指针

迭代器源码分析

本篇文章代码由黑马程序员提供

阅读全文

day19-集合02

java 2025/1/5

1.泛型

1.1 泛型概述

  • 泛型的介绍

    ​ 泛型是 JDK5 中引入的特性,它提供了编译时类型安全检测机制

  • 泛型的好处

    1. 把运行时期的问题提前到了编译期间
    2. 避免了强制类型转换
  • 泛型的定义格式

    • <类型>: 指定一种类型的格式.尖括号里面可以任意书写,一般只写一个字母.例如:
    • <类型 1,类型 2…>: 指定多种类型的格式,多种类型之间用逗号隔开.例如: <E,T> <K,V>

2.Set 集合

2.1Set 集合概述和特点【应用】

  • 不可以存储重复元素
  • 没有索引,不能使用普通 for 循环遍历

2.2Set 集合的使用【应用】

存储字符串并遍历

public class MySet1 {
    public static void main(String[] args) {
          //创建集合对象
        Set<String> set = new TreeSet<>();
          //添加元素
        set.add("ccc");
        set.add("aaa");
        set.add("aaa");
        set.add("bbb");

//        for (int i = 0; i < set.size(); i++) {
//            //Set集合是没有索引的,所以不能使用通过索引获取元素的方法
//        }

          //遍历集合
        Iterator<String> it = set.iterator();
        while (it.hasNext()){
            String s = it.next();
            System.out.println(s);
        }
        System.out.println("-----------------------------------");
        for (String s : set) {
            System.out.println(s);
        }
    }
}

3.TreeSet 集合

3.1TreeSet 集合概述和特点【应用】

  • 不可以存储重复元素
  • 没有索引
  • 可以将元素按照规则进行排序
    • TreeSet():根据其元素的自然排序进行排序
    • TreeSet(Comparator comparator) :根据指定的比较器进行排序

3.2TreeSet 集合基本使用【应用】

存储 Integer 类型的整数并遍历

public class TreeSetDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合对象
        TreeSet<Integer> ts = new TreeSet<Integer>();

        //添加元素
        ts.add(10);
        ts.add(40);
        ts.add(30);
        ts.add(50);
        ts.add(20);

        ts.add(30);

        //遍历集合
        for(Integer i : ts) {
            System.out.println(i);
        }
    }
}

3.3 自然排序 Comparable 的使用【应用】

  • 案例需求

    • 存储学生对象并遍历,创建 TreeSet 集合使用无参构造方法
    • 要求:按照年龄从小到大排序,年龄相同时,按照姓名的字母顺序排序
  • 实现步骤

    1. 使用空参构造创建 TreeSet 集合
      • 用 TreeSet 集合存储自定义对象,无参构造方法使用的是自然排序对元素进行排序的
    2. 自定义的 Student 类实现 Comparable 接口
      • 自然排序,就是让元素所属的类实现 Comparable 接口,重写 compareTo(T o)方法
    3. 重写接口中的 compareTo 方法
      • 重写方法时,一定要注意排序规则必须按照要求的主要条件和次要条件来写
  • 代码实现

    学生类

    public class Student implements Comparable<Student>{
        private String name;
        private int age;
    
        public Student() {
        }
    
        public Student(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public int getAge() {
            return age;
        }
    
        public void setAge(int age) {
            this.age = age;
        }
    
        @Override
        public String toString() {
            return "Student{" +
                    "name='" + name + '\'' +
                    ", age=" + age +
                    '}';
        }
    
        @Override
        public int compareTo(Student o) {
            //按照对象的年龄进行排序
            //主要判断条件: 按照年龄从小到大排序
            int result = this.age - o.age;
            //次要判断条件: 年龄相同时,按照姓名的字母顺序排序
            result = result == 0 ? this.name.compareTo(o.getName()) : result;
            return result;
        }
    }
    

    测试类

    public class MyTreeSet2 {
        public static void main(String[] args) {
            //创建集合对象
            TreeSet<Student> ts = new TreeSet<>();
            //创建学生对象
            Student s1 = new Student("zhangsan",28);
            Student s2 = new Student("lisi",27);
            Student s3 = new Student("wangwu",29);
            Student s4 = new Student("zhaoliu",28);
            Student s5 = new Student("qianqi",30);
            //把学生添加到集合
            ts.add(s1);
            ts.add(s2);
            ts.add(s3);
            ts.add(s4);
            ts.add(s5);
            //遍历集合
            for (Student student : ts) {
                System.out.println(student);
            }
        }
    }
    

3.4 比较器排序 Comparator 的使用【应用】

  • 案例需求

    • 存储老师对象并遍历,创建 TreeSet 集合使用带参构造方法
    • 要求:按照年龄从小到大排序,年龄相同时,按照姓名的字母顺序排序
  • 实现步骤

    • 用 TreeSet 集合存储自定义对象,带参构造方法使用的是比较器排序对元素进行排序的
    • 比较器排序,就是让集合构造方法接收 Comparator 的实现类对象,重写 compare(T o1,T o2)方法
    • 重写方法时,一定要注意排序规则必须按照要求的主要条件和次要条件来写
  • 代码实现

    老师类

    public class Teacher {
        private String name;
        private int age;
    
        public Teacher() {
        }
    
        public Teacher(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public int getAge() {
            return age;
        }
    
        public void setAge(int age) {
            this.age = age;
        }
    
        @Override
        public String toString() {
            return "Teacher{" +
                    "name='" + name + '\'' +
                    ", age=" + age +
                    '}';
        }
    }
    

    测试类

    public class MyTreeSet4 {
        public static void main(String[] args) {
              //创建集合对象
            TreeSet<Teacher> ts = new TreeSet<>(new Comparator<Teacher>() {
                @Override
                public int compare(Teacher o1, Teacher o2) {
                    //o1表示现在要存入的那个元素
                    //o2表示已经存入到集合中的元素
    
                    //主要条件
                    int result = o1.getAge() - o2.getAge();
                    //次要条件
                    result = result == 0 ? o1.getName().compareTo(o2.getName()) : result;
                    return result;
                }
            });
            //创建老师对象
            Teacher t1 = new Teacher("zhangsan",23);
            Teacher t2 = new Teacher("lisi",22);
            Teacher t3 = new Teacher("wangwu",24);
            Teacher t4 = new Teacher("zhaoliu",24);
            //把老师添加到集合
            ts.add(t1);
            ts.add(t2);
            ts.add(t3);
            ts.add(t4);
            //遍历集合
            for (Teacher teacher : ts) {
                System.out.println(teacher);
            }
        }
    }
    

3.5 两种比较方式总结【理解】

  • 两种比较方式小结
    • 自然排序: 自定义类实现 Comparable 接口,重写 compareTo 方法,根据返回值进行排序
    • 比较器排序: 创建 TreeSet 对象的时候传递 Comparator 的实现类对象,重写 compare 方法,根据返回值进行排序
    • 在使用的时候,默认使用自然排序,当自然排序不满足现在的需求时,必须使用比较器排序
  • 两种方式中关于返回值的规则
    • 如果返回值为负数,表示当前存入的元素是较小值,存左边
    • 如果返回值为 0,表示当前存入的元素跟集合中元素重复了,不存
    • 如果返回值为正数,表示当前存入的元素是较大值,存右边

4.数据结构

4.1 二叉树【理解】

  • 二叉树的特点

    • 二叉树中,任意一个节点的度要小于等于 2
      • 节点: 在树结构中,每一个元素称之为节点
      • 度: 每一个节点的子节点数量称之为度
  • 二叉树结构图

    01_二叉树结构图

4.2 二叉查找树【理解】

  • 二叉查找树的特点

    • 二叉查找树,又称二叉排序树或者二叉搜索树
    • 每一个节点上最多有两个子节点
    • 左子树上所有节点的值都小于根节点的值
    • 右子树上所有节点的值都大于根节点的值
  • 二叉查找树结构图

    02_二叉查找树结构图

  • 二叉查找树和二叉树对比结构图

    03_二叉查找树和二叉树对比结构图

  • 二叉查找树添加节点规则

    • 小的存左边
    • 大的存右边
    • 一样的不存

    04_二叉查找树添加节点规则

4.3 平衡二叉树【理解】

  • 平衡二叉树的特点

    • 二叉树左右两个子树的高度差不超过 1
    • 任意节点的左右两个子树都是一颗平衡二叉树
  • 平衡二叉树旋转

    • 旋转触发时机

      • 当添加一个节点之后,该树不再是一颗平衡二叉树
    • 左旋

      • 就是将根节点的右侧往左拉,原先的右子节点变成新的父节点,并把多余的左子节点出让,给已经降级的根节点当右子节点

      05_平衡二叉树左旋01

      05_平衡二叉树左旋02

    • 右旋

      • 就是将根节点的左侧往右拉,左子节点变成了新的父节点,并把多余的右子节点出让,给已经降级根节点当左子节点

        06_平衡二叉树右旋01

        06_平衡二叉树右旋02

  • 平衡二叉树和二叉查找树对比结构图

    07_平衡二叉树和二叉查找树对比结构图

  • 平衡二叉树旋转的四种情况

    • 左左

      • 左左: 当根节点左子树的左子树有节点插入,导致二叉树不平衡

      • 如何旋转: 直接对整体进行右旋即可

        08_平衡二叉树左左

    • 左右

      • 左右: 当根节点左子树的右子树有节点插入,导致二叉树不平衡

      • 如何旋转: 先在左子树对应的节点位置进行左旋,在对整体进行右旋

        09_平衡二叉树左右

    • 右右

      • 右右: 当根节点右子树的右子树有节点插入,导致二叉树不平衡

      • 如何旋转: 直接对整体进行左旋即可

        10_平衡二叉树右右

    • 右左

      • 右左:当根节点右子树的左子树有节点插入,导致二叉树不平衡

      • 如何旋转: 先在右子树对应的节点位置进行右旋,在对整体进行左旋

        11_平衡二叉树右左

4.3 红黑树【理解】

  • 红黑树的特点

    • 平衡二叉 B 树
    • 每一个节点可以是红或者黑
    • 红黑树不是高度平衡的,它的平衡是通过”自己的红黑规则”进行实现的
  • 红黑树的红黑规则有哪些

    1. 每一个节点或是红色的,或者是黑色的

    2. 根节点必须是黑色

    3. 如果一个节点没有子节点或者父节点,则该节点相应的指针属性值为 Nil,这些 Nil 视为叶节点,每个叶节点(Nil)是黑色的

    4. 如果某一个节点是红色,那么它的子节点必须是黑色(不能出现两个红色节点相连 的情况)

    5. 对每一个节点,从该节点到其所有后代叶节点的简单路径上,均包含相同数目的黑色节点

      12_红黑树结构图

  • 红黑树添加节点的默认颜色

    • 添加节点时,默认为红色,效率高

      13_红黑树添加节点颜色

  • 红黑树添加节点后如何保持红黑规则

    • 根节点位置
      • 直接变为黑色
    • 非根节点位置
      • 父节点为黑色
        • 不需要任何操作,默认红色即可
      • 父节点为红色
        • 叔叔节点为红色
          1. 将”父节点”设为黑色,将”叔叔节点”设为黑色
          2. 将”祖父节点”设为红色
          3. 如果”祖父节点”为根节点,则将根节点再次变成黑色
        • 叔叔节点为黑色
          1. 将”父节点”设为黑色
          2. 将”祖父节点”设为红色
          3. 以”祖父节点”为支点进行旋转

##5.HashSet 集合

5.1HashSet 集合概述和特点【应用】

  • 底层数据结构是哈希表
  • 存取无序
  • 不可以存储重复元素
  • 没有索引,不能使用普通 for 循环遍历

5.2HashSet 集合的基本应用【应用】

存储字符串并遍历

public class HashSetDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建集合对象
        HashSet<String> set = new HashSet<String>();

        //添加元素
        set.add("hello");
        set.add("world");
        set.add("java");
        //不包含重复元素的集合
        set.add("world");

        //遍历
        for(String s : set) {
            System.out.println(s);
        }
    }
}

5.3 哈希值【理解】

  • 哈希值简介

    ​ 是 JDK 根据对象的地址或者字符串或者数字算出来的 int 类型的数值

  • 如何获取哈希值

    ​ Object 类中的 public int hashCode():返回对象的哈希码值

  • 哈希值的特点

    • 同一个对象多次调用 hashCode()方法返回的哈希值是相同的
    • 默认情况下,不同对象的哈希值是不同的。而重写 hashCode()方法,可以实现让不同对象的哈希值相同

5.4 哈希表结构【理解】

  • JDK1.8 以前

    ​ 数组 + 链表

    14_JKD8以前哈希表

  • JDK1.8 以后

    • 节点个数少于等于 8 个

      ​ 数组 + 链表

    • 节点个数多于 8 个

      ​ 数组 + 红黑树

    15_JKD8以后哈希表

5.5HashSet 集合存储学生对象并遍历【应用】

  • 案例需求

    • 创建一个存储学生对象的集合,存储多个学生对象,使用程序实现在控制台遍历该集合
    • 要求:学生对象的成员变量值相同,我们就认为是同一个对象
  • 代码实现

    学生类

    public class Student {
        private String name;
        private int age;
    
        public Student() {
        }
    
        public Student(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public int getAge() {
            return age;
        }
    
        public void setAge(int age) {
            this.age = age;
        }
    
        @Override
        public boolean equals(Object o) {
            if (this == o) return true;
            if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
    
            Student student = (Student) o;
    
            if (age != student.age) return false;
            return name != null ? name.equals(student.name) : student.name == null;
        }
    
        @Override
        public int hashCode() {
            int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
            result = 31 * result + age;
            return result;
        }
    }
    

    测试类

    public class HashSetDemo02 {
        public static void main(String[] args) {
            //创建HashSet集合对象
            HashSet<Student> hs = new HashSet<Student>();
    
            //创建学生对象
            Student s1 = new Student("林青霞", 30);
            Student s2 = new Student("张曼玉", 35);
            Student s3 = new Student("王祖贤", 33);
    
            Student s4 = new Student("王祖贤", 33);
    
            //把学生添加到集合
            hs.add(s1);
            hs.add(s2);
            hs.add(s3);
            hs.add(s4);
    
            //遍历集合(增强for)
            for (Student s : hs) {
                System.out.println(s.getName() + "," + s.getAge());
            }
        }
    }
    
  • 总结

    ​ HashSet 集合存储自定义类型元素,要想实现元素的唯一,要求必须重写 hashCode 方法和 equals 方法

本篇文章代码由黑马程序员提供

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day18-算法

java 2025/1/5

常见的七种查找算法:

​ 数据结构是数据存储的方式,算法是数据计算的方式。所以在开发中,算法和数据结构息息相关。今天的讲义中会涉及部分数据结构的专业名词,如果各位铁粉有疑惑,可以先看一下哥们后面录制的数据结构,再回头看算法。

1. 基本查找

​ 也叫做顺序查找

​ 说明:顺序查找适合于存储结构为数组或者链表。

基本思想:顺序查找也称为线形查找,属于无序查找算法。从数据结构线的一端开始,顺序扫描,依次将遍历到的结点与要查找的值相比较,若相等则表示查找成功;若遍历结束仍没有找到相同的,表示查找失败。

示例代码:

public class A01_BasicSearchDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        //基本查找/顺序查找
        //核心:
        //从0索引开始挨个往后查找

        //需求:定义一个方法利用基本查找,查询某个元素是否存在
        //数据如下:{131, 127, 147, 81, 103, 23, 7, 79}


        int[] arr = {131, 127, 147, 81, 103, 23, 7, 79};
        int number = 82;
        System.out.println(basicSearch(arr, number));

    }

    //参数:
    //一:数组
    //二:要查找的元素

    //返回值:
    //元素是否存在
    public static boolean basicSearch(int[] arr, int number){
        //利用基本查找来查找number在数组中是否存在
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            if(arr[i] == number){
                return true;
            }
        }
        return false;
    }
}

2. 二分查找

​ 也叫做折半查找

说明:元素必须是有序的,从小到大,或者从大到小都是可以的。

如果是无序的,也可以先进行排序。但是排序之后,会改变原有数据的顺序,查找出来元素位置跟原来的元素可能是不一样的,所以排序之后再查找只能判断当前数据是否在容器当中,返回的索引无实际的意义。

基本思想:也称为是折半查找,属于有序查找算法。用给定值先与中间结点比较。比较完之后有三种情况:

  • 相等

    说明找到了

  • 要查找的数据比中间节点小

    说明要查找的数字在中间节点左边

  • 要查找的数据比中间节点大

    说明要查找的数字在中间节点右边

代码示例:

package com.itheima.search;

public class A02_BinarySearchDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        //二分查找/折半查找
        //核心:
        //每次排除一半的查找范围

        //需求:定义一个方法利用二分查找,查询某个元素在数组中的索引
        //数据如下:{7, 23, 79, 81, 103, 127, 131, 147}

        int[] arr = {7, 23, 79, 81, 103, 127, 131, 147};
        System.out.println(binarySearch(arr, 150));
    }

    public static int binarySearch(int[] arr, int number){
        //1.定义两个变量记录要查找的范围
        int min = 0;
        int max = arr.length - 1;

        //2.利用循环不断的去找要查找的数据
        while(true){
            if(min > max){
                return -1;
            }
            //3.找到min和max的中间位置
            int mid = (min + max) / 2;
            //4.拿着mid指向的元素跟要查找的元素进行比较
            if(arr[mid] > number){
                //4.1 number在mid的左边
                //min不变,max = mid - 1;
                max = mid - 1;
            }else if(arr[mid] < number){
                //4.2 number在mid的右边
                //max不变,min = mid + 1;
                min = mid + 1;
            }else{
                //4.3 number跟mid指向的元素一样
                //找到了
                return mid;
            }

        }
    }
}

3. 插值查找

在介绍插值查找之前,先考虑一个问题:

​ 为什么二分查找算法一定要是折半,而不是折四分之一或者折更多呢?

其实就是因为方便,简单,但是如果我能在二分查找的基础上,让中间的 mid 点,尽可能靠近想要查找的元素,那不就能提高查找的效率了吗?

二分查找中查找点计算如下:

mid=(low+high)/2, 即 mid=low+1/2*(high-low);

我们可以将查找的点改进为如下:

mid=low+(key-a[low])/(a[high]-a[low])*(high-low),

这样,让 mid 值的变化更靠近关键字 key,这样也就间接地减少了比较次数。

基本思想:基于二分查找算法,将查找点的选择改进为自适应选择,可以提高查找效率。当然,差值查找也属于有序查找。

细节:对于表长较大,而关键字分布又比较均匀的查找表来说,插值查找算法的平均性能比折半查找要好的多。反之,数组中如果分布非常不均匀,那么插值查找未必是很合适的选择。

代码跟二分查找类似,只要修改一下 mid 的计算方式即可。

4. 斐波那契查找

在介绍斐波那契查找算法之前,我们先介绍一下很它紧密相连并且大家都熟知的一个概念——黄金分割。

黄金比例又称黄金分割,是指事物各部分间一定的数学比例关系,即将整体一分为二,较大部分与较小部分之比等于整体与较大部分之比,其比值约为 1:0.618 或 1.618:1。

0.618 被公认为最具有审美意义的比例数字,这个数值的作用不仅仅体现在诸如绘画、雕塑、音乐、建筑等艺术领域,而且在管理、工程设计等方面也有着不可忽视的作用。因此被称为黄金分割。

在数学中有一个非常有名的数学规律:斐波那契数列:1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89…….

(从第三个数开始,后边每一个数都是前两个数的和)。

然后我们会发现,随着斐波那契数列的递增,前后两个数的比值会越来越接近 0.618,利用这个特性,我们就可以将黄金比例运用到查找技术中。

img

基本思想:也是二分查找的一种提升算法,通过运用黄金比例的概念在数列中选择查找点进行查找,提高查找效率。同样地,斐波那契查找也属于一种有序查找算法。

斐波那契查找也是在二分查找的基础上进行了优化,优化中间点 mid 的计算方式即可

代码示例:

public class FeiBoSearchDemo {
    public static int maxSize = 20;

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {1, 8, 10, 89, 1000, 1234};
        System.out.println(search(arr, 1234));
    }

    public static int[] getFeiBo() {
        int[] arr = new int[maxSize];
        arr[0] = 1;
        arr[1] = 1;
        for (int i = 2; i < maxSize; i++) {
            arr[i] = arr[i - 1] + arr[i - 2];
        }
        return arr;
    }

    public static int search(int[] arr, int key) {
        int low = 0;
        int high = arr.length - 1;
        //表示斐波那契数分割数的下标值
        int index = 0;
        int mid = 0;
        //调用斐波那契数列
        int[] f = getFeiBo();
        //获取斐波那契分割数值的下标
        while (high > (f[index] - 1)) {
            index++;
        }
        //因为f[k]值可能大于a的长度,因此需要使用Arrays工具类,构造一个新法数组,并指向temp[],不足的部分会使用0补齐
        int[] temp = Arrays.copyOf(arr, f[index]);
        //实际需要使用arr数组的最后一个数来填充不足的部分
        for (int i = high + 1; i < temp.length; i++) {
            temp[i] = arr[high];
        }
        //使用while循环处理,找到key值
        while (low <= high) {
            mid = low + f[index - 1] - 1;
            if (key < temp[mid]) {//向数组的前面部分进行查找
                high = mid - 1;
                /*
                  对k--进行理解
                  1.全部元素=前面的元素+后面的元素
                  2.f[k]=k[k-1]+f[k-2]
                  因为前面有k-1个元素没所以可以继续分为f[k-1]=f[k-2]+f[k-3]
                  即在f[k-1]的前面继续查找k--
                  即下次循环,mid=f[k-1-1]-1
                 */
                index--;
            } else if (key > temp[mid]) {//向数组的后面的部分进行查找
                low = mid + 1;
                index -= 2;
            } else {//找到了
                //需要确定返回的是哪个下标
                if (mid <= high) {
                    return mid;
                } else {
                    return high;
                }
            }
        }
        return -1;
    }
}

5. 分块查找

当数据表中的数据元素很多时,可以采用分块查找。

汲取了顺序查找和折半查找各自的优点,既有动态结构,又适于快速查找

分块查找适用于数据较多,但是数据不会发生变化的情况,如果需要一边添加一边查找,建议使用哈希查找

分块查找的过程:

  1. 需要把数据分成 N 多小块,块与块之间不能有数据重复的交集。
  2. 给每一块创建对象单独存储到数组当中
  3. 查找数据的时候,先在数组查,当前数据属于哪一块
  4. 再到这一块中顺序查找

代码示例:

package com.itheima.search;

public class A03_BlockSearchDemo {
    public static void main(String[] args) {
        /*
            分块查找
            核心思想:
                块内无序,块间有序
            实现步骤:
                1.创建数组blockArr存放每一个块对象的信息
                2.先查找blockArr确定要查找的数据属于哪一块
                3.再单独遍历这一块数据即可
        */
        int[] arr = {16, 5, 9, 12,21, 18,
                     32, 23, 37, 26, 45, 34,
                     50, 48, 61, 52, 73, 66};

        //创建三个块的对象
        Block b1 = new Block(21,0,5);
        Block b2 = new Block(45,6,11);
        Block b3 = new Block(73,12,17);

        //定义数组用来管理三个块的对象(索引表)
        Block[] blockArr = {b1,b2,b3};

        //定义一个变量用来记录要查找的元素
        int number = 37;

        //调用方法,传递索引表,数组,要查找的元素
        int index = getIndex(blockArr,arr,number);

        //打印一下
        System.out.println(index);



    }

    //利用分块查找的原理,查询number的索引
    private static int getIndex(Block[] blockArr, int[] arr, int number) {
        //1.确定number是在那一块当中
        int indexBlock = findIndexBlock(blockArr, number);

        if(indexBlock == -1){
            //表示number不在数组当中
            return -1;
        }

        //2.获取这一块的起始索引和结束索引   --- 30
        // Block b1 = new Block(21,0,5);   ----  0
        // Block b2 = new Block(45,6,11);  ----  1
        // Block b3 = new Block(73,12,17); ----  2
        int startIndex = blockArr[indexBlock].getStartIndex();
        int endIndex = blockArr[indexBlock].getEndIndex();

        //3.遍历
        for (int i = startIndex; i <= endIndex; i++) {
            if(arr[i] == number){
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }


    //定义一个方法,用来确定number在哪一块当中
    public static int findIndexBlock(Block[] blockArr,int number){ //100


        //从0索引开始遍历blockArr,如果number小于max,那么就表示number是在这一块当中的
        for (int i = 0; i < blockArr.length; i++) {
            if(number <= blockArr[i].getMax()){
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }



}

class Block{
    private int max;//最大值
    private int startIndex;//起始索引
    private int endIndex;//结束索引


    public Block() {
    }

    public Block(int max, int startIndex, int endIndex) {
        this.max = max;
        this.startIndex = startIndex;
        this.endIndex = endIndex;
    }

    /**
     * 获取
     * @return max
     */
    public int getMax() {
        return max;
    }

    /**
     * 设置
     * @param max
     */
    public void setMax(int max) {
        this.max = max;
    }

    /**
     * 获取
     * @return startIndex
     */
    public int getStartIndex() {
        return startIndex;
    }

    /**
     * 设置
     * @param startIndex
     */
    public void setStartIndex(int startIndex) {
        this.startIndex = startIndex;
    }

    /**
     * 获取
     * @return endIndex
     */
    public int getEndIndex() {
        return endIndex;
    }

    /**
     * 设置
     * @param endIndex
     */
    public void setEndIndex(int endIndex) {
        this.endIndex = endIndex;
    }

    public String toString() {
        return "Block{max = " + max + ", startIndex = " + startIndex + ", endIndex = " + endIndex + "}";
    }
}

6. 哈希查找

哈希查找是分块查找的进阶版,适用于数据一边添加一边查找的情况。

一般是数组 + 链表的结合体或者是数组+链表 + 红黑树的结合体

在课程中,为了让大家方便理解,所以规定:

  • 数组的 0 索引处存储 1~100
  • 数组的 1 索引处存储 101~200
  • 数组的 2 索引处存储 201~300
  • 以此类推

但是实际上,我们一般不会采取这种方式,因为这种方式容易导致一块区域添加的元素过多,导致效率偏低。

更多的是先计算出当前数据的哈希值,用哈希值跟数组的长度进行计算,计算出应存入的位置,再挂在数组的后面形成链表,如果挂的元素太多而且数组长度过长,我们也会把链表转化为红黑树,进一步提高效率。

具体的过程,大家可以参见 B 站阿玮讲解课程:从入门到起飞。在集合章节详细讲解了哈希表的数据结构。全程采取动画形式讲解,让大家一目了然。

在此不多做阐述。

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7. 树表查找

本知识点涉及到数据结构:树。

建议先看一下后面阿玮讲解的数据结构,再回头理解。

基本思想:二叉查找树是先对待查找的数据进行生成树,确保树的左分支的值小于右分支的值,然后在就行和每个节点的父节点比较大小,查找最适合的范围。 这个算法的查找效率很高,但是如果使用这种查找方法要首先创建树。

二叉查找树(BinarySearch Tree,也叫二叉搜索树,或称二叉排序树 Binary Sort Tree),具有下列性质的二叉树:

1)若任意节点左子树上所有的数据,均小于本身;

2)若任意节点右子树上所有的数据,均大于本身;

二叉查找树性质:对二叉查找树进行中序遍历,即可得到有序的数列。

​ 不同形态的二叉查找树如下图所示:

20180226113852869

基于二叉查找树进行优化,进而可以得到其他的树表查找算法,如平衡树、红黑树等高效算法。

具体细节大家可以参见 B 站阿玮讲解课程:从入门到起飞。在集合章节详细讲解了树数据结构。全程采取动画形式讲解,让大家一目了然。

在此不多做阐述。

​ 不管是二叉查找树,还是平衡二叉树,还是红黑树,查找的性能都比较高

十大排序算法:

1. 冒泡排序

冒泡排序(Bubble Sort)也是一种简单直观的排序算法。

它重复的遍历过要排序的数列,一次比较相邻的两个元素,如果他们的顺序错误就把他们交换过来。

这个算法的名字由来是因为越大的元素会经由交换慢慢”浮”到最后面。

当然,大家可以按照从大到小的方式进行排列。

1.1 算法步骤

  1. 相邻的元素两两比较,大的放右边,小的放左边
  2. 第一轮比较完毕之后,最大值就已经确定,第二轮可以少循环一次,后面以此类推
  3. 如果数组中有 n 个数据,总共我们只要执行 n-1 轮的代码就可以

1.2 动图演示

冒泡

1.3 代码示例

public class A01_BubbleDemo {
    public static void main(String[] args) {
        /*
            冒泡排序:
            核心思想:
            1,相邻的元素两两比较,大的放右边,小的放左边。
            2,第一轮比较完毕之后,最大值就已经确定,第二轮可以少循环一次,后面以此类推。
            3,如果数组中有n个数据,总共我们只要执行n-1轮的代码就可以。
        */


        //1.定义数组
        int[] arr = {2, 4, 5, 3, 1};

        //2.利用冒泡排序将数组中的数据变成 1 2 3 4 5

        //外循环:表示我要执行多少轮。 如果有n个数据,那么执行n - 1 轮
        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
            //内循环:每一轮中我如何比较数据并找到当前的最大值
            //-1:为了防止索引越界
            //-i:提高效率,每一轮执行的次数应该比上一轮少一次。
            for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) {
                //i 依次表示数组中的每一个索引:0 1 2 3 4
                if(arr[j] > arr[j + 1]){
                    int temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j + 1];
                    arr[j + 1] = temp;
                }
            }
        }

        printArr(arr);




    }

    private static void printArr(int[] arr) {
        //3.遍历数组
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.print(arr[i] + " ");
        }
        System.out.println();
    }
}

2. 选择排序

2.1 算法步骤

  1. 从 0 索引开始,跟后面的元素一一比较
  2. 小的放前面,大的放后面
  3. 第一次循环结束后,最小的数据已经确定
  4. 第二次循环从 1 索引开始以此类推
  5. 第三轮循环从 2 索引开始以此类推
  6. 第四轮循环从 3 索引开始以此类推。

2.2 动图演示

选择排序

public class A02_SelectionDemo {
    public static void main(String[] args) {

        /*
            选择排序:
                1,从0索引开始,跟后面的元素一一比较。
                2,小的放前面,大的放后面。
                3,第一次循环结束后,最小的数据已经确定。
                4,第二次循环从1索引开始以此类推。

         */


        //1.定义数组
        int[] arr = {2, 4, 5, 3, 1};


        //2.利用选择排序让数组变成 1 2 3 4 5
       /* //第一轮:
        //从0索引开始,跟后面的元素一一比较。
        for (int i = 0 + 1; i < arr.length; i++) {
            //拿着0索引跟后面的数据进行比较
            if(arr[0] > arr[i]){
                int temp = arr[0];
                arr[0] = arr[i];
                arr[i] = temp;
            }
        }*/

        //最终代码:
        //外循环:几轮
        //i:表示这一轮中,我拿着哪个索引上的数据跟后面的数据进行比较并交换
        for (int i = 0; i < arr.length -1; i++) {
            //内循环:每一轮我要干什么事情?
            //拿着i跟i后面的数据进行比较交换
            for (int j = i + 1; j < arr.length; j++) {
                if(arr[i] > arr[j]){
                    int temp = arr[i];
                    arr[i] = arr[j];
                    arr[j] = temp;
                }
            }
        }


        printArr(arr);


    }
    private static void printArr(int[] arr) {
        //3.遍历数组
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.print(arr[i] + " ");
        }
        System.out.println();
    }

}

3. 插入排序

插入排序的代码实现虽然没有冒泡排序和选择排序那么简单粗暴,但它的原理应该是最容易理解的了,因为只要打过扑克牌的人都应该能够秒懂。插入排序是一种最简单直观的排序算法,它的工作原理是通过创建有序序列和无序序列,然后再遍历无序序列得到里面每一个数字,把每一个数字插入到有序序列中正确的位置。

插入排序在插入的时候,有优化算法,在遍历有序序列找正确位置时,可以采取二分查找

3.1 算法步骤

将 0 索引的元素到 N 索引的元素看做是有序的,把 N+1 索引的元素到最后一个当成是无序的。

遍历无序的数据,将遍历到的元素插入有序序列中适当的位置,如遇到相同数据,插在后面。

N 的范围:0~最大索引

3.2 动图演示

插入排序

package com.itheima.mysort;


public class A03_InsertDemo {
    public static void main(String[] args) {
        /*
            插入排序:
                将0索引的元素到N索引的元素看做是有序的,把N+1索引的元素到最后一个当成是无序的。
                遍历无序的数据,将遍历到的元素插入有序序列中适当的位置,如遇到相同数据,插在后面。
                N的范围:0~最大索引

        */
        int[] arr = {3, 44, 38, 5, 47, 15, 36, 26, 27, 2, 46, 4, 19, 50, 48};

        //1.找到无序的哪一组数组是从哪个索引开始的。  2
        int startIndex = -1;
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            if(arr[i] > arr[i + 1]){
                startIndex = i + 1;
                break;
            }
        }

        //2.遍历从startIndex开始到最后一个元素,依次得到无序的哪一组数据中的每一个元素
        for (int i = startIndex; i < arr.length; i++) {
            //问题:如何把遍历到的数据,插入到前面有序的这一组当中

            //记录当前要插入数据的索引
            int j = i;

            while(j > 0 && arr[j] < arr[j - 1]){
                //交换位置
                int temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j - 1];
                arr[j - 1] = temp;
                j--;
            }

        }
        printArr(arr);
    }

    private static void printArr(int[] arr) {
        //3.遍历数组
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.print(arr[i] + " ");
        }
        System.out.println();
    }

}

4. 快速排序

快速排序是由东尼·霍尔所发展的一种排序算法。

快速排序又是一种分而治之思想在排序算法上的典型应用。

快速排序的名字起的是简单粗暴,因为一听到这个名字你就知道它存在的意义,就是快,而且效率高!

它是处理大数据最快的排序算法之一了。

4.1 算法步骤

  1. 从数列中挑出一个元素,一般都是左边第一个数字,称为 “基准数”;
  2. 创建两个指针,一个从前往后走,一个从后往前走。
  3. 先执行后面的指针,找出第一个比基准数小的数字
  4. 再执行前面的指针,找出第一个比基准数大的数字
  5. 交换两个指针指向的数字
  6. 直到两个指针相遇
  7. 将基准数跟指针指向位置的数字交换位置,称之为:基准数归位。
  8. 第一轮结束之后,基准数左边的数字都是比基准数小的,基准数右边的数字都是比基准数大的。
  9. 把基准数左边看做一个序列,把基准数右边看做一个序列,按照刚刚的规则递归排序

4.2 动图演示

快速排序

package com.itheima.mysort;

import java.util.Arrays;

public class A05_QuickSortDemo {
   public static void main(String[] args) {
       System.out.println(Integer.MAX_VALUE);
       System.out.println(Integer.MIN_VALUE);
     /*
       快速排序:
           第一轮:以0索引的数字为基准数,确定基准数在数组中正确的位置。
           比基准数小的全部在左边,比基准数大的全部在右边。
           后面以此类推。
     */

       int[] arr = {1,1, 6, 2, 7, 9, 3, 4, 5, 1,10, 8};


       //int[] arr = new int[1000000];

      /* Random r = new Random();
       for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
           arr[i] = r.nextInt();
       }*/


       long start = System.currentTimeMillis();
       quickSort(arr, 0, arr.length - 1);
       long end = System.currentTimeMillis();

       System.out.println(end - start);//149

       System.out.println(Arrays.toString(arr));
       //课堂练习:
       //我们可以利用相同的办法去测试一下,选择排序,冒泡排序以及插入排序运行的效率
       //得到一个结论:快速排序真的非常快。

      /* for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
           System.out.print(arr[i] + " ");
       }*/

   }


   /*
    *   参数一:我们要排序的数组
    *   参数二:要排序数组的起始索引
    *   参数三:要排序数组的结束索引
    * */
   public static void quickSort(int[] arr, int i, int j) {
       //定义两个变量记录要查找的范围
       int start = i;
       int end = j;

       if(start > end){
           //递归的出口
           return;
       }



       //记录基准数
       int baseNumber = arr[i];
       //利用循环找到要交换的数字
       while(start != end){
           //利用end,从后往前开始找,找比基准数小的数字
           //int[] arr = {1, 6, 2, 7, 9, 3, 4, 5, 10, 8};
           while(true){
               if(end <= start || arr[end] < baseNumber){
                   break;
               }
               end--;
           }
           System.out.println(end);
           //利用start,从前往后找,找比基准数大的数字
           while(true){
               if(end <= start || arr[start] > baseNumber){
                   break;
               }
               start++;
           }



           //把end和start指向的元素进行交换
           int temp = arr[start];
           arr[start] = arr[end];
           arr[end] = temp;
       }

       //当start和end指向了同一个元素的时候,那么上面的循环就会结束
       //表示已经找到了基准数在数组中应存入的位置
       //基准数归位
       //就是拿着这个范围中的第一个数字,跟start指向的元素进行交换
       int temp = arr[i];
       arr[i] = arr[start];
       arr[start] = temp;

       //确定6左边的范围,重复刚刚所做的事情
       quickSort(arr,i,start - 1);
       //确定6右边的范围,重复刚刚所做的事情
       quickSort(arr,start + 1,j);

   }
}

其他排序方式待更新~

本篇文章代码由黑马程序员提供

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day17-时间、包装类

java 2025/1/5

今日内容

  • JDK7 时间相关类
  • JDK8 时间相关类
  • 包装类
  • 综合练习
  • Collection 集合

教学目标

  • 能够使用日期类输出当前日期
  • 能够使用将日期格式化为字符串的方法
  • 能够使用将字符串转换成日期的方法
  • 能够说出 8 种基本类型对应的包装类名称
  • 能够说出自动装箱、自动拆箱的概念
  • 能够将字符串转换为对应的基本类型
  • 能够将基本类型转换为对应的字符串
  • 能够完成课题上讲解的所有练习

第一章 Date 类

1.1 Date 概述

java.util.Date`类 表示特定的瞬间,精确到毫秒。

继续查阅 Date 类的描述,发现 Date 拥有多个构造函数,只是部分已经过时,我们重点看以下两个构造函数

  • public Date():从运行程序的此时此刻到时间原点经历的毫秒值,转换成 Date 对象,分配 Date 对象并初始化此对象,以表示分配它的时间(精确到毫秒)。
  • public Date(long date):将指定参数的毫秒值 date,转换成 Date 对象,分配 Date 对象并初始化此对象,以表示自从标准基准时间(称为“历元(epoch)”,即 1970 年 1 月 1 日 00:00:00 GMT)以来的指定毫秒数。

tips: 由于中国处于东八区(GMT+08:00)是比世界协调时间/格林尼治时间(GMT)快 8 小时的时区,当格林尼治标准时间为 0:00 时,东八区的标准时间为 08:00。

简单来说:使用无参构造,可以自动设置当前系统时间的毫秒时刻;指定 long 类型的构造参数,可以自定义毫秒时刻。例如:

import java.util.Date;

public class Demo01Date {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建日期对象,把当前的时间
        System.out.println(new Date()); // Tue Jan 16 14:37:35 CST 2020
        // 创建日期对象,把当前的毫秒值转成日期对象
        System.out.println(new Date(0L)); // Thu Jan 01 08:00:00 CST 1970
    }
}

tips:在使用 println 方法时,会自动调用 Date 类中的 toString 方法。Date 类对 Object 类中的 toString 方法进行了覆盖重写,所以结果为指定格式的字符串。

1.2 Date 常用方法

Date 类中的多数方法已经过时,常用的方法有:

  • public long getTime() 把日期对象转换成对应的时间毫秒值。
  • public void setTime(long time) 把方法参数给定的毫秒值设置给日期对象

示例代码

public class DateDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建日期对象
        Date d = new Date();

        //public long getTime():获取的是日期对象从1970年1月1日 00:00:00到现在的毫秒值
        //System.out.println(d.getTime());
        //System.out.println(d.getTime() * 1.0 / 1000 / 60 / 60 / 24 / 365 + "年");

        //public void setTime(long time):设置时间,给的是毫秒值
        //long time = 1000*60*60;
        long time = System.currentTimeMillis();
        d.setTime(time);

        System.out.println(d);
    }
}

小结:Date 表示特定的时间瞬间,我们可以使用 Date 对象对时间进行操作。

第二章 SimpleDateFormat 类

java.text.SimpleDateFormat 是日期/时间格式化类,我们通过这个类可以帮我们完成日期和文本之间的转换,也就是可以在 Date 对象与 String 对象之间进行来回转换。

  • 格式化:按照指定的格式,把 Date 对象转换为 String 对象。
  • 解析:按照指定的格式,把 String 对象转换为 Date 对象。

2.1 构造方法

由于 DateFormat 为抽象类,不能直接使用,所以需要常用的子类java.text.SimpleDateFormat。这个类需要一个模式(格式)来指定格式化或解析的标准。构造方法为:

  • public SimpleDateFormat(String pattern):用给定的模式和默认语言环境的日期格式符号构造 SimpleDateFormat。参数 pattern 是一个字符串,代表日期时间的自定义格式。

2.2 格式规则

常用的格式规则为:

标识字母(区分大小写) 含义
y
M
d
H
m
s

备注:更详细的格式规则,可以参考 SimpleDateFormat 类的 API 文档。

2.3 常用方法

DateFormat 类的常用方法有:

  • public String format(Date date):将 Date 对象格式化为字符串。

  • public Date parse(String source):将字符串解析为 Date 对象。

    package com.itheima.a01jdk7datedemo;
    
    import java.text.ParseException;
    import java.text.SimpleDateFormat;
    import java.util.Date;
    
    public class A03_SimpleDateFormatDemo1 {
        public static void main(String[] args) throws ParseException {
            /*
                public simpleDateFormat() 默认格式
                public simpleDateFormat(String pattern) 指定格式
                public final string format(Date date) 格式化(日期对象 ->字符串)
                public Date parse(string source) 解析(字符串 ->日期对象)
            */
    
            //1.定义一个字符串表示时间
            String str = "2023-11-11 11:11:11";
            //2.利用空参构造创建simpleDateFormat对象
            // 细节:
            //创建对象的格式要跟字符串的格式完全一致
            SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
            Date date = sdf.parse(str);
            //3.打印结果
            System.out.println(date.getTime());//1699672271000
    
    
        }
    
        private static void method1() {
            //1.利用空参构造创建simpleDateFormat对象,默认格式
            SimpleDateFormat sdf1 = new SimpleDateFormat();
            Date d1 = new Date(0L);
            String str1 = sdf1.format(d1);
            System.out.println(str1);//1970/1/1 上午8:00
    
            //2.利用带参构造创建simpleDateFormat对象,指定格式
            SimpleDateFormat sdf2 = new SimpleDateFormat("yyyy年MM月dd日HH:mm:ss");
            String str2 = sdf2.format(d1);
            System.out.println(str2);//1970年01月01日 08:00:00
    
            //课堂练习:yyyy年MM月dd日 时:分:秒 星期
        }
    }
    

小结:DateFormat 可以将 Date 对象和字符串相互转换。

2.4 练习 1(初恋女友的出生日期)

/*
     假设,你初恋的出生年月日为:2000-11-11
     请用字符串表示这个数据,并将其转换为:2000年11月11日

     创建一个Date对象表示2000年11月11日
     创建一个SimpleDateFormat对象,并定义格式为年月日把时间变成:2000年11月11日
*/

//1.可以通过2000-11-11进行解析,解析成一个Date对象
String str = "2000-11-11";
//2.解析
SimpleDateFormat sdf1 = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
Date date = sdf1.parse(str);
//3.格式化
SimpleDateFormat sdf2 = new SimpleDateFormat("yyyy年MM月dd日");
String result = sdf2.format(date);
System.out.println(result);

2.5 练习 2(秒杀活动)

/* 需求:
            秒杀活动开始时间:2023年11月11日 0:0:0(毫秒值)
            秒杀活动结束时间:2023年11月11日 0:10:0(毫秒值)

            小贾下单并付款的时间为:2023年11月11日 0:01:0
            小皮下单并付款的时间为:2023年11月11日 0:11:0
            用代码说明这两位同学有没有参加上秒杀活动?
         */

//1.定义字符串表示三个时间
String startstr = "2023年11月11日 0:0:0";
String endstr = "2023年11月11日 0:10:0";
String orderstr = "2023年11月11日 0:01:00";
//2.解析上面的三个时间,得到Date对象
SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy年MM月dd日HH:mm:ss");
Date startDate = sdf.parse(startstr);
Date endDate = sdf.parse(endstr);
Date orderDate = sdf.parse(orderstr);

//3.得到三个时间的毫秒值
long startTime = startDate.getTime();
long endTime = endDate.getTime();
long orderTime = orderDate.getTime();

//4.判断
if (orderTime >= startTime && orderTime <= endTime) {
    System.out.println("参加秒杀活动成功");
} else {
    System.out.println("参加秒杀活动失败");
}

第三章 Calendar 类

3.1 概述

  • java.util.Calendar 类表示一个“日历类”,可以进行日期运算。它是一个抽象类,不能创建对象,我们可以使用它的子类:java.util.GregorianCalendar 类。
  • 有两种方式可以获取 GregorianCalendar 对象:
    • 直接创建 GregorianCalendar 对象;
    • 通过 Calendar 的静态方法 getInstance()方法获取 GregorianCalendar 对象【本次课使用】

3.2 常用方法

方法名 说明
public static Calendar getInstance() 获取一个它的子类 GregorianCalendar 对象。
public int get(int field) 获取某个字段的值。field 参数表示获取哪个字段的值,
可以使用 Calender 中定义的常量来表示:
Calendar.YEAR : 年
Calendar.MONTH :月
Calendar.DAY_OF_MONTH:月中的日期
Calendar.HOUR:小时
Calendar.MINUTE:分钟
Calendar.SECOND:秒
Calendar.DAY_OF_WEEK:星期
public void set(int field,int value) 设置某个字段的值
public void add(int field,int amount) 为某个字段增加/减少指定的值

3.3 get 方法示例

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        //1.获取一个GregorianCalendar对象
        Calendar instance = Calendar.getInstance();//获取子类对象

        //2.打印子类对象
        System.out.println(instance);

        //3.获取属性
        int year = instance.get(Calendar.YEAR);
        int month = instance.get(Calendar.MONTH) + 1;//Calendar的月份值是0-11
        int day = instance.get(Calendar.DAY_OF_MONTH);

        int hour = instance.get(Calendar.HOUR);
        int minute = instance.get(Calendar.MINUTE);
        int second = instance.get(Calendar.SECOND);

        int week = instance.get(Calendar.DAY_OF_WEEK);//返回值范围:1--7,分别表示:"星期日","星期一","星期二",...,"星期六"

        System.out.println(year + "年" + month + "月" + day + "日" +
                               hour + ":" + minute + ":" + second);
        System.out.println(getWeek(week));

    }

    //查表法,查询星期几
    public static String getWeek(int w) {//w = 1 --- 7
        //做一个表(数组)
        String[] weekArray = {"星期日", "星期一", "星期二", "星期三", "星期四", "星期五", "星期六"};
        //            索引      [0]      [1]       [2]      [3]       [4]      [5]      [6]
        //查表
        return weekArray[w - 1];
    }
}

3.4 set 方法示例:

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        //设置属性——set(int field,int value):
        Calendar c1 = Calendar.getInstance();//获取当前日期

        //计算班长出生那天是星期几(假如班长出生日期为:1998年3月18日)
        c1.set(Calendar.YEAR, 1998);
        c1.set(Calendar.MONTH, 3 - 1);//转换为Calendar内部的月份值
        c1.set(Calendar.DAY_OF_MONTH, 18);

        int w = c1.get(Calendar.DAY_OF_WEEK);
        System.out.println("班长出生那天是:" + getWeek(w));


    }
    //查表法,查询星期几
    public static String getWeek(int w) {//w = 1 --- 7
        //做一个表(数组)
        String[] weekArray = {"星期日", "星期一", "星期二", "星期三", "星期四", "星期五", "星期六"};
        //            索引      [0]      [1]       [2]      [3]       [4]      [5]      [6]
        //查表
        return weekArray[w - 1];
    }
}

3.5 add 方法示例:

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        //计算200天以后是哪年哪月哪日,星期几?
        Calendar c2 = Calendar.getInstance();//获取当前日期
        c2.add(Calendar.DAY_OF_MONTH, 200);//日期加200

        int y = c2.get(Calendar.YEAR);
        int m = c2.get(Calendar.MONTH) + 1;//转换为实际的月份
        int d = c2.get(Calendar.DAY_OF_MONTH);

        int wk = c2.get(Calendar.DAY_OF_WEEK);
        System.out.println("200天后是:" + y + "年" + m + "月" + d + "日" + getWeek(wk));

    }
    //查表法,查询星期几
    public static String getWeek(int w) {//w = 1 --- 7
        //做一个表(数组)
        String[] weekArray = {"星期日", "星期一", "星期二", "星期三", "星期四", "星期五", "星期六"};
        //            索引      [0]      [1]       [2]      [3]       [4]      [5]      [6]
        //查表
        return weekArray[w - 1];
    }
}

第四章 JDK8 时间相关类

JDK8 时间类类名 作用
ZoneId 时区
Instant 时间戳
ZoneDateTime 带时区的时间
DateTimeFormatter 用于时间的格式化和解析
LocalDate 年、月、日
LocalTime 时、分、秒
LocalDateTime 年、月、日、时、分、秒
Duration 时间间隔(秒,纳,秒)
Period 时间间隔(年,月,日)
ChronoUnit 时间间隔(所有单位)

4.1 ZoneId 时区

/*
        static Set<string> getAvailableZoneIds() 获取Java中支持的所有时区
        static ZoneId systemDefault() 获取系统默认时区
        static Zoneld of(string zoneld) 获取一个指定时区
        */

//1.获取所有的时区名称
Set<String> zoneIds = ZoneId.getAvailableZoneIds();
System.out.println(zoneIds.size());//600
System.out.println(zoneIds);// Asia/Shanghai

//2.获取当前系统的默认时区
ZoneId zoneId = ZoneId.systemDefault();
System.out.println(zoneId);//Asia/Shanghai

//3.获取指定的时区
ZoneId zoneId1 = ZoneId.of("Asia/Pontianak");
System.out.println(zoneId1);//Asia/Pontianak

4.2 Instant 时间戳

/*
            static Instant now() 获取当前时间的Instant对象(标准时间)
            static Instant ofXxxx(long epochMilli) 根据(秒/毫秒/纳秒)获取Instant对象
            ZonedDateTime atZone(ZoneIdzone) 指定时区
            boolean isxxx(Instant otherInstant) 判断系列的方法
            Instant minusXxx(long millisToSubtract) 减少时间系列的方法
            Instant plusXxx(long millisToSubtract) 增加时间系列的方法
        */
//1.获取当前时间的Instant对象(标准时间)
Instant now = Instant.now();
System.out.println(now);

//2.根据(秒/毫秒/纳秒)获取Instant对象
Instant instant1 = Instant.ofEpochMilli(0L);
System.out.println(instant1);//1970-01-01T00:00:00z

Instant instant2 = Instant.ofEpochSecond(1L);
System.out.println(instant2);//1970-01-01T00:00:01Z

Instant instant3 = Instant.ofEpochSecond(1L, 1000000000L);
System.out.println(instant3);//1970-01-01T00:00:027

//3. 指定时区
ZonedDateTime time = Instant.now().atZone(ZoneId.of("Asia/Shanghai"));
System.out.println(time);


//4.isXxx 判断
Instant instant4=Instant.ofEpochMilli(0L);
Instant instant5 =Instant.ofEpochMilli(1000L);

//5.用于时间的判断
//isBefore:判断调用者代表的时间是否在参数表示时间的前面
boolean result1=instant4.isBefore(instant5);
System.out.println(result1);//true

//isAfter:判断调用者代表的时间是否在参数表示时间的后面
boolean result2 = instant4.isAfter(instant5);
System.out.println(result2);//false

//6.Instant minusXxx(long millisToSubtract) 减少时间系列的方法
Instant instant6 =Instant.ofEpochMilli(3000L);
System.out.println(instant6);//1970-01-01T00:00:03Z

Instant instant7 =instant6.minusSeconds(1);
System.out.println(instant7);//1970-01-01T00:00:02Z

4.3 ZoneDateTime 带时区的时间

/*
            static ZonedDateTime now() 获取当前时间的ZonedDateTime对象
            static ZonedDateTime ofXxxx(。。。) 获取指定时间的ZonedDateTime对象
            ZonedDateTime withXxx(时间) 修改时间系列的方法
            ZonedDateTime minusXxx(时间) 减少时间系列的方法
            ZonedDateTime plusXxx(时间) 增加时间系列的方法
         */
//1.获取当前时间对象(带时区)
ZonedDateTime now = ZonedDateTime.now();
System.out.println(now);

//2.获取指定的时间对象(带时区)1/年月日时分秒纳秒方式指定
ZonedDateTime time1 = ZonedDateTime.of(2023, 10, 1,
                                       11, 12, 12, 0, ZoneId.of("Asia/Shanghai"));
System.out.println(time1);

//通过Instant + 时区的方式指定获取时间对象
Instant instant = Instant.ofEpochMilli(0L);
ZoneId zoneId = ZoneId.of("Asia/Shanghai");
ZonedDateTime time2 = ZonedDateTime.ofInstant(instant, zoneId);
System.out.println(time2);


//3.withXxx 修改时间系列的方法
ZonedDateTime time3 = time2.withYear(2000);
System.out.println(time3);

//4. 减少时间
ZonedDateTime time4 = time3.minusYears(1);
System.out.println(time4);

//5.增加时间
ZonedDateTime time5 = time4.plusYears(1);
System.out.println(time5);

4.4DateTimeFormatter 用于时间的格式化和解析

/*
            static DateTimeFormatter ofPattern(格式) 获取格式对象
            String format(时间对象) 按照指定方式格式化
        */
//获取时间对象
ZonedDateTime time = Instant.now().atZone(ZoneId.of("Asia/Shanghai"));

// 解析/格式化器
DateTimeFormatter dtf1=DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm;ss EE a");
// 格式化
System.out.println(dtf1.format(time));

4.5LocalDate 年、月、日

//1.获取当前时间的日历对象(包含 年月日)
LocalDate nowDate = LocalDate.now();
//System.out.println("今天的日期:" + nowDate);
//2.获取指定的时间的日历对象
LocalDate ldDate = LocalDate.of(2023, 1, 1);
System.out.println("指定日期:" + ldDate);

System.out.println("=============================");

//3.get系列方法获取日历中的每一个属性值//获取年
int year = ldDate.getYear();
System.out.println("year: " + year);
//获取月//方式一:
Month m = ldDate.getMonth();
System.out.println(m);
System.out.println(m.getValue());

//方式二:
int month = ldDate.getMonthValue();
System.out.println("month: " + month);


//获取日
int day = ldDate.getDayOfMonth();
System.out.println("day:" + day);

//获取一年的第几天
int dayofYear = ldDate.getDayOfYear();
System.out.println("dayOfYear:" + dayofYear);

//获取星期
DayOfWeek dayOfWeek = ldDate.getDayOfWeek();
System.out.println(dayOfWeek);
System.out.println(dayOfWeek.getValue());

//is开头的方法表示判断
System.out.println(ldDate.isBefore(ldDate));
System.out.println(ldDate.isAfter(ldDate));

//with开头的方法表示修改,只能修改年月日
LocalDate withLocalDate = ldDate.withYear(2000);
System.out.println(withLocalDate);

//minus开头的方法表示减少,只能减少年月日
LocalDate minusLocalDate = ldDate.minusYears(1);
System.out.println(minusLocalDate);


//plus开头的方法表示增加,只能增加年月日
LocalDate plusLocalDate = ldDate.plusDays(1);
System.out.println(plusLocalDate);

//-------------
// 判断今天是否是你的生日
LocalDate birDate = LocalDate.of(2000, 1, 1);
LocalDate nowDate1 = LocalDate.now();

MonthDay birMd = MonthDay.of(birDate.getMonthValue(), birDate.getDayOfMonth());
MonthDay nowMd = MonthDay.from(nowDate1);

System.out.println("今天是你的生日吗? " + birMd.equals(nowMd));//今天是你的生日吗?

4.6 LocalTime 时、分、秒

// 获取本地时间的日历对象。(包含 时分秒)
LocalTime nowTime = LocalTime.now();
System.out.println("今天的时间:" + nowTime);

int hour = nowTime.getHour();//时
System.out.println("hour: " + hour);

int minute = nowTime.getMinute();//分
System.out.println("minute: " + minute);

int second = nowTime.getSecond();//秒
System.out.println("second:" + second);

int nano = nowTime.getNano();//纳秒
System.out.println("nano:" + nano);
System.out.println("------------------------------------");
System.out.println(LocalTime.of(8, 20));//时分
System.out.println(LocalTime.of(8, 20, 30));//时分秒
System.out.println(LocalTime.of(8, 20, 30, 150));//时分秒纳秒
LocalTime mTime = LocalTime.of(8, 20, 30, 150);

//is系列的方法
System.out.println(nowTime.isBefore(mTime));
System.out.println(nowTime.isAfter(mTime));

//with系列的方法,只能修改时、分、秒
System.out.println(nowTime.withHour(10));

//plus系列的方法,只能修改时、分、秒
System.out.println(nowTime.plusHours(10));

4.7 LocalDateTime 年、月、日、时、分、秒

// 当前时间的的日历对象(包含年月日时分秒)
LocalDateTime nowDateTime = LocalDateTime.now();

System.out.println("今天是:" + nowDateTime);//今天是:
System.out.println(nowDateTime.getYear());//年
System.out.println(nowDateTime.getMonthValue());//月
System.out.println(nowDateTime.getDayOfMonth());//日
System.out.println(nowDateTime.getHour());//时
System.out.println(nowDateTime.getMinute());//分
System.out.println(nowDateTime.getSecond());//秒
System.out.println(nowDateTime.getNano());//纳秒
// 日:当年的第几天
System.out.println("dayofYear:" + nowDateTime.getDayOfYear());
//星期
System.out.println(nowDateTime.getDayOfWeek());
System.out.println(nowDateTime.getDayOfWeek().getValue());
//月份
System.out.println(nowDateTime.getMonth());
System.out.println(nowDateTime.getMonth().getValue());

LocalDate ld = nowDateTime.toLocalDate();
System.out.println(ld);

LocalTime lt = nowDateTime.toLocalTime();
System.out.println(lt.getHour());
System.out.println(lt.getMinute());
System.out.println(lt.getSecond());

4.8 Duration 时间间隔(秒,纳,秒)

// 本地日期时间对象。
LocalDateTime today = LocalDateTime.now();
System.out.println(today);

// 出生的日期时间对象
LocalDateTime birthDate = LocalDateTime.of(2000, 1, 1, 0, 0, 0);
System.out.println(birthDate);

Duration duration = Duration.between(birthDate, today);//第二个参数减第一个参数
System.out.println("相差的时间间隔对象:" + duration);

System.out.println("============================================");
System.out.println(duration.toDays());//两个时间差的天数
System.out.println(duration.toHours());//两个时间差的小时数
System.out.println(duration.toMinutes());//两个时间差的分钟数
System.out.println(duration.toMillis());//两个时间差的毫秒数
System.out.println(duration.toNanos());//两个时间差的纳秒数

4.9 Period 时间间隔(年,月,日)

// 当前本地 年月日
LocalDate today = LocalDate.now();
System.out.println(today);

// 生日的 年月日
LocalDate birthDate = LocalDate.of(2000, 1, 1);
System.out.println(birthDate);

Period period = Period.between(birthDate, today);//第二个参数减第一个参数

System.out.println("相差的时间间隔对象:" + period);
System.out.println(period.getYears());
System.out.println(period.getMonths());
System.out.println(period.getDays());

System.out.println(period.toTotalMonths());

4.10 ChronoUnit 时间间隔(所有单位)

// 当前时间
LocalDateTime today = LocalDateTime.now();
System.out.println(today);
// 生日时间
LocalDateTime birthDate = LocalDateTime.of(2000, 1, 1,0, 0, 0);
System.out.println(birthDate);

System.out.println("相差的年数:" + ChronoUnit.YEARS.between(birthDate, today));
System.out.println("相差的月数:" + ChronoUnit.MONTHS.between(birthDate, today));
System.out.println("相差的周数:" + ChronoUnit.WEEKS.between(birthDate, today));
System.out.println("相差的天数:" + ChronoUnit.DAYS.between(birthDate, today));
System.out.println("相差的时数:" + ChronoUnit.HOURS.between(birthDate, today));
System.out.println("相差的分数:" + ChronoUnit.MINUTES.between(birthDate, today));
System.out.println("相差的秒数:" + ChronoUnit.SECONDS.between(birthDate, today));
System.out.println("相差的毫秒数:" + ChronoUnit.MILLIS.between(birthDate, today));
System.out.println("相差的微秒数:" + ChronoUnit.MICROS.between(birthDate, today));
System.out.println("相差的纳秒数:" + ChronoUnit.NANOS.between(birthDate, today));
System.out.println("相差的半天数:" + ChronoUnit.HALF_DAYS.between(birthDate, today));
System.out.println("相差的十年数:" + ChronoUnit.DECADES.between(birthDate, today));
System.out.println("相差的世纪(百年)数:" + ChronoUnit.CENTURIES.between(birthDate, today));
System.out.println("相差的千年数:" + ChronoUnit.MILLENNIA.between(birthDate, today));
System.out.println("相差的纪元数:" + ChronoUnit.ERAS.between(birthDate, today));

第五章 包装类

5.1 概述

Java 提供了两个类型系统,基本类型与引用类型,使用基本类型在于效率,然而很多情况,会创建对象使用,因为对象可以做更多的功能,如果想要我们的基本类型像对象一样操作,就可以使用基本类型对应的包装类,如下:

基本类型 对应的包装类(位于 java.lang 包中)
byte Byte
short Short
int Integer
long Long
float Float
double Double
char Character
boolean Boolean

5.2 Integer 类

  • Integer 类概述

    包装一个对象中的原始类型 int 的值

  • Integer 类构造方法及静态方法

方法名 说明
public Integer(int value) 根据 int 值创建 Integer 对象(过时)
public Integer(String s) 根据 String 值创建 Integer 对象(过时)
public static Integer valueOf(int i) 返回表示指定的 int 值的 Integer 实例
public static Integer valueOf(String s) 返回保存指定 String 值的 Integer 对象
static string tobinarystring(int i) 得到二进制
static string tooctalstring(int i) 得到八进制
static string toHexstring(int i) 得到十六进制
static int parseInt(string s) 将字符串类型的整数转成 int 类型的整数
  • 示例代码
//public Integer(int value):根据 int 值创建 Integer 对象(过时)
Integer i1 = new Integer(100);
System.out.println(i1);

//public Integer(String s):根据 String 值创建 Integer 对象(过时)
Integer i2 = new Integer("100");
//Integer i2 = new Integer("abc"); //NumberFormatException
System.out.println(i2);
System.out.println("--------");

//public static Integer valueOf(int i):返回表示指定的 int 值的 Integer 实例
Integer i3 = Integer.valueOf(100);
System.out.println(i3);

//public static Integer valueOf(String s):返回保存指定String值的Integer对象
Integer i4 = Integer.valueOf("100");
System.out.println(i4);
/*
            public static string tobinarystring(int i) 得到二进制
            public static string tooctalstring(int i) 得到八进制
            public static string toHexstring(int i) 得到十六进制
            public static int parseInt(string s) 将字符串类型的整数转成int类型的整数
 */

//1.把整数转成二进制,十六进制
String str1 = Integer.toBinaryString(100);
System.out.println(str1);//1100100

//2.把整数转成八进制
String str2 = Integer.toOctalString(100);
System.out.println(str2);//144

//3.把整数转成十六进制
String str3 = Integer.toHexString(100);
System.out.println(str3);//64

//4.将字符串类型的整数转成int类型的整数
//强类型语言:每种数据在java中都有各自的数据类型
//在计算的时候,如果不是同一种数据类型,是无法直接计算的。
int i = Integer.parseInt("123");
System.out.println(i);
System.out.println(i + 1);//124
//细节1:
//在类型转换的时候,括号中的参数只能是数字不能是其他,否则代码会报错
//细节2:
//8种包装类当中,除了Character都有对应的parseXxx的方法,进行类型转换
String str = "true";
boolean b = Boolean.parseBoolean(str);
System.out.println(b);

5.3 装箱与拆箱

基本类型与对应的包装类对象之间,来回转换的过程称为”装箱“与”拆箱“:

  • 装箱:从基本类型转换为对应的包装类对象。
  • 拆箱:从包装类对象转换为对应的基本类型。

用 Integer 与 int 为例:(看懂代码即可)

基本数值—->包装对象

Integer i = new Integer(4);//使用构造函数函数
Integer iii = Integer.valueOf(4);//使用包装类中的valueOf方法

包装对象—->基本数值

int num = i.intValue();

5.4 自动装箱与自动拆箱

由于我们经常要做基本类型与包装类之间的转换,从 Java 5(JDK 1.5)开始,基本类型与包装类的装箱、拆箱动作可以自动完成。例如:

Integer i = 4;//自动装箱。相当于Integer i = Integer.valueOf(4);
i = i + 5;//等号右边:将i对象转成基本数值(自动拆箱) i.intValue() + 5;
//加法运算完成后,再次装箱,把基本数值转成对象。

5.5 基本类型与字符串之间的转换

基本类型转换为 String

  • 转换方式
  • 方式一:直接在数字后加一个空字符串
  • 方式二:通过 String 类静态方法 valueOf()
  • 示例代码
public class IntegerDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //int --- String
        int number = 100;
        //方式1
        String s1 = number + "";
        System.out.println(s1);
        //方式2
        //public static String valueOf(int i)
        String s2 = String.valueOf(number);
        System.out.println(s2);
        System.out.println("--------");
    }
}

String 转换成基本类型

除了 Character 类之外,其他所有包装类都具有 parseXxx 静态方法可以将字符串参数转换为对应的基本类型:

  • public static byte parseByte(String s):将字符串参数转换为对应的 byte 基本类型。
  • public static short parseShort(String s):将字符串参数转换为对应的 short 基本类型。
  • public static int parseInt(String s):将字符串参数转换为对应的 int 基本类型。
  • public static long parseLong(String s):将字符串参数转换为对应的 long 基本类型。
  • public static float parseFloat(String s):将字符串参数转换为对应的 float 基本类型。
  • public static double parseDouble(String s):将字符串参数转换为对应的 double 基本类型。
  • public static boolean parseBoolean(String s):将字符串参数转换为对应的 boolean 基本类型。

代码使用(仅以 Integer 类的静态方法 parseXxx 为例)如:

  • 转换方式
    • 方式一:先将字符串数字转成 Integer,再调用 valueOf()方法
    • 方式二:通过 Integer 静态方法 parseInt()进行转换
  • 示例代码
public class IntegerDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //String --- int
        String s = "100";
        //方式1:String --- Integer --- int
        Integer i = Integer.valueOf(s);
        //public int intValue()
        int x = i.intValue();
        System.out.println(x);
        //方式2
        //public static int parseInt(String s)
        int y = Integer.parseInt(s);
        System.out.println(y);
    }
}

注意:如果字符串参数的内容无法正确转换为对应的基本类型,则会抛出java.lang.NumberFormatException异常。

5.6 底层原理

建议:获取 Integer 对象的时候不要自己 new,而是采取直接赋值或者静态方法 valueOf 的方式

因为在实际开发中,-128~127 之间的数据,用的比较多。如果每次使用都是 new 对象,那么太浪费内存了。

所以,提前把这个范围之内的每一个数据都创建好对象,如果要用到了不会创建新的,而是返回已经创建好的对象。

//1.利用构造方法获取Integer的对象(JDK5以前的方式)
/*Integer i1 = new Integer(1);
        Integer i2 = new Integer("1");
        System.out.println(i1);
        System.out.println(i2);*/

//2.利用静态方法获取Integer的对象(JDK5以前的方式)
Integer i3 = Integer.valueOf(123);
Integer i4 = Integer.valueOf("123");
Integer i5 = Integer.valueOf("123", 8);

System.out.println(i3);
System.out.println(i4);
System.out.println(i5);

//3.这两种方式获取对象的区别(掌握)
//底层原理:
//因为在实际开发中,-128~127之间的数据,用的比较多。
//如果每次使用都是new对象,那么太浪费内存了
//所以,提前把这个范围之内的每一个数据都创建好对象
//如果要用到了不会创建新的,而是返回已经创建好的对象。
Integer i6 = Integer.valueOf(127);
Integer i7 = Integer.valueOf(127);
System.out.println(i6 == i7);//true

Integer i8 = Integer.valueOf(128);
Integer i9 = Integer.valueOf(128);
System.out.println(i8 == i9);//false

//因为看到了new关键字,在Java中,每一次new都是创建了一个新的对象
//所以下面的两个对象都是new出来,地址值不一样。
/*Integer i10 = new Integer(127);
        Integer i11 = new Integer(127);
        System.out.println(i10 == i11);

        Integer i12 = new Integer(128);
        Integer i13 = new Integer(128);
        System.out.println(i12 == i13);*/

第六章:算法小题

练习一:

需求:

​ 键盘录入一些 1~10 日之间的整数,并添加到集合中。直到集合中所有数据和超过 200 为止。

代码示例:

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        /*
            键盘录入一些1~10日之间的整数,并添加到集合中。直到集合中所有数据和超过200为止。
        */
        //1.创建一个集合用来添加整数
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
        //2.键盘录入数据添加到集合中
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        while (true) {
            System.out.println("请输入一个整数");
            String numStr = sc.nextLine();
            int num = Integer.parseInt(numStr);//先把异常数据先进行过滤
            if (num < 1 || num > 100){
                System.out.println("当前数字不在1~100的范围当中,请重新输入");
                continue;
            }
            //添加到集合中//细节:
            //num:基本数据类型
            //集合里面的数据是Integer
            //在添加数据的时候触发了自动装箱
            list.add(num);
            //统计集合中所有的数据和
            int sum = getSum(list);
            //对sum进行判断
            if(sum > 200){
            System.out.println("集合中所有的数据和已经满足要求");
            break;
        }
    }

}


    private static int getSum(ArrayList<Integer> list) {
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            //i :索引
            //list.get(i);
            int num = list.get(i);
            sum = sum + num;//+=
        }
        return sum;
    }
}

练习二:

需求:

​ 自己实现 parseInt 方法的效果,将字符串形式的数据转成整数。要求:字符串中只能是数字不能有其他字符最少一位,最多 10 位日不能开头

代码示例:

public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        /*
            自己实现parseInt方法的效果,将字符串形式的数据转成整数。要求:
            字符串中只能是数字不能有其他字符最少一位,最多10位日不能开头
        */

        //1.定义一个字符串
        String str = "123";
        //2.校验字符串
        //习惯:会先把异常数据进行过滤,剩下来就是正常的数据。
        if (!str.matches("[1-9]\\d{0,9}")) {
            //错误的数据
            System.out.println("数据格式有误");
        } else {
            //正确的数据
            System.out.println("数据格式正确");
            //3.定义一个变量表示最终的结果
            int number = 0;
            //4.遍历字符串得到里面的每一个字符
            for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
                int c = str.charAt(i) - '0';//把每一位数字放到number当中
                number = number * 10 + c;
            }
            System.out.println(number);
            System.out.println(number + 1);
        }
    }
}

练习三:

需求:

​ 定义一个方法自己实现 toBinaryString 方法的效果,将一个十进制整数转成字符串表示的二进制

代码示例:

package com.itheima.a04test;

public class Test3 {
    public static void main(String[] args) {
        /*

            定义一个方法自己实现toBinaryString方法的效果,将一个十进制整数转成字符串表示的二进制

         */
    }


    public static String tobinarystring(int number) {//6
        //核心逻辑:
        //不断的去除以2,得到余数,一直到商为日就结束。
        //还需要把余数倒着拼接起来

        //定义一个StringBuilder用来拼接余数
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        //利用循环不断的除以2获取余数
        while (true) {
            if (number == 0) {
                break;
            }
            //获取余数 %
            int remaindar = number % 2;//倒着拼接
            sb.insert(0, remaindar);
            //除以2 /
            number = number / 2;
        }
        return sb.toString();
    }
}

练习四:

需求:

​ 请使用代码实现计算你活了多少天,用 JDK7 和 JDK8 两种方式完成

代码示例:

public class Test4 {
    public static void main(String[] args) throws ParseException {
        //请使用代码实现计算你活了多少天,用JDK7和JDK8两种方式完成
        //JDK7
        //规则:只要对时间进行计算或者判断,都需要先获取当前时间的毫秒值
        //1.计算出生年月日的毫秒值
        String birthday = "2000年1月1日";
        SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy年MM月dd日");
        Date date = sdf.parse(birthday);
        long birthdayTime = date.getTime();
        //2.获取当前时间的毫秒值
        long todayTime = System.currentTimeMillis();
        //3.计算间隔多少天
        long time = todayTime - birthdayTime;
        System.out.println(time / 1000 / 60 / 60 / 24);


        //JDK8
        LocalDate ld1 = LocalDate.of(2000, 1, 1);
        LocalDate ld2 = LocalDate.now();
        long days = ChronoUnit.DAYS.between(ld1, ld2);
        System.out.println(days);
    }
}

练习五:

需求:

​ 判断任意的一个年份是闰年还是平年要求:用 JDK7 和 JDK8 两种方式判断提示:二月有 29 天是闰年一年有 366 天是闰年

代码示例:

public class Test5 {
    public static void main(String[] args) {
        /*
            判断任意的一个年份是闰年还是平年要求:用JDK7和JDK8两种方式判断提示:
            二月有29天是闰年一年有366天是闰年
        */

        //jdk7
        //我们可以把时间设置为2000年3月1日
        Calendar c = Calendar.getInstance();
        c.set(2000, 2, 1);
        //月份的范围:0~11
        //再把日历往前减一天
        c.add(Calendar.DAY_OF_MONTH, -1);
        //看当前的时间是28号还是29号?
        int day = c.get(Calendar.DAY_OF_MONTH);
        System.out.println(day);


        //jdk8
        //月份的范围:1~12
        //设定时间为2000年的3月1日
        LocalDate ld = LocalDate.of(2001, 3, 1);
        //把时间往前减一天
        LocalDate ld2 = ld.minusDays(1);
        //获取这一天是一个月中的几号
        int day2 = ld2.getDayOfMonth();
        System.out.println(day2);

        //true:闰年
        //false:平年
        System.out.println(ld.isLeapYear());
    }
}

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