詳解Java集合類之List篇
1.集合框架體系
集合框架被設(shè)計(jì)成要滿足以下幾個(gè)目標(biāo)。
- 該框架必須是高性能的?；炯希▌?dòng)態(tài)數(shù)組，鏈表，樹，哈希表）的實(shí)現(xiàn)也必須是高效的。
- 該框架允許不同類型的集合，以類似的方式工作，具有高度的互操作性。
- 對(duì)一個(gè)集合的擴(kuò)展和適應(yīng)必須是簡(jiǎn)單的。
為此，整個(gè)集合框架就圍繞一組標(biāo)準(zhǔn)接口而設(shè)計(jì)。你可以直接使用這些接口的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)，諸如： LinkedList, HashSet, 和 TreeSet 等,除此之外你也可以通過這些接口實(shí)現(xiàn)自己的集合。
Collection接口的實(shí)現(xiàn)子類
Map接口的實(shí)現(xiàn)子類
體系圖
從上面的集合框架圖可以看到，Java 集合框架主要包括兩種類型的容器，一種是集合（Collection），存儲(chǔ)一個(gè)元素集合，另一種是圖（Map），存儲(chǔ)鍵/值對(duì)映射。Collection 接口又有 3 種子類型，List、Set 和 Queue，再下面是一些抽象類，最后是具體實(shí)現(xiàn)類，常用的有 ArrayList、LinkedList、HashSet、LinkedHashSet、HashMap、LinkedHashMap 等等。
2.Collection接口
該接口定義：
public interface Collection<E> extends Iterable<E>
Collection 是最基本的集合接口，一個(gè) Collection 代表一組 Object，即 Collection 的元素, Java不提供直接繼承自Collection的類，只提供繼承于的子接口(如List和set)。
Collection 接口存儲(chǔ)一組不唯一，無序的對(duì)象。
Collection接口的常用方法：
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
* Collection接口的實(shí)現(xiàn)類
* Java不提供直接繼承自Collection的類，只提供繼承于的子接口
* 所以我們以ArrayList為例子演示Collection接口的抽象方法
*/
public class CollectionTest {
@SuppressWarnings({"all"})
public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList();
// 添加
list.add("dahe");
list.add(521);
list.add(true);
System.out.println(list);
// 刪除
// 刪除第一個(gè)元素
list.remove(0);
// 刪除指定的元素
list.remove(true);
System.out.println(list);
// 查找
System.out.println(list.contains(521));
// 元素個(gè)數(shù)
System.out.println(list.size());
// 判空
System.out.println(list.isEmpty());
// 清空
list.clear();
// 添加多個(gè)元素（可以添加另一個(gè)實(shí)現(xiàn)了Collection接口的對(duì)象）
ArrayList arrayList = new ArrayList();
arrayList.add("tiktok直播");
arrayList.add("tiktok廣告投放");
list.addAll(arrayList);
System.out.println(list);
// 查找多個(gè)元素是否都存在
System.out.println(list.containsAll(arrayList));
// 刪除多個(gè)元素
list.removeAll(arrayList);
System.out.println(list);
}
}輸出：
[dahe, 521, true]
[521]
true
1
false
[tiktok直播, tiktok廣告投放]
true
[]
3.迭代器
Java Iterator（迭代器）不是一個(gè)集合，它是一種用于訪問集合的方法，可用于迭代 ArrayList 和 HashSet 等集合。
Iterator 是 Java 迭代器最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)，ListIterator 是 Collection API 中的接口， 它擴(kuò)展了 Iterator 接口。
迭代器 it 的兩個(gè)基本操作是 next 、hasNext 和 remove。
- 調(diào)用 it.next() 會(huì)返回迭代器的下一個(gè)元素，并且更新迭代器的狀態(tài)。
- 調(diào)用 it.hasNext() 用于檢測(cè)集合中是否還有元素。
- 調(diào)用 it.remove() 將迭代器返回的元素刪除。
代碼DEMO示例：
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;
/**
* 迭代器
*/
public class IteratorTest {
@SuppressWarnings({"all"})
public static void main(String[] args) {
Collection col = new ArrayList();
col.add(new Book("三國(guó)演義","羅貫中",52.7));
col.add(new Book("小李飛刀","古龍",10.2));
col.add(new Book("紅樓夢(mèng)","曹雪芹",34.6));
System.out.println(col);
// 使用迭代器
Iterator iterator = col.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
// 返回下一個(gè)元素，類型是Object
Object obj = iterator.next();
System.out.println(obj);
}
}
}
class Book {
private String name;
private String author;
private Double price;
public Book(String name, String author, Double price) {
this.name = name;
this.author = author;
this.price = price;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public String getAuthor() {
return author;
}
public void setAuthor(String author) {
this.author = author;
}
public Double getPrice() {
return price;
}
public void setPrice(Double price) {
this.price = price;
}
@Override
public String toString() {
return "Book{" +
"name='" + name + '\'' +
", author='" + author + '\'' +
", price=" + price +
'}';
}
}輸出：
[Book{name='三國(guó)演義', author='羅貫中', price=52.7}, Book{name='小李飛刀', author='古龍', price=10.2}, Book{name='紅樓夢(mèng)', author='曹雪芹', price=34.6}]
Book{name='三國(guó)演義', author='羅貫中', price=52.7}
Book{name='小李飛刀', author='古龍', price=10.2}
Book{name='紅樓夢(mèng)', author='曹雪芹', price=34.6}
我們還可以使用增強(qiáng)型for循環(huán)來遍歷集合：（底層依然是迭代器，可以理解為簡(jiǎn)化版的迭代器遍歷）
for (Object o : col) {
System.out.println(o);
}
4.List接口
List接口是Collection接口的子接口
List集合中元素有序（添加順序和取出順序一致），元素可以重復(fù)
List中的每個(gè)元素都有其順序的索引
常用方法代碼示例：
/**
* List接口，Collection接口的子接口
*/
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class ListTest {
@SuppressWarnings({"all"})
public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList();
List list1 = new ArrayList();
list1.add("ceshi");
list1.add("tangseng");
// 添加元素
list.add("dahe");
list.add("tom");
list.add("dahe"); // 可以重復(fù)
// 指定位置插入元素
list.add(1,"qian");
// 加入多個(gè)元素，傳入一個(gè)Collection對(duì)象
list.addAll(1,list1);
System.out.println(list);
// 取出指定索引的元素
System.out.println(list.get(0));
// 查找元素第一次出現(xiàn)的位置
System.out.println(list.indexOf("dahe"));
// 查找元素最后一次出現(xiàn)的位置
System.out.println(list.lastIndexOf("dahe"));
// 刪除元素
list.remove(1);
System.out.println(list);
// 元素替換
list.set(1,"marry");
System.out.println(list);
// 返回子集合，0到1的元素集合
List returnList = list.subList(0,2);
System.out.println(returnList);
}
}輸出：
[dahe, ceshi, tangseng, qian, tom, dahe]
dahe
0
5
[dahe, tangseng, qian, tom, dahe]
[dahe, marry, qian, tom, dahe]
[dahe, marry]
5.ArrayList
ArrayList是由數(shù)組來進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的，為線程不安全，效率較高多線程場(chǎng)景建議使用vector
例如ArrayList add方法的源碼：（并沒有synchronized進(jìn)行修飾）
public boolean add(E e) {
modCount++;
add(e, elementData, size);
return true;
}
ArrayList擴(kuò)容機(jī)制
使用無參構(gòu)造器
當(dāng)我們使用ArrayList的無參構(gòu)造器的時(shí)候，進(jìn)入源碼分析：
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
這里的elementData是ArrayList存放數(shù)據(jù)的數(shù)組，可以看出當(dāng)我們調(diào)用無參構(gòu)造的時(shí)候，數(shù)組初始化為DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA，那這一長(zhǎng)串代表什么呢？
繼續(xù)步入
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
1
該值為空，那么我們可以得出結(jié)論，當(dāng)調(diào)用ArrayList的無參構(gòu)造時(shí)，存儲(chǔ)數(shù)組的默認(rèn)空間大小為0，也就是空
同時(shí)，我們追入elementData數(shù)組，可以發(fā)現(xiàn)他是Object數(shù)組，這也就解釋了為什么ArrayList可以加入任意類型的元素，因?yàn)镺bject是萬物之父！
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
添加數(shù)據(jù)之前的準(zhǔn)備
接下來，當(dāng)我們使用add方法，比如操作下面這行代碼：
arrayList.add(521);
首先，ArrayList會(huì)對(duì)521進(jìn)行裝箱操作：
@IntrinsicCandidate
public static Integer valueOf(int i) {
if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
return new Integer(i);
}
繼續(xù)步入，進(jìn)入如下代碼：
public boolean add(E e) {
modCount++;
add(e, elementData, size);
return true;
}
我們來仔細(xì)看一下這段代碼，首先：
modCount++;
在所有的集合實(shí)現(xiàn)類中（Collection與Map中），都會(huì)有一個(gè) modCount 的變量出現(xiàn)，它的作用就是記錄當(dāng)前集合被修改的次數(shù)。此處將修改次數(shù) + 1，防止多線程操作異常
隨后，進(jìn)入真正添加數(shù)據(jù)的add重載方法：
add(e, elementData, size);
開始添加數(shù)據(jù)
在真正添加數(shù)據(jù)的部分，代碼如下：
可以看到，首先需要判斷elementData數(shù)組的容量是否充足，如果容量已經(jīng)滿了的話，就執(zhí)行g(shù)row方法進(jìn)行擴(kuò)容，否則就加入數(shù)據(jù)，size + 1
private void add(E e, Object[] elementData, int s) {
if (s == elementData.length)
elementData = grow();
elementData[s] = e;
size = s + 1;
}
那他是怎么進(jìn)行擴(kuò)容的呢？
我們進(jìn)入grow方法看一下：
private Object[] grow() {
return grow(size + 1);
}
繼續(xù)步入到grow的重載方法：
private Object[] grow(int minCapacity) {
int oldCapacity = elementData.length;
if (oldCapacity > 0 || elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
int newCapacity = ArraysSupport.newLength(oldCapacity,
minCapacity - oldCapacity, /* minimum growth */
oldCapacity >> 1 /* preferred growth */);
return elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
} else {
return elementData = new Object[Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity)];
}
}
獲取老的容量
如果一次也沒有擴(kuò)容過，則擴(kuò)容大小為DEFAULT_CAPACITY和minCapacity較大的一個(gè)，DEFAULT_CAPACITY被定義為10，而我們此時(shí)的minCapacity為1，所以第一次擴(kuò)容的大小為10
如果老的容量大于0或者elementData數(shù)組不是初始化狀態(tài)的數(shù)組（也就是已經(jīng)第一次擴(kuò)容過）
那么通過位運(yùn)算進(jìn)行擴(kuò)容到原容量的1.5倍
注意：IDEA在debug默認(rèn)情況下顯示的數(shù)據(jù)是簡(jiǎn)化的，如果需要看完整的數(shù)據(jù)，需要進(jìn)行設(shè)置
使用指定大小的構(gòu)造器
原理操作和上面類似，只不過它初始的容量為指定的容量，需要擴(kuò)容時(shí)擴(kuò)容為原容量的1.5倍
ArrayList使用實(shí)例
ArrayList arrayList = new ArrayList();
arrayList.add(521);
arrayList.add(null);
arrayList.add("武松");
arrayList.add(null);
System.out.println(arrayList);
輸出：
[521, null, 武松, null]
6.Vector
vector底層同樣是一個(gè)對(duì)象數(shù)組
protected Object[] elementData;
和ArrayList不同的是，它是線程同步的，也就是線程安全的
Vector和ArrayList的區(qū)別：
7.LinkedList
鏈表（Linked list）是一種常見的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是一種線性表，但是并不會(huì)按線性的順序存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，而是在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)里存到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址。
鏈表可分為單向鏈表和雙向鏈表。
一個(gè)單向鏈表包含兩個(gè)值: 當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的值和一個(gè)指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的鏈接。
一個(gè)雙向鏈表有三個(gè)整數(shù)值: 數(shù)值、向后的節(jié)點(diǎn)鏈接、向前的節(jié)點(diǎn)鏈接。
Java LinkedList（鏈表） 類似于 ArrayList，是一種常用的數(shù)據(jù)容器。
與 ArrayList 相比，LinkedList 的增加和刪除的操作效率更高，而查找和修改的操作效率較低。
LinkedList的底層是一個(gè)雙向鏈表
增加元素源碼分析
在LinkedList鏈表中，存在幾個(gè)必知的概念 --> First：鏈表頭節(jié)點(diǎn)；Last：鏈表尾節(jié)點(diǎn)；next：該節(jié)點(diǎn)下一個(gè)節(jié)點(diǎn)地址；prev：該節(jié)點(diǎn)前一個(gè)節(jié)點(diǎn)地址
LinkedList linkedList = new LinkedList(); // 增 linkedList.add(521); linkedList.add(1314); System.out.println(linkedList);
首先：調(diào)用LinkedList的無參構(gòu)造，這里什么也沒有捏
public LinkedList() {
}
隨后，和ArrayList和Vector一樣，進(jìn)行裝箱操作
開始添加操作：
public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}
為了方便理解，我們需要知道一下Node的構(gòu)造器內(nèi)容：
Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
繼續(xù)步入：
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++;
}
這里是關(guān)鍵，接下來我們來分析一下上面的這段代碼：
首先，將last的值賦給l，新建一個(gè)Node節(jié)點(diǎn)，將last指向新建的Node節(jié)點(diǎn)，隨后進(jìn)行分支判斷，將first也指向新建的Node節(jié)點(diǎn)
最后，鏈表大小 + 1 ，修改次數(shù) + 1
經(jīng)過了上面的修改，現(xiàn)在的first和last都指向新建的節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)的next和prev都為null
以上是鏈表中只有一個(gè)元素的情況，那么再次向鏈表添加元素呢？我們?cè)賮頊\淺看一下
第二次添加節(jié)點(diǎn)，l被置為上一個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址，隨后會(huì)被添加到新節(jié)點(diǎn)的prev屬性中：
還需要更新一下last的值為新添加進(jìn)來的節(jié)點(diǎn)的地址：
隨后，將上一個(gè)節(jié)點(diǎn)的next值置為當(dāng)前新加的節(jié)點(diǎn)地址：
最后，更新size和modCount即可！
刪除元素源碼分析
// 刪除最后一個(gè)節(jié)點(diǎn) linkedList.remove();
進(jìn)行源碼分析，步入：
public E remove() {
return removeFirst();
}
繼續(xù)步入：
public E removeFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkFirst(f);
}
Java的設(shè)計(jì)者在這里獲取了鏈表頭節(jié)點(diǎn)的地址，以備后續(xù)進(jìn)行刪除，隨后檢查了一個(gè)頭節(jié)點(diǎn)為空的異常，在unlinkFirst方法，將會(huì)真正執(zhí)行刪除的操作！
繼續(xù)步入：
private E unlinkFirst(Node<E> f) {
// assert f == first && f != null;
final E element = f.item;
final Node<E> next = f.next;
f.item = null;
f.next = null; // help GC
first = next;
if (next == null)
last = null;
else
next.prev = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
開頭，獲取頭節(jié)點(diǎn)的值，以備在后續(xù)返回：
final E element = f.item;
先獲取一下頭節(jié)點(diǎn)后面的節(jié)點(diǎn)的地址，保存下來，然后將頭節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)和next置空，請(qǐng)求GC進(jìn)行回收：
final Node<E> next = f.next; f.item = null; f.next = null; // help GC
頭節(jié)點(diǎn)更新為原頭節(jié)點(diǎn)的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，并作節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)判斷：
first = next;
if (next == null)
last = null;
else
next.prev = null;
最后，更新size和modCount，返回element
LinkedList使用Demo
import java.util.LinkedList;
/**
* LinkedList
*/
public class LinkedListTest {
@SuppressWarnings({"all"})
public static void main(String[] args) {
LinkedList linkedList = new LinkedList();
// 增
linkedList.add(521);
linkedList.add(1314);
System.out.println(linkedList);
// 刪除頭節(jié)點(diǎn)
linkedList.remove();
System.out.println(linkedList);
// 修改
linkedList.set(0,999);
System.out.println(linkedList);
// 查找
System.out.println(linkedList.get(0));
}
}輸出：
[521, 1314]
[1314]
[999]
999
8.ArrayList和LinkedList的選擇
以下情況使用 ArrayList :
- 頻繁訪問列表中的某一個(gè)元素。
- 只需要在列表末尾進(jìn)行添加和刪除元素操作。
以下情況使用 LinkedList :
- 你需要通過循環(huán)迭代來訪問列表中的某些元素。
- 需要頻繁的在列表開頭、中間、末尾等位置進(jìn)行添加和刪除元素操作。
在實(shí)際開發(fā)中，ArrayList用的最多，因?yàn)榇蟛糠值臉I(yè)務(wù)是查詢業(yè)務(wù)！
另外，ArrayList和LinkedList都是線程不安全的，推薦在單線程場(chǎng)景下使用
到此這篇關(guān)于詳解Java集合類之List篇的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java集合類List內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
相關(guān)文章
Java利用PDFBox實(shí)現(xiàn)PDF文檔基本操作
這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了java如何利用PDFBox實(shí)現(xiàn)PDF文檔基本操作,例如創(chuàng)建PDF文檔、加載PDF文檔、獲取總頁(yè)數(shù)等,需要的小伙伴可以參考下2023-11-11
Deepin系統(tǒng)安裝eclipse2021-03及CDT插件的安裝教程
本教程教大家deepin20.1操作系統(tǒng)上安裝eclipse_2021-03版的詳細(xì)步驟及CDT插件的安裝方法，通過圖文展示的非常明了，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或工作具有一定的參考借鑒價(jià)值，需要的朋友參考下吧2021-06-06
Java中ByteBuddy動(dòng)態(tài)字節(jié)碼操作庫(kù)的使用技術(shù)指南
ByteBuddy?是一個(gè)功能強(qiáng)大的?Java?字節(jié)碼操作庫(kù),可以幫助開發(fā)者在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)生成和修改類,而無需直接接觸復(fù)雜的?ASM?API,本文給大家介紹了Java?ByteBuddy動(dòng)態(tài)字節(jié)碼操作庫(kù)的使用技術(shù)指南,需要的朋友可以參考下2025-04-04
環(huán)境變量對(duì)Java初學(xué)者來說真的是一件頭疼的事,本人也經(jīng)歷過這樣的事情,這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于JDK17安裝教程以及其環(huán)境變量配置的相關(guān)資料,文中通過代碼介紹的非常詳細(xì),需要的朋友可以參考下2024-03-03
Java Spring Controller 獲取請(qǐng)求參數(shù)的幾種方法詳解
這篇文章主要介紹了Java Spring Controller 獲取請(qǐng)求參數(shù)的幾種方法詳解的相關(guān)資料,這里提供了6種方法，需要的朋友可以參考下2016-12-12
Java實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)拖放功能的方法
這篇文章主要介紹了Java實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)拖放功能的方法,很實(shí)用的功能,需要的朋友可以參考下2014-07-07
這篇文章主要介紹了在zuulFilter中注入bean失敗的解決方案，具有很好的參考價(jià)值，希望對(duì)大家有所幫助。如有錯(cuò)誤或未考慮完全的地方，望不吝賜教2021-07-07
淺談Spring Data Redis讀不到設(shè)進(jìn)去的值
本文主要介紹了Spring Data Redis怎么讀不到我剛才設(shè)進(jìn)去的值，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，具有一定的參考價(jià)值，感興趣的小伙伴們可以參考一下2021-09-09
Spring Boot中的那些條件判斷的實(shí)現(xiàn)方法
這篇文章主要介紹了Spring Boot中的那些條件判斷的實(shí)現(xiàn)方法，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧2019-04-04
認(rèn)識(shí)RxJava已經(jīng)有一段時(shí)間了，但是一直沒有機(jī)會(huì)在項(xiàng)目中嘗試，最近在新的項(xiàng)目里引進(jìn)了RxJava寫一些事件處理，在review代碼的時(shí)候發(fā)現(xiàn)了一些和多線程并發(fā)相關(guān)的問題，所以寫了這篇文章，需要的朋友可以參考借鑒，下面來一起看看吧。2017-03-03