Java集合框架之List接口浅析
一、List综述：
毫无疑问List接口位于java.util包下，继承自 Collection接口
- 存储元素的特点：
有序可重复（有序：即存进去是什么顺序，取出来还是什么顺序，至于可重复相信大家都能理解）
存储元素对象：只存储引用数据类型（其实可以存储任何对象，基本数据类型会自动转为包装类存储），包括null，有时候我们也常把List称为序列
- 重要的实现类：ArrayList、LinkedList、Vector（我将在后续章节展开详细讨论，具体请关注我的博文）
二、List方法摘要：
boolean |
add(E e) 向列表的尾部添加指定的元素（可选操作）。 |
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void |
add(int index, E element) 在列表的指定位置插入指定元素（可选操作）。 |
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boolean |
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boolean |
将指定 collection 中的所有元素都插入到列表中的指定位置（可选操作）。 |
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void |
clear() 从列表中移除所有元素（可选操作）。 |
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boolean |
contains(Object o) 如果列表包含指定的元素，则返回 true。 |
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boolean |
containsAll(Collection<?> c) 如果列表包含指定 collection 的所有元素，则返回 true。 |
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boolean |
equals(Object o) 比较指定的对象与列表是否相等。 |
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E |
get(int index) 返回列表中指定位置的元素。 |
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int |
hashCode() 返回列表的哈希码值。 |
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int |
indexOf(Object o) 返回此列表中第一次出现的指定元素的索引；如果此列表不包含该元素，则返回 -1。 |
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boolean |
isEmpty() 如果列表不包含元素，则返回 true。 |
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Iterator<E> |
iterator() 返回按适当顺序在列表的元素上进行迭代的迭代器。 |
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int |
lastIndexOf(Object o) 返回此列表中最后出现的指定元素的索引；如果列表不包含此元素，则返回 -1。 |
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ListIterator<E> |
listIterator() 返回此列表元素的列表迭代器（按适当顺序）。 |
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ListIterator<E> |
listIterator(int index) 返回列表中元素的列表迭代器（按适当顺序），从列表的指定位置开始。 |
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E |
remove(int index) 移除列表中指定位置的元素（可选操作）。 |
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boolean |
remove(Object o) 从此列表中移除第一次出现的指定元素（如果存在）（可选操作）。 |
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boolean |
removeAll(Collection<?> c) 从列表中移除指定 collection 中包含的其所有元素（可选操作）。 |
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boolean |
retainAll(Collection<?> c) 仅在列表中保留指定 collection 中所包含的元素（可选操作）。 |
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E |
set(int index, E element) 用指定元素替换列表中指定位置的元素（可选操作）。 |
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int |
size() 返回列表中的元素数。 |
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List<E> |
返回列表中指定的 fromIndex（包括 ）和 toIndex（不包括）之间的部分视图。 |
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Object[] |
toArray() 返回按适当顺序包含列表中的所有元素的数组（从第一个元素到最后一个元素）。 |
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toArray(T[] a) 返回按适当顺序（从第一个元素到最后一个元素）包含列表中所有元素的数组；返回数组的运行时类型是指定数组的运行时类型。 |
三、相关扩展：
3.1List 与 Array 区别
List 在很多方面跟 Array 数组感觉很相似，尤其是 ArrayList，那 List 和数组究竟哪个更好呢？
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相似之处：
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都可以表示一组同类型的对象
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都使用下标进行索引
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-
不同之处：
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数组可以存任何类型元素
-
List 不可以存基本数据类型，必须要包装
-
数组容量固定不可改变；List 容量可动态增长
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数组效率高; List 由于要维护额外内容，效率相对低一些
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在容量不确定的情景下， List 更有优势，看下 ArrayList 和 LinkedList 如何实现容量动态增长：
ArrayList 的扩容机制:
public boolean add(E object) {
Object[] a = array; int s = size;
//当放满时，扩容
if (s == a.length) {
//MIN_CAPACITY_INCREMENT 为常量，12
Object[] newArray = new Object[s + (s < (MIN_CAPACITY_INCREMENT / 2) ? MIN_CAPACITY_INCREMENT : s >> 1)]; System.arraycopy(a, 0, newArray, 0, s);
array = a = newArray;
}
a[s] = object;
size = s + 1;
modCount++;
return true;
}
LinkList的扩容机制：
public boolean add(E object) {
return addLastImpl(object);
}
private boolean addLastImpl(E object) {
Link<E> oldLast = voidLink.previous;
Link<E> newLink = new Link<E>(object, oldLast, voidLink);
voidLink.previous = newLink;
oldLast.next = newLink;
size++;
modCount++;
return true;
}
这是由于 LinedList 实际上是一个双向链表，不存在元素个数限制，使劲加就行了。
transient Link<E> voidLink;
private static final class Link<ET> {
ET data;
Link<ET> previous, next;
Link(ET o, Link<ET> p, Link<ET> n) {
data = o;
previous = p;
next = n;
}
}
3.2List 与 Array 之间的转换
-
Object[] toArray()
-
返回一个包含 List 中所有元素的数组；
-
-
T[] toArray(T[] array)
-
作用同上，不同的是当 参数 array 的长度比 List 的元素大时，会使用参数 array 保存 List 中的元素；否则会创建一个新的数组存放 List 中的所有元素；
-
public Object[] toArray() {
int s = size;
Object[] result = new Object[s];
//这里的 array 就是 ArrayList 的底层实现，直接拷贝
//System.arraycopy 是底层方法，效率很高
System.arraycopy(array, 0, result, 0, s);
return result;
}
public <T> T[] toArray(T[] contents) {
int s = size;
//先判断参数能不能放下这么多元素
if (contents.length < s) {
//放不下就创建个新数组
@SuppressWarnings("unchecked")
T[] newArray
= (T[]) Array.newInstance(contents.getClass().getComponentType(), s);
contents = newArray;
}
System.arraycopy(this.array, 0, contents, 0, s);
if (contents.length > s) {
contents[s] = null;
}
return contents;
}
public Object[] toArray() {
int index = 0;
Object[] contents = new Object[size];
Link<E> link = voidLink.next;
while (link != voidLink) {
//挨个赋值，效率不如 ArrayList
contents[index++] = link.data;
link = link.next;
}
return contents;
}
@Override
@SuppressWarnings("unchecked")
public <T> T[] toArray(T[] contents) {
int index = 0;
if (size > contents.length) {
Class<?> ct = contents.getClass().getComponentType();
contents = (T[]) Array.newInstance(ct, size);
}
Link<E> link = voidLink.next;
while (link != voidLink) {
//还是比 ArrayList 慢
contents[index++] = (T) link.data;
link = link.next;
}
if (index < contents.length) {
contents[index] = null;
}
return contents;
}
数组工具类 Arrays 提供了数组转成 List 的方法 asList :
@SafeVarargs
public static <T> List<T> asList(T... array) {
return new ArrayList<T>(array);
}
使用的是 Arrays 内部创建的 ArrayList 的转换构造函数：
private final E[] a;
ArrayList(E[] storage) {
if (storage == null) {
throw new NullPointerException("storage == null");
}
//直接复制
a = storage;
}
3.3迭代器 Iterator, ListIterator
List 继承了 Collection 的 iterator() 方法，可以获取 Iterator，使用它可以进行向后遍历。
在此基础上，List 还可以通过 listIterator(), listIterator(int location) 方法（后者指定了游标的位置）获取更强大的迭代器 ListIterator。
使用 ListIterator 可以对 List 进行向前、向后双向遍历，同时还允许进行 add, set, remove 等操作。
List 的实现类中许多方法都使用了 ListIterator，比如 List.indexOf() 方法的一种实现：
public int indexOf(E e) {
for (ListIterator<E> it = listIterator(); it.hasNext(); )
if (e == null ? it.next() == null : e.equals(it.next()))
return it.previousIndex();
// Element not found
return -1;
}
ListIterator 提供了 add, set, remove 操作，他们都是对迭代器刚通过 next(), previous()方法迭代的元素进行操作。下面这个栗子中，List 通过结合 ListIterator 使用，可以实现一个多态的方法，对所有 List 的实现类都适用：
public static <E> void replace(List<E> list, E val, E newVal) {
for (ListIterator<E> it = list.listIterator(); it.hasNext(); )
if (val == null ? it.next() == null : val.equals(it.next()))
it.set(newVal);
}