实现List接口的ArrayList和LinkedList

package study;import java.util.*;public class day01_list {public static void main(String[] args) {// <Integer> 这个尖括号表示的是 Java 的泛型（Generics）// 泛型是 Java 5 引入的一项特性，它允许你在 类、接口和方法 中使用类型参数，从而使代码更具通用性和类型安全性// List 是一个接口，代表一个有序的集合，其中可以包含重复的元素// <Integer> 是泛型参数，指定这个列表只能存储Integer类型的对象/*ArrayList是List接口的一个具体实现类，使用动态数组来存储元素不能使用new List<>()，因为List是一个接口，不能直接实例化，接口只是定义了一组方法，没有具体实现必须实例化一个 List 接口的实现类，比如 ArrayList、LinkedList钻石操作符 <> 是 Java 7 引入的一个简化语法，用于推断泛型参数类型。在右边使用 new ArrayList<>() 时，编译器会自动推断出这个 ArrayList 的类型参数是 Integer，因为左边明确指定了 List<Integer>*//*List 是一个接口，而 ArrayList 是这个接口的一个具体实现类。在编写代码时，使用接口类型来声明变量，而用具体的实现类来实例化对象，这是面向对象编程中的一种最佳实践，称为“接口和实现分离”。多态性：通过使用接口类型，你可以利用多态性来处理对象。例如，你可以编写一个方法，它接收 List 类型的参数，这样这个方法就可以处理任何 List 的实现类（如 ArrayList、LinkedList、Vector 等）public void processList(List<Integer> list) {for (Integer number : list) {System.out.println(number);}}虽然 List 是一个接口，但在 Java 中，接口类型的变量可以引用任何实现这个接口的对象。这是因为接口定义了一组方法，而实现类提供了这些方法的具体实现。*/// 多态性List<Integer> arrayList = new ArrayList<>();List<Integer> linkedList = new LinkedList<>();processList(arrayList);processList(linkedList);/*使用接口类型声明变量的限制当你使用接口类型（例如 List）声明一个变量时，你只能调用接口中定义的方法然而，如果你需要调用实现类特有的方法，例如 ArrayList 的 ensureCapacity 方法，你就不能直接通过 List 类型的引用来调用。以下代码是非法的：*/List<Integer> list = new ArrayList<>();list.add(1);list.add(2);System.out.println(list.size()); // 这行代码是合法的，因为 add 和 size 是 List 接口中的方法// list.ensureCapacity(100); // 编译错误，因为 List 接口中没有 ensureCapacity 方法}public static void processList(List<Integer> list) {for (Integer number : list) {System.out.println(number);}}
}interface Animal {void eat();
}interface jiekou {void t();
}// 一个类只能继承一个父类（单继承），但可以实现多个接口（多实现）
// 一个接口可以继承多个其他接口（多继承）
interface Dog extends Animal, jiekou {}class ArrayList_use {/*Iterable<E> (接口)↑Collection<E> (接口) - 继承自 Iterable<E>↑List<E> (接口) - 继承自 Collection<E>↑AbstractCollection<E> (抽象类) - 部分实现 Collection<E>↑AbstractList<E> (抽象类) - 继承自 AbstractCollection 部分实现 List<E>↑ArrayList<E> (类) - 继承自 AbstractList<E> 并实现 List<E> 和 Collection<E>ArrayList 类除了实现 List 接口的方法外，还提供了一些独有的方法。这些方法在 List<> list 中无法直接使用:clone(): ...trimToSize(): 调整 ArrayList 的容量大小，使其等于当前列表的大小，减少内存使用。ensureCapacity(int minCapacity): 增加 ArrayList 的容量，确保它至少可以容纳指定数量的元素。*/// 数组可以包含基本数据类型和引用类型，ArrayList只能包含引用类型// 数组的大小在定义后不可以调整大小。ArrayList是基于动态数组实现的，可以通过内部扩容自动调整容量public static void main(String[] args) {// 三种构造方法List<Integer> list0 = new ArrayList<>(); // 构造一个初始容量为 10 的空列表list0.add(1);System.out.println(list0.size());List<Integer> list1 = new ArrayList<>(0); // 直接指定初始大小list1.add(1);System.out.println(list1.size());List<Integer> existingList = Arrays.asList(1, 2, 3);  // 返回一个ArrayList对象List<Integer> list2 = new ArrayList<>(existingList);  // 使用现成的list来构建System.out.println(list2.size());Set<Integer> existingSet = new HashSet<>(Arrays.asList(1, 2, 3, 4));List<Integer> list3 = new ArrayList<>(existingSet);  // 使用现成的set来构建System.out.println(list3.size());// 尾插数据时速度是o(1)// 非尾插数据，会涉及元素的移动，在添加元素时会涉及到扩容的问题。// 超出初始长度时，会创建新的数组，将原数组数据赋值到新数组中。扩容：原来数组的大小＋原来数组的一半（1.5倍）// ArrayList 是线程不安全的:// 线程不安全表示当多个线程同时访问一个对象时，如果没有适当的同步机制，可能会导致数据不一致或其他错误。// 在 ArrayList 中，多个线程同时修改列表可能会导致未定义的行为，包括但不限于数据丢失、重复或异常// 1. addList<String> list4 = new ArrayList<>(Arrays.asList("A", "B", "C"));list4.add("D");System.out.println(list4);list4.add(1, "X");System.out.println(list4);// 2. addAllList<String> temp = Arrays.asList("A", "B", "C");list4.addAll(temp);System.out.println(list4);list4.addAll(1, temp);System.out.println(list4);// 3. forEachlist4.forEach(System.out::println);// 4. clearlist4.clear();System.out.println(list4);// 5. clone// clone() 方法是 ArrayList 类特有的方法，而不是 List 接口的方法。// 因此，如果你需要克隆一个 ArrayList，你需要确保你的变量类型是 ArrayList 而不是 List。ArrayList<String> existingListTempClone = new ArrayList<>(Arrays.asList("A", "C"));ArrayList<String> clonedArrayList = (ArrayList<String>) existingListTempClone.clone();List<String> cloneList = (List<String>) existingListTempClone.clone();// 修改克隆list的对象看看会不会对原来造成影响// 6. setcloneList.set(0, "xiugai");// 7. getSystem.out.println(cloneList.get(0));System.out.println(existingListTempClone.get(0));// 8.containsSystem.out.println(cloneList.contains("xiugai"));// 9. containsAllList<String> containsList0 = new ArrayList<>(Arrays.asList("xiugai", "C"));List<String> containsList1 = new ArrayList<>(Arrays.asList("xiugai", "X"));System.out.println(cloneList.containsAll(containsList0));System.out.println(cloneList.containsAll(containsList1));// 10. indexOfList<Integer> indexOfList = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 2, 3));System.out.println(indexOfList.indexOf(2));// 11. removeAllList<Integer> removeList = new ArrayList<>(Arrays.asList(2, 3, 2));indexOfList.removeAll(removeList);// 12. removeList<Integer> removeList1 = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 2, 3));removeList1.remove(0);removeList1.remove(Integer.valueOf(2));  // Integer.valueOf(2) 将整数 2 包装为 Integer 对象System.out.println(removeList1);// 13. size// 14. isEmpty// 15. subList// 16. toArray// 17. toString// 18. lastIndexOfList<Double> doubleList = new ArrayList<>(Arrays.asList(1.0, 5.0, 2.0, 2.0));System.out.println(doubleList.size());System.out.println(doubleList.isEmpty());System.out.println(doubleList.subList(1, 2));System.out.println(doubleList.toArray()[2]);System.out.println(doubleList.toString());System.out.println(doubleList.lastIndexOf(Double.valueOf(2.0)));}
}class LinkedList_use {/*Iterable<E> (接口)↑Collection<E> (接口) - 继承自 Iterable<E>↑List<E> (接口) - 继承自 Collection<E>↑AbstractCollection<E> (抽象类) - 部分实现 Collection<E>↑AbstractList<E> (抽象类) - 继承自 AbstractCollection 部分实现 List<E>↑AbstractSequentialList<E> (抽象类) - 继承自 AbstractList<E>↑LinkedList<E> (类) - 继承自 AbstractSequentialList<E> 并实现 List<E>, Deque<E>, Queue<E>, Collection<E>Iterable<E> (接口)↑Collection<E> (接口) - 继承自 Iterable<E>↑Queue<E> (接口) - 继承自 Collection<E>↑Deque<E> (接口) - 继承自 Queue<E>  Double Ended QueueLinkedList 类除了实现 List 接口的方法外，还实现了 Deque 接口，因此提供了一些双端队列（Deque）和队列（Queue）的特有方法。这些方法在 List<> list 中无法直接使用：void addFirst(E e)void addLast(E e)boolean offerFirst(E e)  // 头部插入元素，返回是否成功，成功为 true，失败为 falseboolean offerLast(E e)E removeFirst()E removeLast()E pollFirst()  // 检索并删除此列表的第一个元素,如果此列表为空则返回nullE pollLast()E getFirst()E getLast()E peekFirst()  // 返回头部元素,不删除E peekLast()LinkedList也是多线程环境下不安全*/LinkedList<Integer> list = new LinkedList<>();}/*** ArrayList和LinkedList** 数据结构* ArrayList底层是动态数组，在空间中是一段连续的内存* LinkedList底层是链表，内存不连续，对内存要求低。** 空间利用：* ArrayList的空间浪费主要体现在在list列表的结尾预留一定的容量空间* LinkedList的空间花费则体现在它的每一个元素都需要消耗相当的空间** 尾插数据：对ArrayList和LinkedList而言，在列表末尾增加一个元素时间复杂度都是 o(1)。* 对ArrayList来说，尾插速度非常快，但是会涉及到一个扩容的问题，会进行大量的复制操作。* 而对LinkedList而言，使用了链表结构，不需要维护大小，但是他每次添加需要新建entry对象，进行赋值操作。* 总得来说如果不涉及到扩容的问题，ArrayList的尾插会更快一些。** 非尾插：* 在ArrayList的中间插入或删除一个元素会导致列表中剩余的元素都会被移动，因此效率较低，插入位置越靠前，需要复制调整的元素也越多，效率也就越慢。* LinkedList的非尾插，首先要通过循环找到需要插入的位置。如果此位置处于前半段，则从前往后找；若其位置处于后半段，则从后往前找。所以在靠前和靠后的位置插入非常高效，但是在拥有大量元素的情况下，在链表的中间插入元素效率很低。（首尾复杂度为o(1)，其余为o(n)，整体来说还是o(n)）** 当操作是在一列数据的后面添加数据而不是在前面或中间，并且需要随机地访问其中的元素时，使用ArrayList会有更好的性能。* 当操作是在一列数据的前面或中间添加或删除数据，并且按照顺序访问其中的元素时，就应该使用LinkedList了。*/
class TestArrayListAndLinkedList {public static void main(String[] args) {List<String> arraylist = new ArrayList<>();int listSize = 100;for(int i=0; i<listSize; i++){arraylist.add("初始数据");}System.out.println("ArrayList插数据用时：" + insert(arraylist));List<String> linkedList = new LinkedList<>();for(int i=0; i<listSize; i++){linkedList.add("初始数据");}System.out.println("LinkedList插数据用时：" + insert(linkedList));}// index=10插入：// ArrayList数据用时：3// LinkedList数据用时：0// list.size()/2插入// ArrayList插数据用时：4// LinkedList插数据用时：1// list.size()-10// ArrayList插数据用时：4// LinkedList插数据用时：2// 尾插：// ArrayList插数据用时：3//LinkedList插数据用时：0//插入数据，分别在头部、中间、尾部（四种插入位置：10、list.size()/2、list.size()-10、尾插）public static Long insert(List<String> list){long startTime = System.currentTimeMillis();int insertNum = 500;for (int i=0; i<insertNum; i++){list.add(10,"数据"+i);  // 中间靠前部分插入
//            list.add(list.size()/2,"数据"+i);  //中间插入
//            list.add(list.size()/2+10,"数据"+i);  //中间靠后插入
//            list.add("数据"+i);  // 尾插}long endTime = System.currentTimeMillis();return endTime-startTime;}}

接口和抽象类是 Java 编程语言中用于实现抽象的两种主要机制。它们允许你定义类的骨架和行为规范，而不提供具体的实现。

接口（Interface）

概述
接口是一个完全抽象的类，它只包含方法的声明（没有方法体）和常量。接口用于定义一组方法，这些方法必须由实现接口的类提供具体的实现。

特点

  • 完全抽象：接口中的方法默认是 public 和 abstract，不能有方法体（直到 Java 8 引入默认方法和静态方法）。
  • 多重继承：一个类可以实现多个接口，打破了 Java 单继承的限制。
  • 变量：接口中的变量默认是 public、static 和 final。
  • 默认方法和静态方法：从 Java 8 开始，接口可以包含默认方法（有方法体）和静态方法。
  • 私有方法：从 Java 9 开始，接口可以包含私有方法，这些方法只能在接口中调用。

示例

public interface Animal {void eat();  // 抽象方法，默认是 public abstractvoid sleep();// 默认方法default void breathe() {System.out.println("Breathing...");log("breathe");}// 静态方法static void info() {System.out.println("Animal Interface");logStatic("info");}// 私有方法private void log(String activity) {System.out.println("Logging activity: " + activity);}// 私有静态方法private static void logStatic(String activity) {System.out.println("Logging static activity: " + activity);}
}

抽象类（Abstract Class）

抽象类在 Java 中是用于定义类的骨架的类，包含具体方法（有方法体）和抽象方法（没有方法体）。抽象类不能被实例化，必须被子类继承，并且，如果子类不是抽象类，那么子类必须实现所有抽象方法。

  • 抽象方法和具体方法：抽象类可以包含抽象方法和具体方法。抽象方法没有方法体，具体方法有方法体。子类必须实现抽象方法，或者自身也声明为抽象类。
  • 成员变量：抽象类可以包含成员变量，可以使用各种访问修饰符（public、protected、private）。
  • 构造方法：抽象类可以有构造方法，但不能用来创建对象实例。构造方法通常用于初始化类的成员变量。
  • 继承：一个类只能继承一个抽象类（单继承），但抽象类可以被多个类继承。
  • 实现接口：抽象类可以实现接口，并且不需要实现接口中的所有方法。子类可以选择实现剩余的方法。
public abstract class Animal {private String name;  // 成员变量// 构造方法public Animal(String name) {this.name = name;}// 抽象方法public abstract void eat();public abstract void sleep();// 具体方法public void breathe() {System.out.println(name + " is Breathing...");}// 获取名称的方法public String getName() {return name;}
}

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