List的几种实现的区别与联系
List主要有ArrayList、LinkedList与Vector几种实现。
ArrayList底层数据结构是数组, 增删慢、查询快; 线程不安全, 效率高; 不可以设置扩展容量, 默认增长1.5倍; 无参构造器初始化时, 初始容量为0。
LInkedList底层数据结构是链表, 增删快、查询慢; 线程不安全, 效率高。
Vector底层数据结构是数组, 增删慢、查询快; 线程安全, 效率低; 可以设置扩展容量, 默认增长2倍; 无参构造器初始化时, 初始容量为10。
List转换及删除元素
数组转List 集合
对于一个数组, 可以通过 Arrays.asList(T... a) 方法转换成List集合, 需要注意的是, 此方法得到的ArrayList对象是基于Arrays内部类 java.util.Arrays$ArrayList 来创建的, 而非 java.util.ArrayList 。这就涉及到了一个问题, 通过 asList(T... a) 转换得到的List集合是不允许进行增删操作的, 我们先看如下代码:
@Test public void convertList() { List<String> list = Arrays.asList("张小凡", "陆雪琪", "碧瑶"); //list.add("qingshanli"); list.remove(0); }
运行时会报异常 java.lang.UnsupportedOperationException
我们先来看看 java.util.Arrays$ArrayList 的方法层次结构:
可以看出, java.util.Arrays$ArrayList 并没有覆写父类AbstractList的 add() 和 remove() 方法, 根据Java的三大特性之多态性可知, 上面代码中的增删操作实际调用的是父类AbstractList的方法, 我们再来看看AbstractList的部分源代码:
public E set(int index, E element) { throw new UnsupportedOperationException(); } public void add(int index, E element) { throw new UnsupportedOperationException(); } public E remove(int index) { throw new UnsupportedOperationException(); }
到此, 可以得知其实通过 Arrays.asList(T... a) 转换得到的List集合是一个固定长度的集合, 所以不能进行增删操作。
如何在遍历时删除ArrayList中元素
方式一: 普通循环
public void test(List<Integer> list) { for (int i = 0; i < list.size(); i++) { if (list.get(i) % 2 == 0) { list.remove(list.get(i)); i--; // 索引改变! } } }
这种方式在删除操作时, 会改变集合的索引和size大小, 遍历时可能会产生角标越界异常, 因此不是特别推荐。
方式二: 高级for循环
public static void main(String[] args) { List<Integer> list = new ArrayList<Integer>(); for (int i = 0; i < 5; i++){ list.add(i); } for (Integer num : list) { System.out.print("value="+num); if (num % 2 == 0) { list.remove(num); System.out.println(" delete"); }else{ System.out.println(" not delete"); } } }
运行结果如下, 第一个元素删除正常, 后面继续遍历删除则抛异常 java.util.ConcurrentModificationException
如下, 反编译上述代码, 可以看出高级for循环底层其实就是使用iterator迭代器来进行遍历
public static void main(String[] args) { ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>(); for (int i = 0; i < 5; ++i) { list.add(Integer.valueOf((int)i)); } Iterator i = list.iterator(); while (i.hasNext()) { Integer num = (Integer)i.next(); System.out.print((String)new StringBuilder().append((String)"value=").append((Object)num).toString()); if (num.intValue() % 2 == 0) { list.remove((Object)num); System.out.println((String)" delete"); continue; } System.out.println((String)" not delete"); } }
再来看看iterator迭代器实现类的部分源代码:
private class Itr implements Iterator<E> { int cursor; // index of next element to return int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such int expectedModCount = modCount; Itr() {} public boolean hasNext() { return cursor != size; } @SuppressWarnings("unchecked") public E next() { checkForComodification(); int i = cursor; if (i >= size) throw new NoSuchElementException(); Object[] elementData = ArrayList.this.elementData; if (i >= elementData.length) throw new ConcurrentModificationException(); cursor = i + 1; return (E) elementData[lastRet = i]; } public void remove() { if (lastRet < 0) throw new IllegalStateException(); checkForComodification(); try { ArrayList.this.remove(lastRet); cursor = lastRet; lastRet = -1; expectedModCount = modCount; } catch (IndexOutOfBoundsException ex) { throw new ConcurrentModificationException(); } } @Override @SuppressWarnings("unchecked") public void forEachRemaining(Consumer<? super E> consumer) { Objects.requireNonNull(consumer); final int size = ArrayList.this.size; int i = cursor; if (i >= size) { return; } final Object[] elementData = ArrayList.this.elementData; if (i >= elementData.length) { throw new ConcurrentModificationException(); } while (i != size && modCount == expectedModCount) { consumer.accept((E) elementData[i++]); } // update once at end of iteration to reduce heap write traffic cursor = i; lastRet = i - 1; checkForComodification(); } final void checkForComodification() { if (modCount != expectedModCount) throw new ConcurrentModificationException(); } }
可以看出, 迭代器内部的每次遍历操作 next() 、 remove() 方法都会记录List集合内部的modCount当做预期值expectedModCount, 然后在每次循环中判断预期值expectedModCount与List的成员变量modCount是否相等。但是因为上面 list.remove() 调用的是List集合的 remove() 方法, 继续跟踪源代码发现每次调用该方法就会 modCount++; , 但是迭代器内记录的预期值expectedModCount并没有跟着改变, 所以当第二次删除操作时就会发生异常。
方式三: iterator迭代器遍历
public void test(List<Integer> list) { Iterator<Integer> it = list.iterator(); while (it.hasNext()) { int num = it.next(); System.out.print("value="+num); if (num % 2 == 0) { it.remove(); System.out.println(" delete"); }else{ System.out.println(" not delete"); } } }
原理与方式二基本类似, 但是这里使用的是迭代器iterator的 remove() 方法, 我们再回顾之前迭代器实现类的源代码, 发现 remove() 方法中有 expectedModCount = modCount; 这个操作, 即调用迭代器的 remove() 方法时会同步List集合的modCount到迭代器的预期值expectedModCount当中, 所以迭代器方式删除才不会产生。
SynchronizedList与Vector的区别
什么是快速失败, 安全失败机制
快速失败(fail-fast)
fail-fast机制是java集合中的一种错误机制。当多个线程对同一个集合的内容进行操作时，就可能会产生fail-fast事件。
使用迭代器遍历一个集合对象时，如果遍历过程中对集合进行了增删改, 则会抛出 ConcurrentModificationException 。
for (Integer id : list) { if (id == 2) { list.remove(id); } }
在前面我们已经介绍过, 迭代器在遍历时直接访问集合中的内容，并且在遍历过程中使用一个modCount变量来作为预期值expectedmodCount。集合在被遍历期间如果内容发生变化，就会改变集合内部的modCount值。每当迭代器使用而而迭代遍历调用 next() 方法时每次都会检测 if(modCount==expectedmodCount) ，符合条件就返回遍历；否则将抛出异常终止遍历。
如果集合发生变化时修改modCount值, 并且又同步到expectedmodCount预期值, 比如前文中提到的iterator迭代器的 remove() 方法, 异常则不会抛出。因此, 不能依赖于这个异常是否抛出而进行并发操作的编程，这个异常只建议用于检测并发修改的bug。另外, 在java.util包下的集合类都是快速失败的, 是不能在多线程下发生并发修改的(即迭代过程中被修改)。
安全失败(fail-safe)
采用安全失败机制的集合容器，在遍历时不是直接在集合内容*问的，而是在开始遍历时先复制原有集合内容，在拷贝的集合上进行遍历, 即在遍历过程中对原集合所作的修改并不能被迭代器检测到，所以不会触发ConcurrentModificationException。java.util.concurrent包下的容器都是安全失败的, 可以在多线程下并发修改。
对象排序
实体类自身具备排序能力
Comparable接口用于使某个类具备可排序能力。实体类实现该接口后覆写其 compareTo() 方法，即可使实体类自身具备可排序的能力 。代码清单如下:
public class Student implements Comparable<Student> { private String name; private int age; @Override public int compareTo(Student o) { int flag = this.name.compareTo(o.name); if(flag == 0) { flag = this.age - o.age; } return flag; } }
实体类具备了排序能力后, 调用List集合的 sort(Comparator<? super E> c) 或者Collections工具类的 sort(List<T> list) 方法即可实现排序。
List<Student> list = new ArrayList<Student>();
list.sort(null); //Collections.sort(list);
使用比较器排序
Comparator是一个比较器接口，可以用来给不具备排序能力的对象进行排序。实现该比较器需覆写其 compare() 方法即可进行排序, 代码清单如下:
public class Student { private String name; private int age; ｝ public class StudentComparator implements Comparator<Student> { @Override public int compare(Student o1, Student o2) { int flag = o1.getName().compareTo(o2.getName()); if(flag == 0) { flag = o1.getAge() - o2.getAge(); } return flag; } } public class Test { public void sortTest() { List<student> list = new ArrayList<Student>(); list.sort(new StudentComparator()); //Collections.sort(list, new StudentComparator()); } }