Java 之 List 接口

一、List 接口介绍

　　java.util.List 接口继承自 Collection 接口，是单列集合的一个重要分支，习惯性地会将实现了 List 接口的对象称为 List 集合。

　　在 List 集合中允许出现重复的元素，所有的元素以一种线性方式进行存储的，在程序中可以通过索引来访问集合中的指定元素。

　　List 集合的另一个特点就是元素有序，即元素的存入顺序和取出顺序一致。

　　小结：List 接口的特点

　　　　1、它是一个元素存取有序的集合。例如：存入元素顺序为1,2,3，那么集合中，元素的存储就是安装1,2,3,的顺序完成的。

　　　　2、它是一个带有索引的集合。通过索引就可以精确的操作集合中的元素（与数组索引同理）

　　　　3、集合中可以有重复的元素。通过元素的 equals 方法，来比较是否为重复的元素。

　　扩展：

　　　　在操作索引的时候，一定要放置索引越界异常。

IndexOutOfBoundsException:索引越界异常,集合会报
ArrayIndexOutOfBoundsException:数组索引越界异常
StringIndexOutOfBoundsException:字符串索引越界异常

二、List 接口中常用方法

　　List 作为 Collection 集合的子接口，不但继承了 Collection 接口中的全部方法，而且还增加了一些根据元素索引来操作集合的特有方法。

　　1、添加元素

 void add(int index, E element) ：在列表的指定位置插入指定元素
 boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) ： 将指定 collection 中的所有元素都插入到列表中的指定位置 

　　2、删除元素

 E remove(int index) ：移除列表中指定位置的元素 
 boolean removeAll(Collection<?> c) ：从列表中移除指定 collection 中包含的其所有元素 

　　3、获取元素

 E get(int index)： 返回列表中指定位置的元素。 
 List<E> subList(int fromIndex, int toIndex)：返回列表中指定的 fromIndex（包括 ）和 toIndex（不包括）之间的部分视图 

　　4、获取元素索引

int indexOf(Object o) ：返回此列表中第一次出现的指定元素的索引；如果此列表不包含该元素，则返回 -1 
int lastIndexOf(Object o)：返回此列表中最后出现的指定元素的索引；如果列表不包含此元素，则返回 -1。 

　　5、替换元素

 E set(int index, E element)：用指定元素替换列表中指定位置的元素 

　　6、获取迭代器

Iterator<E> iterator() ：返回按适当顺序在列表的元素上进行迭代的迭代器 
ListIterator<E> listIterator() ：返回此列表元素的列表迭代器（按适当顺序）
ListIterator<E> listIterator(int index) ：返回列表中元素的列表迭代器（按适当顺序），从列表的指定位置开始  

　　  　　ListIterator 是 Iterator 的子接口，它比 Iterator增加了：从后往前遍历的方法，增加了遍历的同时添加和修改。

　　　  Iterator 的常用方法：

boolean hasNext() ：如果仍有元素可以迭代，则返回 true。 
E next()：返回迭代的下一个元素。 
void remove() ：从迭代器指向的 collection 中移除迭代器返回的最后一个元素 

　　　  ListIterator 的常用方法：

boolean hasPrevious()：如果以逆向遍历列表，列表迭代器有多个元素，则返回 true。
E previous()：返回列表中的前一个元素  
void add(E e)：遍历的同时，将指定的元素插入列表 
void set(E e)：遍历的同时，用指定元素替换 next 或 previous 返回的最后一个元素 
int nextIndex()：返回对 next 的后续调用所返回元素的索引 
int previousIndex()：返回对 previous 的后续调用所返回元素的索引 

　　      Demo：

@Test
public void test6(){
    List list = new ArrayList();  //使用多态，更多的关注 List 接口方法
        
    list.add(1);
    list.add(2);
    list.add(3);
    list.add(4);
    list.add(5);    
    
    ListIterator listIterator = list.listIterator();
    while(listIterator.hasNext()){
        Object obj = listIterator.next();
        System.out.println(obj);   //遍历结果：1,2,3,4,5
    }
    System.out.println("-------------------------");
    while(listIterator.hasPrevious()){
        Object obj = listIterator.previous();
        System.out.println(obj);  //遍历结果：5,4,3,2,1
    }
    System.out.println("-------------------------");
    //ListIterator listIterator = list.listIterator();//默认游标在开头
    ListIterator listIterator2 = list.listIterator(list.size());//把游标指定到后面去
    while(listIterator2.hasPrevious()){
        Object obj = listIterator2.previous();
        System.out.println(obj); //遍历结果：5,4,3,2,1
    }
    System.out.println("-------------------------");
    ListIterator listIterator3 = list.listIterator(3);//把游标指定到任意位置
    while(listIterator3.hasPrevious()){
        Object obj = listIterator3.previous();
        System.out.println(obj); //遍历结果：3，2,1
    }
}

　　注意：虽然List系列的集合都是可以通过索引/下标进行操作的，但是像LinkedList这类的集合，其实不建议使用和索引相关的方法进行操作。因为它们的底层的物理结构不是数组，如果通过索引操作呢，会需要从头或尾遍历找到对应的索引，效率不高。

三、List接口的实现类

　　Vector 类：动态数组

　　ArrayList 类：动态数组

　　Stack 类：栈（Vector的子类）

　　LinkedList 类：双向链表（从 JDK1.6之后又实现了双端队列）

　　1、ArrayList 与 Vector 的区别？

　　　　它们的底层物理结构都是数组，我们称为动态数组。

　　　　① ArrayList是新版的动态数组，线程不安全，效率高；Vector是旧版的动态数组，线程安全，效率低。

　　　　② 动态数组的扩容机制不同，ArrayList扩容为原来的1.5倍，Vector扩容增加为原来的2倍。所以会造成下面问题：a、2倍情况下，造成空间浪费的可能性比较大；b、1.5倍情况下，造成扩容的次数增大

　　　　③ 数组的初始化容量，如果在构建ArrayList与Vector的集合对象时，没有显式指定初始化容量，那么Vector的内部数组的初始容量默认为10，而ArrayList在JDK1.6及之前的版本也是10，而JDK1.7之后的版本ArrayList初始化为长度为0的空数组，之后在添加第一个元素时，再创建长度为10的数组。

　　　　Vector和ArrayList的使用时，为了比较空间浪费，和扩容次数太多，如果能够预估大概的元素个数，那么可以用 ArrayList(int initialCapacity)和Vector(int initialCapacity)直接初始化为一定容量的数组。

　　　　④ Vector因为版本古老，支持Enumeration 迭代器。但是该迭代器不支持快速失败。而Iterator和ListIterator迭代器支持快速失败。如果在迭代器创建后的任意时间从结构上修改了向量（通过迭代器自身的 remove 或 add 方法之外的任何其他方式），则迭代器将抛出 ConcurrentModificationException。因此，面对并发的修改，迭代器很快就完全失败，而不是冒着在将来不确定的时间任意发生不确定行为的风险。

　　　　提示：在List列表集合实现中都有一个变量modCount，每次添加、删除都会使得modCount变量增加，因此用foreach和Iterator迭代时，如果再通过集合的add和remove等方法修改集合，会抛出 ConcurrentModificationException。

　　2、Vector 与 Stack 的区别与联系？

　　　　Stack类是Vector的子类。

　　　　Stack类表示后进先出（LIFO）的对象堆栈。它通过五个操作对类 Vector 进行了扩展 ，允许将向量视为堆栈。它提供了通常的 push 和 pop 操作，以及取堆栈顶点的 peek 方法、测试堆栈是否为空的 empty 方法、在堆栈中查找项并确定到堆栈顶距离的 search 方法。

四、List 集合的遍历

　　1、普通 for 循环遍历

　　　　对于 ArrayList 和 Vector 这样的动态数组，可以使用普通的 for 循环进行遍历。

　　2、迭代器遍历

　　　　可以通过 list 集合获取 Iterator 或 ListIterator 对象，来实现对集合的遍历

　　3、增强 for 循环