集合系列(二) -List接口详解

一、List简介

List 的数据结构就是一个序列，存储内容时直接在内存中开辟一块连续的空间，然后将空间地址与索引对应。

以下是List集合简易架构图

由图中的继承关系，可以知道，ArrayList、LinkedList、Vector、Stack都是List的四个实现类。

• AbstractCollection 是一个抽象类，它唯一实现Collection接口的类。AbstractCollection主要实现了toArray()、toArray(T[] a)、remove()等方法。
• AbstractList 也是一个抽象类，它继承于AbstractCollection。AbstractList实现List接口中除size()、get(int location)之外的函数，比如特定迭代器ListIterator。
• AbstractSequentialList 是一个抽象类，它继承于AbstractList。AbstractSequentialList 实现了“链表中，根据index索引值操作链表的全部函数”。
• ArrayList 是一个动态数组，它由数组实现。随机访问效率高，随机插入、随机删除效率低。
• LinkedList 是一个双向链表。它也可以被当作堆栈、队列或双端队列进行操作。LinkedList随机访问效率低，但随机插入、随机删除效率高。
• Vector 也是一个动态数组，和ArrayList一样，也是由数组实现。但是ArrayList是非线程安全的，而Vector是线程安全的。
• Stack 是栈，它继承于Vector。它的特性是：先进后出(FILO, First In Last Out)。

下面对各个实现类进行方法剖析！

二、ArrayList

ArrayList实现了List接口，也是顺序容器，即元素存放的数据与放进去的顺序相同，允许放入null元素，底层通过数组实现。
除该类未实现同步外，其余跟Vector大致相同。

在Java1.5之后，集合还提供了泛型，泛型只是编译器提供的语法糖，方便编程，对程序不会有实质的影响。因为所有的类都默认继承至Object，所以这里的数组是一个Object数组，以便能够容纳任何类型的对象。

常用方法介绍

2.1、get方法

get()方法同样很简单，先判断传入的下标是否越界，再获取指定元素。

public E get(int index) {
        rangeCheck(index);
        return elementData(index);
}

/**
 * 检查传入的index是否越界
 */
private void rangeCheck(int index) {
        if (index >= size)
        throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}

2.2、set方法

set()方法也非常简单，直接对数组的指定位置赋值即可。

public E set(int index, E element) {
        rangeCheck(index);
        E oldValue = elementData(index);
        elementData[index] = element;
        return oldValue;
}

2.3、add方法

ArrayList添加元素有两个方法，一个是add(E e)，另一个是add(int index, E e)。
这两个方法都是向容器中添加新元素，可能会出现容量（capacity）不足，因此在添加元素之前，都需要进行剩余空间检查，如果需要则自动扩容。扩容操作最终是通过grow()方法完成的。

grow方法实现

private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);//原来的1.5倍
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

添加元素还有另外一个addAll()方法，addAll()方法能够一次添加多个元素，根据位置不同也有两个方法，一个是在末尾添加的addAll(Collection<? extends E> c)方法，一个是从指定位置开始插入的addAll(int index, Collection<? extends E> c)方法。