List基础--这一篇全了解

╰半夏微凉° 2022-05-13 03:20 154阅读 0赞

### 为什么需要集合 ###

**首先**，Java是一门面向对象的语言，奉承一切皆对象的思想，在实际开发过程中，免不了要经常操作对象，而且会同时操作多个甚至大量对象，这时就需要一个专门存储这些对象的容器，这样就可以利用容器对象的特性来方便的进行操作。  
　　**其次**，在Java中还有数组，也是一种容器，但和集合相比，数组**长度不可变**，只能**存储同一种类型元素**。  
　　**所以**，Java提供了集合的概念，相比于数组，**集合长度可变**，可**存储多种类型元素**，**只能存储引用类型元素**；同时不同的集合容器，**有不同的实现方法和特性**，可以更加方便的对对象进行操作。

## **简介：** ##

List接口为Collection直接接口。List所代表的是有序的Collection，即它用某种特定的插入顺序来维护元素顺序。用户可以对列表中每个元素的插入位置进行精确地控制，同时可以根据元素的整数索引（在列表中的位置）访问元素，并搜索列表中的元素。实现List接口的集合主要有：ArrayList、LinkedList、Vector、Stack。

**为什么元素“有序”、“可重复”呢？**  
　　**首先，List的数据结构就是一个序列，存储内容时直接在内存中开辟一块连续的空间，然后将空间地址与索引对应**。  
　　**其次，List接口的实现类在实现插入元素时，都会根据索引进行排列，如ArrayList，本质是一个数组，插入时元素互不干扰，自然可以重复。**  
　　由于List继承了Collection，所以就具有了Collection的方法：

int size();//集合中元素个数
    isEmpty()；//是否为空
    boolean contains(Object o);//比较地址是否相等
    Iterator<E> iterator();//迭代器方法，可用于遍历
    Object[] toArray();//转成数组
    boolean add(E e);//向list尾部添加新元素
    boolean remove(Object o);//删除元素
    boolean containsAll(Collection<?> c);//集合A是否包含集合B（A为调用者）
    boolean addAll(Collection<? extends E> c);//将集合B中元素添加到集合A中尾部（A为调用者）
    boolean removeAll(Collection<?> c);//将两集合中的交集元素删除
    int hashCode();//求哈希值

同时，也具有自己独特的方法（对索引的操作）：

E get(int index);//取出对应索引的元素
    E set(int index, E element);//往指定索引中插入指定元素，并将原元素覆盖
    void add(int index, E element);//往指定索引插入指定元素，其他元素依次后移一位
    E remove(int index);//删除索引位置的元素，此位置后的元素前移一位
    int indexOf(Object o);//获取元素的索引，若有重复元素，则取最靠前的
    int lastIndexOf(Object o);//从后往前数，第一个元素的索引
    ListIterator<E> listIterator();//list独有迭代器，迭代式可以add元素
    List<E> subList(int fromIndex, int toIndex);//截取原集合元素生成新的集合，值域为[fromIndex,toIndex)

### **ArrayList** ###

ArrayList是一个**动态数组**。**允许任何符合规则的元素插入甚至包括null**。每一个ArrayList都有一个**初始容量（10）**，该容量代表了数组的大小。随着容器中的元素不断增加，容器的大小也会随着增加。在每次向容器中增加元素的同时都会进行容量检查，当快溢出时，就会进行扩容操作。所以如果我们明确所插入元素的多少，**最好指定一个初始容量值**，避免过多的进行扩容操作而浪费时间、效率。

size、isEmpty、get、set、iterator 和 listIterator 操作都以固定时间运行。add 操作以分摊的固定时间运行，也就是说，添加 n 个元素需要 O(n) 时间（由于要考虑到扩容，所以这不只是添加元素会带来分摊固定时间开销那样简单）。

**ArrayList擅长于随机访问。同时ArrayList是非同步的**。

### **LinkedList** ###

实现List接口的LinkedList与ArrayList不同，ArrayList是一个动态数组，而LinkedList是一个双向链表。所以它除了有ArrayList的基本操作方法外还额外提供了get，remove，insert方法在LinkedList的首部或尾部。

由于实现的方式不同，**LinkedList不能随机访问**，它所有的操作都是要按照双重链表的需要执行。在列表中索引的操作将从开头或结尾遍历列表（从靠近指定索引的一端）。这样做的好处就是可以**通过较低的代价在List中进行插入和删除操作**。

与ArrayList一样，LinkedList也是**非同步的**。如果多个线程同时访问一个List，则必须自己实现访问同步。一种解决方法是在创建List时构造一个同步的List：   
List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));

### **Vector** ###

与ArrayList相似，但是Vector是同步的。所以说Vector是线程安全的**动态数组**。它的操作与ArrayList几乎一样。

### **Stack** ###

Stack继承自Vector，实现一个后进先出的堆栈。Stack提供5个额外的方法使得Vector得以被当作堆栈使用。基本的push和pop 方法，还有peek方法得到栈顶的元素，empty方法[测试][Link 1]堆栈是否为空，search方法检测一个元素在堆栈中的位置。Stack刚创建后是空栈。

### 什么时候会用到List ###

如果涉及到“栈”、“队列”、“链表”等操作，应该考虑用List，具体用哪个具体分析：需要快速插入或删除，用LinkedList；需要快速访问，用ArrayList；多线程环境，且List可能同时被多个线程操作，用vector。  
　　当然，**对于线程安全的List，也可以用CopyOnWriteArrayList,基于数组实现的线程安全（ReentrantLock加锁）的写时复制集合，性能比vector高，适合高并发的读多写少的场景**。  
　　**CopyOnWrite容器，是一个写时复制容器，当我们往一个容器添加元素时，不是直接往当前容器添加，而是先将容器copy一份，复制出新的容器，然后对新的容器里的元素进行操作，最后将原容器的引用指向新的容器。所以，这是一种读写分离的思想，读和写不同的容器。缺点：若写操作频繁，会频繁复制容器，从而影响性能。**

##  使用List可能出现的问题 ##

**1.NullPointException和IndexOutOfBoundsException问题**。List是一个容器对象，在业务逻辑中经常定义List容器，盛放多个业务对象，当容器中没有任何元素时，调用容器操作索引方法，则出现索引越界异常；当作为返参容器时，并没有查到数据，会返回null，此时就容易出现空指针异常。  
　　**2.Arrays.asList方法。**我们经常用此API将数组转成List对象，但稍不注意就会报异常。  
　　**情况一**：方法调用的入参为**基本数据**（byte、short、int、long、char、double、float、boolean）类型的数组时，**结果会返回一个元素数量为1的集合**，和原数据的元素个数无关，这样是因为此方法接收泛型参数，而基本类型不支持泛型化，而数组支持，所以那为1的元素是整个数组，**实质存的是此数组的引用地址**。  
　　**情况二**：**生成新的List集合后，调用add()方法，会出现UnsupportedOperationException异常**。抽象类AbstractList定义了对List操作的方法如add等，但用此方法生成的list集合并没有实现它们，所以会报异常。**解决：用new关键字创建一个List容器对象，而Arrays.asList作为构造参数入参传入。**

**后续可以接着看：**

**List相关源码解析：**[https://blog.csdn.net/w372426096/article/details/82586738][https_blog.csdn.net_w372426096_article_details_82586738]

**List相关面试题：**[https://blog.csdn.net/w372426096/article/details/82586932][https_blog.csdn.net_w372426096_article_details_82586932]

**List相关性能测试：**[https://blog.csdn.net/w372426096/article/details/78057233][https_blog.csdn.net_w372426096_article_details_78057233]

**SynchronizedList和Vector的区别：**[https://blog.csdn.net/w372426096/article/details/80679665][https_blog.csdn.net_w372426096_article_details_80679665]

[Link 1]: http://lib.csdn.net/base/softwaretest
[https_blog.csdn.net_w372426096_article_details_82586738]: https://blog.csdn.net/w372426096/article/details/82586738
[https_blog.csdn.net_w372426096_article_details_82586932]: https://blog.csdn.net/w372426096/article/details/82586932
[https_blog.csdn.net_w372426096_article_details_78057233]: https://blog.csdn.net/w372426096/article/details/78057233
[https_blog.csdn.net_w372426096_article_details_80679665]: https://blog.csdn.net/w372426096/article/details/80679665