java集合-List

MasonEast 發(fā)布于2019-08-15 15:54 / 999人閱讀

摘要：會死循環(huán)，因為棧內(nèi)不會彈出所以判斷會一直執(zhí)行。集合用于模擬隊列這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，隊列通常是指先進先出的容器。集合不僅提供了的功能，還提供了雙端隊列，棧的功能。如果有多個線程需要訪問集合中的元素，需要考慮使用將幾個包裝成線程安全集合。

List判斷兩個對象相等只通過equals方法比較返回true即可。

public class A {
    @Override
    public boolean equals(Object arg0) {
        return true;
    }
}
public class SameAListTest {
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList<>();
        list.add(1);
        list.add(2);
        list.add(3);
        //[1, 2, 3]
        System.out.println(list);
        list.remove(new A());
        //[2, 3]
        System.out.println(list);
        list.remove(new A());
        //[3]
        System.out.println(list);
    }
}

從上面程序可以看出，當程序試圖刪除一個A對象，List將會調(diào)用該A對象的equals方法依次與集合元素進行比較，如果該equals方法以某個集合元素作為參數(shù)時返回true，List將會刪除該元素，A重寫了equals方法，該方法總是返回true。

當調(diào)用List的set(int index,Object object)方法來改變List集合指定所引處的元素時，指定的索引必須是List集合的有效索引。例如集合長度是4，就不能指定替換索引為4處的元素--也就是說，set(int index,Object object)方法不會改變List集合的長度。

List還額外提供了一個listIterator方法，該方法返回一個ListIterator對象，ListIterator接口繼承了Iterator接口，提供了專門操作List的方法。

public class ListIterators {
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList<>();
        list.add("123");
        list.add("231");
        list.add("132");
        /*正向迭代
         * Iterator iterator = list.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next());
        }*/
        /*//從指定的索引以后的元素進行迭代   Lambda迭代
        ListIterator listIterator = list.listIterator(1);
        //231  132
        listIterator.forEachRemaining((e) -> System.out.println(e));*/
        
        ListIterator iterator = list.listIterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            String next = iterator.next();
            System.out.println(next);
            if ("132".equals(next)) {
                iterator.add("新添加的");
            }
            
        }
        System.out.println("反向迭代 +++++++++++++++++++++");
        while (iterator.hasPrevious()) {
            System.out.println(iterator.previous());
        }
        //[123, 231, 132, 新添加的]
        System.out.println(list);
        /*
         * 123
           231
           132
           反向迭代 +++++++++++++++++++++
           新添加的
           132
           231
           123
           [123, 231, 132, 新添加的]
         */
    }
}

ListIterator與Iterator相比，ListIterator是反向迭代，Iterator是正向迭代，而且ListIterator還可以通過add方法向List集合中添加元素，Iterator只能刪除元素、

ArrayList和Vector實現(xiàn)類

ArrayList和Vector類都是基于數(shù)組實現(xiàn)的List類，所以ArrayList和Vector類分裝了一個動態(tài)的，允許再分配的Object[]數(shù)組。ArrayList或Vector對象使用initialCapacity參數(shù)來設(shè)置該數(shù)組的長度，當向ArrayList或Vector中添加元素超出了該數(shù)組的長度時，他們的initialCapacity會自動增加。

ArrayList和Vector的區(qū)別是：ArrayList是線程不安全的，當多個線程訪問同一個ArrayList集合時，如果有超過一個線程修改了ArrayList集合，則程序必須手動保證該集合的同步性，但Vector集合則是線程安全的，無須程序保證該集合的同步性。因此Vector是線程安全的，所以Vector的性能比ArrayList的性能要低；

Vector提供了Stack子類，它用于模擬棧這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，棧筒倉是指后進先出LIFO的容器，最后push進棧的元素，將最先被pop出棧，出入棧的都是Object，

如果程序需要使用棧這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，則可以考慮ArrayDeque。

ArrayDeque底層是基于數(shù)組實現(xiàn)的，因此性能很好。

public class ArrayListAndVector {
    public static void main(String[] args) {
        Stack vector = new Stack<>();
        vector.push("1");
        vector.push("2");
        vector.push("3");
        while (!vector.empty()) {
            System.out.println(vector.pop());// 3 2 1 
            //System.out.println(vector.peek());  會死循環(huán)，因為棧內(nèi)不會彈出所以判斷會一直執(zhí)行。
        }
    }
}

固定長度的List

Arrays提供了asList(Object...a)方法，該方法可以把一個數(shù)組或指定個數(shù)的對象轉(zhuǎn)化成一個List集合，這個List集合時Arrays的內(nèi)部類ArrayList的實例。

Array.ArrayList是一個固定長度的List集合，程序只能遍歷該集合里的元素，不可增加，刪除該集合里的元素。

public class FixedSizeLists {
    public static void main(String[] args) {
        List asList = Arrays.asList(new String[]{"1","@","#","$"});
        //Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationException
        //System.out.println(asList.add("dsdsd"));
    }
}

Queue集合

Queue用于模擬隊列這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，隊列通常是指“先進先出FIFO”的容器。隊列的頭部保存在隊列中存放時間最長的元素，隊列的尾部保存在隊列中存放時間最短的元素。新元素插入offer到隊列的尾部，訪問元素poll操作會返回隊列頭部的元素。

Queue接口有一個接口Deque，Deque代表一個雙端隊列，雙端隊列可以同時從兩端來添加元素，刪除元素，因此Deque的實現(xiàn)類即可當成隊列使用，也可當成棧使用。Java為Deque提供了ArrayDeque和LinkedList兩個實現(xiàn)類。

public class QueueTest {
    public static void main(String[] args) {
        Queue queue = new ArrayDeque<>();
        //將指定元素加入此隊列的尾部，當使用有容量限制的隊列時，此方法通常比add方法更好。
        queue.offer(44);
        queue.add(2);
        //[44, 2]
        System.out.println(queue);
        queue.add(3);
        //[44, 2, 3]
        System.out.println(queue);
        System.out.println(queue.poll());//44
        System.out.println(queue);//[2, 3]
        System.out.println(queue.peek());//2
        System.out.println(queue);//[2, 3]
        queue.remove();
        System.out.println(queue);//[3]
        queue.add(3434);
        System.out.println(queue);//[3, 3434]
        //返回隊列頭部元素，但是不刪除該元素
        System.out.println(queue.element());//3
        System.out.println(queue);//[3, 3434]
        System.out.println(queue.remove(3434));//true
        System.out.println(queue);//[3]
    }
}

PriorityQueue實現(xiàn)類 priority 優(yōu)先的

PriorityQueue保存隊列元素的元素并不是按加入隊列的順序，而是按隊列元素的大小進行重新排序，因此當調(diào)用peek方法或者poll方法去除隊列中的元素時，并不是取出最先進入隊列的元素，而是取出隊列中的最小的元素。PriorityQueue已經(jīng)違反了隊列的最基本的原則：先進先出

public class PriorityQueues {
    public static void main(String[] args) {
        PriorityQueue priorityQueue = new PriorityQueue<>();
        priorityQueue.add(12);
        priorityQueue.add(-6);
        priorityQueue.add(-9);
        priorityQueue.add(1);
        //[-9, 1, -6, 12]
        System.out.println(priorityQueue);
        priorityQueue.poll();
        //[-6, 1, 12]
        System.out.println(priorityQueue);
    }
}

PriorityQueue不允許插入null元素，PriorityQueue可以定制排序和自然排序。

PriorityQueue自然排序的元素必須實現(xiàn)Comparable接口，而且應該是同一個類的實例

PriorityQueue不要求隊列元素實現(xiàn)Comparable接口。

Deque接口和ArrayDeque實現(xiàn)類

Deque接口是Queue接口的子接口，他代表一個雙端隊列。

ArrayList和ArrayDeque兩個集合類的實現(xiàn)機制基本相同，他們的底層都是采用一個動態(tài)的可重新分配的Object[]數(shù)組來保存集合元素，當集合元素超出了該數(shù)組的容量時，系統(tǒng)會在底層重新分配一個Object[]數(shù)組來存儲集合元素。

把ArrayDeque當成棧來使用

public class ArryDeque {
    public static void main(String[] args) {
        Deque deque = new ArrayDeque<>();
        deque.push(1);
        deque.push(2);
        deque.push(3);
        deque.push(4);
        //[4, 3, 2, 1]
        System.out.println(deque);
        System.out.println(deque.pop()); // 4
        System.out.println(deque);//[3, 2, 1]
    }
}   //后入先出

把ArrayDeque當成隊列使用

public class ArryDeque2 {
    public static void main(String[] args) {
        Deque deque = new ArrayDeque<>();
        deque.offer(1123);
        deque.offer(143);
        deque.offer(-11);
        System.out.println(deque);//[1123, 143, -11]
        System.out.println(deque.poll());//1123
        System.out.println(deque);//[143, -11]
        System.out.println(deque.poll());//143
        System.out.println(deque);//[-11]
    }
}

ArrayDque不僅可以作為棧使用，也可以作為隊列使用。

LinkedList實現(xiàn)類

可以根據(jù)索引來隨機訪問集合中的元素，LinkedList還是實現(xiàn)了Deque接口，可以被當成雙端隊列來使用，因此既可以被當成棧使用，也可以當做為隊列使用。

public class LinkedListTest {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList linkedList = new LinkedList<>();
        //將數(shù)組元素加入棧頂
        linkedList.push(1);
        //將數(shù)組元素加入棧底
        linkedList.offer(2);
        //[1, 2]
        System.out.println(linkedList);
        //加入棧頂
        linkedList.offerFirst(3);
        //[3, 1, 2]
        System.out.println(linkedList);
        for (int i = 0; i < linkedList.size(); i++) {
            System.out.println(linkedList.get(i)); //3 1 2
        }
        //訪問但不刪除棧底
        System.out.println(linkedList.peekLast());//2
        //[3, 1, 2]
        System.out.println(linkedList);
        //訪問但不刪除棧頂
        System.out.println(linkedList.peekFirst());//3
        //[3, 1, 2]
        System.out.println(linkedList);
        //訪問并刪除棧頂
        System.out.println(linkedList.pollFirst());//3
        //[1, 2]
        System.out.println(linkedList);
    }
}

LinkedList和ArrayList和ArrayDeque實現(xiàn)機制完全不同

ArrayList，ArrayDeque內(nèi)部以數(shù)組的形式來保存集合中的元素，因此隨機訪問幾個元素時具有較好的性能，而LinkedList內(nèi)部以鏈表的形式來保存集合中的元素，因此隨機訪問集合元素時性能較差，但在插入，刪除元素時性能比較出色，只需要改變指針所指的地址即可。

對于所有的內(nèi)部基于數(shù)組的集合實現(xiàn)，例如ArrayList和ArrayDeque等，使用隨機訪問的性能比使用Iterator迭代訪問的性能要好，因為隨機訪問會被映射成對數(shù)組元素的訪問。

各種線性表的性能分析

Java提供的List就是一個線性表接口，而ArrayList，LinkedList又是線性表的兩種典型實現(xiàn)：基于數(shù)組的線性表和基于鏈的線性表。Queue代表了隊列，Deque代表了雙端隊列，既可以作為隊列使用，又可以當做棧使用。

LinkedList集合不僅提供了List的功能，還提供了雙端隊列，棧的功能。

一般來說，由于數(shù)組以一塊連續(xù)內(nèi)存區(qū)來保存所有的數(shù)組元素，所以數(shù)組在隨機訪問時性能最好，所有的內(nèi)部以數(shù)組作為底層實現(xiàn)的集合在隨機訪問時性能都比較好。而內(nèi)部以鏈表作為底層實現(xiàn)的集合在執(zhí)行插入，刪除操作時有較好的性能。但總體來說，ArrayList的性能比LinkedList的性能要好，因此大部分時候都應該考慮使用ArrayList。

使用List集合的一些建議

如果需要遍歷List集合，對于ArrayList，Vector集合，應該是用隨機訪問方法get來遍歷集合元素，這樣性能更好。對于LinkedList集合，則應該采用迭代器Iterator來遍歷集合元素。

如果需要經(jīng)常執(zhí)行插入，刪除操作來改變含大量數(shù)據(jù)的List集合的大小，則可考慮使用LinkedList集合，使用ArrayList，Vector集合可能需要經(jīng)常分配內(nèi)部數(shù)組的大小，效果可能較差。

如果有多個線程需要訪問List集合中的元素，需要考慮使用Collections將幾個包裝成線程安全集合。