java集合2--List

1、List接口

该接口定义的元素是有序的且可重复的。相当于数学里面的数列，有序可重复

• boolean addAll(int index, Collection< ? extends E> c); 将指定集合中所有元素，插入至本集合第index个元素之后
• default void replaceAll(UnaryOperator operator); 替换集合中每一个元素值
• default void sort(Comparator< ? super E> c); 给集合中的元素进行排序
• E get(int index); 获取集合中第index个元素
• E set(int index, E element); 将集合中第index个元素替换成指定元素
• void add(int index, E element); 向集合中第index个位置添加一个元素
• E remove(int index); 移除集合中第index个元素
• int indexOf(Object o); 得到指定元素在集合中的位置（第一次出现）
• int lastIndexOf(Object o); 得到指定元素在集合中的位置（最后一次出现）
• ListIterator listIterator(); 返回ListIterator
• ListIterator listIterator(int index); 返回ListIterator,并设置当前位置
• List subList(int fromIndex, int toIndex); 截取List，从fromIndex到toIndex

2、List子类

2.1、AbstractList抽象类

该类实现了基本的List集合功能，如果实现的是只读的List集合，继承自该抽象类的子类只需要实现get(int index)和size()两个方法，如果是可操作的List集合，则必须重写add和set方法，否则执行add和set时会抛出UnsupportedOperationException异常
AbstractList抽象类中的迭代器通过get(int index)访问元素，通过remove(Object o)删除元素。
AbstractList抽象类包含了一个SubList子类，该子类通过包装一个AbstractList抽象类对象实现元素的添加、删除等功能。

该抽象类主要实现了如下方法：

• boolean add(E e); 添加元素e，内部调用add(int index,E element)实现
• int indexOf(Object o); 得到指定元素第一次在集合中的位置，内部通过List迭代器实现
• int lastIndexOf(Object o); 得到指定元素在集合中的位置（最后一次出现），内部List迭代器实现，注意此处是从后往前迭代
• void clear(); 清空List集合中的元素，内部通过List迭代器实现
• boolean addAll(int index, Collection< ? extends E> c); 插入集合c中所有元素，内部调用add(int index,E element)实现
• Iterator iterator(); 返回一个迭代器对象，AbstractList抽象类内部实现了一个迭代器
• ListIterator listIterator(); 返回一个List迭代器对象，AbstractList抽象类内部实现了一个List迭代器
• boolean equals(Object o); 重写Object的equals方法，内部先判断是否同一个对象，是返回true，否则判断o是否是List对象，不是返回false，是的话迭代比较两个集合中每一个元素是否一致，都一致返回true
• int hashCode(); 内部迭代集合中每一个元素计算出hashcode值
• List subList(int fromIndex, int toIndex);得到List集合的子集合，内部通过构造AbstractList内部的SubList实现

2.2、ArrayList

ArrayList继承自AbstractList实现了List中所有方法，该集合可以插入任何元素包括null元素。
ArrayList内部使用数组保存元素，他的size、isEmpty、get、set、add等操作都是常数时间。在获取元素时会比LinkedList更有优势。
Arraylist有一个初始的大小，该大小会随着元素的增加而增长。
ArrayList不是线程安全的，在多线程环境下使用时需要注意，我们可以通过Collections.synchronizedList(new ArrayList(…));操作得到一个线程安全的ArrayList
ArrayList中的迭代器在List集合结果变化后，我们调用迭代器中的方法时会快速抛出ConcurrentModificationException异常通知程序，以免造成损失。
ArrayList的扩展策略：
在初始集合为空时，加入元素时会初始化Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity)个空间，即取插入元素个数和DEFAULT_CAPACITY中比较大的那个数
集合非空时插入元素，如果空间不够时，则取原集合大小扩展2倍和最小需求大小中较大的那个进行扩展
ArrayList重写了Iterator和ListIterator，内部直接通过遍历数组实现
ArrayList重写了SubList类，该类直接通过访问数组实现
ArrayList主要包括以下属性：

• transient Object[] elementData; 该对象数组用于存放集合中的元素
• int size; 该属性用于保存集合的大小
• transient int modCount; 记录ArrayList修改的次数，在集合迭代器中会使用该数字判断迭代时集合是否修改过
  ArrayList主要包含以下构造函数：
• ArrayList(int initialCapacity); 构造初始大小为initialCapacity的集合对象
• ArrayList(); 构造一个空的数组元素
• ArrayList(Collection< ? extends E> c); 使用传入集合c构造一个集合对象

ArrayList主要包括以下函数：

• void trimToSize(); 将集合中数组大小恢复至当前集合大小，该操作可以压缩集合使用空间
• void ensureCapacity(int minCapacity); 通过传入的minCapacity判断集合是否需要扩展，需要的话则扩展数组大小，已足够存放元素
• int indexOf(Object o); 得到指定元素第一次在集合中的位置,重写了AbstractList类的方法，内部直接遍历元素数组实现
• int lastIndexOf(Object o); 同上
• Object clone(); 重写了clone方法，并且将元素数组复制一份出来，且将modCount致0，注意此处数组中元素并没有clone，也就是说克隆后的集合和元集合使用同一份具体元素
• Object[] toArray(); 直接返回本集合中的数组
• E get(int index); 直接访问数组
• E set(int index, E element); 直接设置数组元素值
• boolean add(E e); 直接操作数组，想数组添加一个元素
• E remove(int index); 直接操作数组
• boolean remove(Object o); 一样遍历数组，注意该操作会导致数组移动
• void clear(); 遍历将数组致空，同时设置size大小为0
• boolean addAll(Collection< ? extends E> c); 通过数组直接添加
• void sort(Comparator< ? super E> c); 实现集合中元素排序功能，接收一个Comparator用以比较集合中元素的大小

2.3、AbstractSequentialList抽象类

AbstractSequentialList是一个抽象类，继承自AbstractList抽象类
AbstractSequentialList内部基于链表实现，主要针对顺序访问list集合的情况，它在随机访问时表现较差
AbstractSequentialList的实现者需要提供listIterator和size两个实现，AbstractSequentialList内部本身通过listIterator实现了其他函数

ArrayList主要包含以下函数：

• E get(int index); 获取第index个元素，内部通过ListIterator实现
• E set(int index, E element); 替换集合的第index个元素，内部通过ListIterator实现
• void add(int index, E element); 想list集合中插入元素，内部通过void add(int index, E element)实现
• E remove(int index); 删除list中第index个元素，内部通过ListIterator实现
• boolean addAll(int index, Collection< ? extends E> c); 添加另一个集合中的所元素，内部通过ListIterator实现
• Iterator iterator(); 直接调用listIterator()方法

2.4、LinkedList

LinkedList继承自AbstractSequentialList抽象类，实现了List、Deque、Cloneable、和Serializable接口
LinkedList内部基于双向链表实现，允许插入任何元素，包括null
LinkedList不是线程安全的，在多线程环境下使用时需要注意，我们可以通过Collections.synchronizedList(new LinledList(…));操作得到一个线程安全的ArrayList
LinkedList中的迭代器在List集合结果变化后，我们调用迭代器中的方法时会快速抛出ConcurrentModificationException异常通知程序，以免造成损失。
LinkedList内部使用Node类存储元素，该类包含下面三个属性，
E item; 保存元素值得对象
Node next; 下一个节点对象
Node prev; 上一个节点对象
LinkedList重写了ListIterator，内部直接通过遍历链表实现迭代器功能
LinkedList主要包含以下属性

• transient int size = 0; 集合当前大小
• transient Node first; 链表的首元素
• transient Node last; 链表的尾元素
  LinkedListList主要包含以下构造函数：
• LinkedList(); 空构造函数
• LinkedList(Collection< ? extends E> c); 使用另外一个集合的构造函数，会将另一个集合所有元素加入本集合中

LinkedList主要包含以下函数：
自有函数

• void linkFirst(E e); 插入元素至第一个位置
• void linkLast(E e); 插入元素至最后一个位置
• void linkBefore(E e, Node succ); 在某个元素之前插入一个元素
• E unlinkFirst(Node f); 移除第一个元素
• E unlinkLast(Node l); 移除最后一个元素
• E unlink(Node x); 移除指定元素
• E getFirst(); 得到第一个元素
• E getLast(); 得到最后一个元素
• E removeFirst(); 移除第一个元素
• E removeLast(); 移除最后一个元素
• void addFirst(E e); 插入第一个元素
• void addLast(E e); 插入最后一个元素
• Node node(int index); 返回index对应的Node节点

List函数

• boolean contains(Object o); 是否包含某个元素
• int size(); 返回集合大小，直接返回size变量
• boolean add(E e); 添加一个元素，调用linkLast(e);
• boolean remove(Object o); 删除指定元素，通过遍历链表删除
• boolean addAll(Collection< ? extends E> c); 将集合c插入至本集合，链表插入
• void clear(); 遍历链表，清空所有元素，将首尾元素制空
• E get(int index); 获取第index个元素，通过node(index)得到node节点
• E set(int index, E element); 替换第index个元素，通过node(index)得到node节点，然后设置值
• void add(int index, E element); 在第index位置插入元素，调用linkBefore(element, node(index));
• E remove(int index); 删除第index个元素，通过unlink(node(index));实现
• int indexOf(Object o); 得到o对象在集合中的位置（第一次出现），通过遍历链表实现，从头部开始遍历
• int lastIndexOf(Object o) 得到o对象在集合中的位置（最后一次出现），通过遍历链表实现，从尾部开始遍历
  Deque函数
• E peek(); 返回第一个元素，但不删除。直接去first首元素，集合空时，返回null
• E element(); 返回第一个元素，但不删除。集合空时抛出异常,调用getFirst();
• E remove(); 获得并移除队列顶部元素，如果队列为空抛出异常,调用removeFirst
• E poll(); 获得并移除队列顶部元素，如果队列为空返回null调用unlinkFirst(f)
• boolean offer(E e); 队列尾部插入元素，调用add(e)
• boolean offerFirst(E e); 队列首部插入元素，调用addFirst(e);
• boolean offerLast(E e); 队列尾部插入元素，调用addLast(e)
• E peekFirst(); 返回首元素
• E peekLast(); 返回最后一个元素，不删除，空时返回null
• E pollFirst(); 获得并移除队列顶部元素，如果队列为空返回null调用unlinkFirst(f)
• E pollLast(); 获得并移除队列尾部元素，如果队列为空返回null调用unlinkLast(f)
• void push(E e); 向首部插入元素，调用addFirst(e);，栈方法
• E pop(); 返回并移除首元素，调用removeFirst();，栈方法
• boolean removeFirstOccurrence(Object o); 删除第一次出现o的元素，调用remove(o);函数
• boolean removeLastOccurrence(Object o); 删除最后一次出现o的元素，从后向前遍历链表，匹配后移除

2.5、Vector

功能和ArrayList类似，不同的是Vector是线程安全的，其大部分方法都加了synchronized关键字以保证多线程环境下线程安全问题。不过在可以确保没有线程安全问题的情况下，我们还是应该选择ArrayList，因为ArrayList的效率要比Vector高。

2.6、CopyOnWriteArrayList

CopyOnWriteArrayList继承Object,实现了List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable接口
CopyOnWriteArrayList是
CopyOnWriteArrayList内部使用数组保存元素，但是它的数组大小等于集合的大小，因为它的增加、删除、修改元素都是新copy一份数组
CopyOnWriteArrayList是线程安全的，他的写操作加锁，读操作没有加锁，适用于读多写少的情况
CopyOnWriteArrayList实现了Iterator和ListIterator，内部通过遍历数组实现，但是它的迭代器不支持操作元素。会抛出UnsupportedOperationException

CopyOnWriteArrayList主要包含以下属性：

• final transient ReentrantLock lock; CopyOnWriteArrayList内部使用的线程同步锁
• transient volatile Object[] array; 集合内部用于保存元素的地方

CopyOnWriteArrayList主要包含以下构造函数：

• CopyOnWriteArrayList(); 构造一个空的集合
• CopyOnWriteArrayList(Collection< ? extends E> c); 创建一个包括闯入集合所有元素的集合
• CopyOnWriteArrayList(E[] toCopyIn); 创建一个包含传入数组所有元素的集合，注：此处会copy原有数组。

CopyOnWriteArrayList主要包括以下函数：

• final Object[] getArray(); 得到集合持有的数组对象
• void setArray(Object[] a); 设置集合的数组对象
• int size(); 返回集合大小，直接返回数组的长度
• boolean isEmpty(); 判断集合是否为空
• boolean contains(Object o); 判断集合是否包含某元素
• int indexOf(Object o) ; 得到传入元素在集合中第一次出现的位置索引
• int indexOf(E e, int index); 得到传入元素在集合中第一次出现的位置索引，从index开始查找
• int lastIndexOf(Object o); 得到传入元素在集合中最后一次出现的位置索引，从集合尾部开始查找
• lastIndexOf(E e, int index); 得到传入元素在集合中出现的位置索引，从集合index开始往前查找
• Object clone(); 返回集合的clone，集合的元素没有被clone
• Object[] toArray(); 转换成数组，此处返回的是数组的copy
• T[] toArray(T a[]); 转换成数组，如果传入数组小于当前集合，重新申请一块空间，否则使用数组a，当数组a大于集合长度时将数组a的临近集合元素的第一个元素设置成null，可以方便用户在知道集合不含null元素时判断集合的大小
• E get(int index); 获取集合的index索引元素
• E set(int index, E element); 设置集合的index元素的值
• boolean add(E e); 往集合中添加元素
• void add(int index, E element); 插入元素至指定位置
• E remove(int index); 移除指定位置的元素
• boolean remove(Object o); 移除第一次出现元素o
• void removeRange(int fromIndex, int toIndex); 移除范围内的所有元素
• boolean addIfAbsent(E e); 当集合中不包含该元素时，添加该元素
• boolean addIfAbsent(E e, Object[] snapshot); 当集合中不包含该元素且传入数组中也不包含该元素时，添加该元素
• boolean containsAll(Collection<？> c); 判断集合是否全部包含传入集合的元素
• boolean removeAll(Collection<？> c); 移除集合中c中所有元素
• boolean retainAll(Collection<？> c); 移除集合中所有不在c中的元素
• int addAllAbsent(Collection<？extends E> c); 遍历c，当c中元素不在集合中时，加入至集合
• void clear(); 清空集合
• boolean addAll(Collection<？ extends E> c); 将集合c中所有元素加入至集合中
• boolean addAll(int index, Collection<？ extends E> c); 将集合c中所有元素插入至index后

2.7、Stack

Stack继承自Vector，他表示一种后进先出的数据结构，即栈。他拥有五种基本的操作即push、pop、peek、empty、search
Stack继承自Vector，所以它也是线程安全的
Stack继承自Vector，所以它内部也是用数组存储元素的

Stack自定义函数如下

• E push(E item); 向栈顶添加一个元素
• E pop(); 从栈顶取出并删除一个元素
• E peek(); 得到栈顶元素
• boolean empty(); 判断栈是否为空
• int search(Object o); 查找o的位置，存在返回距栈顶位置，否则返回-1