List实现方法及实现原理

与Collection接口相比，List接口新增了如下方法：

• add(int index,E element):在列表指定位置插入指定元素
• addAll(int index,Collection<? extends E> c):在指定位置添加集合元素
• get(int index):获取指定位置的元素
• indexOf(Object o):获取元素的第一个位置
• isEmpty():判断列表中是否有元素
• lastIndexOf(Object o):获取指定元素的最后一个位置
• listIterator():获取列表元素的列表迭代器
• listIterator(int index):从指定位置开始获取列表迭代器
• remove(int index):移除指定位置的元素
• set(int index,E element):用指定元素替换指定位置的元素
• subList(int fromIdex,int toIndex):获取fromIndex到toIndex的元素列表

List接口实现类 有ArrayList、LinkedList、Vector和抽象类AbstractList,其中ArrayList和LinkedList较为常用

ArrayList：

自动变长机制：
当调用add方法时，会调用ensureCapacityInternal方法进行扩容，每次扩容为原来大小的1.5倍，但是当第一次添加元素或者列表中元素个数小于10的话，列表容量默认为10，扩容之后，将指定元素复制到新的element数组中

扩容原理：
根据当前数组的大小，判断是否小于默认值10，如果大于，则需要扩容至当前数组大小的1.5倍，重新将新扩容的数组数据copy只当前elementData，最后将传入的元素赋值给size++位置

//1.继承AbstractList和实现List
//2.底层是一个变长的数组,基本上等同于Vector
//3.对writeObject()和readObject()方法实现了同步
//4.是线程不安全的，多线程环境下要通过外部的同步策略后使用
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable{
            
        }

优点：
操作读取操作效率高，基于数组实现的，可以为null值，可以允许重复元素，有序，异步。

缺点：
由于它是由动态数组实现的，不适合频繁的对元素的插入和删除操作，因为每次插入和删除都需要移动数组中的元素。

增加方法：

• colone():返回ArrayList实例的浅表副本
• ensureCapacity(int minCapacity):增加ArrayList实例的容量。
  （改变list的容量会降低效率，改变list容量的原理是常见一个比之前更大容量的list，将原list中的数据copy到新的list，在删除原有的list）
• removeRange(int fromIndex,int toIndex):批量移除列表中的元素
• trimToSize():将列表容量调整至当前大小。

部分方法原理：

add(E e)
当调用add插入时，首先要调用ensureCapacityInternal(size + 1)方法，上文提到这个方法是进行自动扩容的，效率低重点也就是在这个扩容上了，每次新增都要对现有的数组进行一次1.5倍的扩大，数组间值的copy等，最后等扩容完毕，有空间位置了，将数组size+1的位置放入元素e，实现新增。

add(int index, E element)
给指定的index赋值element，首先rangeCheckForAdd(index)要对加入的index的位置进行check，index非法则抛出越界异常，throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));其他方法也有用到如：addAll(int index, Collection<? extends E> c)，然后同理也是需要扩容ensureCapacityInternal(size + 1)，完成扩容后，将数组间的数据进行一个copy，这主要是为了保证数组数据完整，空出一个index位置，不像add中的elementData[size++]就完事了，最后将指定位置的index元素赋值，个数+1。

remove(int index)
在删除index位置的元素时，要先调用rangeCheck(index)进行index的check，index要超过当前个数，则判定越界，抛出异常，throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));其他方法也有用到如：get(int index)，set(int index, E element)等后面删除重点在于计算删除的index是末尾还是中间位置，末尾直接–，然后置空完事，如果是中间位置，那就要进行一个数组间的copy，重新组合数组数据了，性能就在这里得到了消耗。

get(int index)
获取指定index的元素，首先调用rangeCheck(index)进行index的check，通过后直接获取数组的下标index获取数据，就这么简单明了，没有任何多余操作，效率之高，相对LinkedList的遍历获取，较为方便高效。

LinkedList：

索引查找get(x)：
所有根据索引的查找操作都是按照双向链表的需要执行的，根据索引从前或从后开始搜索，并且从最靠近索引的一端开始。例如一个LindedList有5个元素，如果调用了get(2)方法，LinkedList将会从头开始搜索；如果调用get(4)方法，那么LinkedList将会从后向前搜索。这样做的目的可以提升查找效率，因为在LinkedList内部有一个Node(int index)方法，它会判断从头或者从后开始查找比较快。

内部结构-链表Node：
LinkedList的每个节点都是一个Node类型的实例，每个Node中都包含着当前元素，当前元素的前节点以及后节点，这样就实现了节点之间的环环相扣，跟链条一样的具备双向的链表结构。

//是一个双向链表
//实现了writeObject方法和readObject方法的同步
//线程不安全的，多线程环境下要通过外部的同步策略后使用
//可以存放任何元素，包括null
public class LinkedList<E>
    extends AbstractSequentialList<E>
    implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable{}

优点：
LinkedList由双链表实现，增删由于不需要移动底层数组数据，其底层是链表实现的，只需要修改链表节点指针，对元素的插入和删除效率较高。

缺点：
遍历效率较低。HashMap和双链表也有关系。

新增方法：

其中有部分方法实现的功能是一样的，例如add方法和offer方法实现的功能是一样的，只是返回的类型不同，add无返回类型，offer返回boolean。remove和poll方法的不同之处是：当列表为空时，poll返回null，而remove会抛出异常。

• addFirst(E e):将指定元素添加到刘表开头
• addLast(E e):将指定元素添加到列表末尾
• descendingIterator():以逆向顺序返回列表的迭代器
• element():获取但不移除列表的第一个元素
• getFirst():返回列表的第一个元素
• getLast():返回列表的最后一个元素
• offerFirst(E e):在列表开头插入指定元素
• offerLast(E e):在列表尾部插入指定元素
• peekFirst():获取但不移除列表的第一个元素
• peekLast():获取但不移除列表的最后一个元素
• pollFirst():获取并移除列表的最后一个元素
• pollLast():获取并移除列表的最后一个元素
• pop():从列表所表示的堆栈弹出一个元素
• push(E e);将元素推入列表表示的堆栈
• removeFirst():移除并返回列表的第一个元素
• removeLast():移除并返回列表的最后一个元素
• removeFirstOccurrence(E e):从列表中移除第一次出现的指定元素
• removeLastOccurrence(E e):从列表中移除最后一次出现的指定元素

部分方法原理：

add(E e)
将元素append至list的末尾，具体过程是：新建一个Node节点，其中将后面的那个节点last作为新节点的前置节点，后节点为null；将这个新Node节点作为整个list的后节点，如果之前的后节点l为null，将新建的Node作为list的前节点，否则，list的后节点指针指向新建Node，最后size+1，当前llist操作数modCount+1。在add一个新元素时，LinkedList所关心的重要数据，一共两个变量，一个first，一个last，这大大提升了插入时的效率，且默认是追加至末尾，保证了顺序，当然指定位置插入除外。

add(int index, E element)

remove(int index)
删除指定index的元素，删除之前要调用checkElementIndex(index)去check一下index是否存在元素，如果不存在抛出throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));越界错误，同样这个check方法也是很多方法用到的，如：get(int index)，set(int index, E element)等。