Java集合框架总结（4）——List接口的使用

Java集合框架总结（4）——List接口的使用

    List集合代表一个有序集合，集合中每个元素都有其对应的顺序索引。List集合允许使用重复元素，可以通过索引来访问指定位置的集合元素。

1、List接口和ListIterator接口

    List作为Collection接口的子接口，可以使用Collection接口里的全部方法。List是有序集合，所以List集合里增加了一些根据索引来操作集合元素的方法：

• void add(int index, Object element):将元素element插入在List集合的index处。
• boolean addAll(int index, Collection c):将集合c所包含的所有元素都插入在List集合的index处。
• Object get(int index):返回集合index索引处的元素。
• int lastIndexOf(Object o):返回对象o在List集合中最后一次出现的位置索引。
• Object remove(int index):删除并返回index索引处的元素。
• Object set(int index, Object element):将index索引处的元素替换成element对象，返回新元素。
• List subList(int fromIndex, int toIndex):返回从索引fromIndex（包含）到索引toIndex（不包含）处所有集合元素组成的子集合。

    List集合可以根据索引来插入、替换和删除集合元素。

示例程序：

public class TestList
{
    public static void main(String[] args)
    {
        List books = new ArrayList();
        //向books集合中添加三个元素
        books.add(new String("轻量级J2EE企业应用实战"));
        books.add(new String("Struts2权威指南"));
        books.add(new String("基于J2EE的Ajax宝典"));
        System.out.println(books);
        //将新字符串对象插入在第二个位置
        books.add(1 , new String("ROR敏捷开发最佳实践")); //已添加的对象，和下面语句做对比
        for (int i = 0 ; i < books.size() ; i++ )
        {
            System.out.println(books.get(i));
        }
        //删除第三个元素
        books.remove(2);
        System.out.println(books);
        //判断指定元素在List集合中位置：输出1，表明位于第二位
        System.out.println(books.indexOf(new String("ROR敏捷开发最佳实践"))); //新创建的对象
        //将第二个元素替换成新的字符串对象
        books.set(1, new String("Struts2权威指南"));
        System.out.println(books);
        //将books集合的第二个元素（包括）到第三个元素（不包括）截取称子集合
        System.out.println(books.subList(1 , 2));

    }
}

程序运行结果：

[轻量级J2EE企业应用实战, Struts2权威指南, 基于J2EE的Ajax宝典] 
轻量级J2EE企业应用实战 
ROR敏捷开发最佳实践 
Struts2权威指南 
基于J2EE的Ajax宝典 
[轻量级J2EE企业应用实战, ROR敏捷开发最佳实践, 基于J2EE的Ajax宝典] 
1 
[轻量级J2EE企业应用实战, Struts2权威指南, 基于J2EE的Ajax宝典] 
[Struts2权威指南]

程序说明：List集合可以使用普通for循环来遍历集合元素。List判断两个对象相等只要通过equals方法比较返回true即可。如在判断“ROR敏捷开发最佳实践”字符串的位置是，新创建了一个新字符串对象，但是程序仍返回第一次创建字符串对象的位置。当调用List的set（int index， Object element）方法来改变List集合指定索引处元素时，指定的索引必须是List集合的有效索引。

     与set只提供了一个iterator()方法不同，List还额外提供了一个listIteratro()方法，该方法返回一个ListIterator对象，ListIterator接口继承了Iterator接口，提供了专门操作List的方法。

ListIterator接口在Iterator接口基础上增加了如下方法：

• boolean hasPrevious()：返回该迭代器关联集合是否还有上一个元素。
• Object previous()：返回该迭代器上一个元素。
• void add()：在指定位置插入一个元素。

程序示例：

public static void main(String[] args)
    {
        String[] books = {
            "Struts2权威指南",
            "轻量级J2EE企业应用实战"
        };
        List bookList = new ArrayList();
        for (int i = 0; i < books.length ; i++ )
        {
            bookList.add(books[i]);
        }
        ListIterator lit = bookList.listIterator();
        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());
        }
    }
}

程序运行结果：

Struts2权威指南 
轻量级J2EE企业应用实战 
==========下面开始反向迭代=========== 
-------分隔符------- 
轻量级J2EE企业应用实战 
-------分隔符------- 
Struts2权威指南

程序说明：List通过ListTterator迭代集合时，即可采用next()方法进行正向迭代，迭代过程中可以使用add()方法向上一次迭代元素的后面添加一个新元素。同时程序演示了向前迭代。

 2、ArrayList和Vector实现类

    ArrayList和Vector作为List类的两个典型实现，完全支持前面介绍的List接口全部功能。

    ArrayList和Vector类都是基于数组实现的List类，他们封装了一个动态再分配的Object[]数组。每个ArrayList或Vector对象有一个capacity属性，表示它们所封装的Object[]数组的长度。capacity会添加元素的个数而自动增加。当向集合中添加大量元素时，可以使用ensureCapacity方法一次性地增加capacity。这可以减少增加重分配次数，从而提供性能。capacity大小也可以在创建时就指定，该属性默认为10.

ArrayList和Vector提供如下两个方法来操作capacity属性：

• void ensureCapacity(int minCapacity):将ArrayList或Vector集合的capacity增加minCapacity。
• void trimToSize()：调整ArrayList或Vector集合的capacity为列表当前大小。程序可调用该方法来减少ArrayList或Vector集合对象存储空间。

    ArrayList和Vector用法几乎相同，Vector是一个古老的集合（从JDK1.0），起初Java还没有提供系统的集合框架，所以Vector里提供了一些方法名很长的方法：例如addElement(Object obj), 等同于add()方法。从JDK1.2以后，Java提供了系统的集合框架，就将Vector改为实习List接口，作为List的实习之一，从而导致Vector里有一些功能重复的方法。Vector具有很多缺点，通常尽量少用Vector实现类。

   ArrayList和Vector的区别：ArrayList是线程不安全的，多个线程访问同一个ArrayList集合时，如果有超过一条线程修改了ArrayList集合，则程序必须手动保证该集合的同步性。Vector集合则是线程安全的，无线程序保证该集合的同步性。因为Vector是线程安全的，所以Vector的性能比ArrayList的性能要低。实际上，即使保证List集合线程安全，同样不推荐使用Vector实现类。Collections工具类，可以将一个ArrayList变成线程安全的。

   Vector还提供了一个Stack子类，它用于模拟了”栈“这种数据结构，”栈“通常是指”后进先出“（LIFO）的容器。最后”push“进栈的元素，将最先被”pop“出栈。与Java中其他集合一样，进栈出栈的都是Object，因此从栈中取出元素后必须做类型转换，除非你只是使用Object具有的操作。所以stack类提供了如下几个方法：

• Object peek():返回”栈“的第一个元素，但并不将该元素”pop“出栈。
• Object pop():返回”栈“的第一个元素，并将该元素”pop“出栈。
• void push(Object item):将一个元素”push“进栈，最后一个进”栈“的元素总是位于”栈“顶。

程序示例：

public class TestVector
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Stack v = new Stack();
        //依次将三个元素push入"栈"
        v.push("Struts2权威指南");
        v.push("轻量级J2EE企业应用实战");
        v.push("ROR敏捷开发最佳实践");
        //输出：[Struts2权威指南, 轻量级J2EE企业应用实战, ROR敏捷开发最佳实践]
        System.out.println(v);
        //访问第一个元素，但并不将其pop出"栈"，输出：ROR敏捷开发最佳实践
        System.out.println(v.peek());
        //依然输出：[Struts2权威指南, 轻量级J2EE企业应用实战, ROR敏捷开发最佳实践]
        System.out.println(v);
        //pop出第一个元素，输出：ROR敏捷开发最佳实践
        System.out.println(v.pop());
        //依然输出：[Struts2权威指南, 轻量级J2EE企业应用实战]
        System.out.println(v);
    }
}

程序运行结果：

[Struts2权威指南, 轻量级J2EE企业应用实战, ROR敏捷开发最佳实践] 
ROR敏捷开发最佳实践 
[Struts2权威指南, 轻量级J2EE企业应用实战, ROR敏捷开发最佳实践] 
ROR敏捷开发最佳实践 
[Struts2权威指南, 轻量级J2EE企业应用实战]

   3、LinkedList实现类

    List还有一个LinkedList的实现，它是一个基于链表实现的List类，对于顺序访问集合中的元素进行了优化，特别是当插入、删除元素时速度非常快。因为LinkedList即实现了List接口，也实现了Deque接口（双向队列），Deque接口是Queue接口的子接口，它代表一个双向列表，Deque接口里定义了一些可以双向操作队列的方法：

• void addFirst(Object e)：将制定元素插入该双向队列的开头。
• void addLast(Object e)：将制定元素插入该双向队列的末尾。
• Iterator descendingIterator()：返回以该双向队列对应的迭代器，该迭代器将以逆向顺序来迭代队列中的元素。
• Object getFirst()：获取、但不删除双向队列的第一个元素。
• Object getLast(): 获取、但不删除双向队列的最后一个元素。
• boolean offerFirst(Object e): 将指定的元素插入该双向队列的开头。
• boolean offerLast(Object e): 将指定的元素插入该双向队列的末尾。
• Object peekFirst(): 获取、但不删除该双向队列的第一个元素：如果此双端队列为空，则返回null。
• Object peekLast()：获取、但不删除该双向队列的最后一个元素：如果此双端队列为空，则返回null。
• Object pollFirst()：获取、并删除该双向队列的第一个元素：如果此双端队列为空，则返回null。
• Object pollLast()：获取、并删除该双向队列的最后一个元素：如果此双端队列为空，则返回null。
• Object pop()：pop出该双向队列所表示的栈中第一个元素。
• void push(Object e):将一个元素push进该双向队列所表示的栈中（即该双向队列的头部）。
• Object removerFirst()：获取、并删除该双向队列的最后一个元素。
• Object removeFirstOccurrence(Object o)：删除该双向队列的第一次的出现元素o。
• Object removeLast():获取、并删除该双向队列的最后一个元素。
• Object removeLastOccurrence(Object o)：删除该双向队列的最后一次出现的元素o。

从上面方法中可以看出，LinkedList不仅可以当成双向队列使用，也可以当成“栈”使用。同时，LinkedList实现了List接口，所以还被当成List使用。

程序示例：

public class TestLinkedList
{
    public static void main(String[] args)
    {
        LinkedList books = new LinkedList();
        //将字符串元素加入队列的尾部
        books.offer("Struts2权威指南");
        //将一个字符串元素入栈
        books.push("轻量级J2EE企业应用实战");
        //将字符串元素添加到队列的头部
        books.offerFirst("ROR敏捷开发最佳实践");
        for (int i = 0; i < books.size() ; i++ )
        {
            System.out.println(books.get(i));
        }
        //访问、并不删除队列的第一个元素
        System.out.println(books.peekFirst());
        //访问、并不删除队列的最后一个元素
        System.out.println(books.peekLast());
        //采用出栈的方式将第一个元素pop出队列
        System.out.println(books.pop());
        //下面输出将看到队列中第一个元素被删除
        System.out.println(books);
        //访问、并删除队列的最后一个元素
        System.out.println(books.pollLast());
        //下面输出将看到队列中只剩下中间一个元素：轻量级J2EE企业应用实战
        System.out.println(books);

    }
}

程序运行结果：

ROR敏捷开发最佳实践 
轻量级J2EE企业应用实战 
Struts2权威指南 
ROR敏捷开发最佳实践 
Struts2权威指南 
ROR敏捷开发最佳实践 
[轻量级J2EE企业应用实战, Struts2权威指南] 
Struts2权威指南 
[轻量级J2EE企业应用实战]

说明：程序中示范了LinkedList作为双向队列、栈和List集合的用法。LinkedList与ArrayList、Vector的实现机制完全不同，ArrayList、Vector内部以数组的形式来保存集合中的元素，因此随机访问集合元素上有较好的性能；而LinkedList内部以链表的形式来保存集合中的元素，因此随机访问集合时性能较差，但在插入、删除元素时性能非常出色（只需改变指针所指的地址即可）。Vector因实现了线程同步功能，所以各方面性能有所下降。

关于使用List集合的几点建议：

• 如果需要遍历List集合元素，对应ArrayList、Vector集合，则应该使用随机访问方法（get）来遍历集合元素，这样性能更好。对应LinkedList集合，则应采用迭代器（Iterator）来遍历集合元素。
• 如果需要经常执行插入、删除操作来改变Lst集合大小，则应该使用LinkedList集合，而不是ArrayList。
• 如果多条线程需要同时访问List集合中的元素，可以考虑使用Vector这个同步实现。