JavaList接口详解：ArrayListvsLinkedList-优快云博客

本文详细介绍了Java中的List接口，尤其是ArrayList和LinkedList的特性、常用方法及其适用场景，强调了索引操作、动态扩容和链表结构对性能的影响，以及在选择和使用时的注意事项。

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思维导图：

7.3 List接口

7.3.1 List接口简介

继承自Collection接口：List是Collection的子接口。
元素特性：
- 允许重复元素。
- 元素以线性方式存储。
- 通过索引访问元素。
- 保持元素的添加顺序。
方法扩展：List接口不仅继承了Collection接口的所有方法，还增加了基于索引操作的特有方法。

常用方法

void add(int index, Object element)
- 插入元素：在List的指定索引处插入元素element。
boolean addAll(int index, Collection c)
- 插入集合：将集合c中的所有元素插入List的指定索引处。
Object get(int index)
- 获取元素：返回List中指定索引处的元素。
Object remove(int index)
- 删除元素：移除List中指定索引处的元素。
Object set(int index, Object element)
- 替换元素：将List中指定索引处的元素替换为element，并返回原元素。
int indexOf(Object o)
- 查找元素：返回对象o在List中首次出现的索引。
int lastIndexOf(Object o)
- 查找元素：返回对象o在List中最后一次出现的索引。
List subList(int fromIndex, int toIndex)
- 子集合：返回从索引fromIndex（包括）到toIndex（不包括）的子集合。

List接口的实现

实现类操作：List接口的所有实现类（如ArrayList、LinkedList等）都支持上述方法，允许通过这些方法操作集合元素。

总结

List接口为集合元素提供了顺序存储和索引访问的能力，是处理有序集合时的首选接口。掌握List接口的这些常用方法对于有效地处理列表数据至关重要。理解和熟练使用这些方法有助于在Java编程中灵活地处理数据集合。

我的理解：

1. `void add(int index, Object element)`

适用场景：在List的特定位置插入元素。
使用技巧：确保index在List的现有大小范围内。
易错点：索引超出范围（IndexOutOfBoundsException）。

2. `boolean addAll(int index, Collection c)`

适用场景：在特定位置插入另一个集合的所有元素。
使用技巧：确保index合适，以及被添加集合与List兼容。
易错点：索引超出范围或集合类型不匹配。

3. `Object get(int index)`

适用场景：获取List中特定位置的元素。
使用技巧：确保索引值在有效范围内。
易错点：索引超出范围或List为空时尝试获取元素。

4. `Object remove(int index)`

适用场景：移除List中特定位置的元素。
使用技巧：在移除元素后记得更新索引，因为List大小会改变。
易错点：索引超出范围或在迭代过程中直接使用此方法。

5. `Object set(int index, Object element)`

适用场景：替换List中特定位置的元素。
使用技巧：确保替换的元素与List兼容。
易错点：索引超出范围或替换类型不匹配。

6. `int indexOf(Object o)`

适用场景：查找元素在List中首次出现的位置。
使用技巧：适用于确定元素是否存在于List中及其位置。
易错点：对于自定义对象，未正确重写equals方法可能导致查找失败。

7. `int lastIndexOf(Object o)`

适用场景：查找元素在List中最后一次出现的位置。
使用技巧：在查找元素时，从List的尾部开始查找。
易错点：类似于indexOf，未正确实现equals方法可能影响结果。

8. `List subList(int fromIndex, int toIndex)`

适用场景：创建List的一个子集合。
使用技巧：子集合是原始List的视图，对其的更改会反映在原List中。
易错点：修改子集合时可能不了解其对原List的影响。

小贴士

在使用List的索引操作时，始终注意索引边界，以避免IndexOutOfBoundsException。
理解List方法与迭代器使用时的并发修改问题，特别是在多线程环境下。
当操作自定义对象时，确保正确实现了equals和hashCode方法，以便正确地使用List的方法，如indexOf和lastIndexOf。

7.3.2 ArrayList

ArrayList简介

实现类：ArrayList是List接口的一个实现。
内部结构：使用可变长度数组作为内部存储机制。
动态扩容：当元素数量超过数组容量时，ArrayList会创建一个更大的数组。
元素插入过程：图7-2展示了ArrayList如何在内存中扩展数组来存储更多元素。

ArrayList特性

允许重复元素：与List接口一致，允许存储重复元素。
有序集合：保持元素的插入顺序。
索引访问：可以通过索引快速访问元素。

常用操作

元素添加：add(Object o) 方法用于添加元素。
元素获取：get(int index) 方法用于通过索引获取元素。
集合大小：size() 方法用于获取集合中元素的个数。
元素删除：remove(int index) 方法用于删除指定索引的元素。
元素替换：set(int index, Object element) 方法用于替换指定索引处的元素。

示例

创建ArrayList：ArrayList list = new ArrayList();
添加元素：list.add("张三");
获取元素：String element = list.get(1);
删除元素：list.remove(3);
替换元素：list.set(1, "李四2");

注意事项

索引从0开始：与数组类似，ArrayList的索引从0开始。
索引越界异常：访问超出范围的索引会导致IndexOutOfBoundsException。
性能考虑：由于底层是数组，频繁的插入和删除操作（尤其是在列表中间）效率较低，因此ArrayList更适合查找操作。

总结

ArrayList是一个灵活且广泛使用的集合类，其基于数组的内部结构使其在元素访问方面表现出色，但在进行大量插入和删除操作时效率较低。理解ArrayList的这些特性和限制对于在Java编程中合理选择和使用集合类至关重要。

我的理解：

1. `add(Object o)`

适用场景：向ArrayList中添加元素。
使用技巧：添加元素时无需指定数组大小，ArrayList会自动扩容。
易错点：在循环中添加大量元素时可能导致性能问题。

2. `get(int index)`

适用场景：获取ArrayList中指定索引的元素。
使用技巧：由于ArrayList提供快速随机访问，可用于高效的索引查询。
易错点：索引超出范围时会抛出IndexOutOfBoundsException。

3. `size()`

适用场景：获取ArrayList中的元素总数。
使用技巧：可用于循环遍历和条件检查。
易错点：与数组的length属性不同，这是一个方法调用。

4. `remove(int index)`

适用场景：删除ArrayList中指定索引的元素。
使用技巧：理解删除元素后，后续元素索引会发生变化。
易错点：删除元素后继续使用原索引访问可能导致错误。

5. `set(int index, Object element)`

适用场景：替换ArrayList中指定索引处的元素。
使用技巧：可以用于更新已存在的元素值。
易错点：同样需注意索引范围，防止IndexOutOfBoundsException。

6. `addAll(Collection c)`

适用场景：将另一个集合中的所有元素添加到ArrayList中。
使用技巧：适合于合并两个集合。
易错点：确保被添加的集合与ArrayList类型兼容。

7. `clear()`

适用场景：清空ArrayList中的所有元素。
使用技巧：快速清除所有元素，而不需要逐个删除。
易错点：一旦调用，所有元素将被删除，操作不可逆。

8. `contains(Object o)`

适用场景：判断ArrayList是否包含特定元素。
使用技巧：用于检查元素是否存在于集合中。
易错点：对于自定义对象，确保正确实现了equals方法。

9. `iterator()`

适用场景：遍历ArrayList中的所有元素。
使用技巧：使用迭代器可以安全地遍历集合，并在需要时删除元素。
易错点：在迭代过程中修改集合（除了通过迭代器本身的方法）可能导致并发修改异常。

小贴士

在使用ArrayList时，重点关注性能问题，特别是在添加或删除元素时考虑到其背后的数组复制操作。
对于索引操作，始终保持警觉，避免出现索引越界的错误。

7.3.3 LinkedList

LinkedList简介

List接口实现：LinkedList是List接口的一个实现。
内部结构：内部使用双向循环链表实现，每个元素都记录着前后元素的引用。
增删效率：由于链表结构，插入和删除操作效率高。

LinkedList的特有操作

void add(int index, E element)
- 功能：在指定索引处插入元素。
void addFirst(Object o)
- 功能：在链表开头插入元素。
void addLast(Object o)
- 功能：在链表末尾添加元素。
Object getFirst()
- 功能：返回链表的第一个元素。
Object getLast()
- 功能：返回链表的最后一个元素。
Object removeFirst()
- 功能：移除并返回链表的第一个元素。
Object removeLast()
- 功能：移除并返回链表的最后一个元素。
boolean offer(Object o)
- 功能：将元素添加到链表末尾。
Object peekFirst()
- 功能：获取链表的第一个元素。
Object pollFirst()
- 功能：移除并返回链表的第一个元素。
void push(Object o)
- 功能：将元素推入链表头部。

使用场景和例子

创建LinkedList：LinkedList<String> link = new LinkedList<>();
添加元素：link.add("张三");，link.addFirst("First");
获取元素：String firstElement = link.getFirst();
移除元素：link.remove(3);，link.removeFirst();

LinkedList的优势

快速增删：在链表头部或尾部的操作尤其高效。
灵活的链表操作：提供了大量的链表操作方法，使得数据操作更加灵活。

注意事项

索引操作性能：由于是链表，索引操作（如get(int index)）性能低于ArrayList。
空间消耗：每个元素都有额外的前后引用，相比于ArrayList有更多的空间开销。

总结

LinkedList提供了丰富的链表操作方法，非常适合在需要频繁进行插入和删除操作的场景中使用，尤其是在列表的头部和尾部。然而，需要注意的是，由于其链表的性质，某些操作（如随机访问）的效率可能不如基于数组的实现（如ArrayList）。理解LinkedList的特性和适用场景对于高效使用Java集合类至关重要。

我的理解：

LinkedList方法的适用场景、使用技巧及易错点

1. `void add(int index, E element)`

适用场景：在LinkedList的特定位置插入元素。
使用技巧：适用于有序列表中特定位置的插入操作。
易错点：索引超出范围时会抛出IndexOutOfBoundsException。

2. `void addFirst(Object o)` 和 `void addLast(Object o)`

适用场景：在链表的开头或结尾添加元素。
使用技巧：适用于实现栈或队列等数据结构。
易错点：与ArrayList的add()方法不同，addFirst()和addLast()在特定位置插入。

3. `Object getFirst()` 和 `Object getLast()`

适用场景：获取链表的第一个或最后一个元素。
使用技巧：快速访问链表的端点元素。
易错点：当链表为空时调用这些方法会抛出NoSuchElementException。

4. `Object removeFirst()` 和 `Object removeLast()`

适用场景：移除链表的第一个或最后一个元素。
使用技巧：用于实现队列或双端队列的操作。
易错点：在空链表上调用会抛出NoSuchElementException。

5. `boolean offer(Object o)` 和 `boolean offerFirst(Object o)` 和 `boolean offerLast(Object o)`

适用场景：在链表的开始或结束处添加元素，但在添加失败时返回false而不是抛异常。
使用技巧：提供了更安全的元素添加方式。
易错点：与addFirst()和addLast()相比，offer()系列方法在添加失败时不会抛出异常。

6. `Object peekFirst()` 和 `Object peekLast()`

适用场景：查看但不移除链表的第一个或最后一个元素。
使用技巧：适用于仅检查而非操作链表端点元素。
易错点：与getFirst()/getLast()不同，链表为空时这些方法返回null而不是抛异常。

7. `Object pollFirst()` 和 `Object pollLast()`

适用场景：移除并返回链表的第一个或最后一个元素，但在链表为空时返回null。
使用技巧：与removeFirst()/removeLast()相比，提供了在空链表上的安全操作。
易错点：当链表为空时，这些方法返回null而不是抛出异常。

8. `void push(Object o)`

适用场景：将元素压入链表头部。
使用技巧：在实现栈结构时特别有用。
易错点：push()总是添加到链表的开始，与add()和offer()不同。

小贴士

使用LinkedList时，重点关注其链表特性，特别是在进行元素插入和删除操作时的高效率。
理解不同方法在链表为空时的行为，特别是抛出异常与返回null的差异。
考虑到LinkedList的索引操作（如get(int index))的效率相对较低，避免在需要高效随机访问的场景中使用。

总结：

重点

List接口的基本概念：理解List接口作为Collection的子接口，允许重复元素，且元素有序排列。
ArrayList和LinkedList：掌握ArrayList和LinkedList两种List实现的特点和区别。ArrayList基于动态数组，适合快速随机访问；LinkedList基于链表，适合频繁的插入和删除。
常用方法：理解和掌握List接口的核心方法，如add(), get(), set(), remove()等。

难点

理解不同实现的适用场景：区分ArrayList和LinkedList的使用场景和性能特点，如ArrayList适用于随机访问，而LinkedList优于插入和删除操作。
索引操作的理解：正确理解和使用基于索引的操作，尤其是在LinkedList中，这些操作可能效率较低。

易错点

索引越界：在使用基于索引的方法时，如get(index), set(index, element)等，可能会遇到IndexOutOfBoundsException。
修改迭代中的List：在对List进行迭代时直接进行添加或删除操作，可能导致ConcurrentModificationException。
ArrayList和LinkedList的选择：在不恰当的场景中使用ArrayList或LinkedList，例如在需要频繁插入和删除的场景中使用ArrayList。
LinkedList的特殊方法使用：例如addFirst(), addLast(), removeFirst(), removeLast()，使用时可能与ArrayList的方法混淆。