java集合类-List接口

List接口包含List接口及List接口的所有实现类，List集合中的元素允许重复。

List接口

List接口继承了Collection接口，包含Collection接口的所有方法，还定义了两个非常重要的方法

get(int index): 获得指定索引位置的元素

set(int index, Object obj):将集合中指定索引位置的对象修改为指定对象

List接口的实现类

List接口的实现类有ArrayList和LinkedList

• ArrayList实现了可变的数组（底层是数组实现），允许保存所有元素，可以根据索引位置进行快速的随机访问；缺点是向指定索引位置插入对象或删除对象的速度较慢
• LinkedList采用链表结构保存对象（底层是链表实现），优点是便于向集合中插入和删除对象

实例化集合

List<E> list = new ArrayList<>();

List<E> list2 = new LinkedList<>();

E是合法的java类型

ArrayList

ArrayList是Java集合框架中使用最多的一个类，是一个数组队列，线程不安全集合。

它继承于AbstractList，实现了List, RandomAccess, Cloneable, Serializable接口。

1. ArrayList实现List，得到了List集合框架基础功能；
2. ArrayList实现RandomAccess，获得了快速随机访问存储元素的功能，RandomAccess是一个标记接口，没有任何方法；
3. ArrayList实现Cloneable，得到了clone()方法，可以实现克隆功能；
4. ArrayList实现Serializable，表示可以被序列化，通过序列化去传输，典型的应用就是hessian协议。

它具有如下特点：

• 容量不固定，随着容量的增加而动态扩容（阈值基本不会达到）
• 有序集合（插入的顺序==输出的顺序）
• 插入的元素可以为null
• 增删改查效率更高（相对于LinkedList来说）
• 线程不安全

ArrayList底层实现

ArrayList底层是使用数组来实现的

源码解析：

// 重要的几个变量

private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

// 用数组保存arraylist的对象

transient Object[] elementData;

private int size;

//ArrayList初始化，实际是初始化一个存放object的数组

public ArrayList() {

     this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;

}

// grow方法，扩充ArrayList，通过Arrays.copyOf()方法返回一个扩充完毕的新数组，往ArrayList最后面添加一个元素

    private void grow(int minCapacity) {

        // overflow-conscious code

        int oldCapacity = elementData.length;

        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);

        if (newCapacity - minCapacity < 0)

            newCapacity = minCapacity;

        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)

            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);

        // minCapacity is usually close to size, so this is a win:

        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);

    }

// 指定index添加元素，通过System.arraycopy给数组添加值   

    public void add(int index, E element) {

        rangeCheckForAdd(index);

        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!

        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,size - index);

        elementData[index] = element;

        size++;

    }

　　

Arrays.copyOf和System.arraycopy

1. System.arraycopy()需要目标数组，将原数组拷贝到你自己定义的数组里，而且可以选择拷贝的起点和长度以及放入新数组中的位置
2. Arrays.copyOf()是系统自动在内部新建一个数组，调用System.arraycopy()将original内容复制到copy中去，并且长度为newLength。返回copy; 即将原数组拷贝到一个长度为newLength的新数组中，并返回该数组。

Array.copyOf()可以看作是受限的System.arraycopy(),它主要是用来将原数组全部拷贝到一个新长度的数组，适用于数组扩容。

LinkedList

LinkedList是一个双向链表，每一个节点都拥有指向前后节点的引用。相比于ArrayList来说，LinkedList的随机访问效率更低。

它继承AbstractSequentialList，实现了List, Deque, Cloneable, Serializable接口。

1. LinkedList实现List，得到了List集合框架基础功能；
2. LinkedList实现Deque，Deque 是一个双向队列，也就是既可以先入先出，又可以先入后出，说简单些就是既可以在头部添加元素，也可以在尾部添加元素；
3. LinkedList实现Cloneable，得到了clone()方法，可以实现克隆功能；
4. LinkedList实现Serializable，表示可以被序列化，通过序列化去传输，典型的应用就是hessian协议。

LinkedList的底层实现

LinkedList的底层实现是双向链表，因此它有个内部类Node代表每个节点，即存储的每个元素

 private static class Node<E> {

        E item;

        Node<E> next;

        Node<E> prev;

        Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {

            this.item = element;

            this.next = next;

            this.prev = prev;

        }

    }

　　

我们来看LinkedList是如何进行删除和添加元素的：

／／ 增加LinkedList头元素

    private void linkFirst(E e) {

        final Node<E> f = first;

        final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);

        first = newNode;

        if (f == null)

            last = newNode;

        else

            f.prev = newNode;

        size++;

        modCount++;

    }

    ／／ 增加LinkedList尾元素

    void linkLast(E e) {

        final Node<E> l = last;

        final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);

        last = newNode;

        if (l == null)

            first = newNode;

        else

            l.next = newNode;

        size++;

        modCount++;

    }

    ／／ 在index处增加元素

    public void add(int index, E element) {

        checkPositionIndex(index);

        if (index == size)

            linkLast(element);

        else

            linkBefore(element, node(index));

    }

    ／／ node(index)是获取index处的元素

    ／／ linkBefore是在元素前增加一个元素

    ／／ 删除index处的元素

    ／／ 先检查元素是否存在，然后解链

    public E remove(int index) {

        checkElementIndex(index);

        return unlink(node(index));

    }

　　

总结，以上就是List两个重要的实现类ArrayList和LinkedList的实现和常用的方法的源码介绍，后续我们根据实际需要处理来选择不同的实现类来帮助我们处理问题。