Java容器深入浅出之List、ListIterator和ArrayList

List是Collection接口的子接口，表示的是一种有序的、可重复元素的集合。

List接口的主要实现类ArrayList和Vector，底层都是维护了一套动态的，可扩展长度的Object[]数组，通过initialCapacity参数来动态地调整长度。因此，相比较父接口Collection所提供的公共增删改方法，List接口及实现类也定义了通过索引来增删查改元素，或者基于元素查找索引的方法。更一般地，ArrayList中的元素可以为null。

List及List新增的ListIterator接口

List接口的定义方法如下

public class TestList {

    @SuppressWarnings("unlikely-arg-type")
    public static void main(String[] args) {
        
        List<String> books = new ArrayList<>();
        //List集合添加元素的顺序是有序的
        books.add(new String("资本论"));
        books.add(new String("***宣言"));
        books.add(new String("家庭私有制和国家的起源"));
        System.out.println(books);
        //add和addAll分别在指定索引处添加元素或另一个集合
        books.add(1, "德意志意识形态");
        books.forEach(str -> System.out.println(str));
        //使用Lambda表达式对List进行排序
        books.sort((o1, o2) -> (o1.length() - o2.length()));
        System.out.println(books);
        //删除指定索引的元素
        books.remove(2);
        System.out.println(books);
        //通过指定索引返回元素(==根据HashCode来判断,此处返回false)
        System.out.println(books.get(0) ==new String("资本论"));
        //通过indexOf来返回指定元素所在的索引位置
        //indexOf通过元素的equals方法来判断, 只要是true就返回对应的索引
        System.out.println(books.indexOf(new String("德意志意识形态")));
        //通过索引改变元素
        books.set(1, new String("神圣家族"));
        //返回子集合[1,3), 不改变原集合
        System.out.println(books.subList(1, 3));
        
        //使用Lambda表达式使用每个字符的长度替代原集合的元素
        books.replaceAll(ele -> ele.length() + "");
        //因为A对象equals方法恒返回true,所以集合会在第一次比较中直接删除第一个元素
        books.remove(new A());
        System.out.println(books);
        //同样的,继续删除第一个元素
        books.remove(new A());
        System.out.println(books.size());
        
    }

}

class A{
    //定义A类对象的equals方法恒返回true
    public boolean equals(Object obj) {
        return true;
    }
}

与Set集合不同，List集合新增了一个继承Iterator接口的子接口ListIterator接口，可以实现反向迭代和增加元素的功能。

/*
 * 与Collection集合的Iterator接口不同, List额外提供一个ListIterator接口(继承了Iterator接口), 增加了如下三个方法:
 * 1. hasPrevious():是否还有上一个元素
 * 2. previous():返回上一个元素
 * 3. add():增加一个元素
 */
public class ListIteratorTest {

    public static void main(String[] args) {
        
        String[] books = {
                "资本论","德意志意识形态","***宣言"
        };
        List<String> booksList = new ArrayList<>();
        for(int i=0; i<books.length;i++) {
            booksList.add(books[i]);
        }
        ListIterator<String> lit = booksList.listIterator();
        System.out.println("====下面开始正向迭代====");
        while(lit.hasNext()) {
            System.out.println(lit.next());
            lit.add("----分隔符----");
        }
        System.out.println("====下面开始反向迭代====");
        while(lit.hasPrevious()) {
            System.out.println(lit.previous());
        }
        
    }

}

ArrayList和Vector

如前所述，ArrayList和Vector底层维护了一个动态可变的对象数组。如果创建对象时不指定容量值，会有一个默认的数组长度10。更一般地，可以通过在创建对象时指定容量值：

1. void ensureCapacity(int minCapacity)：将List集合数组长度增加到minCapacity。如可提前知道元素个数，可以赋值长度，以减少频繁扩容所带来的性能开销。

2. void trimToSize()：调整数组长度至当前元素的个数，以节省空间。

ArrayList与Vector相比较，需要注意以下几点：

1. ArrayList是线程不安全的，因此性能较高；Vector是线程安全的，但性能较差；后面的博文会介绍如果通过Collection提供的工具类，使ArrayList线程安全。

2. Vector及其子类Stack，是非常古旧的Java集合，并不建议使用。Stack子类所实现的栈功能，也可以通过ArrayDeque来实现。

固定长度的List

数组的工具类Arrays自带一个asList(Object... o)方法，可以将数组或指定数量的对象转换为List，不过需要注意一点：

该类是Arrays类的内部类ArrayList的实例，是固定长度的，相当于数组，只能用于遍历，不能增加和删除里面的元素。

public class TestArrayList {

    public static void main(String[] args) {
        
        List<String> list = Arrays.asList("AA", "BB", "CC");
        //显示类的类型为java.util.Arrays$ArrayList
        System.out.println(list.getClass());
        
        list.forEach(System.out::println);
        //以下会抛出运行时异常java.lang.UnsupportedOperationException
        list.add("DD");

    }

}

线性表的性能选择

一般来说，基于数组的ArrayList在随机访问中性能较好；基于链表的LinkedList在插入、删除中性能较好。但在一般使用中，ArrayList总体性能占优，因此使用非常广泛。

1. 如果需要遍历List元素，ArrayList建议使用随机访问方法；对于LinkedList，建议使用Iterator迭代器

2. 如果需要经常插入、删除大量数据的List集合，可以考虑使用LinkedList