Java容器：List

时间：2023-12-29 18:28:44

今天开始更新Java集合类相关博客，暂时打算分为List,Set,Map三个部分讲解，先出一个原型博客然后迭代更新（PS:依稀记得某些算法博客我也是这么说的然后原型写完就没后续了.......）。在讲最简单的List之前，先介绍下Collection接口的所有相关类的层次结构。

1. 集合类的层次关系

Java类的集合关系如图：

Java容器：List

具体而言,Collection相关的类关系如下：

  • Collection<--List<--Vector
  • Collection<--List<--ArrayList
  • Collection<--List<--LinkedList
  • Collection<--Set<--HashSet
  • Collection<--Set<--HashSet<--LinkedHashSet
  • Collection<--Set<--SortedSet<--TreeSet
  • Collection<--Queue
  • Map<--SortedMap<--TreeMap
  • Map<--HashMap

2. List接口简介

List是有序的Collection，有以下几个特性：

  • 元素可以使用索引去访问，类似于Java的数组。
  • 具有列表的功能，元素的顺序是按照添加的先后排序的。
  • 允许重复元素和null元素。

3. List的常用方法

// C增：初始化，以ArrayList()为例

List list = new ArrayList();

// C增：向列表的尾部追加指定的元素

list.add("lwc");

// C增：在列表的指定位置插入指定元素

list.add(1, "nxj");

// C增：追加指定 collection 中的所有元素到此列表的结尾

list.addAll(new ArrayList());

// U更：用指定元素替换列表中指定位置的元素

list.set(0, "lp");

// R查：如果列表包含指定的元素,则返回true

list.contains("nxj");

// R查：如果列表包含指定 collection 的所有元素,则返回 true

list.containsAll(new ArrayList());

// R查：比较指定的对象与列表是否相等

list.equals(new ArrayList());

// R查：返回列表中指定位置的元素

list.get(0);

// R查：返回列表的哈希码值

list.hashCode();

// R查：返回列表中首次出现指定元素的索引,如果列表不包含此元素,则返回 -1

list.indexOf("lwc");

// R查：返回列表中最后出现指定元素的索引,如果列表不包含此元素,则返回 -1

list.lastIndexOf("lwc");

// R查：如果列表不包含元素,则返回 true

list.isEmpty();

// R查：返回包含列表中的所有元素的Object[]数组

list.toArray();

// R查：返回包含列表中所有元素的数组，可以用参数指定对象类型

list.toArray(new String[] { "a", "b" });

// R查：返回列表中的元素数

list.size();

// R查：返回列表中指定的fromIndex(包括)和toIndex(不包括)之间的视图，即其中内容仍为原List对象中内容，若更改会影响原List对象。

list.subList(1, 2);

// D删：移除列表中指定位置的元素

list.remove(0);

// D删：移除列表中出现的首个指定元素

list.remove("lwc");

// D删：从列表中移除指定 collection 中包含的所有元素

list.removeAll(new ArrayList());

// D删：从列表中移除所有元素

list.clear();

4. List实例

4.1. Vector

Vector是基于数组的List，相当于给数组添加了一些方便调用的功能。因此，它难以避免一些数组的限制，且性能也不会超过数组。Vector和ArrayList的区别是Vector中各方法是synchronized修饰的方法。而ArrayList中各方法没有synchronized修饰。因而，Vector是线程安全的而ArrayList不是，这也是它们最大的区别。

4.2. ArrayList

和Vector一样是基于数组的一种List结构，和Vector相比，由于其方法没有被synchronized修饰，因此有着更好的性能，但是在多线程环境下需要十分小心。

4.3. Vector和ArrayList的扩容

由于Vector和ArrayList是基于数组的，当数组的容量不够时（默认的初始容量是10，可以通过构造器自己设置），将会发生1.5倍扩容。易知如果扩容长度为2倍，那么新的数组无法利用扩容时释放的旧数组内存。当然，选择2倍在时间上要优于1.5倍。

4.4. LinkedList

不同于ArrayList和Vector，LinkedList如其名是不基于数组而是基于链接表的。因此，LinkedList的性能是不受数组限制的。LinkedList的节点构成如下：

    private static class Node<E> {

        E item;

        Node<E> next;

        Node<E> prev;

        Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {

            this.item = element;

            this.next = next;

            this.prev = prev;

        }

    }

我们可以看到，LinkedList基于一个双向链接表，因此，当进行List中间位置的删除/添加工作时，LinkedList不会像ArrayList一样需要改动整个数组，仅仅对相关节点进行改动即可。但同时，在进行查询任务时，LinkedList的性能将劣于ArrayList。

5. 参考文章

JAVA集合类汇总

Java Collection

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