List

Posted 2021-02-28 wzh7

	ArrayList	LinkedList	Vector
线程	不安全	不安全	安全
底层实现	数组	双向链表	数组
随机访问	效率高	效率低	效率高
随机插入删除	效率低	效率高	效率低

应用场景

• 对于需要快速插入，删除元素，应该使用LinkedList。
• 对于需要快速随机访问元素，应该使用ArrayList。
• 对于“单线程环境” 或者 “多线程环境，但List仅仅只会被单个线程操作”，此时应该使用非同步的类(如ArrayList)。
• 对于“多线程环境，且List可能同时被多个线程操作”，此时，应该使用同步的类(如Vector)。

ArrayList

• 底层实现：数组
• 扩容：以无参数构造方法创建 ArrayList 时，实际上初始化赋值的是一个空数组。当真正对数组进行添加元素操作时，才真正分配容量。即向数组中添加第一个元素时，数组容量扩为10。添加低11个元素时，需要扩容，每次扩容为原来的1.5倍
• 线程不安全
• 遍历

//方法一，迭代器遍历
Integer value = null;
Iterator iter = list.iterator();
while (iter.hasNext()) {
    value = (Integer)iter.next();
}
//方法二，随机访问，索引遍历
Integer value = null;
int size = list.size();
for (int i=0; i<size; i++) {
    value = (Integer)list.get(i);        
}
//方法三，for循环遍历
Integer value = null;
for (Integer integ:list) {
    value = integ;
}
//使用随机访问效率最高

• 常用方法示例

import java.util.*;

/*
 * @desc ArrayList常用API的测试程序
 * @author skywang 
 * @email [e-mail]
 */
public class ArrayListTest {

    public static void main(String[] args) {
        
        // 创建ArrayList
        ArrayList list = new ArrayList();

        // 将“”
        list.add("1");
        list.add("2");
        list.add("3");
        list.add("4");
        // 将下面的元素添加到第1个位置
        list.add(0, "5");

        // 获取第1个元素
        System.out.println("the first element is: "+ list.get(0));
        // 删除“3”
        list.remove("3");
        // 获取ArrayList的大小
        System.out.println("Arraylist size=: "+ list.size());
        // 判断list中是否包含"3"
        System.out.println("ArrayList contains 3 is: "+ list.contains(3));
        // 设置第2个元素为10
        list.set(1, "10");

        // 通过Iterator遍历ArrayList
        for(Iterator iter = list.iterator(); iter.hasNext(); ) {
            System.out.println("next is: "+ iter.next());
        }

        // 将ArrayList转换为数组
        String[] arr = (String[])list.toArray(new String[0]);
        for (String str:arr)
            System.out.println("str: "+ str);

        // 清空ArrayList
        list.clear();
        // 判断ArrayList是否为空
        System.out.println("ArrayList is empty: "+ list.isEmpty());
    }
}

运行结果

the first element is: 5
Arraylist size=: 4
ArrayList contains 3 is: false
next is: 5
next is: 10
next is: 2
next is: 4
str: 5
str: 10
str: 2
str: 4
ArrayList is empty: true

LinkedList

• 底层实现：双向链表
• 扩容：不存在容量不足的情况
• 线程不安全
• 遍历

//方法一，迭代器遍历
for(Iterator iter = list.iterator(); iter.hasNext();)
    iter.next();
//方法二，随机访问
int size = list.size();
for (int i=0; i<size; i++) {
    list.get(i);        
}
//方法三，for循环遍历
for (Integer integ:list) 
    ;
//方法四，pollFirst()来遍历
while(list.pollFirst() != null)
    ;
//同理的还有pollLast()、removeFirst()、removeLast()
//遍历LinkedList时，使用removeFist()或removeLast()效率最高。但用它们遍历时，会删除原始数据；若单纯只读取，而不删除，应该使用第3种遍历方式。无论如何，千万不要通过随机访问去遍历LinkedList！

• 常用方法示例

import java.util.List;
import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedList;
import java.util.NoSuchElementException;

/*
 * @desc LinkedList测试程序。
 *
 * @author skywang
 * @email  [e-mail]
 */
public class LinkedListTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 测试LinkedList的API
        testLinkedListAPIs() ;

        // 将LinkedList当作 LIFO(后进先出)的堆栈
        useLinkedListAsLIFO();

        // 将LinkedList当作 FIFO(先进先出)的队列
        useLinkedListAsFIFO();
    }
    
    /*
     * 测试LinkedList中部分API
     */
    private static void testLinkedListAPIs() {
        String val = null;
        //LinkedList llist;
        //llist.offer("10");
        // 新建一个LinkedList
        LinkedList llist = new LinkedList();
        //---- 添加操作 ----
        // 依次添加1,2,3
        llist.add("1");
        llist.add("2");
        llist.add("3");

        // 将“4”添加到第一个位置
        llist.add(1, "4");
        

        System.out.println("
Test "addFirst(), removeFirst(), getFirst()"");
        // (01) 将“10”添加到第一个位置。  失败的话，抛出异常！
        llist.addFirst("10");
        System.out.println("llist:"+llist);
        // (02) 将第一个元素删除。        失败的话，抛出异常！
        System.out.println("llist.removeFirst():"+llist.removeFirst());
        System.out.println("llist:"+llist);
        // (03) 获取第一个元素。          失败的话，抛出异常！
        System.out.println("llist.getFirst():"+llist.getFirst());


        System.out.println("
Test "offerFirst(), pollFirst(), peekFirst()"");
        // (01) 将“10”添加到第一个位置。  返回true。
        llist.offerFirst("10");
        System.out.println("llist:"+llist);
        // (02) 将第一个元素删除。        失败的话，返回null。
        System.out.println("llist.pollFirst():"+llist.pollFirst());
        System.out.println("llist:"+llist);
        // (03) 获取第一个元素。          失败的话，返回null。
        System.out.println("llist.peekFirst():"+llist.peekFirst());
    

        System.out.println("
Test "addLast(), removeLast(), getLast()"");
        // (01) 将“20”添加到最后一个位置。  失败的话，抛出异常！
        llist.addLast("20");
        System.out.println("llist:"+llist);
        // (02) 将最后一个元素删除。        失败的话，抛出异常！
        System.out.println("llist.removeLast():"+llist.removeLast());
        System.out.println("llist:"+llist);
        // (03) 获取最后一个元素。          失败的话，抛出异常！
        System.out.println("llist.getLast():"+llist.getLast());


        System.out.println("
Test "offerLast(), pollLast(), peekLast()"");
        // (01) 将“20”添加到第一个位置。  返回true。
        llist.offerLast("20");
        System.out.println("llist:"+llist);
        // (02) 将第一个元素删除。        失败的话，返回null。
        System.out.println("llist.pollLast():"+llist.pollLast());
        System.out.println("llist:"+llist);
        // (03) 获取第一个元素。          失败的话，返回null。
        System.out.println("llist.peekLast():"+llist.peekLast());

         

        // 将第3个元素设置300。不建议在LinkedList中使用此操作，因为效率低！
        llist.set(2, "300");
        // 获取第3个元素。不建议在LinkedList中使用此操作，因为效率低！
        System.out.println("
get(3):"+llist.get(2));


        // ---- toArray(T[] a) ----
        // 将LinkedList转行为数组
        String[] arr = (String[])llist.toArray(new String[0]);
        for (String str:arr) 
            System.out.println("str:"+str);

        // 输出大小
        System.out.println("size:"+llist.size());
        // 清空LinkedList
        llist.clear();
        // 判断LinkedList是否为空
        System.out.println("isEmpty():"+llist.isEmpty()+"
");

    }

    /**
     * 将LinkedList当作 LIFO(后进先出)的堆栈
     */
    private static void useLinkedListAsLIFO() {
        System.out.println("
useLinkedListAsLIFO");
        // 新建一个LinkedList
        LinkedList stack = new LinkedList();

        // 将1,2,3,4添加到堆栈中
        stack.push("1");
        stack.push("2");
        stack.push("3");
        stack.push("4");
        // 打印“栈”
        System.out.println("stack:"+stack);

        // 删除“栈顶元素”
        System.out.println("stack.pop():"+stack.pop());
        
        // 取出“栈顶元素”
        System.out.println("stack.peek():"+stack.peek());

        // 打印“栈”
        System.out.println("stack:"+stack);
    }

    /**
     * 将LinkedList当作 FIFO(先进先出)的队列
     */
    private static void useLinkedListAsFIFO() {
        System.out.println("
useLinkedListAsFIFO");
        // 新建一个LinkedList
        LinkedList queue = new LinkedList();

        // 将10,20,30,40添加到队列。每次都是插入到末尾
        queue.add("10");
        queue.add("20");
        queue.add("30");
        queue.add("40");
        // 打印“队列”
        System.out.println("queue:"+queue);

        // 删除(队列的第一个元素)
        System.out.println("queue.remove():"+queue.remove());
    
        // 读取(队列的第一个元素)
        System.out.println("queue.element():"+queue.element());

        // 打印“队列”
        System.out.println("queue:"+queue);
    }
}

运行结果

Test "addFirst(), removeFirst(), getFirst()"
llist:[10, 1, 4, 2, 3]
llist.removeFirst():10
llist:[1, 4, 2, 3]
llist.getFirst():1

Test "offerFirst(), pollFirst(), peekFirst()"
llist:[10, 1, 4, 2, 3]
llist.pollFirst():10
llist:[1, 4, 2, 3]
llist.peekFirst():1

Test "addLast(), removeLast(), getLast()"
llist:[1, 4, 2, 3, 20]
llist.removeLast():20
llist:[1, 4, 2, 3]
llist.getLast():3

Test "offerLast(), pollLast(), peekLast()"
llist:[1, 4, 2, 3, 20]
llist.pollLast():20
llist:[1, 4, 2, 3]
llist.peekLast():3

get(3):300
str:1
str:4
str:300
str:3
size:4
isEmpty():true


useLinkedListAsLIFO
stack:[4, 3, 2, 1]
stack.pop():4
stack.peek():3
stack:[3, 2, 1]

useLinkedListAsFIFO
queue:[10, 20, 30, 40]
queue.remove():10
queue.element():20
queue:[20, 30, 40]

Vector

• 底层实现：数组
• 扩容：Vector实际上是通过一个数组去保存数据的。当我们构造Vecotr时；若使用默认构造函数，则Vector的默认容量大小是10。当Vector容量不足以容纳全部元素时，Vector的容量会增加。若容量增加系数 >0，则将容量的值增加“容量增加系数”；否则，将容量大小增加一倍。
• 线程安全 加入了synchronized关键字
• 遍历

//方法一，迭代器遍历
Integer value = null;
int size = vec.size();
for (int i=0; i<size; i++) {
    value = (Integer)vec.get(i);        
}
//方法二，随机访问，索引遍历
Integer value = null;
int size = vec.size();
for (int i=0; i<size; i++) {
    value = (Integer)vec.get(i);        
}
//方法三，for循环遍历
Integer value = null;
for (Integer integ:vec) {
    value = integ;
}
//方法三，Enumeration遍历
Integer value = null;
Enumeration enu = vec.elements();
while (enu.hasMoreElements()) {
    value = (Integer)enu.nextElement();
}
//使用随机访问效率最高

• 常用方法示例

import java.util.Vector;
import java.util.List;
import java.util.Iterator;
import java.util.Enumeration;

/**
 * @desc Vector测试函数：遍历Vector和常用API 
 *
 * @author skywang
 */
public class VectorTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 新建Vector
        Vector vec = new Vector();
            
        // 添加元素
        vec.add("1");
        vec.add("2");
        vec.add("3");
        vec.add("4");
        vec.add("5");

        // 设置第一个元素为100
        vec.set(0, "100");
        // 将“500”插入到第3个位置
        vec.add(2, "300");
        System.out.println("vec:"+vec);

        // (顺序查找)获取100的索引
        System.out.println("vec.indexOf(100):"+vec.indexOf("100"));
        // (倒序查找)获取100的索引
        System.out.println("vec.lastIndexOf(100):"+vec.lastIndexOf("100"));
        // 获取第一个元素
        System.out.println("vec.firstElement():"+vec.firstElement());
        // 获取第3个元素
        System.out.println("vec.elementAt(2):"+vec.elementAt(2));
        // 获取最后一个元素
        System.out.println("vec.lastElement():"+vec.lastElement());

        // 获取Vector的大小
        System.out.println("size:"+vec.size());
        // 获取Vector的总的容量
        System.out.println("capacity:"+vec.capacity());

        // 获取vector的“第2”到“第4”个元素
        System.out.println("vec 2 to 4:"+vec.subList(1, 4));

        // 通过Enumeration遍历Vector
        Enumeration enu = vec.elements();
        while(enu.hasMoreElements())
            System.out.println("nextElement():"+enu.nextElement());
            
        Vector retainVec = new Vector();
        retainVec.add("100");
        retainVec.add("300");
        // 获取“vec”中包含在“retainVec中的元素”的集合
        System.out.println("vec.retain():"+vec.retainAll(retainVec));
        System.out.println("vec:"+vec);
            
        // 获取vec对应的String数组
        String[] arr = (String[]) vec.toArray(new String[0]);
        for (String str:arr)
            System.out.println("str:"+str);

        // 清空Vector。clear()和removeAllElements()一样！
        vec.clear();
//        vec.removeAllElements();

        // 判断Vector是否为空
        System.out.println("vec.isEmpty():"+vec.isEmpty());
    }   
}

运行结果

vec:[100, 2, 300, 3, 4, 5]
vec.indexOf(100):0
vec.lastIndexOf(100):0
vec.firstElement():100
vec.elementAt(2):300
vec.lastElement():5
size:6
capacity:10
vec 2 to 4:[2, 300, 3]
nextElement():100
nextElement():2
nextElement():300
nextElement():3
nextElement():4
nextElement():5
vec.retain():true
vec:[100, 300]
str:100
str:300
vec.isEmpty():true