List集合
Collection层次的结构接口中，一些允许有重复的元素，例如：List接口。而另外一些不允许有重复的元素，例如：Set接口。其中也分为了有序与无序的（存储顺序）。
在JDK中没有提供Collection接口的实现类，但是提供了更加具体的子接口（如Set、List和Queue接口）。
现在我们具体看一下List接口的特点。
List接口的介绍
List接口是位于java.util包下的一个Collection子接口，是单列集合的一种，通常情况下我们会将所有实现了List接口的对象都称为List接口。
List接口的特点：
- List接口中的元素存取是
有序的，按照线性方式进行存储。例如：按照 a、b、c进入，也按照a、b、c取出。 - List集合是带有
索引的集合，通过索引可以更精确的操作集合中的元素（与数组的索引类似） - List集合中的元素可以
重复。
LIst接口中的常用方法
List接口是Collection集合中的子接口，不仅继承了Collection集合中的全部方法，而且还增加了一些根据元素索引操作集合的特有方法。
Collection集合中的方法详见：Collection集合以及方法
List集合中的特有方法：
1、添加元素
void add(int index,E ele)：在指定索引位置添加元素eleboolean addAll(int index,Collection<? extends E> eles)：在指定位置添加一个集合eles中的所有元素(<? extends E>表示泛型上限)
2、获取元素
E get(int index)：获取List集合中指定索引位置的元素List subList(int fromIndex,int toIndex)：获取List集合中指定片段[fromIndex,toIndex)的索引
3、获取元素索引
int indexOf(Object obj)：获取指定元素的第一个索引- int lastIndexOf(Object obj)：获取指定元素的最后一个索引
4、删除元素
E remove(int index)：删除指定索引位置的元素，返回的是删除的元素的值
5、替换元素
E set(int index,E ele)：将指定索引位置的元素替换为新的元素ele
代码测试：
public class ListMethod {
public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add("abc");
System.out.println("list = " + list); //list = [123, abc]
list.add(1,"java");
System.out.println("list = " + list); //list = [123, java, abc]
List l = new ArrayList();
l.add("list");
l.add("set");
list.addAll(2,l);
System.out.println("list = " + list); //list = [123, java, list, set, abc]
Object o = list.get(1);
System.out.println("o = " + o); //o = java
List subList = list.subList(1, 4);
System.out.println("subList = " + subList); //subList = [java, list, set]
int javaIndex = list.indexOf("java");
System.out.println("javaIndex = " + javaIndex); //javaIndex = 1
list.add("java");
int javaLastIndex = list.lastIndexOf("java");
System.out.println("javaLastIndex = " + javaLastIndex); //javaLastIndex = 5
Object remove = list.remove(4);
System.out.println("remove = " + remove); //remove = abc
System.out.println("list = " + list); //list = [123, java, list, set, java]
list.set(4,"spring");
System.out.println("list = " + list); //list = [123, java, list, set, spring]
}
}
结果演示：
List集合的遍历方法
在List集合中除了Collection集合中的Iterator迭代器和增强for循环两种遍历方式外还增加了另外两种迭代器方式：普通for循环和ListIterator迭代器。
- Iterator迭代器
public class GetEleTest {
public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList();
list.add("iterator");
list.add("foreach");
list.add("for");
list.add("ListIterator");
Iterator iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()){ //iterator foreach for ListIterator
String element = (String) iterator.next();
System.out.print(element+" ");
}
}
}
- 增强for
public class GetEleTest {
public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList();
list.add("iterator");
list.add("foreach");
list.add("for");
list.add("ListIterator");
for (Object element : list){ //iterator foreach for ListIterator
String string = (String) element;
System.out.print(string + " ");
}
}
}
- 普通的for循环
因为List集合中提供了根据索引操作元素的方法，所以可以通过使用get(index)方法来进行获取元素值并遍历
public class GetEleTest {
public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList();
list.add("iterator");
list.add("foreach");
list.add("for");
list.add("ListIterator");
for (int i = 0; i < list.size(); i++) { //iterator foreach for ListIterator
System.out.print(list.get(i)+" ");
}
}
}
-
ListIterator迭代器
除了上面三种的遍历方式，LIst集合还提供了一种专门用于遍历LIst集合的方式：listIterator()，该方法返回了一个列表的迭代器对象，ListIterator是一个接口，该接口继承了Iterator接口，里面封装了一些特有的方法。 -
void add()：铜鼓迭代器添加元素到对应的集合
-
void set(Object obj)：通过迭代器替换正在迭代的元素
-
void remove()：通过迭代器删除刚迭代的元素
-
boolean hasNext()：判断是否有下一个元素
-
boolean hasPrevious()：往前遍历，判断是否有前一个元素
-
Object next()：获取下一个元素
-
Object previous()：获取前一个的元素
-
int nextIndex()：向后遍历，返回元素的索引
-
int previousIndex()：向前遍历，返回元素的索引
public class GetEleTest {
public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList();
list.add("iterator");
list.add("foreach");
list.add("for");
list.add("ListIterator");
ListIterator listIterator = list.listIterator();
while (listIterator.hasNext()){
System.out.print(listIterator.nextIndex());
String next = (String) listIterator.next();
System.out.print(":"+next+" ");
}
System.out.println();
while (listIterator.hasPrevious()){
System.out.print(listIterator.previousIndex());
Object previous = listIterator.previous();
System.out.print(":" +previous+" ");
}
}
}
List接口的实现类
ArrayList集合
ArrayList集合是List接口的典型实现类，底层使用的是长度可变的数组,ArrayList集合中的元素可以为空。
因为ArrayList集合的底层使用的动态数组进行存储数据，所以ArrayList集合的查询元素效率较快，但是增、删较慢。
ArrayList集合的底层实现：
ArrayList没有自己特殊的方法，常用的方法都是来自于Collection集合和List集合
Collection集合中的方法详见：Collection集合以及方法
ArrayList集合与Vector集合进行比较，两者都是使用的动态数组，但是ArrayList集合线程不安全，效率相对较高，Vector集合线程安全，基本上里面的每一个方法都有synchronized，所以效率相对较低。
ArrayList和Vector底层分析：
ArrayList底层实现：可变长的数组，有索引，查询效率高，增删效率低
构造方法：
new ArrayList（）：
jdk6中，空参构造直接创建10长度的数组。
jdk7(新版)、jdk8中，默认初始容量0，在添加第一元素时初始化容量为10
new ArrayList(int initialCapacity):
指定初始化容量
添加元素：add(E e);
首次添加元素，初始化容量为10
每次添加修改modCount属性值
每次添加检查容量是否足够，容量不足时需要扩容，扩容大小为原容量的1.5倍
如果添加的元素容量大于原容量的0.5倍，则直接以添加元素的容量作为扩容的容量大小
移除元素：remove(E e);
每次成功移除元素，修改modCount值
每次成功移除需要需要移动元素，以保证所以元素是连续存储的（删除操作效率低的原因）
------------------------------
Vector实现类的不点：
初始容量为10，容量不足时扩容，如果capacityIncrement为0 扩容增加为原来的2倍,否则容量为旧的长度+capacityIncrement。
LinkedList实现类
LinkedList类是另一个List接口的常用实现类
因为LinkedList集合的底层使用的双向链表结构,所以LinkedList集合的特点是增删快，但是查询慢。
LinkedLIst集合的底层结构：
LinkedList集合的底层源码实现
LinkedList集合特有的操作首尾元素的方法：
首尾元素的操作效率高
- void addFirst(Object obj)：在链表的首节点添加一个元素
- void addLast(Object obj)：在链表的添加元素
- Object getFirst()：获取链表首节点的元素
- Object getLast()：获取链表尾结点的元素
- Object removeFirst()：移除链表首节点的元素
- Object removeLast()：移除链表尾结点的元素
public class LinkedListTest {
public static void main(String[] args) {
LinkedList<Object> linkedList = new LinkedList<>();
linkedList.add("linkedList");
System.out.println("linkedList = " + linkedList); //[linkedList]
linkedList.addFirst("ArrayList");
System.out.println("linkedList = " + linkedList); //[ArrayList, linkedList]
linkedList.addLast("Vector");
System.out.println("linkedList = " + linkedList); //[ArrayList, linkedList, Vector]
Object o = linkedList.get(1);
System.out.println("o = " + o); //linkedList
Object first = linkedList.getFirst();
System.out.println("first = " + first); //ArrayList
Object last = linkedList.getLast();
System.out.println("last = " + last); //Vector
Object remove = linkedList.remove(1);
System.out.println("remove = " + remove); //linkedList
System.out.println("linkedList = " + linkedList); //[ArrayList, Vector]
Object removeFirst = linkedList.removeFirst();
System.out.println("removeFirst = " + removeFirst); //ArrayList
System.out.println("linkedList = " + linkedList); //[Vector]
Object removeLast = linkedList.removeLast();
System.out.println("removeLast = " + removeLast); //Vector
System.out.println("linkedList = " + linkedList); //[]
}
}
队列与栈
队列和栈都属于逻辑结构的一种，属于特殊的线性结构，其物理结构可以是数组，也可以是链表。
LinkedList也实现了Deque接口（双端队列），Deque接口提供了实现队列和栈结构的方法。
Stack是Vector的子类，Stack也是实现了栈结构，它是数组实现的栈结构
队列
队列(Queue)是一种（并非一定）先进先出（FIFO）的结构
| 方法名 | add | remove | element | offer | poll | peek | put | take |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 作用 | 增加一个元索 | 移除并返回队列头部的元素 | 返回队列头部的元素 | 添加一个元素并返回true | 移除并返问队列头部的元素 | 返回队列头部的元素 | 添加一个元素 | 移除并返回队列头部的元素 |
| 是否有异常 | 队列已满，则抛出一个IIIegaISlabEepeplian异常 | 队列为空，则抛出一个NoSuchElementException异常 | 队列为空，则抛出一个NoSuchElementException异常 | 队列已满，则返回false | 队列为空，则返回null | 队列为空，则返回null | 如果队列满，则阻塞 | 队列为空，则阻塞 |
public class QueueAndDequeTest {
public static void main(String[] args) {
//LinkedList实现了Deque，Deque又继承了Queue
Queue queue = new LinkedList();
queue.add("queue");
System.out.println("queue = " + queue); //[queue]
Object element = queue.element();
System.out.println("element = " + element); //queue
Object remove = queue.remove();
System.out.println("remove = " + remove); //queue
System.out.println("queue = " + queue); //[]
boolean dequeBoolean = queue.offer("deque");
System.out.println("dequeBoolean = " + dequeBoolean); //true
System.out.println("queue = " + queue); //[deque]
Object peek = queue.peek();
System.out.println("peek = " + peek); //deque
System.out.println("queue = " + queue); //[deque]
Object poll = queue.poll();
System.out.println("poll = " + poll); //deque
System.out.println("queue = " + queue); //[]
}
}
栈
栈是一种先进后出（FILO）或后进后进先出（LIFO）的结构。
Deque，名称 deque 是“double ended queue（双端队列）”的缩写，通常读为“deck”。此接口定义在双端队列两端访问元素的方法。提供插入、移除和检查元素的方法。每种方法都存在两种形式：一种形式在操作失败时抛出异常，另一种形式返回一个特殊值（null 或 false，具体取决于操作）。
双端队列也可用作 LIFO（后进先出）堆栈。应优先使用此接口而不是遗留 Stack 类。在将双端队列用作堆栈时，元素被推入双端队列的开头并从双端队列开头弹出。堆栈方法完全等效于 Deque 方法，如下表所示：
| 堆栈方法 | 等效 Deque 方法 | |
|---|---|---|
| 查看栈顶元素 | push(e) | addFirst(e) |
| 弹出栈 | pop() | removeFirst() |
| 压入栈 | peek() | peekFirst() |
@Test
public void test02(){
//模拟栈操作
LinkedList<String> stack = new LinkedList<>();
//入栈
stack.push("张三");
stack.push("李四");
stack.push("王五");
stack.push("赵六");
//删除栈顶元素 弹栈
stack.pop();
stack.pop();
//获取栈顶元素
Object peek = stack.peek();
System.out.println("peek = " + peek);
}
