11-4 Java集合----Collection子接口之一： List接口

11-4 Java集合----Collection子接口之一： List接口

一、List接口概述
1.鉴于Java中数组用来存储数据的局限性，我们通常使用List替代数组
2.List集合类中元素有序、且可重复，集合中的每个元素都有其对应的顺序索引。
3.List容器中的元素都对应一个整数型的序号记载其在容器中的位置，可以根据序号存取容器中的元素。
4.JDK API中List接口的实现类常用的有：ArrayList、LinkedList和Vector。

二、ArrayList的源码分析
1.jdk 7情况下

ArrayList list = new ArrayList();//底层创建了长度是10的Object[]数组elementData
list.add(123);//elementData[0] = new Integer(123);
...
list.add(11);//如果此次的添加导致底层elementData数组容量不够，则扩容。

默认情况下，扩容为新造一个数组为原来的容量的1.5倍，同时需要将原有数组中的数据复制到新的数组中。
结论：建议开发中使用带参的构造器：ArrayList list = new ArrayList(int capacity)

2.jdk 8中ArrayList的变化：

ArrayList list = new ArrayList();//底层Object[] elementData初始化为{}.并没有创建长度为10的数组
list.add(123);//第一次调用add()时，底层才创建了长度10的数组，并将数据123添加到elementData[0]
...

后续的添加和扩容操作与 jdk 7 无异。

3.小结： jdk7中的ArrayList的对象的创建类似于单例的饿汉式，而jdk8中的ArrayList的对象 的创建类似于单例的懒汉式，延迟了数组的创建，节省内存。

三、LinkedList的源码分析

LinkedList list = new LinkedList(); //内部声明了Node类型的first和last属性，默认值为null
list.add(123);//将123封装到Node中，创建了Node对象。

其中，Node定义为：体现了LinkedList的双向链表的说法

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;
	}
}

四、Vector的源码分析
Vector的源码分析：jdk7和jdk8中通过Vector()构造器创建对象时，底层都创建了长度为10的数组。在扩容方面，默认扩容为原来的数组长度的2倍。

五、List接口方法
1.List除了从Collection集合继承的方法外，List 集合里添加了一些根据索引来操作集合元素的方法。

• void add(int index, Object ele):在index位置插入ele元素
• boolean addAll(int index, Collection eles):从index位置开始将eles中的所有元素添加进来
• Object get(int index):获取指定index位置的元素
• int indexOf(Object obj):返回obj在集合中首次出现的位置
• int lastIndexOf(Object obj):返回obj在当前集合中末次出现的位置
• Object remove(int index):移除指定index位置的元素，并返回此元素
• Object set(int index, Object ele):设置指定index位置的元素为ele
• List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从fromIndex到toIndex位置的子集合

代码：

package java2;

import java1.Person;
import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

/**
 * 1. List接口框架
 * |----Collection接口：单列集合，用来存储一个一个的对象
 *      |----List接口：存储有序的、可重复的数据。  -->“动态”数组,替换原有的数组
 *          |----ArrayList：作为List接口的主要实现类；线程不安全的，效率高；底层使用Object[] elementData存储
 *          |----LinkedList：对于频繁的插入、删除操作，使用此类效率比ArrayList高；底层使用双向链表存储
 *          |----Vector：作为List接口的古老实现类；线程安全的，效率低；底层使用Object[] elementData存储
 *
 * 面试题：ArrayList、LinkedList、Vector三者的异同？
 * （1）同：三个类都是实现了List接口，存储数据的特点相同：存储有序的、可重复的数据
 * （2）不同：见上
 */
public class ListTest {
    //List遍历
    @Test
    public void test3() {
        ArrayList list = new ArrayList();
        list.add(123);
        list.add(456);
        list.add("AA");

        //方式一：Iterator迭代器方式
        Iterator iterator = list.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next());
        }

        System.out.println("***************");
        //方式二：增强for循环
        for (Object obj : list) {
            System.out.println(obj);
        }

        System.out.println("***************");
        //方式三：普通for循环
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            System.out.println(list.get(i));
        }
    }

    @Test
    public void test2() {
        ArrayList list = new ArrayList();
        list.add(123);
        list.add(456);
        list.add("AA");
        list.add(new Person("Tom", 12));
        list.add(456);
        //int indexOf(Object obj):返回obj在集合中首次出现的位置。如果不存在，返回-1.
        int index = list.indexOf(4567);
        System.out.println(index);

        //int lastIndexOf(Object obj):返回obj在当前集合中末次出现的位置。如果不存在，返回-1.
        System.out.println(list.lastIndexOf(456));//角标从0开始

        //Object remove(int index):移除指定index位置的元素，并返回此元素
        Object obj = list.remove(0);
        System.out.println(obj);
        System.out.println(list);

        //Object set(int index, Object ele):设置指定index位置的元素为ele
        list.set(1, "CC");
        System.out.println(list);

        //List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从fromIndex到toIndex位置的左闭右开区间的子集合
        List subList = list.subList(2, 4);
        System.out.println(subList);
        System.out.println(list);
    }


    @Test
    public void test1() {
        ArrayList list = new ArrayList();
        list.add(123);
        list.add(456);
        list.add("AA");
        list.add(new Person("Tom", 12));
        list.add(456);
        System.out.println(list);

        //void add(int index, Object ele):在index位置插入ele元素
        list.add(1, "BB");
        System.out.println(list);

        //boolean addAll(int index, Collection eles):从index位置开始将eles中的所有元素添加进来
        List list1 = Arrays.asList(1, 2, 3);
        list.addAll(list1);
//        list.add(list1);
        System.out.println(list.size());//6+3=9
 
        //Object get(int index):获取指定index位置的元素
        System.out.println(list.get(0));
    }
}

输出：

[123, 456, AA, Person{name='Tom', age=12}, 456]
[123, BB, 456, AA, Person{name='Tom', age=12}, 456]
9
123
-1
4
123
[456, AA, Person{name='Tom', age=12}, 456]
[456, CC, Person{name='Tom', age=12}, 456]
[Person{name='Tom', age=12}, 456]
[456, CC, Person{name='Tom', age=12}, 456]
123
456
AA
***************
123
456
AA
***************
123
456
AA

总结：常用方法
增：add(Object obj)
删：remove(int index) / remove(Object obj)
改：set(int index, Object ele)
查：get(int index)
插：add(int index, Object ele)
长度：size()
遍历：① Iterator迭代器方式
② 增强for循环
③ 普通的循环

---

补充：面试题：
问题：请问ArrayList/LinkedList/Vector的异同？谈谈你的理解？ArrayList底层是什么？扩容机制？Vector和ArrayList的最大区别?

1. ArrayList和LinkedList的异同
   二者都线程不安全，相对线程安全的Vector，执行效率高。
   此外，ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，LinkedList基于链表的数据结构。对于随机访问get和set，ArrayList觉得优于LinkedList，因为LinkedList要移动指针。对于新增和删除操作add(特指插入)和remove，LinkedList比较占优势，因为ArrayList要移动数据。
2. ArrayList和Vector的区别
   Vector和ArrayList几乎是完全相同的,唯一的区别在于Vector是同步类(synchronized)，属于强同步类。因此开销就比ArrayList要大，访问要慢。正常情况下,大多数的Java程序员使用ArrayList而不是Vector,因为同步完全可以由程序员自己来控制。Vector每次扩容请求其大小的2倍空间，而ArrayList是1.5倍。Vector还有一个子类Stack。