第一篇文章 「 深入浅出 」java集合Collection和Map 主要讲了对集合的整体介绍,本篇文章主要讲List相对于Collection新增的一些重要功能以及其重要子类ArrayList、LinkedList、Vector
一、List集合
关于List集合的介绍与方法,可参考第一篇文章 「 深入浅出 」java集合Collection和Map
迭代方法ListIterator
相对于其它集合,List集合添加了一种新的迭代方法ListIterator
ListIterator的方法如下:
ListIterator接口在Iterator接口基础上增加了如下方法：
boolean hasPrevious(): 如果以逆向遍历列表。如果迭代器有上一个元素，则返回 true。
E previous():返回迭代器的前一个元素。
void add(Object o):将指定的元素插入列表。
int nextIndex():下一个索引号
int previousIndex():上一个索引号
void set(E e):修改迭代器当前元素的值
void add(E e):在迭代器当前位置插入一个元素
ListIterator接口比Iterator接口多了两个功能:
1.ListIterator可在遍历过程中新增和修改
2.ListIterator可逆向遍历
使用示例如下:
public class ListIteratorDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建列表
List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
// 向列表中增加10个元素
for (int i = 0; i < 10; i++) {
list.add(i);
}
// 获得ListIterator对象
ListIterator<Integer> it = list.listIterator();
// 正序遍历修改与新增
while (it.hasNext()) {
Integer i = it.next();
//修改元素值
it.set(i+1);
if(i == 5 ){
//新增元素值
it.add(55);
}
//! it.set(i+1);
// 注意:如果修改的代码在这个位置会报错
//set操作不能放在add操作之后
// 这里不做解析,欲知详情,请看源码
}
System.out.println("正向遍历");
//正向遍历
for(Integer i:list){
System.out.println(i+" ");
}
System.out.println("逆向遍历");
//逆向遍历
//经过上面迭代器it遍历后,迭代器it已到达最后一个节点
while (it.hasPrevious()) {
System.out.println(it.previous() + " ");
}
}
}
二、ArrayList和Vector
ArrayList和Vector很相似,所以就一起介绍了
ArrayList和Vector类都是基于数组实现的List类，所以ArrayList和Vector类封装了一个动态的、允许再分配的Object[]数组。ArrayList和Vector对象使用initalCapacity参数来设置该数组的长度，当向ArrayList和Vector中添加元素超过了该数组的长度时，它们的initalCapacity会自动增加。
下面我们通过阅读JDK 1.8 ArrayList源码来了解ArrayList
无参构造函数
默认初始化为容量为10
/**
* Constructs an empty list with an initial capacity of ten。
意思是：构造一个空数组，默认的容量为10
*/
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
有参构造函数
创建指定容量的ArrayList
//动态Object数组，用来保存加入到ArrayList的元素
Object[] elementData;
//ArrayList的构造函数，传入参数为数组大小
public ArrayList(int initialCapacity) {
if (initialCapacity > 0) {
//创建一个对应大小的数组对象
this.elementData = new Object[initialCapacity];
} else if (initialCapacity == 0) {
//传入数字为0，将elementData 指定为一个静态类型的空数组
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
} else {
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
}
}
add方法
执行add方法时,先确保容量足够大,若容量不够,则会进行扩容；
扩容大小为原来的1.5倍(这个需要注意一下,面试经常考)
//添加元素e
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1);
//将对应索引下的元素赋值为e：
elementData[size++] = e;
return true;
}
//得到最小扩容量
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
//如果此时ArrayList是空数组,则将最小扩容大小设置为10：
if (elementData == EMPTY_ELEMENTDATA) {
minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
//判断是否需要扩容：
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
//判断是否需要扩容
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
//操作数+1
modCount++;
//判断最小扩容容量-数组大小是否大于0：
if (minCapacity - elementData.length > 0)
//扩容：
grow(minCapacity);
}
//ArrayList动态扩容的核心方法:
private void grow(int minCapacity) {
//获取现有数组大小：
int oldCapacity = elementData.length;
//位运算，得到新的数组容量大小，为原有的1.5倍：
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
//如果新扩容的大小依旧小于传入的容量值，那么将传入的值设为新容器大小：
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
//如果新容器大小，大于ArrayList最大长度：
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
//计算出最大容量值：
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
//数组复制：
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
//计算ArrayList最大容量：
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0)
throw new OutOfMemoryError();
//如果新的容量大于MAX_ARRAY_SIZE
//将会调用hugeCapacity将int的最大值赋给newCapacity
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}
remove方法
有以下两种删除方法:
-
remove(int index)是针对于索引来进行删除，不需要去遍历整个集合，效率更高；
-
remove(Object o)是针对于对象来进行删除，需要遍历整个集合进行equals()方法比对，所以效率较低；
不过，无论是哪种形式的删除，最终都会调用System.arraycopy()方法进行数组复制操作，等同于移动数组位置,所以效率都会受到影响
//在ArrayList的移除index位置的元素
public E remove(int index) {
//检查索引是否合法：不合法抛异常
rangeCheck(index);
//操作数+1：
modCount++;
//获取当前索引的value:
E oldValue = elementData(index);
//获取需要删除元素 到最后一个元素的长度，也就是删除元素后，后续元素移动的个数；
int numMoved = size - index - 1;
//如果移动元素个数大于0 ，也就是说删除的不是最后一个元素：
if (numMoved > 0)
// 将elementData数组index+1位置开始拷贝到elementData从index开始的空间
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved);
//size减1，并将最后一个元素置为null
elementData[--size] = null;
//返回被删除的元素：
return oldValue;
}
//在ArrayList的移除对象为O的元素，不返回被删除的元素：
public boolean remove(Object o) {
//如果o==null，则遍历集合，判断哪个元素为null：
if (o == null) {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (elementData[index] == null) {
//快速删除，和前面的remove（index）一样的逻辑
fastRemove(index);
return true;
}
} else {
//同理：
for (int index = 0; index < size; index++)
if (o.equals(elementData[index])) {
fastRemove(index);
return true;
}
}
return false;
}
//快速删除：
private void fastRemove(int index) {
//操作数+1
modCount++;
//获取需要删除元素 到最后一个元素的长度，也就是删除元素后，后续元素移动的个数；
int numMoved = size - index - 1;
//如果移动元素个数大于0 ，也就是说删除的不是最后一个元素：
if (numMoved > 0)
// 将elementData数组index+1位置开始拷贝到elementData从index开始的空间
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved);
//size减1，并将最后一个元素置为null
elementData[--size] = null;
}
get方法
通过elementData()方法获取对应索引元素，在返回时候进行类型转换
//获取index位置的元素
public E get(int index) {
//检查index是否合法：
rangeCheck(index);
//获取元素：
return elementData(index);
}
//获取数组index位置的元素：返回时类型转换
E elementData(int index) {
return (E) elementData[index];
}
set方法
通过elementData获取旧元素,再设置新元素值相应index位置,最后返回旧元素
//设置index位置的元素值了element，返回该位置的之前的值
public E set(int index, E element) {
//检查index是否合法：判断index是否大于size
rangeCheck(index);
//获取该index原来的元素：
E oldValue = elementData(index);
//替换成新的元素：
elementData[index] = element;
//返回旧的元素：
return oldValue;
}
调整容量大小
ArrayList还提供了两个额外的方法来调整其容量大小
-
void ensureCapacity(int minCapacity): 增加容量，以确保它至少能够容纳最小容量参数所指定的元素数。
-
void trimToSize():将容量调整为列表的当前大小。
Vector实现原理与ArrayList基本相同,可参考上述内容
ArrayList和Vector的主要区别
-
ArrayList是线程不安全的，Vector是线程安全的。
-
Vector的性能比ArrayList差。
LinkedList
LinkedList是基于双向链表实现的,内部存储主要是Node对象,该对象存储着元素值外,还指向上一节点和下一节点。
注意，因为LinkedList是基于链表实现的，没有容量的说法，所以更没有扩容之说
集合基础框架
public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable {
//LinkedList的元素个数：
transient int size = 0;
//LinkedList的头结点：Node内部类
transient java.util.LinkedList.Node<E> first;
//LinkedList尾结点：Node内部类
transient java.util.LinkedList.Node<E> last;
//空实现：头尾结点均为null，链表不存在
public LinkedList() {
}
//调用添加方法：
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
}
//节点的数据结构，包含前后节点的引用和当前节点
private static class Node<E> {
//结点元素：
E item;
//结点后指针
java.util.LinkedList.Node<E> next;
//结点前指针
java.util.LinkedList.Node<E> prev;
Node(java.util.LinkedList.Node<E> prev, E element, java.util.LinkedList.Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}
}
LinkedList的常用方法只做简单介绍不贴源码,具体可自行看源码
add方法
LinkedList有两种添加方法
-
add(E e)链表最后添加一个元素
-
add(int index, E element)指定位置下添加一个元素；
LinedList添加元素主要分为以下步骤:
1.将添加的元素转换为LinkedList的Node对象节点；
2.增加该Node节点的前后引用，即该Node节点的prev、next属性，让其分别指上、下节点；
3.修改该Node节点的前后Node节点中pre/next属性，使其指向该节点。
remove方法
LinkedList的删除也提供了2种形式
-
remove(int index)直接通过索引删除元素
-
remove(Object o)通过对象删除元素,需要逐个遍历LinkedList的元素，重复元素只删除第一个：
删除后,需要修改上节点的next指向当前下一节点,下节点的prev指向当前上一节点
set方法
set(int index, E element)方法通过node(index)获取到相应的Node,再修改元素的值
get方法
这是我们最常用的方法,其中核心方法node(int index),需要从头遍历或从后遍历找到相应Node节点
在通过node(int index)获取到对应节点后，返回节点中的item属性,该属性就是我们所保存的元素。
//获取相应角标的元素：
public E get(int index) {
//检查索引是否正确：
checkElementIndex(index);
//获取索引所属结点的 元素值：
return node(index).item;
}
//获取对应角标所属于的结点：
java.util.LinkedList.Node<E> node(int index) {
//位运算：如果位置索引小于列表长度的一半，则从头开始遍历；否则，从后开始遍历；
if (index < (size >> 1)) {
java.util.LinkedList.Node<E> x = first;
//从头结点开始遍历：遍历的长度就是index的长度，获取对应的index的元素
for (int i = 0; i < index; i++)
x = x.next;
return x;
} else {
//从集合尾结点遍历：
java.util.LinkedList.Node<E> x = last;
//同样道理：
for (int i = size - 1; i > index; i--)
x = x.prev;
return x;
}
}
ArrayList和LinkedList的主要区别
-
ArrayList基于数组实现的,LinkedList是基于双向链表实现的
-
ArrayList随机访问效率高，随机插入、随机删除效率低,需要移动元素位置
LinkedList随机插入、随机删除效率高,随机访问效率低,因需要遍历链表
好叻,搞完,溜了溜了
下一期为<集合Set>,敬请期待
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- End -
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