1 List 接口

java.util 中的集合类包含 Java 中某些最常用的类。最常用的集合类是 List 和 Map。
List是一种常用的集合类型，它可以存储任意类型的对象，也可以结合泛型来存储具体的类型对象，本质上就是一个容器。

1.1 List 类型介绍

1. 有序性: List中的元素是按照添加顺序进行存放的。因为有序，所以有下标，下标从0开始
2. 可重复性： List中可以存储重复的元素
   List中主要有ArrayList、LinkedList两个实现类。
   

2 List 接口

2.1 List 初始化

// 创建集合
List list = new ArrayList<>();// 添加元素
list.add("hello");
list.add("world");
list.add("java");// public boolean remove(Object o)：删除指定的元素，返回删除是否成功
list.remove("world");//true
// public E remove(int index)：删除指定索引处的元素，返回被删除的元素
list.remove(1);//world
// public E set(int index,E element)：修改指定索引处的元素，返回被修改的元素
list.set(1,"javaee");//world// IndexOutOfBoundsException
list.remove(3);

2.2 List 常用API

ArrayList和LinkedList通用方法。

方法名								说明
public boolean add(要添加的元素)		将指定的元素追加到此集合的末尾
public boolean remove(要删除的元素)	删除指定元素,返回值表示是否删除成功
public E remove(int index)			删除指定索引处的元素，返回被删除的元素
public E set(int index,E element)	修改指定索引处的元素，返回被修改的元素
public E get(int index)				返回指定索引处的元素
public int size()					返回集合中的元素的个数
boolean contains(Object o)			如果此列表包含指定的元素，则返回 true
boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c)									将指定集合中的所有元素插入到此列表中，从指定的位置开始
void clear()						列表中删除所有元素

2.3 List 遍历方式

List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("aaa");
list.add("bbb");
list.add("ccc");//方法一：超级for循环遍历
for(String attribute : list) {System.out.println(attribute);
}
//方法二：对于ArrayList来说速度比较快, 用for循环, 以size为条件遍历:
for(int i = 0 ; i < list.size() ; i++) {system.out.println(list.get(i));
}
//方法三：集合类的通用遍历方式, 从很早的版本就有, 用迭代器迭代
Iterator it = list.iterator();
while(it.hasNext()) {System.ou.println(it.next);
}

3 ArrayList

ArrayList是Java中的实现List接口的类，底层使用数组来存储元素。但与数组相比，它具有更灵活的大小和动态的增加和删除元素。

注意: 由于 ArrayList 底层使用的是数组，因此一旦创建了 ArrayList，它的大小就是固定的。而当元素添加到 ArrayList 中时，如果底层数组已满，则需要创建一个更大的数组，并将原有元素复制到新数组中，这会带来一定的性能损耗。
因此，在实际开发中，建议在创建 ArrayList 时设置一个合适的初始化容量，避免在运行时频繁进行扩容操作，同时也可避免浪费过多空间资源。
例如：new ArrayList(50);将ArrayList初始容量改为50

3.1 ArrayList 数据结构

ArrayList的数据结构本质上就是数组。区别在于，数组是一种静态的数据结构，需要在创建数组时就指定它的长度，并且创建后长度无法改变。而ArrayList是一种动态的数据结构，它可以自动进行扩容。

3.2 ArrayList 类定义

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable

ArrayList是一个继承于AbstractList的线性数据结构。

AbstractList提供了List接口的默认实现（个别方法为抽象方法）

• ArrayList 实现 List 接口，能对它进行队列操作。
• ArrayList 实现了Cloneable接口，即覆盖了函数clone()，能克隆。
• ArrayList 实现java.io.Serializable接口，这意味着LinkedList支持序列化，能通过序列化去传输。
• ArrayList 实现RandomAccess接口,提供了随机访问功能。RandmoAccess是java中用来被List实现，为List提供快速访问功能的。在ArrayList中，我们即可以通过元素的序号快速获取元素对象；这就是快速随机访问。
  

3.3 ArrayList 特点

除了具备List有序性、可重复性特点外，ArrayList还具备以下的特点：

• 自动扩容 ：当向ArrayList中加入的元素超过了其默认的长度时（由于ArrayList是数组的封装类，在创建ArrayList时不用给定长度，其默认长度为10），它会自动扩容以增加存储容量
• 随机访问：随机访问是指可以直接访问元素，而不需要从头部或者尾部遍历整个列表。由于ArrayList底层是用数组实现的，因此可以通过索引来快速访问元素。
• 慢速插入/删除：：相比于链表（如LinkedList），ArrayList在中间插入或删除元素较慢，因为需要移动元素。
• 高效的遍历：由于ArrayList底层采用了数组来存储元素，所以对于ArrayList的遍历操作比较高效。

3.4 ArrayList 特定API

方法名							说明
ArrayList() 					ArrayList构造函数。默认容量是10
ArrayList(int initialCapacity)  ArrayList带容量大小的构造函数
ArrayList(Collection<? extends E> c)创建一个包含collection的ArrayList
trimToSize()					将内部存储的数组大小调整为列表中元素的实际数量。
ensureCapacity(int minCapacity)	设置内部存储的数组大小，以容纳指定数量的元素。
toArray(T[] a)					将列表中的元素转换为指定类型的数组

4 LinkedList

LinkedList也是Java中实现List接口的常用集合类，底层使用的是双向链表数据结构。

与ArrayList不同，LinkedList在内部存储元素时，不是使用连续的内存空间，而是使用一个链表来存储元素。

4.1 LinkedList 数据结构

LinkedList底层采用的是双向链表（doubly linked list） 数据结构。链表中的每个节点（结点）都由两个部分组成，一部分是存储数据元素的值域，另一部分是指向前一个节点和后一个节点的指针（引用）。对于双向链表来说，除了一个指向前一个节点的指针外，还有一个指向后一个节点的指针

4.2 LinkedList 类定义

public class LinkedList<E>extends AbstractSequentialList<E>implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable

LinkedList 是一个继承于AbstractSequentialList的双向链表。它也可以被当作堆栈、队列或双端队列进行操作。

为什么要继承自AbstractSequentialList ?
AbstractSequentialList 实现了get(int index)、set(int index, E element)、add(int index, E element) 和 remove(int index)这些骨干函数。降低了List接口的复杂度。LinkedList双向链表通过继承于AbstractSequentialList，就相当于已经实现了“get(int index)这些接口”。
此外，若需要通过AbstractSequentialList自己实现一个自定义列表，只需要扩展此类，并提供 listIterator() 和 size() 方法的实现即可。若要实现不可修改的列表，则需要实现列表迭代器的 hasNext、next、hasPrevious、previous 和 index 方法即可。

• LinkedList 实现 List 接口，能对它进行队列操作。
• LinkedList 实现 Deque 接口，即能将LinkedList当作双端队列使用。
• LinkedList 实现了Cloneable接口，即覆盖了函数clone()，能克隆。
• LinkedList 实现java.io.Serializable接口，这意味着LinkedList支持序列化，能通过序列化去传输。
  LinkedList 是非同步的。
  

4.3 LinkedList 特点

• 随机访问性能较差：LinkedList的随机访问性能较差，因为在链表中要从头开始遍历链表，直到找到目标元素。所以如果在代码中需要频繁进行随机访问元素的操作，LinkedList可能不是一个最佳的选择。
• 添加/删除操作快：由于LinkedList底层使用双向链表，因此它的添加和删除操作非常快，因为只需要更改指针的指向即可，不需要像ArrayList一样重新分配数组空间，而且LinkedList还支持在指定位置插入和删除元素。
• 需要额外空间：链表中每个节点都需要额外存储到前一个和后一个节点的指针，因此比数组等其他数据结构需要更多的内存空间。
• 适用于队列和双端队列：LinkedList还可以支持队列和双端队列的功能，如在链表头部或尾部添加或删除元素，实现队列和双端队列的常见操作。

4.4 LinkList 特定API

方法名				说明
LinkedList()		构造方法
LinkedList(Collection<? extends E> c) 创建一个包含collection的LinkedList
addFirst(E element)	将元素添加到列表的开头
getFirst()  		返回列表的第一个元素。
getLast()			返回列表的最后一个元素。
removeFirst()		删除并返回列表的第一个元素。
removeLast()		删除并返回列表的最后一个元素。

5 ArrayList与LinkedList的比较

• 由于ArrayList的数据结构为数组，所以查询修改快，新增删除慢；而LinkedList的数据结构为链表结构，所以查询修改慢，新增删除快
• ArrayList是基于数组实现的动态数组，在内存中有连续的空间，可以通过下标访问元素，由于数组需要提前分配一定大小的空间，因此当元素数量增多之后，可能会导致数组空间不足需要重新分配数组，这种情况下可能会出现内存空间浪费；相比之下，LinkedList是基于链表实现的，每个元素都有一个引用指向下一个元素，不需要提前分配空间，因此能够更加灵活地插入和删除元素。然而，链表在内存中是不连续的，每个元素的引用占用额外的内存空间。由于链表中每个元素都需要有一个指向下一个元素的引用，因此在存储同样数量的元素时，LinkedList通常会占用比ArrayList更大的内存空间。

转载链接

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